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            News

            聚碳酸酯(PC)工程塑料知識簡介

            Update: 2018-03-24

            聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優良的熱塑性工程塑料,具有突出的抗沖擊能力,耐蠕變和尺寸穩定性好,耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優良,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?;瓦B續化生產,經濟性好等,長期占據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塑料日本公司實現了工業化生產。主要以雙酚A與碳酸二苯酯為原料,該工藝是一種符合環境要求的“綠色工藝”,已成為今后聚碳酸酯合成工藝的發展方向,預計未來在聚碳酸酯生產中將逐漸占據主導地位?! ?/p>

            2002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發展呈現兩大特點,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、印度經濟的持續穩定發展,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,據不完全統計.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,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)開發園區將建設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,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、復合材料、安全玻璃等行業消耗PC約2萬噸。   

            隨著我國國民經濟的穩定發展,尤其是電子/電氣工業、汽車工業已成為我國國民經濟的支柱產業,另外城市建設和西部大開發等基礎項目的建設將對新型建筑材料有較大的需求。業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、海南洋浦開發區、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、應用發展  

            盡管PC具有許多優異性能,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良PC合金投入市場,國內開發研究起步較晚。   

            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極具開發前景的應用領域。   

            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材料成為開發重點,溴系阻燃劑由于毒性在減少使用,而無鹵環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,因此要開發衛生級的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?。   

            防開裂脆化的醫療器械,PC具有諸多優異性能,目前已應用于醫療器械中,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、人工肺等醫療器械中應用要解決高溫消毒導致裂紋的老化現象,若克服這些缺點,PC在醫療器械中應用可迅速擴大。

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