ДК қуыс парақты экструзия желісі

Поликарбонатты ДК үшін полимерлеу әдістерін зерттеу және нарықты талдау

ДК қуысыпарақ экструзия сызығыПоликарбонат (ПК) - молекулалық тізбекте карбонатты топтардан тұратын полимер, молекулалық құрылым формуласы формулада көрсетілген.

ПҚ – түссіз, шыны тәрізді, аморфты полимер, жақсы оптикалық қасиеттері бар, ыстыққа төзімді, соққыға төзімді, әлсіз қышқылдар мен сілтілерге және бейтарап майларға төзімді. Жоғары салыстырмалы молекулалық массасы ПҚ жоғары беріктікке ие, бірақ ол гидролизге нашар төзімді, сынуға сезімтал, сызаттарға нашар төзімді, белгілі бір органикалық еріткіштерге сезімтал, ультракүлгін сәулеге ұзақ уақыт әсер еткенде сарғаяды және жоғары қысымды буға бірнеше рет ұшырайтын өнімдер үшін қолдануға болмайды.

Эфир тобының құрылымына сәйкес ДК алифатты, ароматты, алифатты-ароматты және басқа түрлерге бөлінуі мүмкін, олардың ішінде алифатты және алифатты-ароматты ДК механикалық қасиеттері төмен, бұл олардың инженерлік пластмассаларда қолданылуын шектейді; әзірге тек ароматты ДК өнеркәсіптік түрде өндірілді. Құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты ДК жалпы өнімділігі тамаша ең жылдам дамып келе жатқан жалпы инженерлік пластмассалардың біріне айналды және электроника мен электр құрылғылары, парақ контейнерлері, автомобиль өнеркәсібі, медициналық құрылғылар мен қорғаныс құралдары салаларында кеңінен қолданылады және аэроғарыш және авиация, оптикалық компоненттер және оптоэлектрондық ақпарат сияқты жаңа салаларға тез таралуда.

ДК өндіріс процесі

Қазіргі уақытта ДК үшін үш өндірістік процесс бар, атап айтқанда фотогаздық интерфейс поликонденсациясы (фотогаздық әдіс деп те аталады), балқытылған эфир алмасу поликонденсациясы және фотогаздық емес балқытылған эфир алмасу поликонденсациясы.

1. Фотогаздық бетаралық поликонденсация

Біріншіден, CO кокстелетін көмірді немесе төмен көміртекті алкандарды ішінара тотығу және тазарту арқылы алынады, ал сулы NaCl Cl2 және NaOH алу үшін электролизденеді. Алынған CO шикізат фосгенін алу үшін Cl2-мен әрекеттеседі, ол PC алу үшін CH2Cl2 ерітіндісінде BPA-мен бетаралық конденсацияға ұшырайды.

Сонымен қатар, электролиз нәтижесінде пайда болған NaOH реакция процесінде катализатор қызметін атқарады. Алынған PC ерітіндісі алдымен көп мөлшерде сумен жуып, содан кейін гексан немесе толуол қосып, PC түйіршіктерін алу үшін CH2Cl2 сияқты еріткіштерді алып тастау арқылы тазартылады. Кептірілген PC балқытылған түйіршіктегішті пайдаланып түйіршіктеледі. Реакция атмосфералық қысымда жүзеге асырылады және поликонденсация реакциясынан кейін бөлінген материалдар, центрифугалаудан алынған аналық сұйықтық, дихлорметан және тұз қышқылы қайта өңделеді.

Процесс жетілген, өнімнің сапасы жоғары, шикізаттың тазалығына арнайы талаптар жоқ, реакция жабдықтары салыстырмалы түрде қарапайым және төмен температура мен төмен қысым жағдайында жүргізілуі мүмкін, бірақ дайындау процесіндегі қалдық хлорид иондары өнімнің сапасына әсер етеді. Сонымен қатар, шикізат - өте улы фосген, ол салыстырмалы түрде қауіпті, ал пайда болатын қалдық газ бен ағынды судың мөлшері көп.

GE (General Electric) Plastics, Bayer және Mitsubishi Chemical өңдеуден кейінгі процесте булану мен тұнбаны біріктіріп, еріткіштер мен тұндырғыштардың көмегімен еритін қоспаларды кетіреді және тазарту әсерін жақсартады.

2. Балқытылған эфир алмасу поликонденсациясы
Балқытылған эфир алмасу поликонденсациясы шикізат ретінде фенолға негізделген, ДПК алдымен фазааралық фотогазификация реакциясы арқылы дайындалады, содан кейін катализаторлардың (мысалы, литий галогениді, литий гидроксиді, литий алюминий галогениді және бор гидроксиді және т.б.) және қоспалардың қатысуымен, содан кейін олигомер бисфенол А-мен эфир алмасу реакциясы арқылы алынады және одан әрі ПК өнімдерін алу үшін поликонденсацияланады, реакция процесі (3) теңдеуде көрсетілген.

Бұл процесс фотогаз интерфейстік поликонденсациясына қарағанда арзанырақ және салыстырмалы түрде қарапайым және аз ағынды су мен газ шығарады. Дегенмен, процесс шикізаттың ДПК дайындау кезінде өте улы фосгенді пайдалануды талап етеді, ал нәтижесінде пайда болған Cl құрамындағы қоспалар бейтараптандыру реакциялары арқылы сілтілі катализаторды сөндіруі мүмкін, бұл ПК өнімділігін төмендетеді, сонымен қатар материалдың сарғаюына әкеледі.

3. Фосген емес балқытылған эфир алмасу поликонденсациясы әдісі
1978 жылы GE Plastics алғаш рет фенолдың CO және O2-мен тотығу карбонилденуіне патент жариялады, бұл үшін Pd катализаторы DPC түзіледі, содан кейін ол балқытылған күйде BPA-мен алмасып, PC түзіледі, бұл (4) теңдеуде көрсетілген.

Метанолдың CO және O2-мен тотығу карбонилденуі арқылы диметилкарбонат (DMC) түзу процесін алғаш рет 1980 жылы Романо және т.б. ашқан. Содан кейін DMC толуол карбонатын (MPC) түзу үшін фенолмен эфир алмасу реакциясына түсті, MPC пропорционалды түрде DPC түзілді, ал DPC (5) формулада көрсетілгендей, PC өнімдерін алу үшін балқытылған күйдегі бисфенол А-мен эфир алмасу поликонденсация реакциясына түсті.

1993 жылы GE Plastics шикізат ретінде CO2 пайдаланатын, қуаты 25 000 т/а болатын екі осьті реакторды пайдалана отырып, фосгенсіз процесс арқылы ПК өнеркәсіптік өндірісінде көшбасшылықты өз қолына алды.

CO2 - улы емес, жанбайтын, биологиялық жаңартылатын шикізат, және оның белсенділігі CO-мен салыстырғанда төмен, бірақ оны PC өндіру үшін сополимер мономері ретінде де пайдалануға болады. Қытайдағы Ningbo Zhejiang iron dafeng chemical co., ltd. компаниясы CO2 мен пропилен оксидін шикізат ретінде пайдалана отырып, фосгенсіз әдіспен PC өндіру процесін тәуелсіз түрде жасап шығарды және қазіргі жылдық өндіріс қуаты 100 000 тоннаны құрайды. Жапониядағы Asahi Kasei компаниясы 2-суретте көрсетілгендей, CO2 қолдана отырып, фосгенсіз әдіспен PC өндіру процесін де жасап шығарды. Бұл 2-суретте көрсетілген.
Процесс сусыз ортада (салқындатқыш судан басқа) коррозиялық шикізатты пайдаланбай жүзеге асырылады. Қосалқы өнімдер - метанол мен фенол қайта өңделуі мүмкін, ал реакция процесі қалдықтар мен ағынды сулардың пайда болуынсыз жоғары сапалы ПХ және жоғары тазалықтағы МЭГ 2 өнімін береді.
Бұл процесс улы заттарды пайдаланбайды, атомдық пайдалану деңгейі жоғары және негізінен ластанудан таза. Артық шикізат пен қосалқы өнімдерді өндіріс процесінде қайта өңдеуге болады, бұл өндіріс шығындарын тиімді түрде бақылайды.

ДК нарығы және даму перспективалары

Соңғы жылдары экономиканың қарқынды дамуымен және жаңа қолданбалардың кеңеюімен ДК ең жылдам дамып келе жатқан инженерлік пластмассалардың біріне айналды, негізгі өндірушілер Америка Құрама Штаттарында, Батыс Еуропада және Жапонияда шоғырланған, онда Bayer, GE Plastics, Dow Chemical және Teijin әлемдік ДК өндірісі мен нарығын басқарады.

2020 жылы Азия-Тынық мұхиты аймағы жаһандық компьютерлік сұраныстың шамамен 72.6%-ын құрайды, ал Қытай әлемдегі ең ірі компьютер өндірушісі мен тұтынушысына айналды. Ұлттық саясаттың күшті қолдауымен, бірлескен кәсіпорындар түріндегі компьютерлік технологияларды енгізумен және отандық өзін-өзі дамыту өндіріс технологиясының үздіксіз жетілуімен ірі компьютерлік өндіріс жобаларына инвестиция салынды, бұл отандық компьютерлік өндіріс қуатын айтарлықтай арттырды, осылайша бұл сала жаңа даму мүмкіндіктерін ашты.

ДК өндірісі процесіндегі техникалық кедергілер салыстырмалы түрде жоғары және Қытай кеш бастады. 2015 жылға дейін барлық отандық ДК өндірісі зауыттары бірлескен кәсіпорындар немесе технологияларды енгізу арқылы салынды, ал өндірістік қуат жоғары шоғырланған болды. Содан бері Wanhua Chemical және Sichuan Zhonglan Guohua New Material сияқты кәсіпорындар тәуелсіз зияткерлік меншік құқықтарымен әртүрлі ДК синтезі технологияларын әзірледі, бұл Қытайдың ДК индустриясының дамуына және өсуіне мүмкіндік берді.

Қазіргі уақытта әлемдегі жаңа өндіріс қуаты негізінен Қытайда шоғырланған. 2019 жылы Қытайдың компьютерлік өндіріс қуаты 1.66 миллион тоннаны құрады, бұл өткен жылмен салыстырғанда 31.74%-ға өскен, ал қуатты пайдалану деңгейі 58%-ды құрайды. 2020 жылы Қытайдың компьютерлік өндіріс қуаты жылына 2.44 миллион тоннаға дейін, ал өндіріс 1.185 миллион тоннаға дейін артады.

Дербес компьютерлер ұлттық жоғары технологиялық индустрияға, негізгі стратегиялық дамып келе жатқан салаларға және «Қытайда жасалған 2025» мақаласында сипатталған он негізгі салаға енгізілді. Ұлттық саясат пен отандық өндіріс қуатына үлкен инвестициялардың арқасында болашақ отандық дербес компьютер нарығында ұсыныс сұраныстан асып түсетін жағдай туындауы мүмкін, 2023 жылға қарай Қытайда жылына 2.41 миллион тонна дербес компьютер өндірісі шығарылады деп болжануда, сол кезде Қытайдың жалпы дербес компьютер өндірісі қуаты жылына 3.6 миллион тоннаға жуықтайды.

Жылдам өсіп келе жатқан ДК өндіріс қуатымен салыстырғанда, төменгі ағымдағы сұраныс бір мезгілде босатылған жоқ. Жалпы алғанда, ДК тұтынудың өсуі баяу және сала дамудың төмен кезеңіне өтті. Кәдімгі ДК-дің соққыға төзімділігі мен химиялық төзімділігі төмен және көптеген салаларда қолданыла алмайды, бірақ жоғары сапалы өнімдерді өндірудегі техникалық кедергілер жоғары. Өндірісті жоғары жылдамдықпен кеңейте отырып, отандық кәсіпорындар нарықтық бәсекелестікте өсіп, даму үшін өнімдерінің сапасын күшейтіп, төмен сапалы өнімдердің артық болуы мен жоғары сапалы өнімдердің жетіспеушілігі дилеммасын өзгертуі керек.

ФК өндірісінің үш негізгі процесінің ішінде фосгенсіз әдіс қоршаған ортаны ластамайды, қосымша өнімдердің болмауы, аз инвестиция, жақсы тиімділік және алынған өнімдердің жоғары сапасы болып табылады, бұл ФК-ның болашақ даму бағыты болатыны сөзсіз. Қазіргі уақытта жоғары тазалықтағы ДПК өндіріс құнын тиімді катализаторларды әзірлеу арқылы азайтуға болады, сонымен қатар, жоғары тиімді реакторларды оларды жоғары балқыма тұтқырлығы бар ФК преполимерлерін өндіруге жарамды ету үшін жобалауға болады.

Қытайда ДК өндірістік қуаты мен тұтынуы артып келе жатқанымен, өнімдер негізінен негізгі материалдар болып табылады, негізінен қаптамада, пленкаларда және парақтарда және т.б. қолданылады, қолданылуы тар және пайдасы аз. Автомобильдерде, тұрмыстық техникада, электронды өнімдерде және басқа да салаларда қолданылатын жоғары сапалы өнімдер әлі де бірлескен кәсіпорындарға немесе шетелдік кәсіпорындарға тәуелді. Өндіріс қуатының одан әрі босатылуымен ұсыныс пен сұраныс біртіндеп тепе-теңдікке жақындап келеді, ДК индустриясындағы бәсекелестік күшейіп келеді және компаниялар үлкен қиындықтарға тап болуда. Экологиялық тұрғыдан зиянды технологияларды жою, ДК шикізатының өндірістік құнын төмендету, өнімнің өнімділігін реттеу және жақсарту, жоғары өнімді өнімдерді әзірлеу, құрылғылардың энергия тұтынуын азайту, құрылғылардың бәсекеге қабілеттілігін арттыру және отандық технологияның тәуелсіз зерттеу және әзірлеу күшін арттыру ДК индустриясының болашақ даму бағыты болып табылады.