PC：生产技术亟需脱离进口依赖
■ 东华工程科技股份有限公司 马斗
聚碳酸酯(PC)是一种无定形、无味、无臭、无毒、透明的热塑性聚合物，是五大通用工程塑料中唯一具有良好透明性的热塑性工程塑料。具有突出的抗冲击、耐蠕变性能，较高的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率和刚性，并具有较高的耐热性和耐寒性，很高的电绝缘性、阻燃性及抗紫外线和耐老化性能。此外聚碳酸酯密度低，容易加工成型，可与其他树脂共混形成共混物或合金，进而改善其抗溶剂性和耐磨性较差的缺点，使性能更加完善。混合聚碳酸酯已广泛应用于汽车部件、电子电气、数据载体、建筑材料、机械零件、纺织、办公自动化设备、运动器械、医疗保健、航空航天、电子计算机、光盘和家庭用品等领域。由于其的特殊结构，目前已成为五大工程塑料中发展速度最快、增长速度最快的通用工程塑料。
世界聚碳酸酯的现状
1898年，Einhom采用对苯二酚和间苯二酚在吡啶溶液中进行光气化反应，首次合成聚碳酸酯，1958年德国拜耳公司首先实现工业化生产。在聚碳酸酯合成工艺的发展历程中，出现过很多合成方法，如低温溶液缩聚法、高温溶液缩聚法、吡啶法、部分吡啶法、界面缩聚光气法、熔融酯交换缩聚法、固相缩聚法等。目前，可用于工业化规模生产的方法主要有界面缩聚法(又名光气法)和熔融酯交换缩聚法和非光气熔融酯交换缩聚法等3种合成工艺。
目前，世界聚碳酸酯工业的发展呈现以下几个特点：一是生产更加集中和垄断，德国拜耳、美国陶氏、日本帝人及三菱工程塑料等公司控制着世界聚碳酸酯的生产与市场；二是亚洲发展迅速，中国、印度等国家和地区需求不断增加，导致世界著名聚碳酸酯生产商纷纷到亚洲投资建厂，亚洲已成为世界聚碳酸酯生产发展中心；三是生产朝着绿色环保方向发展，聚碳酸酯合金等新产品不断涌现。
2015年，全球聚碳酸酯的总生产能力达到约472万吨，其中拜耳、SABIC、陶氏（Trinseo）、帝人、三菱五大厂商的产能占了全球的 70%以上，由于供给集中，国际巨头扩产相对谨慎，因此全球聚碳酸酯产能增长相对缓慢。考虑北美和亚太部分装置老化退出，拜耳预计至 2020 年，全球聚碳酸酯产能将增长至 538 万吨，年均产能增速仅1.9%。2015年全球聚碳酸酯产能格局见图1。
消费现状
全球聚碳酸酯的需求量达410万吨，其中亚洲占 53.4%，居第一位。2010年之后在亚太地区特别是中国市场的带动下全球聚碳酸酯消费重现增势，2010年至2015年的年均增长率为 3.4%，预计至2020 年全球聚碳酸酯消费量将达466万吨。
2010 年以前，光学存储介质和电器、消费品是聚碳酸酯的主要消费领域，随着聚碳酸酯行业自身的技术升级，互联网技术的进步、以及汽车轻量化的发展，聚碳酸酯消费结构组成此消彼长，且将持续调整。据covestro预测，在全球聚碳酸酯消费组成中，光盘的消费量及组成将持续萎缩，而电子电气、汽车将成为驱动聚碳酸酯整体消费量持续上升的主要领域。
我国聚碳酸酯的现状
1.生产现状
作为国家“十二五”扶持项目，2013年～2016年我国聚碳酸酯生产工艺技术取得突破性进展，国内有多家公司投资新建聚碳酸酯装置。据不完全统计即有宁波浙铁大风化工有限公司（10万吨，2014年完工）、上海拜耳科技材料有限公司（25万吨，2014年底完工）、鲁西化工集团股份公司（20(一期6.5万吨)万吨，2015年一期完工）、青岛恒源化工有限公司（10万吨，2015年完工）、环球联合化工有限公司（26(一期13万吨)万吨，2015年完工）。此外，福建环球联合化工、泉州恒河化工、烟台万华、泸天化等多家企业在建聚碳酸酯装置或准备进入这一领域。
截至2016年，我国聚碳酸酯的主要生产厂家情况见表1。
2.消费现状
近几年，随着国内建筑、汽车和光学媒体等行业的快速发展，我国聚碳酸酯的需求量持续增加。2000年以来国内聚碳酸酯市场一直保持较高增速，2008年之后虽然宏观经济整体波动，但是聚碳酸酯行业仍处于快速发展期，即使在2015年中国经济低迷增速下滑的背景下，仍表现强劲，表观消费量实现了5%的增幅，且消费结构呈多元化发展。
中国的聚碳酸酯消费结构和国外大致相同，此外随着移动通信产业的迅速发展，中国消费类电子产品市场规模及制造能力已经跃居全球首位，并成为聚碳酸酯消费的主要增长点。
我国的研发及应用现状
目前，我国聚碳酸酯的生产技术主要依靠引进，近年来，国内各大科研院所及高校对聚碳酸酯技术进行了大量的研究，取得了一定的进展。浙江大学、天津大学、中蓝晨光化工研究院、中科院长春应化所等单位均对聚碳酸酯合成技术进行了研发。江苏丹化、中科院成都有机化学研究所等单位对非光气法生产聚碳酸酯的关键原料碳酸二苯酯的技术开发也取得了长足进展。
中蓝晨光化工研究院承担“九五”国家科技攻关项目“500~1000吨酯交换法聚碳酸酯连续缩聚新工艺工业性技术开发”。在小试的基础上，相继建成了百吨级及千吨级连续化试验装置，生产出合格聚碳酸酯产品。此后，中蓝晨光化工研究院与中国纺织工业设计院合作开发出10万吨聚碳酸酯生产工艺技术软件包。该技术采用酯交换生产工艺。
中科院长春应化所开展了“光气界面法制备聚碳酸酯技术研究”，突破了原料配比、催化剂用量和反应PH控制等一系列光气法生产聚碳酸酯的技术关键，获得了自主知识产权技术。该技术在常温常压下进行，设备简单，国内现有条件完全可以达到，易于实现产业化，具有很好的发展前景。
中国科学院长春应用化学研究所与中国兵器集团甘肃银光聚银公司开展合作研究，成功开发了具有自主知识产权的“500吨聚碳酸酯中试研发技术”，并于2008年8月建成中试装置，10月投料试车成功，生产出合格的聚碳酸酯粉料产品。该项目的总体技术达到国际先进水平，填补了我国一步光气界面法聚碳酸酯生产技术的空白。2014年该技术被列为长春应化所重点推介产业化应用技术之一。
天津大学正在积极开发熔融酯交换法聚碳酸酯生产工艺，已经完成十吨级中试，生产出与拜耳等公司相应光学级牌号相当的产品，掌握了建设千吨级光盘级聚碳酸酯装置的技术条件。
浙江大学可控聚合与聚合物结构性能研究室（CPPS）一直集中于CO2路线合成聚碳酸酯技术工艺的研究和开发，其中，CO2和环氧化物合成脂肪族聚碳酸酯工艺路线目前正在工业化。此外，在CO2和环氧化物偶合路线制备碳酸二苯酯再酯交换合成芳香族聚碳酸酯，CO2和生物基原料合成聚碳酸酯等方面取得了一系列积极进展。
江苏丹化集团完成了150吨草酸二甲酯法非光气路线合成聚碳酸酯原料碳酸二苯酯的中试项目研究，成功获得合格的碳酸二苯酯产品。采用此工艺生产碳酸二苯酯，具有原料廉价易得、无污染等优势，产品各项指标均达到工业标准，部分产品供成都晨光化工研究院合成聚碳酸酯使用。
中科院成都有机化学有限公司在碳酸二苯酯研究方面取得了进展，建成了5000吨生产装置并编制了万吨级工艺软件包，采用该技术生产碳酸二苯酯，苯酚单程转化率大于46%，聚碳酸酯级碳酸二苯酯选择性大于99.5%。
我国聚碳酸酯的发展趋势及建议
近年来，随着国内聚碳酸酯消费迅速增长，生产与市场形成了极不协调的供需矛盾。因此，大力发展我国聚碳酸酯工业是十分迫切和必要的。
1、非光气生产工艺是一种符合环境要求的绿色工艺，也是今后聚碳酸酯工艺的主要发展方向。因此要充分利用并发挥国内聚碳酸酯技术潜力，与世界先进的大公司合作，开展非光气法聚碳酸酯的生产和应用开发工作，为我国聚碳酸酯的生产水平早日赶超国外先进水平奠定良好的基础。
2、通过各种途径引进成套国外先进技术，进一步与国外公司接触，引迸技术、人才、合资建厂，加快建设经济规模聚碳酸酯生产装置的步伐。
3、聚碳酸酯的应用要向高功能化、专用化方向发展，充分利用国内科研单位在塑料改性及塑料合金方面的技术成果，提高产品的档次及附加值。
表1 2016年我国聚碳酸酯的主要生产厂家情况 万吨
生产厂家名称 产能 生产工艺及投产时间
浙江嘉兴帝人PC公司 16.0 光气法，2005/2006/2009
常州合成化工厂 0.3 光气法，1995
上海申聚化工有限公司 0.15 酯交换法，2003年
重庆长风化工厂 0.35 酯交换法
拜耳(上海)聚合物有限公司 20.0 酯交换法，2006/2008
四川绵阳晨光发达实业有限公司 1.0 酯交换法，2006
中石化三菱化学PC有限公司 6.0 非光气熔融酯交换法，2011
铜陵金泰化工实业有限公司 0.3 非光气法，2007
宁波浙铁大风化工有限公司 10 非光气酯交换法
上海拜耳科技材料有限公司 25 酯交换法
鲁西化工集团股份公司 6.5 酯交换法
青岛恒源化工有限公司 10 非光气酯交换法
环球联合化工有限公司 13 酯交换法
利华益维远化工有限公司 6 预计2018年竣工
万华化学集团股份有限公司 20 预计2018年竣工
泸天化中蓝新材料公司 2*10 预计2018年竣工