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聚碳酸酯(PC)工程塑料知識簡介

2011-08-06   瀏覽次數(shù):695
聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料,具有突出的抗沖擊能力,耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好,耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產品,也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器材、醫(yī)療保健等領域,隨著改性研究的不斷深入,正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。

一、生產狀況  聚碳酸酯工業(yè)化合成主要是界面光氣化路線,以雙酚A為原料,使用光氣、氫氧化鈉和二氯甲烷為原料及反應助劑,此法工藝成熟,產品質量較高,易于規(guī)?;瓦B續(xù)化生產,經濟性好等,長期占據(jù)著聚碳酸酯生產的主導地位。但由于該法使用的原料光氣劇毒,因此近年來各大公司紛紛研究非光氣法生產路線。1993年非光氣法工藝研究成功,并由GE塑料日本公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產。主要以雙酚A與碳酸二苯酯為原料,該工藝是一種符合環(huán)境要求的“綠色工藝”,已成為今后聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展方向,預計未來在聚碳酸酯生產中將逐漸占據(jù)主導地位?! ?002年全球PC總生產能力約230萬噸/年,PC生產主要集中在美國、西歐和日本,上述三大產地生產能力約占世界總生產能力的90%。目前世界聚碳酸酯工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大特點,一是生產更趨集中和壟斷,德國拜耳公司、美國GE化學公司、道化學公司及日本帝人公司的生產能力占世界總生產能力的80%左右,這幾大公司控制著世界聚碳酸酯的生產與市場,主宰著世界聚碳酸酯的命運。二是亞洲發(fā)展迅速,近年來隨著亞洲經濟逐步恢復,中國、印度經濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,對工程塑料的需求越來越強勁,世界著名聚碳酸酯生產商紛紛來亞洲投資建廠,據(jù)不完全統(tǒng)計.1997~2004年建設或擬建的聚碳酸酯裝置70%在亞洲。我國原有10余家聚碳酸酯生產企業(yè),目前能維持生產僅有3家,分別為常州合成化工總廠3000噸/年(光氣法)、上海中聯(lián)化工廠1200噸/年(酯交換法)、重慶長風化工廠1000噸/年(酯交換法),總產能約5000噸/年,年產量不足千噸。與國外公司相比,不僅規(guī)模極小,而且技術落后,遠遠不能滿足國內需求。但是,我國將很快形成投資熱潮。目前在華投資聚碳酸酯的國際跨國公司,主要有德國拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕涇化工區(qū)18億美元的第一期投資中,包括20萬噸/年聚碳酸酯及配套的20萬噸/年雙酚A項目,將于2005年建成。日本帝人公司發(fā)言人宣布其制造和銷售樹脂的子公司帝人化成將從2005年4月開始在浙江省生產聚碳酸酯樹脂,投資5億美元,2007年形成年產10萬噸聚碳酸酯的生產規(guī)模。從國內方面看,中國藍星計劃2004年在南通或蘭州建10萬噸/年聚碳酸酯裝置,中國精細化工(常州)開發(fā)園區(qū)將建設5000噸/年特種聚碳酸酯。

二、市場需求  1995年以前聚碳酸酯在國內主要用于制備紡織業(yè)用沙管,占總消耗量的50%左右。1995年以后逐漸轉向電子/電氣、光盤、建筑、汽車工業(yè)等領域,需求量急劇增加。1995年我國聚碳酸酯的消費量為4.2萬噸,到2002年猛漲至34.3萬噸,年均增長率高達35%左右,遠遠高于國民經濟的平均增長速度和其它通用工程塑料的增長速度。由于國內產量極小,我國使用的聚碳酸酯主要從國外進口。2000、2001和2002年我國PC凈進口量分別為23.5萬噸、21.2萬噸、34.2萬噸。

  我國PC最大消費用戶是電子電氣工業(yè),如電器儀表屏、計算機和辦公設備的配件等,2002年消耗PC約15萬噸;隨著我國城市建設的發(fā)展,促使聚碳酸酯中空陽光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增長,2002年國內中空陽關板消耗PC約10萬噸;隨著國內CD、VCD、DVD市場的迅速發(fā)展,光盤已成為國內聚碳酸酯需求增長最快的領域,年均增長率超過40%,據(jù)保守估計,2002年,國內光盤生產線150余條,年消耗PC約4萬噸左右;飲水桶及一些食品容器約消耗PC3萬噸左右;汽車工業(yè)、復合材料、安全玻璃等行業(yè)消耗PC約2萬噸。

  隨著我國國民經濟的穩(wěn)定發(fā)展,尤其是電子/電氣工業(yè)、汽車工業(yè)已成為我國國民經濟的支柱產業(yè),另外城市建設和西部大開發(fā)等基礎項目的建設將對新型建筑材料有較大的需求。業(yè)內人士預計未來幾年我國聚碳酸酯的需求年均增長率將保持在15%左右,2005年我國聚碳酸酯的需求量將達到45萬噸左右。

  鑒于我國未來聚碳酸酯市場需求潛力巨大,國內許多單位通過各種途徑尋求國外先進技術,近年來,除德國拜耳公司和上海氯堿股份公司合資建設5萬噸/年PC項目較為明確外,美國GE與燕山石化合資項目,常州合成化工廠、海南洋浦開發(fā)區(qū)、蚌埠建設投資公司準備招商引資建設聚碳酸酯的計劃,至今尚無大的進展。即使上海PC項目如期建成,也遠遠不能滿足國內巨大市場需求。

  由于PC優(yōu)越的綜合性能日益受到重視,許多生產商對PC前景過于樂觀,尤其是1997—2002年間全球生產能力急劇增長,國外權威機構預計未來幾年內全球的Pc將出現(xiàn)一定產能過剩,價格將有所下降,這對于主要依賴進口的我國無疑是件好事。

三、應用發(fā)展  盡管PC具有許多優(yōu)異性能,然而由于PC分子鏈的高剛性和大的空間阻位使其具有較高的熔體粘度,因此加工困難,易開裂,耐溶劑性和耐磨損性較差,因此對PC改性研究成為PC應用研究最重要的課題,目前聚合物合金化成為PC改性重要途徑,國外已有大量性能優(yōu)良PC合金投入市場,國內開發(fā)研究起步較晚。

 隨著PC合金材料的研究不斷進展,PC的應用范圍不斷擴大,以下簡要介紹一些國內PC極具開發(fā)前景的應用領域?! ?BR>
寬波透光的光學器械,作為一種透明性能良好的工程塑料,PC作為光盤基材在全球大量使用, 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤,還可以適用于高密度記錄光盤的基材,尤其是PC與苯乙烯接枝生成的共聚物具有極佳的應用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片,在PC分子鏈中引入硅氧基團,可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料,用于制作耐高溫光學纖維的芯材,若在PC分子鏈中的C—H鏈為C—F鏈所取代,則可以對可見光的吸收減少,能有效降低傳遞途中的信號損失。另外PC良好透光性,在透明窗材高層建筑幕墻、機場和體育場館透明建筑材料等方面應用非常普遍和具有潛力,今后重點是提高表面硬度和抗靜電性。

  阻燃環(huán)保的通信電器,由于PC良好電絕緣性能,廣泛應用于通信電信設備領域, 目前PC已經大量替代原有的酚醛塑料,今后重點開發(fā)阻燃PC用于通信電器領域中,因此無污染阻燃PC材料成為開發(fā)重點,溴系阻燃劑由于毒性在減少使用,而無鹵環(huán)保磷系阻燃劑會明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強度,因此比較適宜的是有機硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對PC材料提出更高要求,目前PC/abs合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應用。

  表面金屬化的汽車部件,PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強度,廣泛應用于各種汽車零部件中,但是電鍍過程中會降低它的沖擊韌性,因此采用彈性體與PC共混改性,所合彈性體分散了致開裂應力,雖經電鍍也不會降低其沖擊韌性,因此電鍍級PC樹脂非常具有開發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料,應用于計算機中。  

低殘留有害物的食品容器,工業(yè)合成PC是雙酚義型,由于合成時有微量未反應的單體雙酚A殘留在樹脂中,在作為飲用水桶和食品容器時,易被溶出而影響人們身體健康,因此要開發(fā)衛(wèi)生級的PC樹脂,用作飲水桶和其他食品容器的生產與使用,國內應用前景非??春?。

防開裂脆化的醫(yī)療器械,PC具有諸多優(yōu)異性能,目前已應用于醫(yī)療器械中,由于其耐化學品性較差,在化學藥品存在下易引起內應力開裂,如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應用要解決高溫消毒導致裂紋的老化現(xiàn)象,若克服這些缺點,PC在醫(yī)療器械中應用可迅速擴大?! ?

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