一、生產(chǎn)狀況
聚碳酸酯工業(yè)化合成主要是界面化路線，以雙酚A為原料，使用、和為原料及反應(yīng)助劑，此法工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較高，易于規(guī)模化和連續(xù)化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性好等，長(zhǎng)期占據(jù)著聚碳酸酯生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。但由于該法使用的原料劇毒，因此近年來(lái)各大公司紛紛研究非法生產(chǎn)路線。1993年非法工藝研究成功，并由GE塑料日本公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。主要以雙酚A與碳酸二酯為原料，該工藝是一種符合環(huán)境要求的“綠色工藝”，已成為今后聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展方向，預(yù)計(jì)未來(lái)在聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。
2002年P(guān)C總生產(chǎn)能力約230萬(wàn)噸/年，PC生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、西歐和日本，上述三大產(chǎn)地生產(chǎn)能力約占總生產(chǎn)能力的90％。目前聚碳酸酯工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)，一是生產(chǎn)更趨集中和壟斷，德國(guó)拜耳公司、美國(guó)GE化學(xué)公司、道化學(xué)公司及日本帝人公司的生產(chǎn)能力占總生產(chǎn)能力的80％左右，這幾大公司控制著聚碳酸酯的生產(chǎn)與市場(chǎng)，主宰著聚碳酸酯的命運(yùn)。二是亞洲發(fā)展迅速，近年來(lái)隨著亞洲經(jīng)濟(jì)逐步恢復(fù)，中國(guó)、印度經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)工程塑料的需求越來(lái)越強(qiáng)勁，聚碳酸酯生產(chǎn)商紛紛來(lái)亞洲建廠，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)．1997～2002年建設(shè)或擬建的聚碳酸酯裝置70％在亞洲。
我國(guó)原有10余家聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)， 目前能維持生產(chǎn)3家，分別為常州合成化工總廠3000噸/年(法)、上海中聯(lián)化工廠1200噸/年(酯交換法)、重慶長(zhǎng)風(fēng)化工廠1000噸/年(酯交換法)，總產(chǎn)能約5000噸/年，年產(chǎn)量不足千噸。與國(guó)外公司相比，不僅規(guī)模極小，而且技術(shù)落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求。但是，我國(guó)將很快形成熱潮。目前在華聚碳酸酯的國(guó)際跨國(guó)公司，主要有德國(guó)拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕涇化工區(qū)18億美元的期中，包括20萬(wàn)噸／年聚碳酸酯及配套的20萬(wàn)噸／年雙酚A項(xiàng)目，將于2005年建成。日本帝人公司發(fā)言人宣布其制造和銷(xiāo)售樹(shù)脂的子公司帝人化成將從2005年4月開(kāi)始在浙江省生產(chǎn)聚碳酸酯樹(shù)脂，5億美元，2007年形成年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚碳酸酯的生產(chǎn)規(guī)模。從國(guó)內(nèi)方面看，中國(guó)藍(lán)星計(jì)劃2004年在南通或蘭州建10 萬(wàn)噸/年聚碳酸酯裝置，中國(guó)精細(xì)化工（常州）開(kāi)發(fā)園區(qū)將建設(shè)5000噸/年特種聚碳酸酯。
二、市場(chǎng)需求
1995年以前聚碳酸酯在國(guó)內(nèi)主要用于制備紡織業(yè)用沙管，占總消耗量的50％左右。1995年以后逐漸轉(zhuǎn)向電子／電氣、光盤(pán)、建筑、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域，需求量急劇增加。1995年我國(guó)聚碳酸酯的消費(fèi)量為4.2萬(wàn)噸，到2002年猛漲至34.3萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率高達(dá)35％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平均增長(zhǎng)速度和其它通用工程塑料的增長(zhǎng)速度。由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)量極小，我國(guó)使用的聚碳酸酯主要從國(guó)外進(jìn)口。2000、2001和2002年我國(guó)PC凈進(jìn)口量分別為23.5萬(wàn)噸、21.2萬(wàn)噸、34.2萬(wàn)噸。
我國(guó)PC大消費(fèi)用戶(hù)是電子電氣工業(yè)，如電器儀表屏、計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備的配件等，2002年消耗PC約15萬(wàn)噸；隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，促使聚碳酸酯中空陽(yáng)光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增長(zhǎng)，2002年國(guó)內(nèi)中空陽(yáng)關(guān)板消耗PC約10萬(wàn)噸；隨著國(guó)內(nèi)CD、VCD、DVD市場(chǎng)的迅速發(fā)展，光盤(pán)已成為國(guó)內(nèi)聚碳酸酯需求增長(zhǎng)快的領(lǐng)域，年均增長(zhǎng)率超過(guò)40％，據(jù)保守估計(jì)，2002年，國(guó)內(nèi)光盤(pán)生產(chǎn)線150余條，年消耗PC約4萬(wàn)噸左右；飲水桶及一些食品容器約消耗PC3萬(wàn)噸左右；汽車(chē)工業(yè)、復(fù)合材料、安全玻璃等行業(yè)消耗PC約2萬(wàn)噸。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是電子／電氣工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，另外城市建設(shè)和西部大開(kāi)發(fā)等基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)將對(duì)新型建筑材料有較大的需求。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó)聚碳酸酯的需求年均增長(zhǎng)率將保持在15％左右，2005年我國(guó)聚碳酸酯的需求量將達(dá)到45萬(wàn)噸左右。
鑒于我國(guó)未來(lái)聚碳酸酯市場(chǎng)需求潛力巨大，國(guó)內(nèi)許多單位通過(guò)各種途徑尋求國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，近年來(lái)，除德國(guó)拜耳公司和上海氯堿股份公司合資建設(shè)5萬(wàn)噸/年P(guān)C項(xiàng)目較為明確外，美國(guó)GE與燕山石化合資項(xiàng)目，常州合成化工廠、海南洋浦開(kāi)發(fā)區(qū)、蚌埠建設(shè)公司準(zhǔn)備招商引資建設(shè)聚碳酸酯的計(jì)劃，至今尚無(wú)大的進(jìn)展。即使上海PC項(xiàng)目如期建成，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)巨大市場(chǎng)需求。
由于PC優(yōu)越的綜合性能日益受到重視，許多生產(chǎn)商對(duì)PC前景過(guò)于樂(lè)觀，尤其是1997-2002年間生產(chǎn)能力急劇增長(zhǎng)，國(guó)外機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)的Pc將出現(xiàn)一定產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格將有所下降，這對(duì)于主要依賴(lài)進(jìn)口的我國(guó)無(wú)疑是件好事。
三、應(yīng)用發(fā)展
盡管PC具有許多優(yōu)異性能，然而由于PC分子鏈的高剛性和大的空間阻位使其具有較高的熔體粘度，因此加工困難，易開(kāi)裂，耐溶劑性和耐磨損性較差，因此對(duì)PC改性研究成為PC應(yīng)用研究重要的課題，目前聚合物合金化成為PC改性重要途徑，國(guó)外已有大量性能優(yōu)良PC合金投入市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)研究起步較晚，因此借鑒國(guó)外PC合金研究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，非常有助于我國(guó)PC應(yīng)用研究。
?。ㄒ唬㏄C合金改性
PC／ABS合金，PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強(qiáng)度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應(yīng)力和沖擊強(qiáng)度對(duì)制品厚度的敏感性。目前PC／ABS合金發(fā)展迅速，產(chǎn)量約為80萬(wàn)噸/年左右，各大公司紛紛開(kāi)發(fā)推出PC／ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強(qiáng)、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車(chē)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，另外還廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和電子電氣部件等。我國(guó)近年來(lái)也開(kāi)始一定研究和生產(chǎn)，如上海杰事杰公司的PC／ABS合金材料已應(yīng)用于汽車(chē)裝飾件、燈殼和耐熱電器殼體；中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所開(kāi)發(fā)的高耐熱、高耐熱高抗沖、高耐熱阻燃三個(gè)品級(jí)的PC／ABS合金材料已被國(guó)內(nèi)數(shù)家汽車(chē)制造公司使用，用做前裝飾板、儀表板及物品箱蓋專(zhuān)用料等。蘭州大學(xué)研究在PC／ABS共混體系中加入高壓聚乙烯進(jìn)行增容改性，得到混合物流動(dòng)性好且低溫韌性與模量幾乎不受影響，適用于制作薄壁板材；國(guó)內(nèi)研究人員為了降低PC／ABS兩相之間的界面能，在PC和ABS中加入抗沖擊劑MBS，合金的空沖擊度可以達(dá)到極高值，PC／ABS／MBS外觀呈象牙白、質(zhì)地均勻、手感。
PC／PS合金，該合金為部分兼容、非晶／非晶體系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，從而改善PC的加工流動(dòng)性，加入少量的PS可使PC熔體粘度大幅度下降，PS在PC中還可以起到剛性有機(jī)填料的作用，PC與PS均為透明材料，二者折射率非常接近，因此PC／PS合金透明，具有良好的光學(xué)特性。PC／PS合金組成對(duì)合金力學(xué)性能、熱性能和加工性能影響較大，隨著PS含量的增加，PC／PS體系的流動(dòng)性增加，硬度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度提高，而熱變形溫度下降。當(dāng)PS含量在某一值時(shí)候，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)極大值。因此選擇合適的PC和PS配比，可以制得高性能的PC／PS合金。另外增容劑對(duì)PC／PS共混體系的性能有較大影響，通常選用乙烯，通過(guò)在PC末端引發(fā)雙鍵接枝乙烯，得到接枝聚合物對(duì)PC／PS共混體系有增容作用，可以大大提高PC與PS兼容性，這種材料適合制作光盤(pán)等。近年來(lái)PC／PS合金應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，新品種不斷涌現(xiàn)，如日本推出的PC／PS合金Novally x 7000， 同ABS一樣，易上漆及進(jìn)行印刷；日本出光石化推出不合鹵素的PC／PS阻燃合金系列，與阻燃ABS相比，具有韌性高、流動(dòng)性好、剛性高、阻燃性好等特點(diǎn)。
PC／PBT合金，PBT具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及易成型等特點(diǎn)，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動(dòng)性、改善了加工性能和耐化學(xué)藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時(shí)易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好，因而其沖擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的沖擊強(qiáng)度。如熱塑彈性體乙烯／甲基丙烯酸酯共聚物的鋅鹽，對(duì)PC／PBT共混體系起到增容增韌作用。另外加入一些結(jié)晶成核劑可以提高共混體系結(jié)晶度；在PC／PBT共混體系中加入少量低壓聚乙烯，可以提高共混物的流動(dòng)性，對(duì)共混體系起增韌作用，并可改善合金的外觀；在PC／PBT中加入乙烯／乙烯酯共聚物可以進(jìn)一步增強(qiáng)兼容性并提高耐沖擊強(qiáng)度；PC與PBT之間發(fā)生酯化反應(yīng)，可以提高其兼容性，日本科研人員用PC和PBT在酯交換催化劑存在下，制得PC／PBT共混物，綜合性能良好，而且具有較好透明性；用與PC折光率相近的玻璃纖維增強(qiáng)PC／PBT，不但體系綜合性能優(yōu)良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前國(guó)外PC／PBT合金產(chǎn)品主要用于汽車(chē)保險(xiǎn)杠、包裝薄膜材料、汽車(chē)底座和座位等。
PC／PET合金，PET具有較好的力學(xué)性能和耐化學(xué)藥品性，PC／PET既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐溶劑性，而且PET的加入還能改善PC的加工流動(dòng)性。國(guó)內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PC／PET比例為1／3的時(shí)候，兩相之間形成了界面層，此時(shí)PC／PET兼容性好。另外PC與PET發(fā)生酯交換反應(yīng)是提高兼容性好的辦法之一，其中催化劑種類(lèi)選擇對(duì)反應(yīng)影響非常大，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)鑭系催化劑與傳統(tǒng)的催化劑(如鈦類(lèi))相比有較高的催化活性，而且沒(méi)有副反應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)酯交換反應(yīng)主要發(fā)生于兩相界面處。在PC／PET共混體系中，加入彈性體如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韌性和抗沖擊強(qiáng)度。
目前關(guān)于PC合金的研究與開(kāi)發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開(kāi)發(fā)并推向市場(chǎng)，尤其是聚酯共混改性PC，如PET／PCL(由乙二醇、低分子量聚己內(nèi)酯和對(duì)二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)與PC共混改性；由1，4－環(huán)已烷二甲醇、乙二醇和對(duì)二甲酸制的聚酯與PC共混改性，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強(qiáng)度等；聚己內(nèi)酯以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，用酯交換催化劑促進(jìn)聚己內(nèi)酯與PC進(jìn)行共混改性，可以得到加工性能好、高剛性的透明材料；聚(1，4－環(huán)己烷二甲酸－1，4－環(huán)己烷二甲醇)酯改性PC，可以明顯改善PC的透明性和耐黃變性能，可以用作光盤(pán)材料；液晶聚酯改性PC，可以用來(lái)改善PC的熔融加工性能和力學(xué)性能。
（二）應(yīng)用領(lǐng)域拓展
隨著PC合金材料的研究不斷進(jìn)展，PC的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，以下簡(jiǎn)要介紹一些國(guó)內(nèi)PC極具開(kāi)發(fā)前景的應(yīng)用領(lǐng)域。
寬波透光的光學(xué)器械，作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤(pán)基材在大量使用， 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤(pán)，還可以適用于高密度記錄光盤(pán)的基材，尤其是PC與乙烯接枝生成的共聚物具有的應(yīng)用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片，在PC分子鏈中引入硅氧基團(tuán)，可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料，用于制作耐高溫光學(xué)纖維的芯材，若在PC分子鏈中的C－H鏈為C－F鏈所取代，則可以對(duì)可見(jiàn)光的吸收減少，能有效降低傳遞途中的信號(hào)損失。另外PC良好透光性，在透明窗材高層建筑幕墻、機(jī)場(chǎng)和體育場(chǎng)館透明建筑材料等方面應(yīng)用非常普遍和具有潛力，今后重點(diǎn)是提高表面硬度和抗靜電性。
阻燃環(huán)保的通信電器，由于PC良好電絕緣性能，廣泛應(yīng)用于通信電信設(shè)備領(lǐng)域， 目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后重點(diǎn)開(kāi)發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無(wú)污染阻燃PC材料成為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無(wú)鹵環(huán)保磷系阻燃劑會(huì)明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強(qiáng)度，因此比較適宜的是有機(jī)硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對(duì)PC材料提出更高要求，目前PC／ABS合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應(yīng)用。
表面金屬化的汽車(chē)部件，PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于各種汽車(chē)零部件中，但是電鍍過(guò)程中會(huì)降低它的沖擊韌性，因此采用彈性體與PC共混改性，所合彈性體分散了致開(kāi)裂應(yīng)力，雖經(jīng)電鍍也不會(huì)降低其沖擊韌性，因此電鍍級(jí)PC樹(shù)脂非常具有開(kāi)發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中。
低殘留有害物的食品容器，工業(yè)合成PC是雙酚義型，由于合成時(shí)有微量未反應(yīng)的單體雙酚A殘留在樹(shù)脂中，在作為飲用水桶和食品容器時(shí)，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開(kāi)發(fā)衛(wèi)生級(jí)的PC樹(shù)脂，用作飲水桶和其它食品容器的生產(chǎn)與使用，國(guó)內(nèi)應(yīng)用前景非?？春谩?
防開(kāi)裂脆化的醫(yī)療器械，PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應(yīng)用于醫(yī)療器械中，由于其耐化學(xué)品性較差，在化學(xué)藥品存在下易引起內(nèi)應(yīng)力開(kāi)裂，如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應(yīng)用要解決高溫消毒導(dǎo)致裂紋的老化現(xiàn)象，若克服這些缺點(diǎn)，PC在醫(yī)療器械中應(yīng)用可迅速擴(kuò)大。
目前我國(guó)聚碳酸酯需求幾乎完全依賴(lài)進(jìn)口，進(jìn)口量與日俱增，大力發(fā)展聚碳酸酯工業(yè)十分迫切和必要。
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