A polikarbonát (PC) egy karbonátcsoportot tartalmazó molekulalánc, amely a különböző észtercsoportokkal rendelkező molekulaszerkezet szerint alifás, aliciklusos, aromás, amelyek közül az aromás csoport a legpraktikusabb, és a legfontosabb biszfenol A típusú polikarbonát, amelynek általános átlagos molekulatömege (Mw) 20 000 és 100 000 között van.

Kép PC szerkezeti képlet

A polikarbonát jó szilárdsággal, szívóssággal, átlátszósággal, hő- és hidegállósággal, könnyű feldolgozhatósággal, égésgátlóval és egyéb átfogó tulajdonságokkal rendelkezik. Fő alkalmazási területei az elektronikus készülékek, a lemez- és autóipar. Ez a három iparág a polikarbonát-fogyasztás mintegy 80%-át teszi ki. Emellett ipari gépalkatrészekben, CD-ROM-okban, csomagolásban, irodai berendezésekben, orvosi és egészségügyi ellátásban, filmekben, szabadidős és védőfelszerelésekben, valamint sok más területen is széles körben alkalmazzák, és a leggyorsabban növekvő kategóriába tartozó öt műszaki műanyag egyikévé vált.

2020-ban a globális PC-gyártási kapacitás körülbelül 5,88 millió tonna volt, Kína PC-gyártási kapacitása pedig 1,94 millió tonna/év, a termelés pedig körülbelül 960 000 tonna. Míg a polikarbonát látszólagos fogyasztása Kínában 2020-ban elérte a 2,34 millió tonnát, közel 1,38 millió tonna hiány mutatkozik, és külföldről kell importálni. A hatalmas piaci kereslet számos beruházást vonzott a termelés növelése érdekében. Becslések szerint számos PC-projekt van építés alatt és javaslat alatt Kínában egyszerre, és a hazai termelési kapacitás a következő három évben meghaladja a 3 millió tonnát/évet, a PC-ipar pedig felgyorsult tendenciát mutat a Kínába való áttelepülés terén.

Szóval, mik a PC-k gyártási folyamatai? Mi a PC-k fejlődésének története itthon és külföldön? Melyek a főbb PC-gyártók Kínában? Ezután röviden áttekintjük a témát.

A PC három fő gyártási folyamatmódszere

A PC-ipar három fő gyártási folyamata a határfelületi polikondenzációs fotogázos módszer, a hagyományos olvadt észtercsere-módszer és a nem fotogázos olvadt észtercsere-módszer.
Kép Kép
1. Határfelületi polikondenzációs foszgén módszer

A foszgén inert oldószerbe és biszfenol A vizes nátrium-hidroxid oldatba történő reakciója kis molekulatömegű polikarbonátot eredményez, majd nagy molekulatömegű polikarbonáttá kondenzálja. Egykor az ipari polikarbonát termékek körülbelül 90%-át ezzel a módszerrel szintetizálták.

A határfelületi polikondenzációs foszgénes PC eljárás előnyei a nagy relatív molekulatömeg, amely elérheti az 1,5~2*105 értéket, valamint a tiszta termékek, a jó optikai tulajdonságok, a jobb hidrolízis-állóság és az egyszerű feldolgozhatóság. Hátránya, hogy a polimerizációs folyamat erősen mérgező foszgént és mérgező, illékony szerves oldószereket, például metilén-kloridot igényel, amelyek súlyos környezetszennyezést okoznak.

Az olvadék-észtercsere módszerét, más néven ontogén polimerizációt, először a Bayer fejlesztette ki olvadt biszfenol A és difenil-karbonát (difenil-karbonát, DPC) felhasználásával, magas hőmérsékleten, nagy vákuumban, katalizátor jelenlétében az észtercsere, az előkondenzáció, a kondenzációs reakció során.

A DPC eljárásban felhasznált nyersanyagok szerint az eljárás felosztható hagyományos olvadt észtercsere-módszerre (más néven közvetett fotogázos módszerre) és nem fotogázos olvadt észtercsere-módszerre.

2. Hagyományos olvadt észtercsere módszer

Két lépésre oszlik: (1) foszgén + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, ami egy közvetett foszgén folyamat.

A folyamat rövid, oldószermentes, és a termelési költség valamivel alacsonyabb, mint a határfelületi kondenzációs foszgén módszer, de a DPC termelési folyamata továbbra is foszgént használ, és a DPC termék nyomokban klór-kloroformát-csoportokat tartalmaz, ami befolyásolja a PC végtermék minőségét, ami bizonyos mértékig korlátozza a folyamat népszerűsítését.

3. Nem foszgénes olvadt észtercsere módszer

Ez a módszer két lépésre oszlik: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, amely dimetil-karbonát DMC-t használ nyersanyagként, és fenolt a DPC szintéziséhez.

Az észtercsere és kondenzáció során keletkező fenol melléktermék újrahasznosítható a DPC eljárás szintéziséhez, ezáltal anyagújrafelhasználást és gazdaságosságot biztosítva; a nyersanyagok nagy tisztasága miatt a terméket nem kell szárítani és mosni, és a termék minősége jó. Az eljárás nem használ foszgént, környezetbarát és zöld eljárás.

A petrolkémiai vállalatok három hulladékára vonatkozó nemzeti követelményekkel A petrolkémiai vállalatok biztonsági és környezetvédelmére vonatkozó nemzeti követelmények növekedésével, valamint a foszgén használatának korlátozásával a nem foszgénes olvadt észtercsere-technológia fokozatosan felváltja a határfelületi polikondenzációs módszert a jövőben, mint a PC-gyártási technológia fejlődésének irányát a világon.