Полікарбонат (ПК) – це молекулярний ланцюг, що містить карбонатну групу. Залежно від молекулярної структури з різними ефірними групами, його можна розділити на аліфатичні, аліциклічні, ароматичні, з яких найбільш практичне значення мають ароматичні групи, а найважливіше – полікарбонат типу бісфенолу А, загальна важка середня молекулярна маса (Mw) становить від 20 до 100 000.

Структурна формула ПК на малюнку

Полікарбонат має добру міцність, жорсткість, прозорість, стійкість до тепла та холоду, легкість обробки, вогнестійкість та інші комплексні характеристики. Основними сферами застосування полікарбонату є електронні прилади, листова продукція та автомобільна промисловість. На ці три галузі припадає близько 80% споживання полікарбонату. Він також широко застосовується в деталях промислового обладнання, CD-ROM, упаковці, офісному обладнанні, медицині та охороні здоров'я, плівці, обладнанні для відпочинку та захисту, а також у багатьох інших галузях, що дозволило йому стати одним із п'яти найшвидше зростаючих інженерних пластмас.

У 2020 році світові виробничі потужності ПК становили близько 5,88 мільйона тонн, виробничі потужності ПК у Китаї – 1,94 мільйона тонн на рік, обсяг виробництва – близько 960 000 тонн. Хоча видиме споживання полікарбонату в Китаї у 2020 році досягло 2,34 мільйона тонн, існує розрив майже в 1,38 мільйона тонн, що потребує імпорту з-за кордону. Величезний ринковий попит залучив численні інвестиції для збільшення виробництва. За оцінками, в Китаї одночасно будується та пропонується реалізація багатьох проектів з виробництва ПК, а внутрішня виробнича потужність перевищить 3 мільйони тонн на рік протягом наступних трьох років. Також спостерігається прискорена тенденція до перенесення виробництва в Китай.

Отже, які ж виробничі процеси ПК? Яка історія розвитку ПК в країні та за кордоном? Які основні виробники ПК у Китаї? Далі ми коротко розглянемо це питання.

Три основні методи виробничого процесу для ПК

Метод міжфазної поліконденсації фотогазом, традиційний метод обміну розплавленим ефіром та метод обміну розплавленим ефіром без використання фотогазу – це три основні виробничі процеси в галузі ПК.
Зображення Зображення
1. Метод міжфазної поліконденсації фосгену

Це реакція фосгену з інертним розчинником та водним розчином гідроксиду натрію бісфенолу А для отримання полікарбонату з низькою молекулярною масою, а потім конденсація у високомолекулярний полікарбонат. Свого часу близько 90% промислових продуктів з полікарбонату синтезувалося цим методом.

Перевагами методу поліконденсації фосгену на межі поверхні є висока відносна молекулярна маса, яка може досягати 1,5~2*105, а також чистота продуктів, добрі оптичні властивості, краща стійкість до гідролізу та легкість обробки. Недоліком є ​​те, що процес полімеризації вимагає використання високотоксичного фосгену та токсичних і летких органічних розчинників, таких як метиленхлорид, які спричиняють серйозне забруднення навколишнього середовища.

Метод обміну ефірів у розплаві, також відомий як онтогенна полімеризація, був вперше розроблений компанією Bayer з використанням розплавленого бісфенолу А та дифенілкарбонату (дифенілкарбонату, DPC) за високої температури, високого вакууму, присутності каталізатора для обміну ефірів, попередньої конденсації, реакції конденсації.

Залежно від сировини, що використовується в процесі DPC, його можна розділити на традиційний метод обміну розплавленим ефіром (також відомий як непрямий фотогазовий метод) та метод обміну розплавленим ефіром без використання фотогазу.

2. Традиційний метод обміну розплавленим ефіром

Він поділяється на 2 етапи: (1) фосген + фенол → DPC; (2) DPC + BPA → PC, що є непрямим процесом отримання фосгену.

Процес короткий, не містить розчинників, а вартість виробництва трохи нижча, ніж метод міжфазної конденсації фосгену, але процес виробництва DPC все ще використовує фосген, а продукт DPC містить слідові кількості хлороформатних груп, що впливатиме на якість кінцевого продукту PC, що певною мірою обмежує просування процесу.

3. Метод обміну розплавленим ефіром без використання фосгену

Цей метод поділяється на 2 етапи: (1) DMC + фенол → DPC; (2) DPC + BPA → PC, в якому як сировину використовується диметилкарбонат DMC, а для синтезу DPC – фенол.

Побічний продукт фенол, отриманий в результаті обміну естерів та конденсації, може бути перероблений для синтезу в процесі DPC, що забезпечує повторне використання матеріалу та вигідну економію; завдяки високій чистоті сировини продукт також не потребує сушіння та промивання, а якість продукту хороша. Процес не використовує фосген, є екологічно чистим та «зеленим» способом.

З урахуванням національних вимог до трьох видів відходів нафтохімічних підприємств. Зі зростанням національних вимог щодо безпеки та захисту навколишнього середовища нафтохімічних підприємств та обмеженням використання фосгену, технологія обміну розплавленими ефірами без використання фосгену поступово замінить метод міжфазної поліконденсації в майбутньому як напрямок розвитку технології виробництва полікарбонату у світі.