聚碳酸酯（Polycarbonate，簡稱PC）是一種無定型、無毒性及高透明的熱塑性工程塑料，因其耐沖擊性優(yōu)異，尺寸穩(wěn)定性好，并具有[JuYou]阻燃、耐酸、耐油等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于包裝、光盤、汽車、辦公設(shè)備、醫(yī)藥、薄膜等領(lǐng)域，深受用戶的青睞[1]。 

 
　　目前，世界PC的產(chǎn)量達(dá)到4000kt/a，中國到“十一五”末產(chǎn)量也將達(dá)到900kt/a，約占世界產(chǎn)量的22.5%。中國是世界PC需求增長最快的國家，年均增長率保持在15%左右[2]。中國巨大的市場需求和較大的利潤空間吸引了世界化工巨頭來華投資建廠，國內(nèi)也有30多家企業(yè)[QiYe]規(guī)劃建設(shè)PC項目[XiangMu]，擬建項目[XiangMu]總產(chǎn)能高達(dá)2000kt/a。如果盲目發(fā)展[FaZhan]PC項目[XiangMu]，缺乏對PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]在市場、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及綜合因素等諸方面的綜合籌劃，將會令企業(yè)[QiYe]陷入被動虧損的局面。為此，文章對我國后續(xù)發(fā)展[FaZhan]PC項目[XiangMu]提出了一些建議，以供業(yè)內(nèi)人士在規(guī)劃PC項目[XiangMu]時作參考；

 

　　1  PC的技術(shù)發(fā)展[FaZhan]與市場應(yīng)用

 

　　1.1  PC的技術(shù)發(fā)展[FaZhan]

 

　　PC的生產(chǎn)[ShengChan]工藝主要有光氣法和非光氣法兩種，對這兩種方法我國都進(jìn)行過一些技術(shù)開發(fā)，因種種原因?qū)е律a(chǎn)[ShengChan]技術(shù)沒有重大突破，與國外先進(jìn)技術(shù)相比差距很大。

 

　　光氣法有3種工藝：溶液光氣法、酯交換熔融縮聚法（間接光氣法）和界面縮聚光氣法。目前，世界90%以上的工藝采用界面縮聚光氣法，其工藝為：雙酚A通過氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成雙酚A鈉鹽，后加入二氯甲鹽，通入光氣，使物料在界面上聚合，生成低相對分子質(zhì)量的PC，然后經(jīng)縮聚分離得到高相對分子質(zhì)量的PC。此工藝路線技術(shù)成熟，產(chǎn)品[ChanPin]質(zhì)量高，不用溶劑脫除，成本較低，適合大規(guī)模和連續(xù)生產(chǎn)[ShengChan][3-4]。對該技術(shù)的改進(jìn)體現(xiàn)在環(huán)狀齊聚物的開環(huán)聚合和后處理技術(shù)上，美國GE公司率先開發(fā)了這項技術(shù)。

 

　　具有[JuYou]“綠色工藝”之稱的非光氣法酯交換熔融縮聚工藝為：以甲醇羰基化法或碳酸乙烯酯與甲醇酯交換生產(chǎn)[ShengChan]碳酸二甲酯（DMC）[5-7]，再與醋酸苯酯生成碳酸二苯酯（DP），然后在熔融狀態(tài)下與雙酚A進(jìn)行酯交換、縮聚制得PC產(chǎn)品[ChanPin][8]。該工藝具有[JuYou]全封閉、無副產(chǎn)物、基本無污染等特點，從根本上擺脫了有毒原料光氣，是PC工藝的未來方向，將在未來PC生產(chǎn)[ShengChan]中占主導(dǎo)地位[9-11]。

 

　　1.2  PC的市場應(yīng)用

 

　　世界PC主要消費(fèi)地區(qū)為北美、亞太和歐洲，PC需求年均增速最快的是東亞（8.7%），其次是北美（6.6%），其后是西歐（6.0%）及其他（6.1%）地區(qū)。據(jù)美國化學(xué)系統(tǒng)公司預(yù)測，中國2010年需求為1086kt，而目前世界光學(xué)及其相關(guān)產(chǎn)品[ChanPin]對PC的需求量約占總需求量的21.27%，電子電氣等約占34.16%，建材約占14.09%，汽車及機(jī)械約占6.35%，包裝材料約6.82%，其他方面約占17.31%。

 

　　（1）光盤材料。PC以其優(yōu)良的性能特點成為世界光盤制造業(yè)的主要原料。目前，世界25%的PC用于制造光盤，我國則高達(dá)75%。因此，我國光盤業(yè)已成為拉動世界PC市場的重要力量，但光盤用PC專用料并沒有形成規(guī)?；a(chǎn)[ShengChan]能力，光學(xué)級PC基本上依賴進(jìn)口，價格更是高達(dá)3.0萬-3.6萬元/t[12]。

 

　　（2）汽車制造業(yè)。PC具有[JuYou]優(yōu)良的抗沖擊、抗熱形變性能，耐候性好、硬度高，適用于生產(chǎn)[ShengChan]中高檔轎車和輕型卡車的各種零部件。用PC制成的車窗具有[JuYou]抗沖擊性、輕量化、透光度高、隔音隔熱效果好等優(yōu)點[13]。用PC代替玻璃制造現(xiàn)代汽車燈具，造型美觀，形狀可復(fù)雜多樣，與傳統(tǒng)玻璃制造燈具相比，其制造工藝大大降低了加工難度。據(jù)報道，新一代E級防彈車使用質(zhì)輕、防彈效果更好的PC玻璃，可承受0.44口徑槍支的近距離射擊。

 

　?。?）包裝材料。近年來，在包裝領(lǐng)域出現(xiàn)的新增長點是可重復(fù)消毒和使用的大容量純凈水桶。PC制品具有[JuYou]質(zhì)量輕，抗沖擊和透明性好，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時不變形且保持透明的優(yōu)點[2，14]，PC在包裝領(lǐng)域消費(fèi)量最大的是大型飲用水水桶。

 

　　（4）電子電氣。由于PC在較寬的溫度、濕度范圍內(nèi)具有[JuYou]良好而恒定的電絕緣性，是優(yōu)良的絕緣材料[15]。同時，其良好的阻燃性和尺寸穩(wěn)定性，使其在電子電氣行業(yè)具有[JuYou]廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。PC復(fù)合材料主要用于生產(chǎn)[ShengChan]各種食品加工機(jī)械，電動工具外殼、機(jī)體、支架等。對于零件精度要求較高的計算機(jī)、視頻錄像機(jī)和彩色電視機(jī)中的重要零部件，PC材料也顯示出了很高的使用價值。

 

　?。?）航空材料。近年來，隨著航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展[FaZhan]，對飛機(jī)和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領(lǐng)域的應(yīng)用日趨增加。PC材料與其他材料經(jīng)過各種形式的配合，使其具備耐沖擊力大大增強(qiáng)而透明度不受影響的優(yōu)點，使復(fù)合PC材料可作為飛機(jī)的風(fēng)擋、座艙的玻璃，同時也解決了耐腐蝕、耐劃傷和耐磨損要求[16-17]。據(jù)統(tǒng)計，僅一架波音飛機(jī)上所用PC材料的部件就達(dá)2500個，共耗用PC約2t。

 

　　（6）醫(yī)療器械。PC以其性價比的優(yōu)勢，成為醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中增長較快的一種材料。PC具有[JuYou]較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)惰性，非常適合衛(wèi)生要求極高的外科手術(shù)器械使用，與其他高性能的工程塑料如聚砜、聚醚醚酮等材料比起來成本較低[18-19]。因PC材料可經(jīng)受蒸汽清洗、加熱和大劑量輻射消毒，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應(yīng)用于人工腎血液透析設(shè)備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī)療設(shè)備中[20]。

 

　　綜上所述，PC作為十分重要的高性能樹脂，其應(yīng)用正在向高功能化、專用化方向發(fā)展[FaZhan]。但直到目前我國PC仍未形成應(yīng)用自己的先進(jìn)生產(chǎn)[ShengChan]技術(shù)規(guī)模化建設(shè)的生產(chǎn)[ShengChan]裝置，特別是近年來隨著國內(nèi)PC消費(fèi)量的迅速增長，產(chǎn)不足需的供求矛盾相當(dāng)明顯。

 

　　2  PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]的思考

 

　　意欲規(guī)劃建設(shè)PC項目[XiangMu]的企業(yè)[QiYe]，需要對PC的技術(shù)發(fā)展[FaZhan]、產(chǎn)品[ChanPin]定位、原料的來源以及可持續(xù)的“綠色”化、煉化一體化發(fā)展[FaZhan]進(jìn)行綜合性思考，并從戰(zhàn)略角度去布局，在項目[XiangMu]籌劃階段，有的放矢地調(diào)研并部署適合本企業(yè)[QiYe]發(fā)展[FaZhan]的PC技術(shù)和產(chǎn)品[ChanPin]，達(dá)到效益最大化。

 

　　2.1  從聚酯[JuZhi]發(fā)展[FaZhan]的軌跡中引出PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]的思考

 

　　回顧我國聚酯[JuZhi]40多年的發(fā)展[FaZhan]，前30年聚酯[JuZhi]基本用于生產(chǎn)[ShengChan]纖維，隨著聚酯[JuZhi]產(chǎn)業(yè)研發(fā)技術(shù)的發(fā)展[FaZhan]，企業(yè)[QiYe]一哄而上聚酯[JuZhi]項目[XiangMu]，產(chǎn)能大大過剩，導(dǎo)致部分企業(yè)[QiYe]出現(xiàn)虧損甚至倒閉。在本世紀(jì)初，聚酯[JuZhi]生產(chǎn)[ShengChan]企業(yè)[QiYe]在重壓下紛紛開發(fā)新品種，一些具有[JuYou]遠(yuǎn)見卓識的企業(yè)[QiYe]率先開發(fā)聚酯[JuZhi]非纖用途新材料。蔣士成院士等人[21-22]也指出：我國包括瓶片、薄膜在內(nèi)的包裝用聚酯[JuZhi]產(chǎn)能比例低于先進(jìn)國家的水平，聚酯[JuZhi]包裝領(lǐng)域也存在巨大的發(fā)展[FaZhan]空間；用于包括電子、機(jī)械等行業(yè)用薄膜能繼續(xù)發(fā)展[FaZhan]，包裝工業(yè)將成為聚酯[JuZhi]工業(yè)增長的動力；另外，聚酯[JuZhi]工程塑料、新型聚酯[JuZhi]等的開發(fā)和應(yīng)用也為聚酯[JuZhi]工業(yè)的發(fā)展[FaZhan]展示了廣闊的前景。經(jīng)過10年的努力，聚酯[JuZhi]產(chǎn)業(yè)在非纖領(lǐng)域用途得到大力發(fā)展[FaZhan]。

 

　　從聚酯[JuZhi]的發(fā)展[FaZhan]引出對PC發(fā)展[FaZhan]的兩點思考：一為因PC項目[XiangMu]有較大的利潤空間，目前已出現(xiàn)一哄而上PC項目[XiangMu]的傾向，項目[XiangMu]重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)品[ChanPin]單一的現(xiàn)象又將出現(xiàn)，建議要進(jìn)行PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]的企業(yè)[QiYe]，尤其要清醒意識到在建設(shè)項目[XiangMu]時，其具有[JuYou]競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品[ChanPin]開發(fā)要配套跟上；其二，與聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]更高性能和更高價格，后續(xù)發(fā)展[FaZhan]的PC產(chǎn)品[ChanPin]其用途設(shè)計更需要有一個與聚酯[JuZhi]產(chǎn)品[ChanPin]相區(qū)分的定位，PC產(chǎn)品[ChanPin]的應(yīng)用應(yīng)有更高的檔次和更高的附加值，如果產(chǎn)品[ChanPin]用途設(shè)計進(jìn)入聚酯[JuZhi]產(chǎn)品[ChanPin]用途區(qū)域，那該產(chǎn)品[ChanPin]就將失去競爭力。

 

　　2.2  尋找適合企業(yè)[QiYe]的新技術(shù)和專用料開發(fā)

 

　　PC在包裝領(lǐng)域消費(fèi)量最大的是5加侖（18.9L）的水桶。但由于進(jìn)口PC價格高企，導(dǎo)致PC制成的飲水桶價格昂貴，加上循環(huán)使用的PC桶在運(yùn)輸過程中因裝卸不當(dāng)造成使用周期的縮短，進(jìn)一步提高了使用成本，造成多數(shù)制桶企業(yè)[QiYe]已無法承受虧損的局面。因此，國內(nèi)企業(yè)[QiYe]可以通過對PC原料改性，提高其堅韌性和抗沖擊性，并降低PC價格，這將會孕育國內(nèi)發(fā)展[FaZhan]PC的新商機(jī)。

 

　　由于PC的結(jié)構(gòu)使其具有[JuYou]良好的物理改性和化學(xué)修飾的能力，隨著人們對高分子材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的深入認(rèn)識，更多的性能優(yōu)異的PC品種及材料會被逐步地開發(fā)出來。文獻(xiàn)[23]介紹了以界面縮聚法由二苯基芳馬龍二酚合成的PC，其特性黏度為1.145dL/g，玻璃化溫度為293℃，提高PC的耐熱等級的同時，也應(yīng)保證其具有[JuYou]足夠的韌性。帝人化成公司在PC中加入適當(dāng)?shù)牡兔芏染垡蚁↖DPE），可大大提高PC的抗沖擊強(qiáng)度，并且耐沸水和開裂性也有所改善，加工性能良好[24]，見表1。從用戶接受其性價比高的角度去看，在PC中加入3%-5%的LDPE材料表現(xiàn)出的抗沖擊強(qiáng)度等性能指標(biāo)都比純PC要好，而LDPE的價格要比PC便宜得多，開發(fā)出此類產(chǎn)品[ChanPin]用戶就會歡迎。 

 


2.3  一體化產(chǎn)業(yè)鏈與“綠色”發(fā)展[FaZhan]整體思考

 

　　PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]包括在原有PC裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)能和新建PC裝置兩種方式。煉化企業(yè)[QiYe]在考慮PC后續(xù)發(fā)展[FaZhan]時，首先應(yīng)從產(chǎn)業(yè)鏈角度出發(fā)，盡可能立足原料自產(chǎn)自供，這是PC穩(wěn)定生產(chǎn)[ShengChan]的基礎(chǔ)條件；同時，在后續(xù)發(fā)展[FaZhan]時要盡可能以“綠色”合成技術(shù)為首選，這是企業(yè)[QiYe]可持續(xù)發(fā)展[FaZhan]的根本保證。

 

　　注重“綠色”發(fā)展[FaZhan]須從原料源頭抓起，采用非光氣法生產(chǎn)[ShengChan]PC的工藝路線逐步成為主流，如用DMC與苯酚酯交換法合成DP工藝，DMC可以由二氧化碳和甲醇合成而得，具體為二氧化碳、甲醇和環(huán)氧乙烷為原料進(jìn)行反應(yīng)，生成碳酸二甲酯和乙二醇。二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，同時也是一種未能廣泛應(yīng)用的潛在碳源；甲醇也是一種低廉易得的化工原料。利用二氧化碳廢氣生產(chǎn)[ShengChan]綠色化工原料，可以實現(xiàn)二氧化碳減排，同時生產(chǎn)[ShengChan]過程中無三廢排放，是一條綠色清潔工藝路線，正越來越引起國內(nèi)外相關(guān)人士的高度重視。因此，以二氧化碳和甲醇合成DMC在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面具有[JuYou]重大意義[25-26]。原料和生成產(chǎn)物都可作為產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行綜合考慮，回收利用二氧化碳廢氣，企業(yè)[QiYe]如有環(huán)氧乙烷、乙二醇裝置，可只做到環(huán)氧乙烷，而生成的乙二醇是生產(chǎn)[ShengChan]聚酯[JuZhi]的原料，DMC則是生產(chǎn)[ShengChan]聚碳酸酯的原料，形成一條綜合的“綠色”原料產(chǎn)業(yè)鏈。因此，有聚酯[JuZhi]生產(chǎn)[ShengChan]裝置的企業(yè)[QiYe]后續(xù)發(fā)展[FaZhan]PC項目[XiangMu]，對產(chǎn)業(yè)鏈的原料互供和開發(fā)系列新產(chǎn)品[ChanPin]都是十分有利的。聚酯[JuZhi]和PC可形成共混產(chǎn)品[ChanPin]，而由于企業(yè)[QiYe]內(nèi)部也生產(chǎn)[ShengChan]PTA、DP的原料，也可開發(fā)共聚產(chǎn)品[ChanPin]，產(chǎn)業(yè)鏈中的系列化產(chǎn)品[ChanPin]提高了市場企業(yè)[QiYe]的競爭能力。

 

　　2.4  新技術(shù)、新產(chǎn)品[ChanPin]研發(fā)需形成強(qiáng)強(qiáng)合作的關(guān)系

 

　　與聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]性能高、用途廣等優(yōu)點，同時它的高價格也迫使PC的后續(xù)發(fā)展[FaZhan]向產(chǎn)品[ChanPin]的多樣化和精細(xì)化目標(biāo)邁進(jìn)。有實力并具備良好的基礎(chǔ)條件的企業(yè)[QiYe]，在后續(xù)發(fā)展[FaZhan]項目[XiangMu]的前期規(guī)劃階段，就可對PC新技術(shù)、新產(chǎn)品[ChanPin]進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。充分利用國內(nèi)一些科研院所在PC改性及合金方面的技術(shù)成果，提高產(chǎn)品[ChanPin]的檔次和附加值，形成技術(shù)上的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合；與下游企業(yè)[QiYe]在產(chǎn)品[ChanPin]應(yīng)用領(lǐng)域一起共同研發(fā)，同國外的各種專用牌號PC進(jìn)行競爭，力爭提高國內(nèi)市場份額，形成產(chǎn)品[ChanPin]應(yīng)用上的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。

 

　　3  結(jié)論

 

　　企業(yè)[QiYe]在考慮PC項目[XiangMu]后續(xù)發(fā)展[FaZhan]時，要從本企業(yè)[QiYe]的發(fā)展[FaZhan]現(xiàn)狀和實際出發(fā)，在充分考慮國內(nèi)已生產(chǎn)[ShengChan]PC和下游產(chǎn)品[ChanPin]的基礎(chǔ)上，審時度勢做好市場開拓和技術(shù)研發(fā)。聚酯[JuZhi]生產(chǎn)[ShengChan]企業(yè)[QiYe]籌劃PC的發(fā)展[FaZhan]時，應(yīng)結(jié)合其綜合產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，尋找適合企業(yè)[QiYe]的PC新技術(shù)和專用料開發(fā)途徑。在后續(xù)發(fā)展[FaZhan]PC的同時，要把產(chǎn)業(yè)鏈的原料和下游產(chǎn)品[ChanPin]的綠色化作為發(fā)展[FaZhan]的整體來思考，通過與科研院所和下游企業(yè)[QiYe]的強(qiáng)強(qiáng)合作，提高PC產(chǎn)業(yè)和市場后續(xù)發(fā)展[FaZhan]的競爭力。