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工程塑料之PC简介


发布日期:[2008-4-7] 共阅[2990]次
  聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击能力,耐蠕变和尺寸稳定性好,耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良,是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品,也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域,随着改性研究的不断深入,正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。

    一、生产状况  聚碳酸酯工业化合成主要是界面光气化路线,以双酚A为原料,使用光气、氢氧化钠和二氯甲烷为原料及反应助剂,此法工艺成熟,产品质量较高,易于规模化和连续化生产,经济性好等,长期占据着聚碳酸酯生产的主导地位。但由于该法使用的原料光气剧毒,因此近年来各大公司纷纷研究非光气法生产路线。1993年非光气法工艺研究成功,并由GE塑料日本公司实现了工业化生产。主要以双酚A与碳酸二苯酯为原料,该工艺是一种符合环境要求的“绿色工艺”,已成为今后聚碳酸酯合成工艺的发展方向,预计未来在聚碳酸酯生产中将逐渐占据主导地位。  2002年全球PC总生产能力约230万吨/年,PC生产主要集中在美国、西欧和日本,上述三大产地生产能力约占世界总生产能力的90%。目前世界聚碳酸酯工业发展呈现两大特点,一是生产更趋集中和垄断,德国拜耳公司、美国GE化学公司、道化学公司及日本帝人公司的生产能力占世界总生产能力的80%左右,这几大公司控制着世界聚碳酸酯的生产与市场,主宰着世界聚碳酸酯的命运。二是亚洲发展迅速,近年来随着亚洲经济逐步恢复,中国、印度经济的持续稳定发展,对工程塑料的需求越来越强劲,世界著名聚碳酸酯生产商纷纷来亚洲投资建厂,据不完全统计.1997~2004年建设或拟建的聚碳酸酯装置70%在亚洲。我国原有10余家聚碳酸酯生产企业,目前能维持生产仅有3家,分别为常州合成化工总厂3000吨/年(光气法)、上海中联化工厂1200吨/年(酯交换法)、重庆长风化工厂1000吨/年(酯交换法),总产能约5000吨/年,年产量不足千吨。与国外公司相比,不仅规模极小,而且技术落后,远远不能满足国内需求。但是,我国将很快形成投资热潮。目前在华投资聚碳酸酯的国际跨国公司,主要有德国拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕泾化工区18亿美元的第一期投资中,包括20万吨/年聚碳酸酯及配套的20万吨/年双酚A项目,将于2005年建成。日本帝人公司发言人宣布其制造和销售树脂的子公司帝人化成将从2005年4月开始在浙江省生产聚碳酸酯树脂,投资5亿美元,2007年形成年产10万吨聚碳酸酯的生产规模。从国内方面看,中国蓝星计划2004年在南通或兰州建10万吨/年聚碳酸酯装置,中国精细化工(常州)开发园区将建设5000吨/年特种聚碳酸酯。

二、市场需求  1995年以前聚碳酸酯在国内主要用于制备纺织业用沙管,占总消耗量的50%左右。1995年以后逐渐转向电子/电气、光盘、建筑、汽车工业等领域,需求量急剧增加。1995年我国聚碳酸酯的消费量为4.2万吨,到2002年猛涨至34.3万吨,年均增长率高达35%左右,远远高于国民经济的平均增长速度和其它通用工程塑料的增长速度。由于国内产量极小,我国使用的聚碳酸酯主要从国外进口。2000、2001和2002年我国PC净进口量分别为23.5万吨、21.2万吨、34.2万吨。

  我国PC最大消费用户是电子电气工业,如电器仪表屏、计算机和办公设备的配件等,2002年消耗PC约15万吨;随着我国城市建设的发展,促使聚碳酸酯中空阳光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增长,2002年国内中空阳关板消耗PC约10万吨;随着国内CD、VCD、DVD市场的迅速发展,光盘已成为国内聚碳酸酯需求增长最快的领域,年均增长率超过40%,据保守估计,2002年,国内光盘生产线150余条,年消耗PC约4万吨左右;饮水桶及一些食品容器约消耗PC3万吨左右;汽车工业、复合材料、安全玻璃等行业消耗PC约2万吨。

  随着我国国民经济的稳定发展,尤其是电子/电气工业、汽车工业已成为我国国民经济的支柱产业,另外城市建设和西部大开发等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求。业内人士预计未来几年我国聚碳酸酯的需求年均增长率将保持在15%左右,2005年我国聚碳酸酯的需求量将达到45万吨左右。

  鉴于我国未来聚碳酸酯市场需求潜力巨大,国内许多单位通过各种途径寻求国外先进技术,近年来,除德国拜耳公司和上海氯碱股份公司合资建设5万吨/年PC项目较为明确外,美国GE与燕山石化合资项目,常州合成化工厂、海南洋浦开发区、蚌埠建设投资公司准备招商引资建设聚碳酸酯的计划,至今尚无大的进展。即使上海PC项目如期建成,也远远不能满足国内巨大市场需求。

  由于PC优越的综合性能日益受到重视,许多生产商对PC前景过于乐观,尤其是1997—2002年间全球生产能力急剧增长,国外权威机构预计未来几年内全球的Pc将出现一定产能过剩,价格将有所下降,这对于主要依赖进口的我国无疑是件好事。

三、应用发展  尽管PC具有许多优异性能,然而由于PC分子链的高刚性和大的空间阻位使其具有较高的熔体粘度,因此加工困难,易开裂,耐溶剂性和耐磨损性较差,因此对PC改性研究成为PC应用研究最重要的课题,目前聚合物合金化成为PC改性重要途径,国外已有大量性能优良PC合金投入市场,国内开发研究起步较晚。

 随着PC合金材料的研究不断进展,PC的应用范围不断扩大,以下简要介绍一些国内PC极具开发前景的应用领域。  

    宽波透光的光学器械,作为一种透明性能良好的工程塑料,PC作为光盘基材在全球大量使用, 不仅可以制备CD、VCD、DVD光盘,还可以适用于高密度记录光盘的基材,尤其是PC与苯乙烯接枝生成的共聚物具有极佳的应用效果。PC片材特别适宜于制作眼镜镜片,在PC分子链中引入硅氧基团,可以提高其硬度及耐擦伤性。PC作为高折射率塑料,用于制作耐高温光学纤维的芯材,若在PC分子链中的C—H链为C—F链所取代,则可以对可见光的吸收减少,能有效降低传递途中的信号损失。另外PC良好透光性,在透明窗材高层建筑幕墙、机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力,今后重点是提高表面硬度和抗静电性。

  阻燃环保的通信电器,由于PC良好电绝缘性能,广泛应用于通信电信设备领域, 目前PC已经大量替代原有的酚醛塑料,今后重点开发阻燃PC用于通信电器领域中,因此无污染阻燃PC材料成为开发重点,溴系阻燃剂由于毒性在减少使用,而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低PC的热变形温度和冲击强度,因此比较适宜的是有机硅系阻剂。另外随着通信电器轻量小型化对PC材料提出更高要求,目前PC/ABS合金就特别适宜在通信电器及航空航天工业中应用。

  表面金属化的汽车部件,PC表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度,广泛应用于各种汽车零部件中,但是电镀过程中会降低它的冲击韧性,因此采用弹性体与PC共混改性,所合弹性体分散了致开裂应力,虽经电镀也不会降低其冲击韧性,因此电镀级PC树脂非常具有开发前景。另外表面金属化的PC还可以作为电磁波的屏蔽材料,应用于计算机中。  

    低残留有害物的食品容器,工业合成PC是双酚义型,由于合成时有微量未反应的单体双酚A残留在树脂中,在作为饮用水桶和食品容器时,易被溶出而影响人们身体健康,因此要开发卫生级的PC树脂,用作饮水桶和其他食品容器的生产与使用,国内应用前景非常看好。

    防开裂脆化的医疗器械,PC具有诸多优异性能,目前已应用于医疗器械中,由于其耐化学品性较差,在化学药品存在下易引起内应力开裂,如PC在人工透析器、人工肺等医疗器械中应用要解决高温消毒导致裂纹的老化现象,若克服这些缺点,PC在医疗器械中应用可迅速扩大。    
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