聚碳酸酯

1、聚碳酸酯的綠色合成工藝1.聚碳酸酯的性質(zhì)與應(yīng)用聚碳酸酯（PC）是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族芳香族等多種類型。聚碳酸酯是一種線型聚合物，是五大通用工程塑料中惟一具有良好透明性的熱塑性工程塑料，可見光的透過率可達90%。聚碳酸酯具有突出的抗沖擊、耐蠕變性能，較高的拉伸強度、彎曲強度、斷裂伸長率和剛性，電性能優(yōu)良、吸收率低、透光性好，并具有較高的耐熱性和耐寒性，綜合性能優(yōu)良，也可與其他樹脂共

2、混形成共混物或合金，改善其抗溶劑性和耐磨性，在六大工程塑料消費量中僅次于聚酰胺（PA）。近年來由于生產(chǎn)工藝和技術(shù)的提高，聚碳酸酯材料在性能完善和個性化設(shè)計方面取得了更快的進展，聚碳酸酯制品的應(yīng)用已滲透到汽車、建筑、醫(yī)學、服裝等行業(yè)之中。主要應(yīng)用領(lǐng)域有光盤片、汽車零部件、建筑采光材料、包裝材料、眼鏡、PC針劑管、游泳池底部自照明系統(tǒng)、太陽能采集系統(tǒng)、高清晰大型電視屏幕、紡織品中可進行織物材料識別的芯片標記纖維等[1]。2.聚碳酸酯的市場分

3、析我國聚碳酸酯的研制始于1958年，并于1965年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2005年之后，我國掀起聚碳酸酯投資熱潮，世界級聚碳酸酯生產(chǎn)商帝人和拜耳先后在我國投資建廠作為全球著名的聚合物制造商之一，拜耳材料科技公司早在2001年就在上海創(chuàng)建了聚合物研發(fā)中心，并在上海一體化基地投運了一條年產(chǎn)量為10萬噸年的聚碳酸酯工廠以及4條其他聚碳酸酯分級摻混材料廠，為生產(chǎn)線提供了強大的技術(shù)支撐。另外，帝人化學公司投資9億日元，在其上海聚碳酸酯混配料工廠內(nèi)新建的

4、裝置已于2009年建成投產(chǎn)，此次擴能完成后，該工廠成為世界級的聚碳酸酯混配料工廠。未來仍有內(nèi)資、外資新（擴）建聚碳酸酯裝置在我國陸續(xù)建成投產(chǎn)。三菱瓦斯化學公司在上海漕涇化學工業(yè)區(qū)新建8萬噸年聚碳酸酯產(chǎn)能，將于2013年底建成投產(chǎn)，該聚碳酸酯樹脂聯(lián)合項目的總投資約為300億日元。中石化與沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司簽署的26萬噸年聚碳酸酯項目預(yù)計于2015年投產(chǎn)，該項目是中國石化與沙伯在天津現(xiàn)有100萬噸年乙烯合資項目中新增的合作內(nèi)容，采用世界上最先

5、進的非光氣法生產(chǎn)工藝，總投資約110億元人民幣，雙方股比50%∶50%，將生產(chǎn)包括混合級、擠出級、光學級及注塑級四大類聚碳酸酯。拜耳材料科技公司于2010年已經(jīng)宣布計劃到2016年使其在上海漕涇生產(chǎn)聯(lián)合裝置的聚碳酸酯產(chǎn)翻一番以上，將達到50萬噸年，界面縮聚光氣法是雙酚A與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成雙酚A鈉鹽，再將雙酚A的鈉鹽溶液送入光氣反應(yīng)釜，以二氯甲烷為溶劑，通入光氣，光氣溶于二氯甲烷中形成有機相，和無機相雙酚A的鈉鹽溶液在兩相界面進行反應(yīng)

6、生成低分子量的聚碳酸酯（光氣化階段），然后加入催化劑（一般為三乙胺）和氫氧化鈉，低分子量聚碳酸酯再經(jīng)過縮聚得到高分子量的聚碳酸酯（縮聚階段）。反應(yīng)方程如下：界面縮聚工藝的優(yōu)點是工藝成熟，反應(yīng)在常溫常壓下進行，適合大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)；易制得高相對分子質(zhì)量的聚碳酸酯，產(chǎn)品相對分子量可以達到1.5105～2.0105；產(chǎn)品光學性能較好，反應(yīng)條件溫和，對設(shè)備要求較低，因此長期占據(jù)聚碳酸酯生產(chǎn)的主導地位（目前世界上約90%的聚碳酸酯采用此方法進行生產(chǎn)

7、，而且部分新建裝置仍然采用此工藝）[5]。3.3酯交換熔融縮聚法（酯交換法）酯交換法生產(chǎn)聚碳酸酯的聚合工藝，又稱本體聚合法，最早由Baye公司開發(fā)并工業(yè)化的，也是一種間接光氣法工藝[6]。酯交換法的生產(chǎn)工藝如下：以苯酚為原料，經(jīng)界面光氣化反應(yīng)制備碳酸二苯酯；碳酸二苯酯在催化劑（如鹵化鋰、氫氧化鋰、鹵化鋁鋰及氫氧化硼等）存在下與雙酚A進行酯交換反應(yīng)得到低聚物，進一步縮聚得到聚碳酸酯，反應(yīng)過程分為酯交換階段和縮聚階段。酯交換階段主要生成聚合

8、度為3～6的齊聚物。在縮聚階段，隨著反應(yīng)體系溫度的升高和壓力的降低，酯交換形成的齊聚物發(fā)生反應(yīng)生成更高聚合度的聚碳酸酯。由于在酯交換階段和縮聚階段的反應(yīng)過程均為可逆平衡反應(yīng)，為獲得高相對分子質(zhì)量的聚碳酸酯，必須不間斷并盡可能多地從反應(yīng)物系中移出反應(yīng)生成的低相對分子產(chǎn)物或碳酸二苯酯。因而在熔融酯交換縮聚工藝中，除原料簡單、無須使用溶劑，避免了繁雜的后處理工序外，對原材料雙酚A的純度要求很高、反應(yīng)體系高溫、高真空及反應(yīng)后期體系的高粘度，成為