Il policarbonato (PC) è una catena molecolare contenente un gruppo carbonato, in base alla struttura molecolare con diversi gruppi estere, può essere suddiviso in alifatico, aliciclico, aromatico, di cui il valore più pratico del gruppo aromatico e il più importante tipo di policarbonato bisfenolo A, il peso molecolare medio generale pesante (Mw) è compreso tra 20 e 100.000.

Immagine della formula strutturale del PC

Il policarbonato ha una buona resistenza, tenacità, trasparenza, resistenza al calore e al freddo, è facile da lavorare, è ignifugo e ha altre prestazioni complete. Le principali applicazioni a valle sono apparecchi elettronici, fogli e automotive. Questi tre settori rappresentano circa l'80% del consumo di policarbonato. Altri settori, come parti di macchinari industriali, CD-ROM, imballaggi, apparecchiature per ufficio, assistenza medica e sanitaria, pellicole, tempo libero e dispositivi di protezione, e molti altri ancora, hanno raggiunto un'ampia gamma di applicazioni, diventando una delle cinque materie plastiche ingegneristiche nella categoria in più rapida crescita.

Nel 2020, la capacità produttiva globale di PC era di circa 5,88 milioni di tonnellate, mentre quella della Cina era di 1,94 milioni di tonnellate/anno, con una produzione di circa 960.000 tonnellate. Mentre il consumo apparente di policarbonato in Cina nel 2020 ha raggiunto i 2,34 milioni di tonnellate, si registra un divario di quasi 1,38 milioni di tonnellate, con la necessità di importare dall'estero. L'enorme domanda del mercato ha attratto numerosi investimenti per aumentare la produzione. Si stima che in Cina siano in corso e proposti contemporaneamente numerosi progetti di PC, e la capacità produttiva nazionale supererà i 3 milioni di tonnellate/anno nei prossimi tre anni, con l'industria dei PC che mostra un'accelerazione del trasferimento in Cina.

Quindi, quali sono i processi produttivi dei PC? Qual è la storia dello sviluppo dei PC in Cina e all'estero? Quali sono i principali produttori di PC in Cina? Ora, facciamo una breve panoramica.

PC tre metodi di processo di produzione tradizionali

I tre principali processi di produzione nell'industria del PC sono il metodo fotogas di policondensazione interfacciale, il metodo tradizionale di scambio di esteri fusi e il metodo di scambio di esteri fusi non fotogas.
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1. Metodo del fosgene di policondensazione interfacciale

Si tratta della reazione del fosgene con un solvente inerte e una soluzione acquosa di idrossido di sodio di bisfenolo A per produrre policarbonato a basso peso molecolare, che viene poi condensato in policarbonato ad alto peso molecolare. Un tempo, circa il 90% dei prodotti industriali in policarbonato veniva sintetizzato con questo metodo.

I vantaggi del metodo di policondensazione interfacciale del fosgene (PC) sono l'elevato peso molecolare relativo, che può raggiungere 1,5~2*105, e la purezza del prodotto, le buone proprietà ottiche, la migliore resistenza all'idrolisi e la facilità di lavorazione. Lo svantaggio è che il processo di polimerizzazione richiede l'uso di fosgene altamente tossico e solventi organici tossici e volatili come il cloruro di metilene, che causano grave inquinamento ambientale.

Il metodo di scambio di esteri fusi, noto anche come polimerizzazione ontogenica, è stato sviluppato per la prima volta da Bayer, utilizzando bisfenolo A fuso e carbonato di difenile (Diphenyl Carbonate, DPC), ad alta temperatura, sotto vuoto spinto, stato di presenza del catalizzatore per lo scambio di esteri, precondensazione, reazione di condensazione.

In base alle materie prime utilizzate nel processo DPC, è possibile suddividerlo in metodo tradizionale di scambio di esteri fusi (noto anche come metodo fotogas indiretto) e metodo di scambio di esteri fusi non fotogas.

2. Metodo tradizionale di scambio dell'estere fuso

Si divide in 2 fasi: (1) fosgene + fenolo → DPC; (2) DPC + BPA → PC, che è un processo indiretto del fosgene.

Il processo è breve, privo di solventi e il costo di produzione è leggermente inferiore rispetto al metodo del fosgene per condensazione interfacciale, ma il processo di produzione del DPC utilizza ancora il fosgene e il prodotto DPC contiene tracce di gruppi cloroformiato, che influiscono sulla qualità del prodotto finale del PC, il che in una certa misura limita la promozione del processo.

3. Metodo di scambio di esteri fusi non fosgene

Questo metodo è suddiviso in 2 fasi: (1) DMC + fenolo → DPC; (2) DPC + BPA → PC, che utilizza il dimetil carbonato DMC come materia prima e il fenolo per sintetizzare il DPC.

Il fenolo, sottoprodotto ottenuto dallo scambio estere e dalla condensazione, può essere riciclato nella sintesi del processo DPC, realizzando così il riutilizzo dei materiali e un buon risparmio; grazie all'elevata purezza delle materie prime, il prodotto non necessita di essiccazione e lavaggio, e la sua qualità è buona. Il processo non utilizza fosgene, è ecologico e rappresenta un processo green.

Con i requisiti nazionali per i tre rifiuti delle imprese petrolchimiche Con l'aumento dei requisiti nazionali sulla sicurezza e la tutela ambientale delle imprese petrolchimiche e la restrizione sull'uso del fosgene, la tecnologia di scambio di esteri fusi non fosgene sostituirà gradualmente il metodo di policondensazione interfacciale in futuro come direzione di sviluppo della tecnologia di produzione di PC nel mondo.