El policarbonat (PC) és una cadena molecular que conté un grup carbonat. Segons l'estructura molecular, amb diferents grups èster, es pot dividir en alifàtics, alicíclics i aromàtics. El valor més pràctic dels quals és el grup aromàtic, i el més important és el policarbonat de tipus bisfenol A. El pes molecular mitjà (Mw) generalment és de 20 a 100.000.

Fórmula estructural de PC d'imatge

El policarbonat té una bona resistència, tenacitat, transparència, resistència a la calor i al fred, fàcil processament, ignífug i altres rendiments integrals. Les principals aplicacions posteriors són els electrodomèstics, les làmines i l'automoció. Aquestes tres indústries representen aproximadament el 80% del consum de policarbonat. També s'han utilitzat en peces de maquinària industrial, CD-ROM, envasos, equips d'oficina, medicina i atenció sanitària, cinema, equips d'oci i protecció, entre molts altres camps, convertint-se en un dels cinc plàstics d'enginyeria de la categoria de més ràpid creixement.

El 2020, la capacitat de producció mundial de PC va ser d'uns 5,88 milions de tones, la capacitat de producció de PC de la Xina d'1,94 milions de tones/any, una producció d'unes 960.000 tones, mentre que el consum aparent de policarbonat a la Xina el 2020 va arribar als 2,34 milions de tones, hi ha un dèficit de gairebé 1,38 milions de tones, que cal importar de països estrangers. L'enorme demanda del mercat ha atret nombroses inversions per augmentar la producció, s'estima que hi ha molts projectes de PC en construcció i proposats a la Xina al mateix temps, i la capacitat de producció nacional superarà els 3 milions de tones/any en els propers tres anys, i la indústria dels PC mostra una tendència accelerada de transferència a la Xina.

Aleshores, quins són els processos de producció dels PC? Quin és l'historial de desenvolupament dels PC a la Xina i a l'estranger? Quins són els principals fabricants de PC a la Xina? A continuació, fem una breu revisió.

PC tres mètodes principals del procés de producció

El mètode de fotogàs de policondensació interfacial, el mètode tradicional d'intercanvi d'èsters fosos i el mètode d'intercanvi d'èsters fosos sense fotogàs són els tres processos de producció principals de la indústria dels PC.
Imatge Imatge
1. Mètode de fosgen de policondensació interfacial

És la reacció del fosgen en un dissolvent inert i una solució aquosa d'hidròxid de sodi de bisfenol A per produir policarbonat de petit pes molecular, i després condensar-lo en policarbonat d'alt pes molecular. En un moment donat, aproximadament el 90% dels productes industrials de policarbonat es sintetitzaven mitjançant aquest mètode.

Els avantatges del mètode de fosgen de policondensació interfacial PC són l'elevat pes molecular relatiu, que pot arribar a 1,5~2*105, i els productes purs, les bones propietats òptiques, la millor resistència a la hidròlisi i el processament fàcil. El desavantatge és que el procés de polimerització requereix l'ús de fosgen altament tòxic i dissolvents orgànics tòxics i volàtils com el clorur de metilè, que causen una greu contaminació ambiental.

El mètode d'intercanvi d'èsters fosos, també conegut com a polimerització ontogènica, va ser desenvolupat per primera vegada per Bayer, utilitzant bisfenol A fos i carbonat de difenil (carbonat de difenil, DPC), a alta temperatura, alt buit, estat de presència de catalitzador per a l'intercanvi d'èsters, la precondensació i la reacció de condensació.

Segons les matèries primeres utilitzades en el procés DPC, es pot dividir en mètode tradicional d'intercanvi d'èsters fosos (també conegut com a mètode indirecte de fotogàs) i mètode d'intercanvi d'èsters fosos sense fotogàs.

2. Mètode tradicional d'intercanvi d'èsters fosos

Es divideix en 2 passos: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, que és un procés indirecte de fosgen.

El procés és curt, sense dissolvents i el cost de producció és lleugerament inferior al mètode de fosgè de condensació interfacial, però el procés de producció de DPC encara utilitza fosgè i el producte DPC conté traces de grups cloroformat, cosa que afectarà la qualitat del producte final de PC, cosa que limita fins a cert punt la promoció del procés.

3. Mètode d'intercanvi d'èsters fosos sense fosgen

Aquest mètode es divideix en 2 passos: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, que utilitza dimetilcarbonat DMC com a matèria primera i fenol per sintetitzar DPC.

El fenol subproducte obtingut de l'intercanvi i la condensació d'èsters es pot reciclar per a la síntesi del procés DPC, aconseguint així la reutilització del material i una bona economia; a causa de l'alta puresa de les matèries primeres, el producte tampoc necessita ser assecat ni rentat, i la qualitat del producte és bona. El procés no utilitza fosgen, és respectuós amb el medi ambient i és una ruta de procés verda.

Amb els requisits nacionals per als tres residus de les empreses petroquímiques Amb l'augment dels requisits nacionals sobre seguretat i protecció ambiental de les empreses petroquímiques i la restricció de l'ús de fosgen, la tecnologia d'intercanvi d'èsters fosos sense fosgen substituirà gradualment el mètode de policondensació interfacial en el futur com a direcció del desenvolupament de la tecnologia de producció de PC al món.