聚碳酸酯的生产、应用及市场

2022-12-23

聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC) 是一种具有优良的综合性能的热塑性工程塑料, 具有较高的抗弯强度和抗张强度、较好的伸长率和刚性、优良的抗冲击性能和耐蠕变性能、透光性好 (90%左右) 、较好的电性能及自阻燃性, 在高寒和高温下具有较好的应用性能, 一般在-100oC-140oC范围内能正常使用。较多的优良性能使其具有广泛的应用领域, 常见的有汽车工业、电子电器件、办公设备、建筑、运动器械、医疗器械、包装、家庭用品等领域, 现逐渐扩展到航空航天、光电信息、电子计算机等高新技术领域。由于聚碳酸酯具有的特殊结构, 使其成为五大工程塑料中发展速度最快、增长速度最快的通用工程塑料。

1 聚碳酸酯的生产工艺技术

1.1 国内外聚碳酸酯的生产现状

20世纪50年代初, GE塑料公司发明了聚碳酸酯, 是双酚A (BPA) 与光气的两相界面反应得到, 在1958年实现了PC的工业化生产, 截止目前已有50多年发展历史。目前的PC生产主要集中在美国、日本和西欧等国, 提供了全球80%的PC生产量。

20世纪90年代初, GE塑料公司发明了非光气路线生产聚碳酸酯, 之后出光公司、三菱化成、Bayer等都开发了具有自己特色的非光气技术, 目前非光气法的装置能力占全部生产工艺能力的20%。2007年, GE塑料公司被SABIC公司并购, 使得SABIC公司和Bayer公司共同成为生产聚碳酸酯的市场主力, 合计产能约为世界总产能的一半以上。

1.2 主要的聚碳酸酯生产工艺技术

主要的聚碳酸酯工业生产工艺技术有界面缩聚光气法、溶液光气法、酯交换法和非光气法, 其中使用最广泛的是界面缩聚光气法和非光气法。

(1) 界面缩聚光气法

界面缩聚光气法生产聚碳酸酯是最初的工艺技术, 也是目前生产聚碳酸酯的主流工艺。其工艺过程是配制双酚A (BPA) 和烧碱溶液融合成双酚A钠盐, 同时添加酚, 后进入光气反应器内并添加二氯甲烷, 经通光气发生光气化反应。结束反应后, 运送反应液到缩聚反应器内, 再添加三乙胺、烧碱溶液, 让其进行缩聚反应, 结束后将含有聚合物的水相和有机相分离, 并洗涤、干燥处理有机相, 得到PC成品。

界面缩聚光气法的工艺特点:得到PC成品纯净、分子量高并易加工, 能满足各种用途, 适用于规模化和连续化生产。

(2) 非光气法

非光气法的工艺过程是先通过液相氧化碳基法生产碳酸二甲酯, 再将其与醋酸苯酯交换生成碳酸二苯酯, 双酚A与融熔状态下的碳酸二苯酯进行酯交换, 生成聚碳酸酯。

非光气法的工艺特点:全封闭、无副产物、较少污染, 生产原料可循环使用, 降低了生产成本, 生产过程不使用剧毒化学物质光气, 生产更安全。非光气法生产聚碳酸酯符合绿色生产工艺要求, 将在未来生产中占据主流地位。

2 聚碳酸酯在各领域的应用

2.1 国外聚碳酸酯的应用领域

过去欧洲国家主要集中在光盘、信用卡、汽车头灯等领域, 日本主要集中在玻璃、商用机器、电子等领域。现今, 据2013年数据统计, 发达国家应用聚碳酸酯主要集中的汽车制造业和电子电气行业, 占总应用领域的40%-50%左右。

2.2 国内聚碳酸酯的应用领域

过去, 我国PC的最大应用领域是电子、光盘、轻工、纤维等, 随着我国汽车业、建材业、电子电气行业的蓬勃发展, 并逐渐占据主导地位, 据2013年数据统计, 中国在汽车制造业和电子电气行业应用聚碳酸酯的比例为10%左右。随着CD/DVD使用的减少, 汽车、电子电气、板材、薄膜等在我国的快速发展, 使各行业对聚碳酸酯的需求量将不断上升, 具有较大的发展潜力。

3 聚碳酸酯的市场需求及未来发展趋势

3.1 聚碳酸酯的市场发展现状

我国在1965年实现了聚碳酸酯的工业化生产, 在2005年掀起了聚碳酸酯的投资热潮, 国际大量的聚碳酸酯生产商在我国投资建厂, 促进了我国聚碳酸酯产量的大幅度增长。拜耳材料科技公司在2001年建立了上海聚合物研发中心, 并开办了聚碳酸酯工厂, 在2010年宣布到2016年上海漕泾生产联合装置生产的聚碳酸酯实现50万吨/年, 并将业务部从德国迁到上海, 使工厂业务更加贴近亚洲市场, 而在2012年产能已实现44.1万吨/年。外资企业在我国投资的装置:拜耳公司在上海化学工业区的20万吨/年装置;日本帝人化学公司在浙江嘉兴的16万吨/年装置;三菱化工公司与中石化燕山石化合资建设的6万吨/年装置等。

我国已有的聚碳酸酯企业有重庆长风化工厂、上海天原集团申聚化工厂、江苏常隆化工有限公司等, 但生产技术落后、装置规模小、生产成本高、产品质量差、市场竞争力低, 大部分产品用于自用。

3.2 预测聚碳酸酯未来市场发展趋势

据统计2011年全球总消费过400万吨;2012年全球聚碳酸酯总产能为469.5万吨, 全球总消费为438万吨, 我国聚碳酸酯总产能为43.8万吨。预计到2015年全球需求量将达到515万吨, 我国聚碳酸酯生产能力将超过110.0万吨/年, 需求量达到200万吨/年, 本土化供应率达到50-60%, 逐渐改变我国长期对大量进口聚碳酸酯的需求局面, 预计到2020年全球需求量将达600万吨, 可预见未来几年里全球聚碳酸酯需求量将维持在7-10%的增长率。目前聚碳酸酯的全球最大消费市场在中国, 随着我国的生产进步, 工程塑料将得到大力发展。

摘要：本文介绍了国内外聚碳酸酯的生产现状, 现阶段主要的聚碳酸酯生产工艺技术, 综述了聚碳酸酯在各领域的应用, 并总结和预测了聚碳酸酯的市场需求及未来发展趋势, 为我国的聚碳酸酯工业发展提供参考。

关键词：聚碳酸酯,生产,应用,市场