聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無(wú)毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來(lái)增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計(jì)算機(jī)、光盤等高科技領(lǐng)域。
一、生產(chǎn)狀況
聚碳酸酯工業(yè)化合成主要是界面光氣化路線，以雙酚A為原料，使用光氣、氫氧化鈉和二氯甲烷為原料及反應(yīng)助劑，此法工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較高，易于規(guī)模化和連續(xù)化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性好等，長(zhǎng)期占據(jù)著聚碳酸酯生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。但由于該法使用的原料光氣劇毒，因此近年來(lái)各大公司紛紛研究非光氣法生產(chǎn)路線。1993年非光氣法工藝研究成功，并由GE塑料日本公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。主要以雙酚A與碳酸二苯酯為原料，該工藝是一種符合環(huán)境要求的“綠色工藝”，已成為今后聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展方向，預(yù)計(jì)未來(lái)在聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。
2002年全球PC總生產(chǎn)能力約230萬(wàn)噸/年，PC生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、西歐和日本，上述三大產(chǎn)地生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的90%。目前世界聚碳酸酯工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)，一是生產(chǎn)更趨集中和壟斷，德國(guó)拜耳公司、美國(guó)GE化學(xué)公司、道化學(xué)公司及日本帝人公司的生產(chǎn)能力占世界總生產(chǎn)能力的80%左右，這幾大公司控制著世界聚碳酸酯的生產(chǎn)與市場(chǎng)，主宰著世界聚碳酸酯的命運(yùn)。二是亞洲發(fā)展迅速，近年來(lái)隨著亞洲經(jīng)濟(jì)逐步恢復(fù)，中國(guó)、印度經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)工程塑料的需求越來(lái)越強(qiáng)勁，世界著名聚碳酸酯生產(chǎn)商紛紛來(lái)亞洲投資建廠，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì).1997～2004年建設(shè)或擬建的聚碳酸酯裝置70%在亞洲。我國(guó)原有10余家聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)，目前能維持生產(chǎn)僅有3家，分別為常州合成化工總廠3000噸/年(光氣法)、上海中聯(lián)化工廠1200噸/年(酯交換法)、重慶長(zhǎng)風(fēng)化工廠1000噸/年(酯交換法)，總產(chǎn)能約5000噸/年，年產(chǎn)量不足千噸。與國(guó)外公司相比，不僅規(guī)模極小，而且技術(shù)落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求。但是，我國(guó)將很快形成投資熱潮。目前在華投資聚碳酸酯的國(guó)際跨國(guó)公司，主要有德國(guó)拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕涇化工區(qū)18億美元的第一期投資中，包括20萬(wàn)噸／年聚碳酸酯及配套的20萬(wàn)噸／年雙酚A項(xiàng)目，將于2005年建成。日本帝人公司發(fā)言人宣布其制造和銷售樹脂的子公司帝人化成將從2005年4月開始在浙江省生產(chǎn)聚碳酸酯樹脂，投資5億美元，2007年形成年產(chǎn)10萬(wàn)噸聚碳酸酯的生產(chǎn)規(guī)模。從國(guó)內(nèi)方面看，中國(guó)藍(lán)星計(jì)劃2004年在南通或蘭州建10萬(wàn)噸/年聚碳酸酯裝置，中國(guó)精細(xì)化工(常州)開發(fā)園區(qū)將建設(shè)5000噸/年特種聚碳酸酯。
二、市場(chǎng)需求
1995年以前聚碳酸酯在國(guó)內(nèi)主要用于制備紡織業(yè)用沙管，占總消耗量的50%左右。1995年以后逐漸轉(zhuǎn)向電子／電氣、光盤、建筑、汽車工業(yè)等領(lǐng)域，需求量急劇增加。1995年我國(guó)聚碳酸酯的消費(fèi)量為4.2萬(wàn)噸，到2002年猛漲至34.3萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率高達(dá)35%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平均增長(zhǎng)速度和其它通用工程塑料的增長(zhǎng)速度。由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)量極小，我國(guó)使用的聚碳酸酯主要從國(guó)外進(jìn)口。2000、2001和2002年我國(guó)PC凈進(jìn)口量分別為23.5萬(wàn)噸、21.2萬(wàn)噸、34.2萬(wàn)噸。
我國(guó)PC最大消費(fèi)用戶是電子電氣工業(yè)，如電器儀表屏、計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備的配件等，2002年消耗PC約15萬(wàn)噸；隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，促使聚碳酸酯中空陽(yáng)光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增長(zhǎng)，2002年國(guó)內(nèi)中空陽(yáng)關(guān)板消耗PC約10萬(wàn)噸；隨著國(guó)內(nèi)CD、VCD、DVD市場(chǎng)的迅速發(fā)展，光盤已成為國(guó)內(nèi)聚碳酸酯需求增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，年均增長(zhǎng)率超過40%，據(jù)保守估計(jì)，2002年，國(guó)內(nèi)光盤生產(chǎn)線150余條，年消耗PC約4萬(wàn)噸左右；飲水桶及一些食品容器約消耗PC3萬(wàn)噸左右；汽車工業(yè)、復(fù)合材料、安全玻璃等行業(yè)消耗PC約2萬(wàn)噸。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是電子／電氣工業(yè)、汽車工業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，另外城市建設(shè)和西部大開發(fā)等基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)將對(duì)新型建筑材料有較大的需求。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó)聚碳酸酯的需求年均增長(zhǎng)率將保持在15%左右，2005年我國(guó)聚碳酸酯的需求量將達(dá)到45萬(wàn)噸左右。
鑒于我國(guó)未來(lái)聚碳酸酯市場(chǎng)需求潛力巨大，國(guó)內(nèi)許多單位通過各種途徑尋求國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，近年來(lái)，除德國(guó)拜耳公司和上海氯堿股份公司合資建設(shè)5萬(wàn)噸/年P(guān)C項(xiàng)目較為明確外，美國(guó)GE與燕山石化合資項(xiàng)目，常州合成化工廠、海南洋浦開發(fā)區(qū)、蚌埠建設(shè)投資公司準(zhǔn)備招商引資建設(shè)聚碳酸酯的計(jì)劃，至今尚無(wú)大的進(jìn)展。即使上海PC項(xiàng)目如期建成，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)巨大市場(chǎng)需求。
由于PC優(yōu)越的綜合性能日益受到重視，許多生產(chǎn)商對(duì)PC前景過于樂觀，尤其是1997—2002年間全球生產(chǎn)能力急劇增長(zhǎng)，國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)全球的Pc將出現(xiàn)一定產(chǎn)能過剩，價(jià)格將有所下降，這對(duì)于主要依賴進(jìn)口的我國(guó)無(wú)疑是件好事。
三、應(yīng)用發(fā)展
盡管PC具有許多優(yōu)異性能，然而由于PC分子鏈的高剛性和大的空間阻位使其具有較高的熔體粘度，因此加工困難，易開裂，耐溶劑性和耐磨損性較差，因此對(duì)PC改性研究成為PC應(yīng)用研究最重要的課題，目前聚合物合金化成為PC改性重要途徑，國(guó)外已有大量性能優(yōu)良PC合金投入市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)開發(fā)研究起步較晚。
隨著PC合金材料的研究不斷進(jìn)展，PC的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，以下簡(jiǎn)要介紹一些國(guó)內(nèi)PC極具開發(fā)前景的應(yīng)用領(lǐng)域。
寬波透光的光學(xué)器械，作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤基材在全球大量使用， 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤，還可以適用于高密度記錄光盤的基材，尤其是PC與苯乙烯接枝生成的共聚物具有極佳的應(yīng)用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片，在PC分子鏈中引入硅氧基團(tuán)，可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料，用于制作耐高溫光學(xué)纖維的芯材，若在PC分子鏈中的C—H鏈為C—F鏈所取代，則可以對(duì)可見光的吸收減少，能有效降低傳遞途中的信號(hào)損失。另外PC良好透光性，在透明窗材高層建筑幕墻、機(jī)場(chǎng)和體育場(chǎng)館透明建筑材料等方面應(yīng)用非常普遍和具有潛力，今后重點(diǎn)是提高表面硬度和抗靜電性。
阻燃環(huán)保的通信電器，由于PC良好電絕緣性能，廣泛應(yīng)用于通信電信設(shè)備領(lǐng)域， 目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后重點(diǎn)開發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無(wú)污染阻燃PC材料成為開發(fā)重點(diǎn)，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無(wú)鹵環(huán)保磷系阻燃劑會(huì)明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強(qiáng)度，因此比較適宜的是有機(jī)硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對(duì)PC材料提出更高要求，目前PC／ABS合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應(yīng)用。
表面金屬化的汽車部件，PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于各種汽車零部件中，但是電鍍過程中會(huì)降低它的沖擊韌性，因此采用彈性體與PC共混改性，所合彈性體分散了致開裂應(yīng)力，雖經(jīng)電鍍也不會(huì)降低其沖擊韌性，因此電鍍級(jí)PC樹脂非常具有開發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中。
低殘留有害物的食品容器，工業(yè)合成PC是雙酚義型，由于合成時(shí)有微量未反應(yīng)的單體雙酚A殘留在樹脂中，在作為飲用水桶和食品容器時(shí)，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開發(fā)衛(wèi)生級(jí)的PC樹脂，用作飲水桶和其他食品容器的生產(chǎn)與使用，國(guó)內(nèi)應(yīng)用前景非常看好。
防開裂脆化的醫(yī)療器械，PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應(yīng)用于醫(yī)療器械中，由于其耐化學(xué)品性較差，在化學(xué)藥品存在下易引起內(nèi)應(yīng)力開裂，如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應(yīng)用要解決高溫消毒導(dǎo)致裂紋的老化現(xiàn)象，若克服這些缺點(diǎn)，PC在醫(yī)療器械中應(yīng)用可迅速擴(kuò)大。