聚碳酸酯的生产及应用

化学工程师

．ｏｌ枷ｃａｌｂ西Ｍ２００４年１１月霎然菱ｌ文章编号：１００２—１１２４１２００４）１１—００３８—０２

聚碳酸酯的生产及应用

陈建滨１一。董红星１

（１．哈尔滨工程大学。黑龙江哈尔滨１５０００１；２．黑龙江省化工研究院，黑龙江哈尔滨１５０仃７６）

摘要：本文论述了聚碳酸酯的各种生产工艺路线，对其国内外现状、消费和市场进行了分析，并提出了建设新的聚碳酸酯装置的建议。

关键词：聚碳酸酯；生产；应用；市场

申图分类号：’ＴＱ３２３．４＋ｌ文献标识码：Ａ

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聚碳酸酯（Ｐ柚ｙｃ越舢旧ｔｅ）一般简称ＰＣ，它是分子链中含有一［一Ｏ—Ｒ—Ｏ—Ｃｏ一］一链节的高分子化合物。其中因Ｒ基团的不同，可分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪一芳香族等几大类。作为当今五大工程塑料之一的聚碳酸酯，主要是指双酚Ａ型聚碳酸酯。ＰＣ是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。可用于制造机械、汽车和精密仪器等零部件，可制成精度很高的成型品，也可用于电子元件和电动工具部件。但ＰＣ的加工成型要求较高，本身无自润滑性，不适合制造带金属嵌件的制品。由于ＰＣ本身无毒、耐化学品性好，食品卫生性能优良，可以广泛地应用日常生活中。特别是它的透明性能优异于其他工程塑料，所以，广泛应用于航空玻璃、灯具、安全玻璃、办公设备、激光光盘等领域。可以说在国民经济的各个领域，ＰＣ都获得了广泛的应用，而且还在不断扩大。

１９９５年，ＰＣ的产量开始超过了一直居工程塑料首位的聚酰胺家族，成为世界上第一大工程塑料，而且其增长速度也超过了聚酰胺。

１工艺路线及其比较

１．１原料

聚碳酸酯主要原料是双酚Ａ、碳酸二苯酯、光

收稿日期：２００４—０９—０８

作者简介：陈建滨（１９６１一），男，高级工程师，１９８３年毕业于大连理工大学，现从事化工科研工作，哈尔滨工程大学在读硕

士研究生。

气、ｃＯ等，其中最主要的原料是碳酸二苯酯（ＤＰＣ），最早是由苯酚和光气反应缩合而成。

聚碳酸酯的另一重要原料是双酚Ａ，是苯酚和丙酮的重要衍生物。是多种高分子材料的原料，２００２年世界产量为３４０万ｔ，其中６８％用于生产聚碳酸酯。我国双酚Ａ主要用于生产环氧树脂，而相反，国外主要用于生产聚碳酸酯。

１．２聚碳酸酯合成工艺路线

１．２．１传统酯交换法双酚Ａ和碳酸二苯酯，在催化剂存在下，在高温、高真空条件下，进行酯交换反应和缩聚反应生成聚碳酸酯。

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此法是传统工艺，不腐蚀设备，工艺流程简单、成熟、易操作，无溶剂回收设备。但由于反应是在高温、高真空条件下进行，生产设备和条件要求高，设备投资较大。缩聚后期物料粘度增高，必须有相应的搅拌装置。产品光学性能差，浊度指数偏高。本工艺不适合大吨位工业生产。而原料碳酸二苯酯生产使用了光气，对环境和劳动安全有很大影响。

１．２．２光气化法在催化剂、溶剂、吡啶或碱水等存在

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２００４年第ｌｌ期陈建滨等：聚碳酸酯的生产及应用

下，双酚Ａ和光气直接反应。Ｃ强

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该法—般采用界面缩聚法，将光气通入惰性溶剂与

双酚Ａ的氢氧化钠水溶液中进行反应。

光气化法是在常温常压下反应，设备要求不高，工

艺成熟，产品质量好，尤其透明度高，成本低。是各国普遍采用的工艺，尤其是大型装置，兀Ｉ乎都采用此工艺。

１．２．３非光气酯交换法

在原料单体到树脂合成

都不用光气的一种聚碳酸酯溶融酯交换工艺。大体可分为两类：（１）非光气碳酸二苯酯法，以意大利

Ｅｌｌｉｃｈ锄公司工艺为代表，它是以甲醇为原料合成碳

酸二苯酯。它完全不使用光气，被称为绿色化工的代表之一。其后续过程与传统酯交换法相似。（２）工艺是用其他非光气单体与双酚Ａ或双酚Ａ的酯

进行酯交换。

１．３各工艺技术比较

聚碳酸酯是法国Ｂａｖｅｒ公司于１９５３年研究成功，１９５８年实现工业化，至今已近半个世纪，聚碳酸酯工艺也不断改进。目前，聚碳酸酯的工业化装置大部分都是采用界面缩聚光气法工艺。该工艺技术已经很成熟，尤其适合于大规模连续生产，产品质量高，尤其透明性好、易加工、产品分子量高、强度大、

能满足各种用途的需要。长期以来，采用此工艺的

聚碳酸酯，其生产能力一直占绝对优势，目前，仍是

世界聚碳酸酯的主要生产技术。它的缺点是生产时必须使用光气，而光气是毒性很强的化学物质，属于禁止化学武器公约表ｌ的物质。生产中所需的二氯

甲烷溶剂毒性也很强。

．非光气法技术是由美国ＧＥ公司首先开发并且工

业化的，法国Ｂａ＿噼和日本三菱工程塑料公司也开发了

类似的工艺技术。它不但不使用光气，而且也不需要

洗涤和溶剂回收设备，所以投资相对少。甲醇和苯酚

循环使用，原料成本大大降低。非光气法工艺是一种

全封闭、无副产、污染少，具有典型的绿色工艺，是世界

瞩目的聚碳酸酯合成工艺的发展方向。

２国内外现状与市场分析

２．１国外现状与市场分析

由于聚碳酸酯的优异性能，近期发展较快，尤其是在光盘、家电、电子产品等方面的应用发展迅速。

１９９８年世界生产能力１４７万ｔ·ａ～，１９９９年新增能力

５０万ｔ·ａ～，到２００２年世界聚碳酸酯生产能力已达２４０万ｔ·ａ＿。。从报道的计划看，到２００６年还要增加１５０万ｔ·ａ－。。那时能力将达到３９０万ｔ·ａ～。其发

展速度之快，令人瞩目。

目前，世界聚碳酸酯最大的公司是ＧＥ，在世界各地总能力达７８．５万ｔ·ａ～，占３５％，其次为Ｂａｙｅｒ，

总能力７２．１万ｔ·ａ～、占３２％，第３位为Ｄ０ｗ化学，总能力为２６．４万ｔ·ａ－。、占１２％，日本帝人总能力为２０万ｔ·ａ－。、占８．８％，日本三菱亚洲／三菱化成总能力为１９万ｔ·ａ－。、占８．４％，其他为１０万ｔ·ａ－’。所

以，聚碳酸酯的生产主要集中于几个大公司。其他

地区对聚碳酸酯需求量持续增长也令人关注。

从消费分配上来看：电子／电器、包括计算机、办公设备和光盘，占总消费的２６％，其次为透明薄板

和片材占２１％。今后几年内，主要消费增长点是光盘、汽车。

２．２国内现状与市场分析

我国聚碳酸酯的研究早在１９５８年就开始，第三个五年计划期间实现工业化，当时曾掀起聚碳酸酯热，生产企业多达２０余家。虽经几十年的发展，工艺技术还很落后、产品质量差、消耗定额高、成本高等问题还没有解决，已经有很多厂家陆续停产。目

前坚持生产的上海、重庆、江苏３家公司，生产能力曾达５６００ｔ·ａ－。，但近几年产量可能不足１０００ｔ·ａ～。

我国近年来，聚碳酸酯消费增长很快，１９９２年仅２．３万ｔ，２００２年达３４万ｔ。年均增长率３１％。主要是电子电器１０．５万ｔ，阳光板８万ｔ、光盘８万ｔ、饮用水包装３万ｔ、纺织ｌ万ｔ、其他３．５万ｔ。

我国聚碳酸酯需求量，预计到２０ａｒ７年将达到５８

万ｔ，２０１２年将达到８５万ｔ。

国内拟建项目主要有Ｂａｙｅｒ公司，在上海合资

新建１０万ｔ·ａ‘１装置。预计２００４年投产、二期再增加１０万ｔ·ａ－。。日本帝人在江浙建设规模５万ｔ·ａ‘１的聚碳酸酯装置，即使这两大装置都建成，届时

仍满足不了国内的迅速增长的需求，还需大量进口。

３对我国发展聚碳酸酯的建议

鉴于我国对聚碳酸酯的需求增长迅速和我国目

前生产的状态，再建设新的生产装置，有着非常的可能性、现实性和必要性。根据实际情况，可采用引进技术，或以三资企业形式发展聚碳酸酯工业，具有一

定优势。

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据估算，建一套生产１０万ｔ·ａ－１的聚碳酸酯的装置，总投资约２８亿元，年销售收入２２亿元，年利

税９．５亿元。

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