Linja e nxjerrjes së fletëve të zbrazëta PC

Hulumtim dhe analizë tregu e metodave të polimerizimit për PC polikarbonat

PC i zbrazëtvija e nxjerrjes së fletësPolikarbonati (PC) është një polimer që përmban grupe karbonati në zinxhirin molekular, formula e strukturës molekulare tregohet në formulë.

PC është një polimer pothuajse pa ngjyrë, i qelqtë, amorf me veti të mira optike, rezistencë ndaj nxehtësisë, rezistencë ndaj goditjeve, rezistencë ndaj acideve dhe alkaleve të dobëta dhe vajrave neutrale. PC me masë të lartë molekulare relative ka fortësi të lartë, por është dobët rezistent ndaj hidrolizës, i ndjeshëm ndaj çarjeve, dobët rezistent ndaj gërvishtjeve, i ndjeshëm ndaj disa tretësve organikë, zverdhet në ekspozimin afatgjatë ndaj dritës ultravjollcë dhe nuk mund të përdoret për produkte që i nënshtrohen vazhdimisht avullit me presion të lartë.

PC mund të ndahet në lloje alifatike, aromatike, alifatike-aromatike dhe të tjera sipas strukturës së grupit ester, ndër të cilat PC alifatike dhe alifatike-aromatike kanë veti mekanike më të ulëta, duke kufizuar zbatimin e tyre në plastikat inxhinierike; vetëm PC aromatike është prodhuar industrialisht deri më tani. Për shkak të veçorive të saj strukturore, PC është bërë një nga plastikat inxhinierike të përgjithshme me rritjen më të shpejtë me performancë të shkëlqyer të përgjithshme dhe përdoret gjerësisht në fushat e elektronikës dhe pajisjeve elektrike, enëve prej fletësh, industrisë automobilistike, pajisjeve mjekësore dhe pajisjeve mbrojtëse, dhe po zgjerohet me shpejtësi në fusha të reja si hapësira ajrore dhe aviacioni, komponentët optikë dhe informacioni optoelektronik.

Procesi i prodhimit të PC-së

Aktualisht, ekzistojnë tre procese prodhimi për PC-në, përkatësisht polikondensimi i ndërfaqes së fotogazit (i njohur edhe si metoda e fotogazit), polikondensimi i shkëmbimit të esterit të shkrirë dhe polikondensimi i shkëmbimit të esterit të shkrirë jo-fotogaz.

1. Polikondensimi ndërfaqësor i fotogazit

Së pari, CO përftohet me anë të oksidimit dhe pastrimit të pjesshëm të qymyrit të koksit ose alkaneve me karbon të ulët, ndërsa NaCl ujor elektrolizohet për të përftuar Cl2 dhe NaOH. CO që rezulton reagon me Cl2 për të prodhuar fosgenin si lëndë të parë, i cili i nënshtrohet kondensimit ndërfaqësor me BPA në tretësirën CH2Cl2 për të prodhuar PC.

Përveç kësaj, NaOH i prodhuar nga elektroliza shërben si katalizator në procesin e reagimit. Tretësira e PC-së e përftuar pastrohet së pari duke u larë me sasi të mëdha uji, më pas duke shtuar heksan ose toluen dhe duke u distiluar për të hequr tretësit si CH2Cl2 për të përftuar kokrriza PC. PC-ja e tharë granulohet duke përdorur një granulator shkrirjeje. Reaksioni kryhet në presion atmosferik dhe materialet e ndara pas reagimit të polikondensimit, lëngu amë nga centrifugimi, diklorometani dhe acidi klorhidrik riciklohen.

Procesi është i pjekur, cilësia e produktit është e lartë, nuk ka kërkesa të veçanta për pastërtinë e lëndës së parë, pajisjet e reagimit janë relativisht të thjeshta dhe mund të kryhen në kushte të temperaturës dhe presionit të ulët, por jonet e klorurit të mbetur në procesin e përgatitjes do të kenë një ndikim në cilësinë e produktit. Përveç kësaj, lënda e parë është fosgjeni shumë toksik, i cili është relativisht i rrezikshëm, ndërsa sasia e gazit të mbeturinave dhe ujërave të ndotura të gjeneruara është e madhe.

GE (General Electric) Plastics, Bayer dhe Mitsubishi Chemical kombinojnë avullimin dhe reshjet në procesin e pas trajtimit për të hequr papastërtitë e tretshme me ndihmën e tretësve dhe precipituesve dhe për të përmirësuar efektin e pastrimit.

2. Polikondensimi i Shkëmbimit të Esterit të Shkrirë
Polikondensimi i Shkëmbimit të Esterit të Shkrirë bazohet në fenol si lëndë e parë, DPC përgatitet së pari me anë të reaksionit të fotogazifikimit ndërfaqësor, pastaj në prani të katalizatorëve (siç janë halidi i litiumit, hidroksidi i litiumit, halidi i litium aluminit dhe hidroksidi i borit, etj.) dhe aditivëve, pastaj oligomeri merret me anë të reaksionit të shkëmbimit të esterit me bisfenol A, dhe polikondensimit të mëtejshëm për të marrë produkte PC, procesi i reagimit tregohet në ekuacionin (3).

Procesi është më pak i kushtueshëm sesa polikondensimi ndërfaqësor i fotogazit dhe është relativisht i thjeshtë dhe prodhon më pak ujëra dhe gaz të ndotur. Megjithatë, procesi kërkon ende përdorimin e fosgenit shumë toksik në përgatitjen e lëndës së parë DPC, dhe papastërtitë që përmbajnë Cl që rezultojnë mund ta çaktivizojnë katalizatorin alkalik përmes reaksioneve të neutralizimit, duke ulur performancën e PC-së dhe duke shkaktuar gjithashtu zverdhjen e materialit.

3. Metoda e polikondensimit të shkëmbimit të esterit të shkrirë jo-fosgjen
Në vitin 1978, GE Plastics zbuloi për herë të parë një patentë për karbonilimin oksidativ të fenolit me CO dhe O2 duke përdorur Pd si katalizator për të prodhuar DPC, i cili më pas u shkëmbye me BPA në gjendje të shkrirë për të formuar PC, siç tregohet në ekuacionin (4).

Procesi i karbonilimit oksidativ të metanolit me CO dhe O2 për të formuar karbonat dimetili (DMC) u zbulua për herë të parë nga Romano et al. në vitin 1980. DMC më pas iu nënshtrua një reaksioni shkëmbimi esteri me fenol për të formuar karbonat tolueni (MPC), MPC u disproporcionua për të formuar DPC, dhe DPC iu nënshtrua një reaksioni polikondensimi shkëmbimi esteri me bisfenol A në gjendje të shkrirë për të prodhuar produkte PC, siç tregohet në formulën (5).

Në vitin 1993, GE Plastics mori udhëheqjen në prodhimin industrial të PC-së me anë të një procesi jo-fosgjenik duke përdorur një reaktor biaksial me një kapacitet prej 25,000 t/vit duke përdorur CO2 si lëndë të parë.

CO2 është një lëndë e parë jo-toksike, jo-ndezëse, bio-rinovueshme, dhe aktiviteti i tij është më i ulët krahasuar me CO, por mund të përdoret gjithashtu si një monomer kopolimer për të prodhuar PC. Ningbo Zhejiang Iron Dafeng Chemical Co., Ltd. në Kinë ka zhvilluar në mënyrë të pavarur një proces prodhimi PC me metodë jo-fosgjeni duke përdorur CO2 dhe oksid propileni si lëndë të para, dhe kapaciteti aktual vjetor i prodhimit është 100,000 ton. Asahi Kasei në Japoni ka zhvilluar gjithashtu një proces për prodhimin e PC me metodë jo-fosgjeni duke përdorur CO2, siç tregohet në Figurën 2. Kjo tregohet në Figurën 2.
Procesi kryhet në një mjedis anhidër (përveç ujit ftohës) pa përdorimin e ndonjë lënde të parë korrozive. Nënproduktet metanol dhe fenol mund të riciklohen dhe procesi i reagimit jep 2 produkte me PC të cilësisë së lartë dhe MEG të pastërtisë së lartë pa gjeneruar asnjë mbetje ose ujë të rrjedhshëm.
Procesi nuk përdor substanca toksike, ka një shkallë të lartë shfrytëzimi atomik dhe është praktikisht pa ndotje. Lëndët e para dhe nënproduktet e tepërta mund të riciklohen gjatë procesit të prodhimit, gjë që kontrollon në mënyrë efektive kostot e prodhimit.

Tregu i PC-ve dhe perspektivat e zhvillimit

Në vitet e fundit, me zhvillimin e shpejtë të ekonomisë dhe zgjerimin e aplikacioneve të reja, PC është bërë një nga plastikat inxhinierike me rritjen më të shpejtë, me prodhuesit kryesorë të përqendruar në Shtetet e Bashkuara, Evropën Perëndimore dhe Japoni, ku Bayer, GE Plastics, Dow Chemical dhe Teijin kontrollojnë prodhimin dhe tregun botëror të PC-ve.

Në vitin 2020, rajoni i Azi-Paqësorit do të përbëjë rreth 72.6% të kërkesës globale për PC, dhe Kina është bërë prodhuesi dhe konsumatori më i madh në botë i PC-ve. Me mbështetjen e fortë të politikave kombëtare, futjen e teknologjisë së PC-ve në formën e sipërmarrjeve të përbashkëta dhe maturimin e vazhdueshëm të teknologjisë së prodhimit vendas të zhvilluar vetë, janë investuar në projekte të mëdha të prodhimit të PC-ve, duke rritur ndjeshëm kapacitetin vendas të prodhimit të PC-ve, në mënyrë që kjo industri të ketë sjellë mundësi të reja zhvillimi.

Barrierat teknike në procesin e prodhimit të PC-ve janë relativisht të larta dhe Kina filloi me vonesë. Para vitit 2015, të gjitha impiantet vendase të prodhimit të PC-ve ndërtoheshin nga sipërmarrje të përbashkëta ose nga futja e teknologjisë, dhe kapaciteti i prodhimit ishte shumë i përqendruar. Që atëherë, ndërmarrje të tilla si Wanhua Chemical dhe Sichuan Zhonglan Guohua New Material kanë zhvilluar teknologji të ndryshme të sintezës së PC-ve me të drejta të pavarura të pronësisë intelektuale, të cilat i kanë mundësuar industrisë kineze të PC-ve të zhvillohet dhe të rritet.

Aktualisht, kapaciteti i ri i prodhimit në botë është përqendruar kryesisht në Kinë. Kapaciteti i prodhimit të PC-ve në Kinë në vitin 2019 është 1.66 milion ton, një rritje prej 31.74% nga viti në vit, me një shkallë shfrytëzimi të kapacitetit prej 58%. Në vitin 2020, kapaciteti i prodhimit të PC-ve në Kinë rritet në 2.44 milion ton/vit dhe prodhimi rritet në 1.185 milion ton.

PC-të janë përfshirë në industrinë kombëtare të teknologjisë së lartë, industritë kryesore strategjike në zhvillim dhe dhjetë fushat kryesore të përshkruara në “Made in China 2025”. I inkurajuar nga politikat kombëtare dhe investimet masive në kapacitetin e prodhimit vendas, tregu i ardhshëm vendas i PC-ve është i destinuar të tregojë një situatë ku furnizimi tejkalon kërkesën, me një vlerësim konservator prej 2.41 milion ton/vit të kapacitetit të prodhimit të PC-ve që do të lirohet në Kinë deri në vitin 2023, kohë kur kapaciteti total i prodhimit të PC-ve të Kinës do të jetë afër 3.6 milion ton/vit.

Krahasuar me kapacitetin e prodhimit të PC-ve që po rritet me shpejtësi, kërkesa për prodhim të mëtejshëm nuk është liruar njëkohësisht. Në përgjithësi, rritja e konsumit të PC-ve është e ngadaltë dhe industria ka hyrë në një periudhë zhvillimi të ulët. PC-të e zakonshme kanë rezistencë të dobët ndaj goditjeve dhe rezistencë ndaj kimikateve dhe nuk mund të aplikohen në shumë fusha, por barrierat teknike për prodhimin e produkteve të nivelit të lartë janë të larta. Ndërsa zgjerojnë prodhimin me shpejtësi të lartë, ndërmarrjet vendase duhet të forcojnë cilësinë e produkteve të tyre dhe të ndryshojnë dilemën e produkteve të tepërta të nivelit të ulët dhe mungesës së produkteve të nivelit të lartë, në mënyrë që të rriten dhe të zhvillohen në konkurrencën e ashpër të tregut.

Midis tre proceseve kryesore të prodhimit të PC-së, metoda jo-fosgjenike nuk ndot mjedisin, nuk ka nënprodukte, kërkon investime të ulëta, efikasitet të mirë dhe cilësi të lartë të produkteve që rezultojnë, të cilat padyshim do të jenë drejtimi i ardhshëm i zhvillimit të PC-së. Aktualisht, kostoja e prodhimit të DPC-së me pastërti të lartë mund të reduktohet duke zhvilluar katalizatorë efikasë, dhe përveç kësaj, reaktorët me efikasitet të lartë mund të projektohen për t'i bërë ato të përshtatshme për prodhimin e prepolimerëve të PC-së me viskozitet të lartë shkrirjeje.

Edhe pse kapaciteti i prodhimit dhe konsumi i PC-ve në Kinë po rriten, produktet në përgjithësi janë materiale bazë, të përdorura kryesisht në paketim, filma dhe fletë, etj., me aplikime të ngushta dhe fitime të ulëta. Produktet e nivelit të lartë të përdorura në industrinë e automobilave, pajisjeve shtëpiake, produkteve elektronike dhe fusha të tjera janë ende të varura nga sipërmarrjet e përbashkëta ose ndërmarrjet e huaja. Me çlirimin e mëtejshëm të kapacitetit të prodhimit, oferta dhe kërkesa po i afrohen gradualisht ekuilibrit, konkurrenca në industrinë e PC-ve po intensifikohet dhe kompanitë po përballen me sfida të mëdha. Eliminimi i teknologjive të pafavorshme për mjedisin, ulja e kostos së prodhimit të lëndëve të para të PC-ve, rregullimi dhe përmirësimi i performancës së produkteve, zhvillimi i produkteve me performancë të lartë, ulja e konsumit të energjisë së pajisjeve, përmirësimi i konkurrueshmërisë së pajisjeve dhe rritja e forcës së pavarur të kërkimit dhe zhvillimit të teknologjisë vendase është drejtimi i ardhshëm i zhvillimit të industrisë së PC-ve.