聚碳酸酯（Polycarbonate，簡(jiǎn)稱(chēng)PC）是一種無(wú)定型、無(wú)毒性及高透明的熱塑性工程塑料，因其耐沖擊性?xún)?yōu)異，尺寸穩定性好，并具有[JuYou]阻燃、耐酸、耐油等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于包裝、光盤(pán)、汽車(chē)、辦公設備、醫藥、薄膜等領(lǐng)域，深受用戶(hù)的青睞[1]。 

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

 

　　1  PC的技術(shù)發(fā)展[FaZhan]與市場(chǎng)應用

 

　　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(guò)一些技術(shù)開(kāi)發(fā)，因種種原因導致生產(chǎn)[ShengChan]技術(shù)沒(méi)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(guò)氫氧化鈉溶液反應生成雙酚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(xiàn)技術(shù)成熟，產(chǎn)品[ChanPin]質(zhì)量高，不用溶劑脫除，成本較低，適合大規模和連續生產(chǎn)[ShengChan][3-4]。對該技術(shù)的改進(jìn)體現在環(huán)狀齊聚物的開(kāi)環(huán)聚合和后處理技術(shù)上，美國GE公司率先開(kāi)發(fā)了這項技術(shù)。

 

　　具有[JuYou]“綠色工藝”之稱(chēng)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(wú)副產(chǎn)物、基本無(wú)污染等特點(diǎn)，從根本上擺脫了有毒原料光氣，是PC工藝的未來(lái)方向，將在未來(lái)PC生產(chǎn)[ShengChan]中占主導地位[9-11]。

 

　　1.2  PC的市場(chǎng)應用

 

　　世界PC主要消費地區為北美、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。據美國化學(xué)系統公司預測，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(chē)及機械約占6.35%，包裝材料約6.82%，其他方面約占17.31%。

 

　?。?）光盤(pán)材料。PC以其優(yōu)良的性能特點(diǎn)成為世界光盤(pán)制造業(yè)的主要原料。目前，世界25%的PC用于制造光盤(pán)，我國則高達75%。因此，我國光盤(pán)業(yè)已成為拉動(dòng)世界PC市場(chǎng)的重要力量，但光盤(pán)用PC專(zhuān)用料并沒(méi)有形成規?；a(chǎn)[ShengChan]能力，光學(xué)級PC基本上依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格更是高達3.0萬(wàn)-3.6萬(wàn)元/t[12]。

 

　?。?）汽車(chē)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(chē)和輕型卡車(chē)的各種零部件。用PC制成的車(chē)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(diǎn)[13]。用PC代替玻璃制造現代汽車(chē)燈具，造型美觀(guān)，形狀可復雜多樣，與傳統玻璃制造燈具相比，其制造工藝大大降低了加工難度。據報道，新一代E級防彈車(chē)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(lái)，在包裝領(lǐng)域出現的新增長(cháng)點(diǎn)是可重復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(shí)不變形且保持透明的優(yōu)點(diǎn)[2，14]，PC在包裝領(lǐng)域消費量最大的是大型飲用水水桶。

 

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

 

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

 

　?。?）醫療器械。PC以其性?xún)r(jià)比的優(yōu)勢，成為醫療設備領(lǐng)域中增長(cháng)較快的一種材料。PC具有[JuYou]較高的強度和良好的化學(xué)惰性，非常適合衛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(lái)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，因而被廣泛應用于人工腎血液透析設備和其他需要在透明、直觀(guān)條件下操作并需反復消毒的醫療設備中[20]。

 

　　綜上所述，PC作為十分重要的高性能樹(shù)脂，其應用正在向高功能化、專(zhuān)用化方向發(fā)展[FaZhan]。但直到目前我國PC仍未形成應用自己的先進(jìn)生產(chǎn)[ShengChan]技術(shù)規?；ㄔO的生產(chǎn)[ShengChan]裝置，特別是近年來(lái)隨著(zhù)國內PC消費量的迅速增長(cháng)，產(chǎn)不足需的供求矛盾相當明顯。

 

　　2  PC后續發(fā)展[FaZhan]的思考

 

　　意欲規劃建設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(lái)源以及可持續的“綠色”化、煉化一體化發(fā)展[FaZhan]進(jìn)行綜合性思考，并從戰略角度去布局，在項目[XiangMu]籌劃階段，有的放矢地調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(zhù)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(guò)剩，導致部分企業(yè)[QiYe]出現虧損甚至倒閉。在本世紀初，聚酯[JuZhi]生產(chǎn)[ShengChan]企業(yè)[QiYe]在重壓下紛紛開(kāi)發(fā)新品種，一些具有[JuYou]遠見(jiàn)卓識的企業(yè)[QiYe]率先開(kāi)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、機械等行業(yè)用薄膜能繼續發(fā)展[FaZhan]，包裝工業(yè)將成為聚酯[JuZhi]工業(yè)增長(cháng)的動(dòng)力；另外，聚酯[JuZhi]工程塑料、新型聚酯[JuZhi]等的開(kāi)發(fā)和應用也為聚酯[JuZhi]工業(yè)的發(fā)展[FaZhan]展示了廣闊的前景。經(jīng)過(guò)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(diǎn)思考：一為因PC項目[XiangMu]有較大的利潤空間，目前已出現一哄而上PC項目[XiangMu]的傾向，項目[XiangMu]重復建設，產(chǎn)品[ChanPin]單一的現象又將出現，建議要進(jìn)行PC后續發(fā)展[FaZhan]的企業(yè)[QiYe]，尤其要清醒意識到在建設項目[XiangMu]時(shí)，其具有[JuYou]競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品[ChanPin]開(kāi)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(jià)格，后續發(fā)展[FaZhan]的PC產(chǎn)品[ChanPin]其用途設計更需要有一個(gè)與聚酯[JuZhi]產(chǎn)品[ChanPin]相區分的定位，PC產(chǎn)品[ChanPin]的應用應有更高的檔次和更高的附加值，如果產(chǎn)品[ChanPin]用途設計進(jìn)入聚酯[JuZhi]產(chǎn)品[ChanPin]用途區域，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(zhuān)用料開(kāi)發(fā)

 

　　PC在包裝領(lǐng)域消費量最大的是5加侖（18.9L）的水桶。但由于進(jìn)口PC價(jià)格高企，導致PC制成的飲水桶價(jià)格昂貴，加上循環(huán)使用的PC桶在運輸過(guò)程中因裝卸不當造成使用周期的縮短，進(jìn)一步提高了使用成本，造成多數制桶企業(yè)[QiYe]已無(wú)法承受虧損的局面。因此，國內企業(yè)[QiYe]可以通過(guò)對PC原料改性，提高其堅韌性和抗沖擊性，并降低PC價(jià)格，這將會(huì )孕育國內發(fā)展[FaZhan]PC的新商機。

 

　　由于PC的結構使其具有[JuYou]良好的物理改性和化學(xué)修飾的能力，隨著(zhù)人們對高分子材料結構與性能關(guān)系的深入認識，更多的性能優(yōu)異的PC品種及材料會(huì )被逐步地開(kāi)發(fā)出來(lái)。文獻[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(shí)，也應保證其具有[JuYou]足夠的韌性。帝人化成公司在PC中加入適當的低密度聚乙烯（IDPE），可大大提高PC的抗沖擊強度，并且耐沸水和開(kāi)裂性也有所改善，加工性能良好[24]，見(jiàn)表1。從用戶(hù)接受其性?xún)r(jià)比高的角度去看，在PC中加入3%-5%的LDPE材料表現出的抗沖擊強度等性能指標都比純PC要好，而LDPE的價(jià)格要比PC便宜得多，開(kāi)發(fā)出此類(lèi)產(chǎn)品[ChanPin]用戶(hù)就會(huì )歡迎。 

 


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

 

　　PC后續發(fā)展[FaZhan]包括在原有PC裝置的基礎上進(jìn)行擴能和新建PC裝置兩種方式。煉化企業(yè)[QiYe]在考慮PC后續發(fā)展[FaZhan]時(shí)，首先應從產(chǎn)業(yè)鏈角度出發(fā)，盡可能立足原料自產(chǎn)自供，這是PC穩定生產(chǎn)[ShengChan]的基礎條件；同時(shí)，在后續發(fā)展[FaZhan]時(shí)要盡可能以“綠色”合成技術(shù)為首選，這是企業(yè)[QiYe]可持續發(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(xiàn)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，生成碳酸二甲酯和乙二醇。二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，同時(shí)也是一種未能廣泛應用的潛在碳源；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(shí)現二氧化碳減排，同時(shí)生產(chǎn)[ShengChan]過(guò)程中無(wú)三廢排放，是一條綠色清潔工藝路線(xiàn)，正越來(lái)越引起國內外相關(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]后續發(fā)展[FaZhan]PC項目[XiangMu]，對產(chǎn)業(yè)鏈的原料互供和開(kāi)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]內部也生產(chǎn)[ShengChan]PTA、DP的原料，也可開(kāi)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(chǎng)企業(yè)[QiYe]的競爭能力。

 

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

 

　　與聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]性能高、用途廣等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的高價(jià)格也迫使PC的后續發(fā)展[FaZhan]向產(chǎn)品[ChanPin]的多樣化和精細化目標邁進(jìn)。有實(shí)力并具備良好的基礎條件的企業(yè)[QiYe]，在后續發(fā)展[FaZhan]項目[XiangMu]的前期規劃階段，就可對PC新技術(shù)、新產(chǎn)品[ChanPin]進(jìn)行設計開(kāi)發(fā)。充分利用國內一些科研院所在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)上的強強聯(lián)合；與下游企業(yè)[QiYe]在產(chǎn)品[ChanPin]應用領(lǐng)域一起共同研發(fā)，同國外的各種專(zhuān)用牌號PC進(jìn)行競爭，力爭提高國內市場(chǎng)份額，形成產(chǎn)品[ChanPin]應用上的強強聯(lián)合。

 

　　3  結論

 

　　企業(yè)[QiYe]在考慮PC項目[XiangMu]后續發(fā)展[FaZhan]時(shí)，要從本企業(yè)[QiYe]的發(fā)展[FaZhan]現狀和實(shí)際出發(fā)，在充分考慮國內已生產(chǎn)[ShengChan]PC和下游產(chǎn)品[ChanPin]的基礎上，審時(shí)度勢做好市場(chǎng)開(kāi)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(shí)，應結合其綜合產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，尋找適合企業(yè)[QiYe]的PC新技術(shù)和專(zhuān)用料開(kāi)發(fā)途徑。在后續發(fā)展[FaZhan]PC的同時(shí)，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(lái)思考，通過(guò)與科研院所和下游企業(yè)[QiYe]的強強合作，提高PC產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)后續發(fā)展[FaZhan]的競爭力。