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，因其耐沖擊性優異，尺寸穩定性好，并具有[JuYou]阻燃、耐酸、耐油等優點，廣泛應用于包裝、光盤、汽車、辦公設備、醫藥、薄膜等領域，深受用戶的青睞[1]。 

 
　　目前，世界PC的產量達到4000kt/a，中國到“十一五”末產量也將達到900kt/a，約占世界產量的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，國內也有30多家企業[QiYe]規劃建設PC項目[XiangMu]，擬建項目[XiangMu]總產能高達2000kt/a。如果盲目發展[FaZhan]PC項目[XiangMu]，缺乏對PC后續發展[FaZhan]在市場、技術、經濟、環境以及綜合因素等諸方面的綜合籌劃，將會令企業[QiYe]陷入被動虧損的局面。為此，文章對我國后續發展[FaZhan]PC項目[XiangMu]提出了一些建議，以供業內人士在規劃PC項目[XiangMu]時作參考；

 

　　1  PC的技術發展[FaZhan]與市場應用

 

　　1.1  PC的技術發展[FaZhan]

 

　　PC的生產[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行過一些技術開發，因種種原因導致生產[ShengChan]技術沒有重大突破，與國外先進技術相比差距很大。

 

　　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，生成低相對分子質量的PC，然后經縮聚分離得到高相對分子質量的PC。此工藝路線技術成熟，產品[ChanPin]質量高，不用溶劑脫除，成本較低，適合大規模和連續生產[ShengChan][3-4]。對該技術的改進體現在環狀齊聚物的開環聚合和后處理技術上，美國GE公司率先開發了這項技術。

 

　　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[ShengChan]碳酸二甲酯（DMC）[5-7]，再與醋酸苯酯生成碳酸二苯酯（DP），然后在熔融狀態下與雙酚A進行酯交換、縮聚制得PC產品[ChanPin][8]。該工藝具有[JuYou]全封閉、無副產物、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[ShengChan]中占主導地位[9-11]。

 

　　1.2  PC的市場應用

 

　　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。據美國化學系統公司預測，中國2010年需求為1086kt，而目前世界光學及其相關產品[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以其優良的性能特點成為世界光盤制造業的主要原料。目前，世界25%的PC用于制造光盤，我國則高達75%。因此，我國光盤業已成為拉動世界PC市場的重要力量，但光盤用PC專用料并沒有形成規模化生產[ShengChan]能力，光學級PC基本上依賴進口，價格更是高達3.0萬-3.6萬元/t[12]。

 

　　（2）汽車制造業。PC具有[JuYou]優良的抗沖擊、抗熱形變性能，耐候性好、硬度高，適用于生產[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點[13]。用PC代替玻璃制造現代汽車燈具，造型美觀，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級防彈車使用質輕、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。

 

　　（3）包裝材料。近年來，在包裝領域出現的新增長點是可重復消毒和使用的大容量純凈水桶。PC制品具有[JuYou]質量輕，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點[2，14]，PC在包裝領域消費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、濕度范圍內具有[JuYou]良好而恒定的電絕緣性，是優良的絕緣材料[15]。同時，其良好的阻燃性和尺寸穩定性，使其在電子電氣行業具有[JuYou]廣闊的應用領域。PC復合材料主要用于生產[ShengChan]各種食品加工機械，電動工具外殼、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值。

 

　　（5）航空材料。近年來，隨著航空航天技術的迅速發展[FaZhan]，對飛機和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領域的應用日趨增加。PC材料與其他材料經過各種形式的配合，使其具備耐沖擊力大大增強而透明度不受影響的優點，使復合PC材料可作為飛機的風擋、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]。據統計，僅一架波音飛機上所用PC材料的部件就達2500個，共耗用PC約2t。

 

　　（6）醫療器械。PC以其性價比的優勢，成為醫療設備領域中增長較快的一種材料。PC具有[JuYou]較高的強度和良好的化學惰性，非常適合衛生要求極高的外科手術器械使用，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材料可經受蒸汽清洗、加熱和大劑量輻射消毒，且不發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脂，其應用正在向高功能化、專用化方向發展[FaZhan]。但直到目前我國PC仍未形成應用自己的先進生產[ShengChan]技術規模化建設的生產[ShengChan]裝置，特別是近年來隨著國內PC消費量的迅速增長，產不足需的供求矛盾相當明顯。

 

　　2  PC后續發展[FaZhan]的思考

 

　　意欲規劃建設PC項目[XiangMu]的企業[QiYe]，需要對PC的技術發展[FaZhan]、產品[ChanPin]定位、原料的來源以及可持續的“綠色”化、煉化一體化發展[FaZhan]進行綜合性思考，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[QiYe]發展[FaZhan]的PC技術和產品[ChanPin]，達到效益最大化。

 

　　2.1  從聚酯[JuZhi]發展[FaZhan]的軌跡中引出PC后續發展[FaZhan]的思考

 

　　回顧我國聚酯[JuZhi]40多年的發展[FaZhan]，前30年聚酯[JuZhi]基本用于生產[ShengChan]纖維，隨著聚酯[JuZhi]產業研發技術的發展[FaZhan]，企業[QiYe]一哄而上聚酯[JuZhi]項目[XiangMu]，產能大大過剩，導致部分企業[QiYe]出現虧損甚至倒閉。在本世紀初，聚酯[JuZhi]生產[ShengChan]企業[QiYe]在重壓下紛紛開發新品種，一些具有[JuYou]遠見卓識的企業[QiYe]率先開發聚酯[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]產能比例低于先進國家的水平，聚酯[JuZhi]包裝領域也存在巨大的發展[FaZhan]空間；用于包括電子、機械等行業用薄膜能繼續發展[FaZhan]，包裝工業將成為聚酯[JuZhi]工業增長的動力；另外，聚酯[JuZhi]工程塑料、新型聚酯[JuZhi]等的開發和應用也為聚酯[JuZhi]工業的發展[FaZhan]展示了廣闊的前景。經過10年的努力，聚酯[JuZhi]產業在非纖領域用途得到大力發展[FaZhan]。

 

　　從聚酯[JuZhi]的發展[FaZhan]引出對PC發展[FaZhan]的兩點思考：一為因PC項目[XiangMu]有較大的利潤空間，目前已出現一哄而上PC項目[XiangMu]的傾向，項目[XiangMu]重復建設，產品[ChanPin]單一的現象又將出現，建議要進行PC后續發展[FaZhan]的企業[QiYe]，尤其要清醒意識到在建設項目[XiangMu]時，其具有[JuYou]競爭優勢的產品[ChanPin]開發要配套跟上；其二，與聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]更高性能和更高價格，后續發展[FaZhan]的PC產品[ChanPin]其用途設計更需要有一個與聚酯[JuZhi]產品[ChanPin]相區分的定位，PC產品[ChanPin]的應用應有更高的檔次和更高的附加值，如果產品[ChanPin]用途設計進入聚酯[JuZhi]產品[ChanPin]用途區域，那該產品[ChanPin]就將失去競爭力。

 

　　2.2  尋找適合企業[QiYe]的新技術和專用料開發

 

　　PC在包裝領域消費量最大的是5加侖（18.9L）的水桶。但由于進口PC價格高企，導致PC制成的飲水桶價格昂貴，加上循環使用的PC桶在運輸過程中因裝卸不當造成使用周期的縮短，進一步提高了使用成本，造成多數制桶企業[QiYe]已無法承受虧損的局面。因此，國內企業[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，這將會孕育國內發展[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修飾的能力，隨著人們對高分子材料結構與性能關系的深入認識，更多的性能優異的PC品種及材料會被逐步地開發出來。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，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材料表現出的抗沖擊強度等性能指標都比純PC要好，而LDPE的價格要比PC便宜得多，開發出此類產品[ChanPin]用戶就會歡迎。 

 


2.3  一體化產業鏈與“綠色”發展[FaZhan]整體思考

 

　　PC后續發展[FaZhan]包括在原有PC裝置的基礎上進行擴能和新建PC裝置兩種方式。煉化企業[QiYe]在考慮PC后續發展[FaZhan]時，首先應從產業鏈角度出發，盡可能立足原料自產自供，這是PC穩定生產[ShengChan]的基礎條件；同時，在后續發展[FaZhan]時要盡可能以“綠色”合成技術為首選，這是企業[QiYe]可持續發展[FaZhan]的根本保證。

 

　　注重“綠色”發展[FaZhan]須從原料源頭抓起，采用非光氣法生產[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、甲醇和環氧乙烷為原料進行反應，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[ShengChan]綠色化工原料，可以實現二氧化碳減排，同時生產[ShengChan]過程中無三廢排放，是一條綠色清潔工藝路線，正越來越引起國內外相關人士的高度重視。因此，以二氧化碳和甲醇合成DMC在資源循環利用和環境保護方面具有[JuYou]重大意義[25-26]。原料和生成產物都可作為產業鏈進行綜合考慮，回收利用二氧化碳廢氣，企業[QiYe]如有環氧乙烷、乙二醇裝置，可只做到環氧乙烷，而生成的乙二醇是生產[ShengChan]聚酯[JuZhi]的原料，DMC則是生產[ShengChan]聚碳酸酯的原料，形成一條綜合的“綠色”原料產業鏈。因此，有聚酯[JuZhi]生產[ShengChan]裝置的企業[QiYe]后續發展[FaZhan]PC項目[XiangMu]，對產業鏈的原料互供和開發系列新產品[ChanPin]都是十分有利的。聚酯[JuZhi]和PC可形成共混產品[ChanPin]，而由于企業[QiYe]內部也生產[ShengChan]PTA、DP的原料，也可開發共聚產品[ChanPin]，產業鏈中的系列化產品[ChanPin]提高了市場企業[QiYe]的競爭能力。

 

　　2.4  新技術、新產品[ChanPin]研發需形成強強合作的關系

 

　　與聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]性能高、用途廣等優點，同時它的高價格也迫使PC的后續發展[FaZhan]向產品[ChanPin]的多樣化和精細化目標邁進。有實力并具備良好的基礎條件的企業[QiYe]，在后續發展[FaZhan]項目[XiangMu]的前期規劃階段，就可對PC新技術、新產品[ChanPin]進行設計開發。充分利用國內一些科研院所在PC改性及合金方面的技術成果，提高產品[ChanPin]的檔次和附加值，形成技術上的強強聯合；與下游企業[QiYe]在產品[ChanPin]應用領域一起共同研發，同國外的各種專用牌號PC進行競爭，力爭提高國內市場份額，形成產品[ChanPin]應用上的強強聯合。

 

　　3  結論

 

　　企業[QiYe]在考慮PC項目[XiangMu]后續發展[FaZhan]時，要從本企業[QiYe]的發展[FaZhan]現狀和實際出發，在充分考慮國內已生產[ShengChan]PC和下游產品[ChanPin]的基礎上，審時度勢做好市場開拓和技術研發。聚酯[JuZhi]生產[ShengChan]企業[QiYe]籌劃PC的發展[FaZhan]時，應結合其綜合產業鏈的優勢，尋找適合企業[QiYe]的PC新技術和專用料開發途徑。在后續發展[FaZhan]PC的同時，要把產業鏈的原料和下游產品[ChanPin]的綠色化作為發展[FaZhan]的整體來思考，通過與科研院所和下游企業[QiYe]的強強合作，提高PC產業和市場后續發展[FaZhan]的競爭力。