Polycarbonate (PC) là một chuỗi phân tử chứa nhóm cacbonat, theo cấu trúc phân tử với các nhóm este khác nhau, có thể được chia thành aliphatic, alicycle, Aroma, trong đó giá trị thực tế nhất của nhóm thơm và loại bisphenol A quan trọng nhất polycarbonate, trọng lượng phân tử trung bình nặng (Mw) trong 20-100.000.

Hình ảnh công thức cấu tạo PC

Polycarbonate có độ bền tốt, độ dẻo dai, độ trong suốt, khả năng chịu nhiệt và lạnh, xử lý dễ dàng, chống cháy và hiệu suất toàn diện khác, các ứng dụng chính ở hạ nguồn là thiết bị điện tử, tấm và ô tô, ba ngành công nghiệp này chiếm khoảng 80% lượng tiêu thụ polycarbonate, khác trong các bộ phận máy móc công nghiệp, CD-ROM, bao bì, thiết bị văn phòng, y tế và chăm sóc sức khỏe, phim, thiết bị giải trí và bảo vệ và nhiều lĩnh vực khác cũng đã đạt được nhiều ứng dụng, trở thành một trong năm loại nhựa kỹ thuật thuộc danh mục phát triển nhanh nhất.

Năm 2020, năng lực sản xuất PC toàn cầu khoảng 5,88 triệu tấn, năng lực sản xuất PC của Trung Quốc là 1,94 triệu tấn/năm, sản lượng khoảng 960.000 tấn, trong khi mức tiêu thụ polycarbonate rõ ràng ở Trung Quốc năm 2020 đạt 2,34 triệu tấn, có một khoảng cách gần 1,38 triệu tấn, phải nhập khẩu từ nước ngoài.Nhu cầu thị trường khổng lồ đã thu hút nhiều khoản đầu tư để tăng sản xuất, ước tính có nhiều dự án PC đang được xây dựng và đề xuất tại Trung Quốc cùng lúc, năng lực sản xuất trong nước sẽ vượt 3 triệu tấn/năm trong ba năm tới, và ngành công nghiệp PC cho thấy xu hướng dịch chuyển sang Trung Quốc tăng nhanh.

Vậy quy trình sản xuất PC là gì?Lịch sử phát triển của PC trong và ngoài nước như thế nào?Các nhà sản xuất PC chính ở Trung Quốc là gì?Tiếp theo, chúng tôi làm một chiếc lược ngắn gọn.

PC ba phương pháp quy trình sản xuất chủ đạo

Phương pháp quang điện đa ngưng tụ liên vùng, phương pháp trao đổi este nóng chảy truyền thống và phương pháp trao đổi este nóng chảy không quang điện là ba quy trình sản xuất chính trong ngành công nghiệp PC.
hình ảnh hình ảnh
1. Phương pháp phosgene đa ngưng tụ bề mặt

Đó là phản ứng của phosgene thành dung môi trơ và dung dịch natri hydroxit của bisphenol A để tạo ra polycarbonate có trọng lượng phân tử nhỏ, sau đó ngưng tụ thành polycarbonate phân tử cao.Có thời điểm, khoảng 90% sản phẩm polycarbonate công nghiệp được tổng hợp bằng phương pháp này.

Ưu điểm của phương pháp phosgene đa ngưng tụ bề mặt PC là trọng lượng phân tử tương đối cao, có thể đạt 1,5 ~ 2 * 105, và các sản phẩm nguyên chất, tính chất quang học tốt, khả năng chống thủy phân tốt hơn và xử lý dễ dàng.Nhược điểm là quá trình trùng hợp đòi hỏi phải sử dụng phosgene có độc tính cao và các dung môi hữu cơ độc hại và dễ bay hơi như methylene chloride, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Phương pháp trao đổi este nóng chảy hay còn gọi là trùng hợp ontogenic lần đầu tiên được Bayer phát triển, sử dụng bisphenol A nóng chảy và diphenyl cacbonat (Diphenyl Carbonate, DPC), ở nhiệt độ cao, chân không cao, trạng thái có chất xúc tác để trao đổi este, tiền ngưng tụ, ngưng tụ sự phản ứng lại.

Theo nguyên liệu thô được sử dụng trong quy trình DPC, nó có thể được chia thành phương pháp trao đổi este nóng chảy truyền thống (còn được gọi là phương pháp quang điện gián tiếp) và phương pháp trao đổi este nóng chảy không quang điện.

2. Phương pháp trao đổi este nóng chảy truyền thống

Nó được chia thành 2 bước: (1) phosgene + phenol → DPC;(2) DPC + BPA → PC, đây là quá trình phosgene gián tiếp.

Quá trình này ngắn, không có dung môi và chi phí sản xuất thấp hơn một chút so với phương pháp phosgene ngưng tụ bề mặt, nhưng quy trình sản xuất của DPC vẫn sử dụng phosgene và sản phẩm DPC có chứa một lượng nhỏ nhóm chloroformate, sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng chất lượng của PC, ở một mức độ nhất định sẽ hạn chế việc thúc đẩy quá trình.

3. Phương pháp trao đổi este nóng chảy không phosgene

Phương pháp này được chia thành 2 bước: (1) DMC + phenol → DPC;(2) DPC + BPA → PC, sử dụng DMC dimethyl cacbonat làm nguyên liệu thô và phenol để tổng hợp DPC.

Sản phẩm phụ phenol thu được từ quá trình trao đổi và ngưng tụ este có thể được tái chế để tổng hợp quy trình DPC, do đó tái sử dụng vật liệu và tiết kiệm tốt;do nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao nên sản phẩm cũng không cần sấy khô, rửa sạch, chất lượng sản phẩm tốt.Quy trình này không sử dụng phosgene, thân thiện với môi trường và là quy trình xanh.

Với yêu cầu quốc gia đối với ba chất thải của các doanh nghiệp hóa dầu Với sự gia tăng các yêu cầu quốc gia về an toàn và bảo vệ môi trường của các doanh nghiệp hóa dầu và hạn chế sử dụng phosgene, công nghệ trao đổi este nóng chảy không phosgene sẽ dần thay thế phương pháp đa ngưng tụ bề mặt trong tương lai là hướng phát triển công nghệ sản xuất PC trên thế giới.