聚碳酸酯生产及其产品改性技术进展
聂 颖
聚碳酸酯（PC）是1种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具
有优异的电绝缘性、延伸性、透明性、尺寸稳定性、高抗冲击强度、
耐化学腐蚀性以及较高的耐热性和耐寒性，在汽车、电子电气、航空
航天、光盘、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域有
着广泛应用。
非光气酯交换熔融缩聚工艺成为发展重点
目前，PC生产技术主要有溶液光气法、酯交换熔融缩聚法、界面
缩聚光气法和非光气法。
1.溶液光气法
以光气和双酚A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷（或二氯乙烷）
溶剂中进行界面缩聚，得到的PC胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒
等工序制得PC产品。此工艺经济性较差，且环保存在问题，缺乏竞争
力。
2.酯交换熔融缩聚法
简称酯交换法，又称本体聚合法，也是一种间接光气法工艺。苯
酚经光气法反应生成碳酸二苯酯（DPC）；然后在高温、高真空和微量
卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A进行酯交换反
应，生成低聚物；再进一步缩聚制得PC产品。该工艺流程短，无溶剂，
全封闭，无污染，生产成本略低于光气法，但产品光学性能较差，催
化剂易污染，副产品难以去除，加工困难，应用范围有限；再加上搅
拌、传热等问题的限制，难以实现大吨位工业化生产。
3.界面缩聚光气法
界面缩聚光气法是目前工业上应用较为广泛的工艺，其与上述2
种生产方法的主要不同在于：双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双
酚A钠盐；后加入二氯甲烷，通入光气，使物料在界面上聚合，生成
低分子量PC，然后经缩聚分离得到高分子量PC产品。此工艺路线技
术成熟，产品质量高，不用脱除溶剂，成本较低，适合大规模和连续
生产，而且产品纯净、易加工、分子量高、能满足各种用途性能要求，
在PC生产工艺中占绝对优势，目前世界上约有90% 的PC生产采用该
工艺。
近年来，对该法的主要改进体现在环状齐聚物的开环聚合和后处
理工艺方面。
美国GE公司推出了环状低聚物开环聚合新工艺，不仅改善了产品
的加工性能，而且成本有所降低，其关键步骤是制备环状低聚物。双
酚A与光气反应生成双酚A-双氯甲酸酯，经水解缩合生成环状低聚物，
再进一步缩合即得产品PC。此工艺比熔融缩聚更为实用，且为活性聚
合，在较短时间内可制得比传统产品分子量高10倍的PC产品。
后处理工艺的主要改进是开发出将蒸发与沉析相结合，并配之以
排气式挤出机的工艺路线，即将溶有PC的二氯甲烷溶液与甲苯蒸气以
逆流方式在汽提塔去除沸点较低的二氯甲烷。由于PC只微溶于甲苯，
二氯甲烷去除后，便得到PC与甲苯的浆料；经薄膜蒸发可得到PC含
量＞80%的PC-甲苯混合物；然后直接送入排气式挤出机脱净残余甲
苯，并挤出造粒，从而有效简化了后处理工艺。
4.非光气酯交换熔融缩聚法
首先，以甲醇羰基化法或碳酸乙烯酯（或碳酸丙烯酯）与甲醇酯
交换生产碳酸二甲酯（DMC）；再与醋酸苯酯交换生成碳酸二苯酯（DPC）；
然后在熔融状态下与双酚A进行酯交换、缩聚制得PC产品。该法的副
产物醋酸甲酯经热裂解转化为甲醇和乙烯酮，甲醇回收后用于合成碳
酸二甲酯，乙烯酮与苯酚反应生成醋酸苯酯，从而有效地降低生产成
本。
该工艺为“绿色工艺”，具有全封闭、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，而且碳酸二苯酯的纯度进一步提
高，对聚合更有利，是PC工艺的发展方向，将在未来PC生产中逐渐
占据主导地位。
该工艺存在的问题是，在反应条件下聚合物倾向于重排，并生成
支链芳基酮。当支链芳基酮在PC内的浓度达2500～3000ppm（1ppm＝
1×10-6）时，会导致产品流变性变差。GE最近研究发现，亚硫酸盐
代替碱性金属氢氧化物作为聚合催化剂可明显减少支链芳基酮的含
量。
在国内需求旺盛、市场缺口很大的情况下，“九五”期间，晨光化
工研究院承担“500～1000t/a酯交换法PC连续缩聚新工艺工业性技
术开发”，并于1998年完成百吨级中试，1999年建立千吨级连续化试
验装置，成功地解决了缩聚反应器和高温负压下连续输送粘稠物料及
反应过程中传质传热等关键技术，生产出合格产品。在此基础上，提
出了万吨级酯交换法PC连续化生产装置建设软件包，2000年4月万
吨级“酯交换法”PC连续缩聚新工艺通过鉴定。目前，晨光化工研究
院与绵阳晨光发达实业公司合作进行万吨级工业试验。该项目完成后，
将对我国PC发展起到积极的推动作用。
天津大学承担的重大科技攻关项目“光学级PC非光气法生产新工
艺攻关”采用熔融酯交换法“绿色”生产工艺。中试规模已产出质量
与拜耳等公司相应光学级牌号相当的产品，性能达到国际先进水平，
具备了进一步放大的技术条件。
中科院成都有机化学研究所等单位在非光气法PC生产工艺研究
开发方面，也进行了相关的研究，小试技术已经达到国际先进水平。
PC产品改性研发活跃
PC性能优异，但是由于分子链的刚性较大，空间位阻较高，产品
熔体粘度较大，加工困难，而且耐溶剂性和耐磨损性较差。因此对PC
的改性研究已成为其应用研究的最重要课题，其主要途径为聚合物合
金化。
◆ PC/ABS合金
PC与ABS共混可以综合PC和ABS的优良性能，提高ABS的耐热
性、抗冲击和拉伸强度，降低PC的生产成本和熔体粘度，改善加工性
能，减少制品内应力以及冲击强度对制品厚度的敏感性。
目前PC/ABS合金发展迅速，全球年产量约80万t，产品广泛用
做汽车、计算机、复印机和电子电气部件。各大聚合物生产公司均推
出了PC/ABS新品种，如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等功能性产
品。
我国近年也开始研究和生产，上海杰事杰公司的PC/ABS产品已用
于汽车装饰件、灯壳和耐热电器壳体。中科院长春应化所开发的高耐
热、高耐热高抗冲、高耐热阻燃3个品级的PC/ABS合金材料已被国内
数家汽车厂家用于前装饰板、仪表板及物品箱盖等。兰州大学在
PC/ABS共混体系中加入HDPE，得到的共混物流动性好，适用于制作薄
壁板材。
◆ PC/PS合金
PC/PS合金为部分相容、非晶/非晶体系。PC中加入PS可改善PC
的加工流动性，加入少量PS即可使熔体粘度大大降低。PC与PS均为
透明材料，二者折射率非常接近，因此PC/PS合金透明，具有良好的
光学特性。PC/PS合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响
较大。PS含量增加时，PC/PS体系的流动性增加，硬度、拉伸强度和
冲击强度提高，但热变形性能降低。另外增容剂对PC/PS共混体系的
性能有较大影响。近年来，PC/PS合金应用范围不断扩大，新品种不
断涌现。如日本推出的PC/PS合金NovallyX7000，同ABS一样，易上
漆及进行油墨印刷；日本出光石化推出不含卤素的PC/PS阻燃合金系
列，与阻燃ABS相比，具有韧性高、流动性好、刚性高、阻燃性好等
特点。
◆ PC/PBT合金
PBT具有优异的力学性能，耐化学腐蚀及易成型等特点，将PBT
与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性，改善其加工性能和耐化
学药品性。由于PBT是结晶聚合物，与PC共混时易发生相分离，界面
粘结不好，冲击韧性不理想，通常加入一定量弹性体以提高共混物的
冲击强度，如热塑弹性体乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐。另外加入
结晶成核剂可改善合金的结晶度；加入少量LDPE可以提高共混物的流
动性，从而改善制品的外观；加入乙烯/乙酸乙烯酯共聚物可以进一步
增强相容性并提高耐冲击强度。此外，PC与PBT发生酯交换反应，可
以提高两者的相容性。日本科研人员通过酯交换方法制得的PC/PBT
合金，综合力学性能良好，且具有较好透明性。目前国外PC/PBT合金
产品主要用于汽车保险杠、包装薄膜材料、汽车底座和座位等。
◆ PC/PET合金
PET具有较好的力学性能和耐化学药品性，PC/PET合金既具有PC
刚性和耐热性，又具有PET的耐溶剂性，且PET的加入还能改善PC
的加工流动性。PC与PET发生酯交换反应是提高相容性最佳方法之一。
其中催化剂种类选择对反应影响非常大，研究发现镧系催化剂比传统
催化剂（如钛类）具有更高的催化活性，且没有副反应，酯交换反应
主要发生在两相界面，相容性改善明显。PC/PBT共混体系中，加入弹
性体如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韧性和抗冲击强度。
目前关于PC合金的研究与开发日新月异，还有多种PC合金被开
发并推向市场，尤其是聚酯共混改性PC，如由1，4-环己烷二甲醇、
乙二醇和对苯二甲酸制的聚酯与PC共混改性，可以明显提高PC弯曲
弹性模量、拉伸强度等；聚己内酯以玻璃纤维作为增强材料，用酯交
换催化剂促进聚己内酯与PC进行共混改性，可以得到加工性能好、高
刚性的透明材料；由1，4-环己烷二甲酸与1，4-环己烷二甲醇制的聚
酯改性PC，可以明显改善PC的透明性和耐黄变性能等。