Линия экструзии сотовых листов из ПК

Исследование и анализ рынка методов полимеризации поликарбоната ПК

ПК полыйлиния экструзии листового металла：Поликарбонат (ПК) — полимер, содержащий карбонатные группы в молекулярной цепи, формула молекулярной структуры показана на формуле.

PC — это почти бесцветный, стекловидный, аморфный полимер с хорошими оптическими свойствами, термостойкостью, ударопрочностью, стойкостью к слабым кислотам и щелочам, а также нейтральным маслам. PC с высокой относительной молекулярной массой обладает высокой прочностью, но он плохо устойчив к гидролизу, чувствителен к сколам, плохо устойчив к царапанию, восприимчив к некоторым органическим растворителям, желтеет при длительном воздействии ультрафиолетового света и не может использоваться для изделий, многократно подвергающихся воздействию пара высокого давления.

PC можно разделить на алифатические, ароматические, алифатически-ароматические и другие типы в соответствии со структурой группы эфиров, среди которых алифатические и алифатически-ароматические PC имеют более низкие механические свойства, что ограничивает их применение в конструкционных пластиках; до сих пор в промышленных масштабах производился только ароматический PC. Благодаря своим структурным особенностям PC стал одним из наиболее быстрорастущих общих конструкционных пластиков с превосходными общими характеристиками и широко используется в области электроники и электроприборов, листовых контейнеров, автомобильной промышленности, медицинских приборов и защитного оборудования, а также быстро расширяется в новых областях, таких как аэрокосмическая промышленность и авиация, оптические компоненты и оптоэлектронная информация.

Процесс производства ПК

В настоящее время существует три процесса производства ПК, а именно фотогазовая поликонденсация (также известная как фотогазовый метод), расплавленная полиэфирообменная поликонденсация и нефотогазовая расплавленная полиэфирообменная поликонденсация.

1.Фотогазовая интерфейсная поликонденсация

Сначала CO получают путем частичного окисления и очистки коксующегося угля или низкоуглеродистых алканов, в то время как водный NaCl подвергают электролизу для получения Cl2 и NaOH. Полученный CO реагирует с Cl2 для получения исходного сырья фосгена, который подвергается межфазной конденсации с BPA в растворе CH2Cl2 для получения PC.

Кроме того, NaOH, полученный в результате электролиза, служит катализатором в процессе реакции. Полученный раствор ПК сначала очищают путем промывки большим количеством воды, затем добавляют гексан или толуол и перегоняют для удаления растворителей, таких как CH2Cl2, чтобы получить гранулы ПК. Высушенный ПК гранулируют с помощью гранулятора расплава. Реакция проводится при атмосферном давлении, а отделенные материалы после реакции поликонденсации, маточный раствор от центрифугирования, дихлорметан и соляная кислота подвергаются рециркуляции.

Процесс зрелый, качество продукта высокое, нет особых требований к чистоте сырья, реакционное оборудование относительно простое и может осуществляться в условиях низкой температуры и низкого давления, но остаточные ионы хлора в процессе приготовления будут оказывать влияние на качество продукта. Кроме того, сырьем является высокотоксичный фосген, который является относительно опасным, а количество образующихся отходящих газов и сточных вод велико.

Компании GE (General Electric) Plastics, Bayer и Mitsubishi Chemical объединяют испарение и осаждение в процессе последующей обработки для удаления растворимых примесей с помощью растворителей и осадителей и улучшения эффекта очистки.

2. Поликонденсация с обменом эфиров в расплаве
Поликонденсация с обменом сложных эфиров в расплаве основана на использовании фенола в качестве сырья. Сначала ДПК получают путем реакции межфазной фотогазификации, затем в присутствии катализаторов (таких как галогенид лития, гидроксид лития, галогенид лития-алюминия и гидроксид бора и т. д.) и добавок получают олигомер путем реакции обмена сложных эфиров с бисфенолом А и дальнейшей поликонденсации для получения продуктов ПК. Процесс реакции показан в уравнении (3).

Процесс менее затратен, чем фотогазовая межфазная поликонденсация, относительно прост и производит меньше сточных вод и газа. Однако процесс все еще требует использования высокотоксичного фосгена при подготовке исходного материала DPC, а образующиеся примеси, содержащие Cl, могут дезактивировать щелочной катализатор посредством реакций нейтрализации, снижая производительность PC, а также вызывая пожелтение материала.

3. Метод поликонденсации с обменом эфира в расплаве без фосгена
В 1978 году компания GE Plastics впервые раскрыла патент на окислительное карбонилирование фенола с помощью CO и O2 с использованием Pd в качестве катализатора для получения DPC, который затем заменялся на BPA в расплавленном состоянии для образования PC, как показано в уравнении (4).

Процесс окислительного карбонилирования метанола с помощью CO и O2 с образованием диметилкарбоната (ДМК) был впервые раскрыт Романо и др. в 1980 году. Затем ДМК подвергался реакции обмена эфирами с фенолом с образованием толуолкарбоната (МФК), МФК диспропорционировался с образованием ДФК, а ДФК подвергался реакции поликонденсации обмена эфирами с бисфенолом А в расплавленном состоянии с образованием продуктов ПК, как показано в формуле (5).

В 1993 году компания GE Plastics стала лидером в промышленном производстве ПК безфосгенным способом с использованием двухосного реактора производительностью 25,000 XNUMX т/год с использованием COXNUMX в качестве сырья.

CO2 — это нетоксичное, негорючее, биовозобновляемое сырье, и его активность ниже по сравнению с CO, но его также можно использовать в качестве сополимерного мономера для производства ПК. Компания ningbo zhejiang iron dafeng chemical co., ltd. в Китае самостоятельно разработала бесфосгенный метод производства ПК с использованием CO2 и пропиленоксида в качестве сырья, а текущая годовая производственная мощность составляет 100,000 2 тонн. Компания Asahi Kasei в Японии также разработала процесс производства ПК бесфосгенным методом с использованием CO2, как показано на рисунке 2. Это показано на рисунке XNUMX.
Процесс осуществляется в безводной среде (кроме охлаждающей воды) без использования какого-либо едкого сырья. Побочные продукты метанол и фенол могут быть переработаны, а процесс реакции дает 2 продукта: высококачественный ПК и высокочистый МЭГ без образования отходов или сточных вод.
Процесс не использует токсичные вещества, имеет высокий уровень использования атомов и в основном не загрязняет окружающую среду. Избыточное сырье и побочные продукты могут быть переработаны в процессе производства, что эффективно контролирует производственные затраты.

Рынок ПК и перспективы развития

В последние годы, в связи с быстрым развитием экономики и расширением новых сфер применения, ПК стал одним из наиболее быстрорастущих конструкционных пластиков, при этом основные производители сосредоточены в США, Западной Европе и Японии, где Bayer, GE Plastics, Dow Chemical и Teijin контролируют мировое производство и рынок ПК.

В 2020 году на Азиатско-Тихоокеанский регион придется около 72.6% мирового спроса на ПК, а Китай стал крупнейшим в мире производителем и потребителем ПК. Благодаря мощной поддержке национальной политики, внедрению технологий ПК в форме совместных предприятий и непрерывному развитию отечественных технологий производства были инвестированы крупные проекты по производству ПК, что значительно увеличило внутренние производственные мощности ПК, так что эта отрасль открыла новые возможности для развития.

Технические барьеры для процесса производства ПК относительно высоки, и Китай начал поздно. До 2015 года все внутренние заводы по производству ПК были построены совместными предприятиями или внедрением технологий, а производственные мощности были высоко сконцентрированы. С тех пор такие предприятия, как Wanhua Chemical и Sichuan Zhonglan Guohua New Material, разработали различные технологии синтеза ПК с независимыми правами интеллектуальной собственности, которые позволили китайской индустрии ПК развиваться и расти.

В настоящее время новые производственные мощности в мире в основном сосредоточены в Китае. Производственные мощности ПК в Китае в 2019 году составили 1.66 млн тонн, увеличившись на 31.74% по сравнению с предыдущим годом, при уровне загрузки мощностей 58%. Производственные мощности ПК в Китае в 2020 году увеличатся до 2.44 млн тонн в год, а производство увеличится до 1.185 млн тонн.

ПК был включен в национальную высокотехнологичную промышленность, ключевые стратегические развивающиеся отрасли и десять ключевых областей, описанных в «Сделано в Китае 2025». Подстегиваемый национальной политикой и масштабными инвестициями в отечественные производственные мощности, будущий отечественный рынок ПК обязательно покажет ситуацию, когда предложение превысит спрос, с консервативной оценкой в ​​2.41 млн т/год производственных мощностей ПК, которые будут выпущены в Китае к 2023 году, а к этому времени общие производственные мощности ПК в Китае будут близки к 3.6 млн т/год.

По сравнению с быстрорастущими производственными мощностями ПК, спрос на продукцию нижнего уровня не был выпущен одновременно. В целом рост потребления ПК вялый, и отрасль вступила в период низкого развития. Обычный ПК имеет плохую ударопрочность и химическую стойкость и не может применяться во многих областях, но технические барьеры для производства высококачественной продукции высоки. Расширяя производство быстрыми темпами, отечественные предприятия должны повышать качество своей продукции и решать дилемму избытка низкокачественной продукции и недостатка высококачественной продукции, чтобы расти и развиваться в условиях жесткой рыночной конкуренции.

Среди трех основных процессов производства ПК, нефосгенный метод не загрязняет окружающую среду, не дает побочных продуктов, требует низких инвестиций, имеет хорошую эффективность и высокое качество получаемых продуктов, что, безусловно, станет будущим направлением развития ПК. В настоящее время себестоимость производства высокочистого DPC может быть снижена путем разработки эффективных катализаторов, и, кроме того, могут быть спроектированы высокоэффективные реакторы, чтобы сделать их пригодными для производства преполимеров ПК с высокой вязкостью расплава.

Хотя производственные мощности и потребление ПК в Китае растут, продукция, как правило, представляет собой базовые материалы, в основном используемые в упаковке, пленках и листах и ​​т. д., с узкими применениями и низкой прибылью. Высококачественная продукция, используемая в автомобильной промышленности, бытовой технике, электронных продуктах и ​​других областях, по-прежнему зависит от совместных предприятий или иностранных предприятий. С дальнейшим высвобождением производственных мощностей спрос и предложение постепенно приближаются к равновесию, конкуренция в индустрии ПК усиливается, и компании сталкиваются с большими проблемами. Устранение экологически неблагоприятных технологий, снижение себестоимости сырья для ПК, регулирование и улучшение характеристик продукции, разработка высокопроизводительной продукции, снижение энергопотребления устройств, повышение конкурентоспособности устройств и увеличение независимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских сил отечественных технологий являются будущим направлением развития индустрии ПК.