聚碳酸酯（Polycarbonate，简称PC）是一种无定型、无毒性及高透明的热塑性工程塑料，因其耐冲击性优异，尺寸稳定性好，并具有[JuYou]阻燃、耐酸、耐油等优点，广泛应用于包装、光盘、汽车、办公设备、医药、薄膜等领域，深受用户的青睐[1]。 

 
　　目前，世界PC的产量达到4000kt/a，中国到“十一五”末产量也将达到900kt/a，约占世界产量的22.5%。中国是世界PC需求增长最快的国家，年均增长率保持在15%左右[2]。中国巨大的市场需求和较大的利润空间吸引了世界化工巨头来华投资建厂，国内也有30多家企业[QiYe]规划建设PC项目[XiangMu]，拟建项目[XiangMu]总产能高达2000kt/a。如果盲目发展[FaZhan]PC项目[XiangMu]，缺乏对PC后续发展[FaZhan]在市场、技术、经济、环境以及综合因素等诸方面的综合筹划，将会令企业[QiYe]陷入被动亏损的局面。为此，文章对我国后续发展[FaZhan]PC项目[XiangMu]提出了一些建议，以供业内人士在规划PC项目[XiangMu]时作参考；

 

　　1  PC的技术发展[FaZhan]与市场应用

 

　　1.1  PC的技术发展[FaZhan]

 

　　PC的生产[ShengChan]工艺主要有光气法和非光气法两种，对这两种方法我国都进行过一些技术开发，因种种原因导致生产[ShengChan]技术没有重大突破，与国外先进技术相比差距很大。

 

　　光气法有3种工艺：溶液光气法、酯交换熔融缩聚法（间接光气法）和界面缩聚光气法。目前，世界90%以上的工艺采用界面缩聚光气法，其工艺为：双酚A通过氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐，后加入二氯甲盐，通入光气，使物料在界面上聚合，生成低相对分子质量的PC，然后经缩聚分离得到高相对分子质量的PC。此工艺路线技术成熟，产品[ChanPin]质量高，不用溶剂脱除，成本较低，适合大规模和连续生产[ShengChan][3-4]。对该技术的改进体现在环状齐聚物的开环聚合和后处理技术上，美国GE公司率先开发了这项技术。

 

　　具有[JuYou]“绿色工艺”之称的非光气法酯交换熔融缩聚工艺为：以甲醇羰基化法或碳酸乙烯酯与甲醇酯交换生产[ShengChan]碳酸二甲酯（DMC）[5-7]，再与醋酸苯酯生成碳酸二苯酯（DP），然后在熔融状态下与双酚A进行酯交换、缩聚制得PC产品[ChanPin][8]。该工艺具有[JuYou]全封闭、无副产物、基本无污染等特点，从根本上摆脱了有毒原料光气，是PC工艺的未来方向，将在未来PC生产[ShengChan]中占主导地位[9-11]。

 

　　1.2  PC的市场应用

 

　　世界PC主要消费地区为北美、亚太和欧洲，PC需求年均增速最快的是东亚（8.7%），其次是北美（6.6%），其后是西欧（6.0%）及其他（6.1%）地区。据美国化学系统公司预测，中国2010年需求为1086kt，而目前世界光学及其相关产品[ChanPin]对PC的需求量约占总需求量的21.27%，电子电气等约占34.16%，建材约占14.09%，汽车及机械约占6.35%，包装材料约6.82%，其他方面约占17.31%。

 

　　（1）光盘材料。PC以其优良的性能特点成为世界光盘制造业的主要原料。目前，世界25%的PC用于制造光盘，我国则高达75%。因此，我国光盘业已成为拉动世界PC市场的重要力量，但光盘用PC专用料并没有形成规模化生产[ShengChan]能力，光学级PC基本上依赖进口，价格更是高达3.0万-3.6万元/t[12]。

 

　　（2）汽车制造业。PC具有[JuYou]优良的抗冲击、抗热形变性能，耐候性好、硬度高，适用于生产[ShengChan]中高档轿车和轻型卡车的各种零部件。用PC制成的车窗具有[JuYou]抗冲击性、轻量化、透光度高、隔音隔热效果好等优点[13]。用PC代替玻璃制造现代汽车灯具，造型美观，形状可复杂多样，与传统玻璃制造灯具相比，其制造工艺大大降低了加工难度。据报道，新一代E级防弹车使用质轻、防弹效果更好的PC玻璃，可承受0.44口径枪支的近距离射击。

 

　　（3）包装材料。近年来，在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的大容量纯净水桶。PC制品具有[JuYou]质量轻，抗冲击和透明性好，用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点[2，14]，PC在包装领域消费量最大的是大型饮用水水桶。

 

　　（4）电子电气。由于PC在较宽的温度、湿度范围内具有[JuYou]良好而恒定的电绝缘性，是优良的绝缘材料[15]。同时，其良好的阻燃性和尺寸稳定性，使其在电子电气行业具有[JuYou]广阔的应用领域。PC复合材料主要用于生产[ShengChan]各种食品加工机械，电动工具外壳、机体、支架等。对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件，PC材料也显示出了很高的使用价值。

 

　　（5）航空材料。近年来，随着航空航天技术的迅速发展[FaZhan]，对飞机和航天器中各部件的要求不断提高，使得PC在该领域的应用日趋增加。PC材料与其他材料经过各种形式的配合，使其具备耐冲击力大大增强而透明度不受影响的优点，使复合PC材料可作为飞机的风挡、座舱的玻璃，同时也解决了耐腐蚀、耐划伤和耐磨损要求[16-17]。据统计，仅一架波音飞机上所用PC材料的部件就达2500个，共耗用PC约2t。

 

　　（6）医疗器械。PC以其性价比的优势，成为医疗设备领域中增长较快的一种材料。PC具有[JuYou]较高的强度和良好的化学惰性，非常适合卫生要求极高的外科手术器械使用，与其他高性能的工程塑料如聚砜、聚醚醚酮等材料比起来成本较低[18-19]。因PC材料可经受蒸汽清洗、加热和大剂量辐射消毒，且不发生变黄和物理性能下降，因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中[20]。

 

　　综上所述，PC作为十分重要的高性能树脂，其应用正在向高功能化、专用化方向发展[FaZhan]。但直到目前我国PC仍未形成应用自己的先进生产[ShengChan]技术规模化建设的生产[ShengChan]装置，特别是近年来随着国内PC消费量的迅速增长，产不足需的供求矛盾相当明显。

 

　　2  PC后续发展[FaZhan]的思考

 

　　意欲规划建设PC项目[XiangMu]的企业[QiYe]，需要对PC的技术发展[FaZhan]、产品[ChanPin]定位、原料的来源以及可持续的“绿色”化、炼化一体化发展[FaZhan]进行综合性思考，并从战略角度去布局，在项目[XiangMu]筹划阶段，有的放矢地调研并部署适合本企业[QiYe]发展[FaZhan]的PC技术和产品[ChanPin]，达到效益最大化。

 

　　2.1  从聚酯[JuZhi]发展[FaZhan]的轨迹中引出PC后续发展[FaZhan]的思考

 

　　回顾我国聚酯[JuZhi]40多年的发展[FaZhan]，前30年聚酯[JuZhi]基本用于生产[ShengChan]纤维，随着聚酯[JuZhi]产业研发技术的发展[FaZhan]，企业[QiYe]一哄而上聚酯[JuZhi]项目[XiangMu]，产能大大过剩，导致部分企业[QiYe]出现亏损甚至倒闭。在本世纪初，聚酯[JuZhi]生产[ShengChan]企业[QiYe]在重压下纷纷开发新品种，一些具有[JuYou]远见卓识的企业[QiYe]率先开发聚酯[JuZhi]非纤用途新材料。蒋士成院士等人[21-22]也指出：我国包括瓶片、薄膜在内的包装用聚酯[JuZhi]产能比例低于先进国家的水平，聚酯[JuZhi]包装领域也存在巨大的发展[FaZhan]空间；用于包括电子、机械等行业用薄膜能继续发展[FaZhan]，包装工业将成为聚酯[JuZhi]工业增长的动力；另外，聚酯[JuZhi]工程塑料、新型聚酯[JuZhi]等的开发和应用也为聚酯[JuZhi]工业的发展[FaZhan]展示了广阔的前景。经过10年的努力，聚酯[JuZhi]产业在非纤领域用途得到大力发展[FaZhan]。

 

　　从聚酯[JuZhi]的发展[FaZhan]引出对PC发展[FaZhan]的两点思考：一为因PC项目[XiangMu]有较大的利润空间，目前已出现一哄而上PC项目[XiangMu]的倾向，项目[XiangMu]重复建设，产品[ChanPin]单一的现象又将出现，建议要进行PC后续发展[FaZhan]的企业[QiYe]，尤其要清醒意识到在建设项目[XiangMu]时，其具有[JuYou]竞争优势的产品[ChanPin]开发要配套跟上；其二，与聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]更高性能和更高价格，后续发展[FaZhan]的PC产品[ChanPin]其用途设计更需要有一个与聚酯[JuZhi]产品[ChanPin]相区分的定位，PC产品[ChanPin]的应用应有更高的档次和更高的附加值，如果产品[ChanPin]用途设计进入聚酯[JuZhi]产品[ChanPin]用途区域，那该产品[ChanPin]就将失去竞争力。

 

　　2.2  寻找适合企业[QiYe]的新技术和专用料开发

 

　　PC在包装领域消费量最大的是5加仑（18.9L）的水桶。但由于进口PC价格高企，导致PC制成的饮水桶价格昂贵，加上循环使用的PC桶在运输过程中因装卸不当造成使用周期的缩短，进一步提高了使用成本，造成多数制桶企业[QiYe]已无法承受亏损的局面。因此，国内企业[QiYe]可以通过对PC原料改性，提高其坚韧性和抗冲击性，并降低PC价格，这将会孕育国内发展[FaZhan]PC的新商机。

 

　　由于PC的结构使其具有[JuYou]良好的物理改性和化学修饰的能力，随着人们对高分子材料结构与性能关系的深入认识，更多的性能优异的PC品种及材料会被逐步地开发出来。文献[23]介绍了以界面缩聚法由二苯基芳马龙二酚合成的PC，其特性黏度为1.145dL/g，玻璃化温度为293℃，提高PC的耐热等级的同时，也应保证其具有[JuYou]足够的韧性。帝人化成公司在PC中加入适当的低密度聚乙烯（IDPE），可大大提高PC的抗冲击强度，并且耐沸水和开裂性也有所改善，加工性能良好[24]，见表1。从用户接受其性价比高的角度去看，在PC中加入3%-5%的LDPE材料表现出的抗冲击强度等性能指标都比纯PC要好，而LDPE的价格要比PC便宜得多，开发出此类产品[ChanPin]用户就会欢迎。 

 


2.3  一体化产业链与“绿色”发展[FaZhan]整体思考

 

　　PC后续发展[FaZhan]包括在原有PC装置的基础上进行扩能和新建PC装置两种方式。炼化企业[QiYe]在考虑PC后续发展[FaZhan]时，首先应从产业链角度出发，尽可能立足原料自产自供，这是PC稳定生产[ShengChan]的基础条件；同时，在后续发展[FaZhan]时要尽可能以“绿色”合成技术为首选，这是企业[QiYe]可持续发展[FaZhan]的根本保证。

 

　　注重“绿色”发展[FaZhan]须从原料源头抓起，采用非光气法生产[ShengChan]PC的工艺路线逐步成为主流，如用DMC与苯酚酯交换法合成DP工艺，DMC可以由二氧化碳和甲醇合成而得，具体为二氧化碳、甲醇和环氧乙烷为原料进行反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇。二氧化碳是造成温室效应的主要气体，同时也是一种未能广泛应用的潜在碳源；甲醇也是一种低廉易得的化工原料。利用二氧化碳废气生产[ShengChan]绿色化工原料，可以实现二氧化碳减排，同时生产[ShengChan]过程中无三废排放，是一条绿色清洁工艺路线，正越来越引起国内外相关人士的高度重视。因此，以二氧化碳和甲醇合成DMC在资源循环利用和环境保护方面具有[JuYou]重大意义[25-26]。原料和生成产物都可作为产业链进行综合考虑，回收利用二氧化碳废气，企业[QiYe]如有环氧乙烷、乙二醇装置，可只做到环氧乙烷，而生成的乙二醇是生产[ShengChan]聚酯[JuZhi]的原料，DMC则是生产[ShengChan]聚碳酸酯的原料，形成一条综合的“绿色”原料产业链。因此，有聚酯[JuZhi]生产[ShengChan]装置的企业[QiYe]后续发展[FaZhan]PC项目[XiangMu]，对产业链的原料互供和开发系列新产品[ChanPin]都是十分有利的。聚酯[JuZhi]和PC可形成共混产品[ChanPin]，而由于企业[QiYe]内部也生产[ShengChan]PTA、DP的原料，也可开发共聚产品[ChanPin]，产业链中的系列化产品[ChanPin]提高了市场企业[QiYe]的竞争能力。

 

　　2.4  新技术、新产品[ChanPin]研发需形成强强合作的关系

 

　　与聚酯[JuZhi]相比，PC具有[JuYou]性能高、用途广等优点，同时它的高价格也迫使PC的后续发展[FaZhan]向产品[ChanPin]的多样化和精细化目标迈进。有实力并具备良好的基础条件的企业[QiYe]，在后续发展[FaZhan]项目[XiangMu]的前期规划阶段，就可对PC新技术、新产品[ChanPin]进行设计开发。充分利用国内一些科研院所在PC改性及合金方面的技术成果，提高产品[ChanPin]的档次和附加值，形成技术上的强强联合；与下游企业[QiYe]在产品[ChanPin]应用领域一起共同研发，同国外的各种专用牌号PC进行竞争，力争提高国内市场份额，形成产品[ChanPin]应用上的强强联合。

 

　　3  结论

 

　　企业[QiYe]在考虑PC项目[XiangMu]后续发展[FaZhan]时，要从本企业[QiYe]的发展[FaZhan]现状和实际出发，在充分考虑国内已生产[ShengChan]PC和下游产品[ChanPin]的基础上，审时度势做好市场开拓和技术研发。聚酯[JuZhi]生产[ShengChan]企业[QiYe]筹划PC的发展[FaZhan]时，应结合其综合产业链的优势，寻找适合企业[QiYe]的PC新技术和专用料开发途径。在后续发展[FaZhan]PC的同时，要把产业链的原料和下游产品[ChanPin]的绿色化作为发展[FaZhan]的整体来思考，通过与科研院所和下游企业[QiYe]的强强合作，提高PC产业和市场后续发展[FaZhan]的竞争力。