Policarbonatul (PC) este un lanț molecular care conține o grupare carbonat. Conform structurii moleculare, cu diferite grupări esterice, poate fi împărțit în alifatice, aliciclice și aromatice, dintre care cea mai practică valoare este gruparea aromatică, iar cel mai important este policarbonatul de tip bisfenol A, cu o greutate moleculară medie (Mw) generală între 20 și 100.000.

Formula structurală a imaginii PC

Policarbonatul are o rezistență bună, tenacitate, transparență, rezistență la căldură și frig, prelucrare ușoară, ignifug și alte performanțe complete. Principalele aplicații din aval sunt aparatele electronice, tabla și industria auto. Aceste trei industrii reprezintă aproximativ 80% din consumul de policarbonat. În plus, în piese de mașini industriale, CD-ROM, ambalaje, echipamente de birou, echipamente medicale și de îngrijire a sănătății, filme, echipamente de agrement și de protecție și multe alte domenii, acesta a atins o gamă largă de aplicații, devenind unul dintre cele cinci materiale plastice inginerești din categoria cu cea mai rapidă creștere.

În 2020, capacitatea globală de producție de PC-uri a fost de aproximativ 5,88 milioane de tone, capacitatea de producție de PC-uri a Chinei fiind de 1,94 milioane de tone/an, producția fiind de aproximativ 960.000 de tone, în timp ce consumul aparent de policarbonat în China în 2020 a ajuns la 2,34 milioane de tone, există un decalaj de aproape 1,38 milioane de tone, necesar pentru importuri din țări străine. Cererea imensă de pe piață a atras numeroase investiții pentru creșterea producției, estimându-se că există numeroase proiecte de PC-uri în construcție și propuse în China în același timp, iar capacitatea de producție internă va depăși 3 milioane de tone/an în următorii trei ani, iar industria PC-urilor prezintă o tendință accelerată de transfer către China.

Deci, care sunt procesele de producție ale PC-urilor? Care este istoricul dezvoltării PC-urilor în țară și în străinătate? Care sunt principalii producători de PC-uri din China? În continuare, vom face o scurtă analiză.

PC trei metode principale de proces de producție

Metoda fotogazului prin policondensare interfacială, metoda tradițională de schimb de esteri topiți și metoda de schimb de esteri topiți fără fotogaz sunt cele trei procese principale de producție din industria PC-urilor.
Imagine Imagine
1. Metoda fosgenului prin policondensare interfacială

Este reacția fosgenului într-un solvent inert și o soluție apoasă de hidroxid de sodiu de bisfenol A pentru a produce policarbonat cu greutate moleculară mică, apoi condensat în policarbonat cu greutate moleculară mare. La un moment dat, aproximativ 90% din produsele industriale din policarbonat erau sintetizate prin această metodă.

Avantajele metodei PC de policondensare interfacială cu fosgen sunt greutatea moleculară relativă mare, care poate ajunge la 1,5~2*105, și produsele pure, proprietățile optice bune, rezistența mai bună la hidroliză și prelucrarea ușoară. Dezavantajul este că procesul de polimerizare necesită utilizarea de fosgen extrem de toxic și solvenți organici toxici și volatili, cum ar fi clorura de metilen, care provoacă o poluare gravă a mediului.

Metoda de schimb de esteri topiți, cunoscută și sub denumirea de polimerizare ontogenică, a fost dezvoltată pentru prima dată de Bayer, utilizând bisfenol A topit și carbonat de difenil (carbonat de difenil, DPC), la temperatură ridicată, vid înalt, în prezența catalizatorului pentru schimbul de esteri, pre-condensare și reacția de condensare.

Conform materiilor prime utilizate în procesul DPC, acesta poate fi împărțit în metoda tradițională de schimb de esteri topiți (cunoscută și sub denumirea de metodă indirectă cu fotogaz) și metoda de schimb de esteri topiți fără fotogaz.

2. Metoda tradițională de schimb de esteri topiți

Se împarte în 2 etape: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, care este un proces indirect de fosgen.

Procesul este scurt, fără solvenți, iar costul de producție este puțin mai mic decât metoda fosgenului cu condensare interfacială, dar procesul de producție al DPC utilizează în continuare fosgen, iar produsul DPC conține urme de grupări cloroformiate, ceea ce va afecta calitatea produsului final al PC, ceea ce limitează într-o oarecare măsură promovarea procesului.

3. Metoda de schimb de esteri topiți fără fosgen

Această metodă este împărțită în 2 etape: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, care utilizează dimetilcarbonatul DMC ca materie primă și fenolul pentru a sintetiza DPC.

Fenolul, produs secundar obținut prin schimbul și condensarea esterilor, poate fi reciclat în sinteza procesului DPC, realizând astfel reutilizarea materialelor și o bună economie; datorită purității ridicate a materiilor prime, produsul nu necesită uscare și spălare, iar calitatea produsului este bună. Procesul nu utilizează fosgen, este ecologic și reprezintă o rută de proces ecologică.

Odată cu creșterea cerințelor naționale privind siguranța și protecția mediului în întreprinderile petrochimice și cu restricționarea utilizării fosgenului, tehnologia de schimb de esteri topiți fără fosgen va înlocui treptat metoda de policondensare interfacială în viitor, ca direcție de dezvoltare a tehnologiei de producție a PC-urilor în lume.