Полікарбанат (ПК) — гэта малекулярны ланцуг, які змяшчае карбанатную групу. У залежнасці ад малекулярнай структуры з рознымі эфірнымі групамі, яго можна падзяліць на аліфатычныя, аліцыклічныя і араматычныя, з якіх найбольш практычнае значэнне маюць араматычная група, а найбольш важнай з'яўляецца полікарбанат тыпу бісфенолу А. Сярэдняя малекулярная маса (Mw) у сярэднім складае ад 20 да 100 000.

Структурная формула ПК на малюнку

Полікарбанат мае добрую трываласць, глейкасць, празрыстасць, устойлівасць да цяпла і холаду, лёгкую апрацоўку, вогнеўстойлівасць і іншыя комплексныя характарыстыкі. Асноўнымі сферамі прымянення полікарбаната з'яўляюцца электронная тэхніка, ліставая прамысловасць і аўтамабільная прамысловасць. На гэтыя тры галіны прыпадае каля 80% спажывання полікарбаната. Ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў прамысловых дэталях машын, CD-ROM, упакоўцы, офісным абсталяванні, медыцыне і ахове здароўя, плёнцы, абсталяванні для адпачынку і абароны, а таксама ў многіх іншых галінах, што робіць яго адным з пяці самых хуткарослых інжынерных пластмас.

У 2020 годзе сусветная магутнасць вытворчасці ПК склала каля 5,88 мільёна тон, у той час як магутнасць вытворчасці ПК у Кітаі — 1,94 мільёна тон у год, што складае каля 960 000 тон. У той час як бачнае спажыванне полікарбаната ў Кітаі ў 2020 годзе дасягнула 2,34 мільёна тон, існуе разрыў амаль у 1,38 мільёна тон, што патрабуе імпарту з замежных краін. Вялізны попыт на рынку прыцягнуў шматлікія інвестыцыі для павелічэння вытворчасці. Паводле ацэнак, у Кітаі адначасова будуецца і прапануецца рэалізаваць шмат праектаў па вытворчасці ПК, а ўнутраная вытворчая магутнасць перавысіць 3 мільёны тон у год у бліжэйшыя тры гады. Індустрыя ПК дэманструе паскораную тэндэнцыю пераносу вытворчасці ў Кітай.

Дык якія ж вытворчыя працэсы ПК? Якая гісторыя развіцця ПК у краіне і за мяжой? Якія асноўныя вытворцы ПК у Кітаі? Далей мы коратка разгледзім гэта.

Тры асноўныя метады вытворчага працэсу ПК

Тры асноўныя вытворчыя працэсы ў прамысловасці ПК — гэта метад міжфазнай полікандэнсацыі з выкарыстаннем фотагазу, традыцыйны метад абмену расплаўленым эфірам і метад абмену расплаўленым эфірам без выкарыстання фотагазу.
Малюнак Малюнак
1. Метад міжфазнай полікандэнсацыі фасгену

Гэта рэакцыя фасгену з інэртным растваральнікам і водным растворам гідраксіду натрыю бісфенолу А для атрымання полікарбанату з нізкай малекулярнай масай, а затым кандэнсацыя ў полікарбанат з высокай малекулярнай масай. У свой час каля 90% прамысловай прадукцыі з полікарбанату сінтэзавалася гэтым метадам.

Перавагамі метаду міжфазнай полікандэнсацыі фасгену PC з'яўляюцца высокая адносная малекулярная маса, якая можа дасягаць 1,5~2*105, і чысціня прадуктаў, добрыя аптычныя ўласцівасці, лепшая ўстойлівасць да гідролізу і лёгкасць апрацоўкі. Недахопам з'яўляецца тое, што працэс палімерызацыі патрабуе выкарыстання высокатаксічнага фасгену і таксічных і лятучых арганічных растваральнікаў, такіх як метыленхларыд, якія выклікаюць сур'ёзнае забруджванне навакольнага асяроддзя.

Метад абмену эфіраў у расплаўленым выглядзе, таксама вядомы як антагенная палімерызацыя, быў упершыню распрацаваны кампаніяй Bayer з выкарыстаннем расплаўленага бісфенолу А і дыфенілкарбаната (дыфенілкарбанат, DPC) пры высокай тэмпературы, высокім вакууме, у прысутнасці каталізатара для абмену эфіраў, папярэдняй кандэнсацыі, рэакцыі кандэнсацыі.

У залежнасці ад сыравіны, якая выкарыстоўваецца ў працэсе DPC, яго можна падзяліць на традыцыйны метад абмену расплаўленым эфірам (таксама вядомы як метад ускоснага фотагазу) і метад абмену расплаўленым эфірам без выкарыстання фотагазу.

2. Традыцыйны метад абмену расплаўленым эфірам

Ён падзелены на 2 этапы: (1) фасген + фенол → DPC; (2) DPC + BPA → PC, што з'яўляецца ўскосным працэсам з выкарыстаннем фасгену.

Працэс кароткі, не ўтрымлівае растваральнікаў, а сабекошт вытворчасці крыху ніжэйшы, чым пры міжфазнай кандэнсацыі фасгену, але ў працэсе вытворчасці DPC усё яшчэ выкарыстоўваецца фасген, і прадукт DPC змяшчае сляды хлараформіяльных груп, што паўплывае на якасць канчатковага прадукту PC, што ў пэўнай ступені абмяжоўвае прасоўванне працэсу.

3. Метад абмену расплаўленым эфірам без фасгену

Гэты метад падзелены на 2 этапы: (1) ДМЦ + фенол → ДПХ; (2) ДПХ + БФА → ПХ, у якім у якасці сыравіны выкарыстоўваецца дыметылкарбанат ДМЦ, а для сінтэзу ДПХ — фенол.

Пабочны прадукт фенол, атрыманы ў выніку абмену эфірамі і кандэнсацыі, можа быць перапрацаваны ў працэсе сінтэзу DPC, што дазваляе паўторна выкарыстоўваць матэрыял і забяспечвае добрую эканамічнасць; дзякуючы высокай чысціні сыравіны прадукт таксама не трэба сушыць і мыць, і якасць прадукту добрая. Працэс не выкарыстоўвае фасген, з'яўляецца экалагічна чыстым і з'яўляецца зялёным працэсам.

З улікам нацыянальных патрабаванняў да трох відаў адходаў нафтахімічных прадпрыемстваў. З павышэннем нацыянальных патрабаванняў да бяспекі і аховы навакольнага асяроддзя нафтахімічных прадпрыемстваў і абмежаваннямі на выкарыстанне фасгену, тэхналогія абмену расплаўленымі эфірамі без фасгену паступова заменіць метад міжфазнай полікандэнсацыі ў будучыні як кірунак развіцця тэхналогіі вытворчасці полікарбаната ў свеце.