Loidhne eas-tharraing duilleag falamh PC

Rannsachadh agus mion-sgrùdadh margaidh air dòighean poilimearachaidh airson PC polycarbonate

PC falamhloidhne eas-tharraing duilleag'S e poileimear a th' ann am poileacarbónaid (PC) anns a bheil buidhnean carbonat anns an t-sreath mhóileciuil, agus tha am foirmle structar mhóileciuil air a shealltainn san fhoirmle.

'S e polaimear cha mhòr gun dath, glainneach, neo-chruthach a th' ann am PC le deagh fheartan optaigeach, strì an aghaidh teas, strì an aghaidh buaidh, strì an aghaidh searbhagan is alcalan lag agus olan neodrach. Tha cruas àrd aig PC le mais mhóileciuil coimeasach àrd, ach chan eil e an aghaidh hydrolysis gu math, mothachail air sgoltadh, chan eil e an aghaidh sgrìobadh gu math, tha e buailteach do fhuasglaidhean organach sònraichte, bidh e a’ tionndadh buidhe nuair a thèid a nochdadh do sholas ultraviolet fad-ùine agus chan urrainnear a chleachdadh airson toraidhean a tha fo smùid àrd-bhruthadh a-rithist is a-rithist.

Faodar PC a roinn ann an seòrsachan aliphatic, aromatic, aliphatic-aromatic agus seòrsachan eile a rèir structar a’ bhuidheann ester, agus tha feartan meacanaigeach nas ìsle aig PC aliphatic agus aliphatic-aromatic, a’ cuingealachadh an cleachdadh ann am plastaig innleadaireachd; chan eil ach PC aromatic air a thoirt gu buil gu gnìomhachais gu ruige seo. Air sgàth a fheartan structarail, tha PC air a thighinn gu bhith mar aon de na plastaig innleadaireachd coitcheann as luaithe a tha a’ fàs le coileanadh iomlan sàr-mhath agus tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an raointean electronics agus innealan dealain, soithichean duilleig, gnìomhachas chàraichean, innealan meidigeach agus uidheamachd dìon, agus tha e a’ leudachadh gu luath gu raointean ùra leithid aerospace agus itealain, co-phàirtean optigeach agus fiosrachadh optoelectronic.

Pròiseas cinneasachaidh PC

An-dràsta, tha trì pròiseasan cinneasachaidh ann airson PC, is iad sin poile-dhlùthadh eadar-aghaidh fotogas (ris an canar cuideachd dòigh fotogas), poile-dhlùthadh iomlaid eistear leaghte agus poile-dhlùthadh iomlaid eistear leaghte neo-fotogas.

1. Poile-dhlùthadh eadar-aghaidh fotogas

An toiseach, gheibhear CO le bhith a’ dèanamh ocsaideachadh pàirteach agus a’ glanadh guail còcaidh no alcanan ìosal-charboin, agus thèid NaCl uisgeach a leictrealachadh gus Cl2 agus NaOH fhaighinn. Bidh an CO a thig às a sin ag ath-bhualadh le Cl2 gus am fosgene amh a thoirt gu buil, a bhios a’ dol tro dhlùthadh eadar-aghaidheach le BPA ann am fuasgladh CH2Cl2 gus PC a thoirt gu buil.

A bharrachd air sin, bidh an NaOH a thèid a thoirt a-mach leis an electrolysis ag obair mar chatalaiche sa phròiseas ath-bhualaidh. An toiseach, thèid am fuasgladh PC a gheibhear a ghlanadh le bhith ga nighe le mòran uisge, an uairsin ga chur ris le hexane no toluene agus ga ghrùdadh gus fuasglaidhean leithid CH2Cl2 a thoirt air falbh gus peileagan PC fhaighinn. Thèid am PC tioram a ghràineachadh le bhith a’ cleachdadh gràinnealair leaghaidh. Thèid an ath-bhualadh a dhèanamh aig cuideam àile agus thèid na stuthan air an sgaradh às dèidh an ath-bhualadh polycondensation, an leaghan màthaireil bhon centrifugation, dichloromethane agus searbhag hydrochloride ath-chuairteachadh.

Tha am pròiseas aibidh, tha càileachd an toraidh àrd, chan eil riatanasan sònraichte ann airson purrachd an stuth amh, tha an uidheamachd ath-bhualadh an ìre mhath sìmplidh agus faodar a dhèanamh fo chumhachan teòthachd ìosal agus cuideam ìosal, ach bidh buaidh aig na h-ianan clòraid a tha air fhàgail sa phròiseas ullachaidh air càileachd an toraidh. A bharrachd air an sin, is e am fosgene gu math puinnseanta an stuth amh, a tha an ìre mhath cunnartach, agus tha meud mòr de ghas sgudail agus uisge sgudail air a chruthachadh.

Bidh GE (General Electric) Plastics, Bayer agus Mitsubishi Chemical a’ cothlamadh falmhachadh agus sileadh sa phròiseas iar-làimhseachaidh gus neo-chunbhalachdan soluble a thoirt air falbh le cuideachadh bho fhuasglaidhean agus stuthan-sìolaidh agus gus buaidh an glanaidh a leasachadh.

2. Poile-dhlùthachadh Iomlaid Eistear Leaghte
Tha poile-dhlùthadh iomlaid eistear leaghte stèidhichte air phenol mar stuth amh, thèid an DPC ullachadh an toiseach le ath-bhualadh fotogasachaidh eadar-aghaidheach, an uairsin ann an làthaireachd chatalaichean (leithid lithium halide, lithium hydroxide, lithium aluminium halide agus boron hydroxide, msaa.) agus stuthan cur-ris, an uairsin gheibhear an oligomer le ath-bhualadh iomlaid eistear le bisphenol A, agus poile-dhlùthadh a bharrachd gus toraidhean PC fhaighinn, tha am pròiseas ath-bhualadh air a shealltainn ann an co-aontar (3).

Tha am pròiseas nas saoire na poile-dhlùthadh eadar-aghaidh fotogas agus tha e caran sìmplidh agus a’ toirt a-mach nas lugha de dh’uisge is gas sgudail. Ach, tha feum fhathast air fosgene, a tha gu math puinnseanta, a chleachdadh airson a’ phròiseis ann an ullachadh an stuth amh DPC, agus faodaidh na neo-chunbhalachdan anns a bheil Cl a thig às an sin an catalaiche alcalin a dhì-ghnìomhachadh tro ath-bheachdan neodrachaidh, a’ lughdachadh coileanadh a’ PC agus aig an aon àm ag adhbhrachadh gum bi an stuth a’ tionndadh buidhe.

3. Modh poile-dhlùthaidh iomlaid ester leaghte neo-phosgene
Ann an 1978, nochd GE Plastics peutant airson a’ chiad uair airson carbonachadh oxidative phenol le CO agus O2 a’ cleachdadh Pd mar chatalaiche gus DPC a dhèanamh, a chaidh an uairsin iomlaid le BPA anns an staid leaghte gus PC a chruthachadh, mar a chithear ann an co-aontar (4).

Chaidh am pròiseas airson carbonachadh oxidative meatanól le CO agus O2 gus dimethyl carbonate (DMC) a chruthachadh fhoillseachadh an toiseach le Romano et al. ann an 1980. An uairsin chaidh DMC tro ath-bhualadh iomlaid ester le phenol gus toluene carbonate (MPC) a chruthachadh, chaidh MPC a dhì-chothromachadh gus DPC a chruthachadh, agus chaidh DPC tro ath-bhualadh polycondensation iomlaid ester le bisphenol A anns an staid leaghte gus toraidhean PC a thoirt gu buil, mar a chithear ann am foirmle (5).

Ann an 1993, ghabh GE Plastics an stiùir ann an cinneasachadh gnìomhachais PC le pròiseas neo-phosgene a’ cleachdadh reactar dà-axial le comas 25,000t/a’ cleachdadh CO2 mar stuth amh.

'S e stuth amh neo-phuinnseanta, neo-lasanta, bith-ath-nuadhachail a th' ann an CO2, agus tha a ghnìomhachd nas ìsle an taca ri CO, ach faodar a chleachdadh cuideachd mar mhonamair copolymer gus PC a dhèanamh. Tha ningbo zhejiang iron dafeng chemical co., ltd. ann an Sìona air pròiseas cinneasachaidh PC neo-phosgene a leasachadh gu neo-eisimeileach a' cleachdadh CO2 agus propylene oxide mar stuthan amh, agus tha an comas cinneasachaidh bliadhnail làithreach aig 100,000 tunna. Tha Asahi Kasei ann an Iapan cuideachd air pròiseas a leasachadh airson PC a dhèanamh leis an dòigh neo-phosgene a' cleachdadh CO2, mar a chithear ann am Figear 2. Tha seo air a shealltainn ann am Figear 2.
Thèid am pròiseas a dhèanamh ann an àrainneachd gun uisge (ach a-mhàin uisge fuarachaidh) gun a bhith a’ cleachdadh stuthan amh creimneach sam bith. Faodar na fo-thoraidhean methanol agus phenol ath-chuairteachadh agus bidh am pròiseas ath-bhualaidh a’ toirt a-mach 2 thoradh de PC àrd-inbhe agus MEG àrd-ghlan gun sgudal no sruth-uisge sam bith a chruthachadh.
Chan eil am pròiseas a’ cleachdadh stuthan puinnseanta, tha ìre cleachdaidh atamach àrd aige agus tha e cha mhòr saor bho thruailleadh. Faodar na stuthan amh agus na fo-thoraidhean a bharrachd ath-chuairteachadh rè a’ phròiseas cinneasachaidh, a chumas smachd èifeachdach air cosgaisean cinneasachaidh.

Margaidh PC agus ro-shealladh leasachaidh

Anns na bliadhnachan mu dheireadh, le leasachadh luath an eaconamaidh agus leudachadh thagraidhean ùra, tha PC air a bhith mar aon de na plastaig innleadaireachd as luaithe a tha a’ fàs, leis na prìomh riochdairean stèidhichte anns na Stàitean Aonaichte, taobh an iar na Roinn Eòrpa agus Iapan, far a bheil Bayer, GE Plastics, Dow Chemical agus Teijin a’ cumail smachd air cinneasachadh agus margaidh PC an t-saoghail.

Ann an 2020, bidh roinn Àisia-Pacific a’ dèanamh suas mu 72.6% den iarrtas cruinneil airson PC, agus tha Sìona air a bhith mar an riochdaire agus neach-cleachdaidh PC as motha san t-saoghal. Le taic làidir bho phoileasaidhean nàiseanta, agus toirt a-steach teicneòlas PC ann an cruth cho-iomairtean agus leasachadh leantainneach teicneòlas cinneasachaidh dachaigheil fèin-leasaichte, chaidh tasgadh a dhèanamh ann am pròiseactan mòra cinneasachaidh PC, a’ meudachadh comas cinneasachaidh PC dachaigheil gu mòr, agus mar sin tha an gnìomhachas seo air cothroman leasachaidh ùra a thoirt a-steach.

Tha na cnapan-starra teicnigeach a thaobh pròiseas cinneasachaidh PC an ìre mhath àrd, agus thòisich Sìona anmoch. Ro 2015, chaidh a h-uile ionad cinneasachaidh PC dachaigheil a thogail le co-iomairtean no toirt a-steach teicneòlais, agus bha comas cinneasachaidh gu math dùmhail. Bho sin, tha iomairtean leithid Wanhua Chemical agus Sichuan Zhonglan Guohua New Material air diofar theicneòlasan sintéise PC a leasachadh le còraichean seilbh inntleachdail neo-eisimeileach, a tha air leigeil le gnìomhachas PC Shìona leasachadh agus fàs.

An-dràsta, tha comas cinneasachaidh ùr an t-saoghail sa mhòr-chuid stèidhichte ann an Sìona. Ann an 2019, tha comas cinneasachaidh PC Shìona aig 1.66 millean tunna, àrdachadh de 31.74% bliadhna an dèidh bliadhna, le ìre cleachdaidh comas de 58%. Ann an 2020, tha comas cinneasachaidh PC Shìona ag àrdachadh gu 2.44 millean tunna/acair agus tha cinneasachadh ag àrdachadh gu 1.185 millean tunna.

Chaidh PC a ghabhail a-steach ann an gnìomhachas àrd-theicneòlais nàiseanta, prìomh ghnìomhachasan ro-innleachdail a tha a’ tighinn am bàrr agus na deich prìomh raointean a tha air am mìneachadh ann an “Made in China 2025”. Air a bhrosnachadh le poileasaidhean nàiseanta agus an tasgadh mòr ann an comas cinneasachaidh dachaigheil, tha e cinnteach gum bi suidheachadh ann am margaidh PC dachaigheil san àm ri teachd far a bheil an solar nas àirde na an t-iarrtas, le tuairmse glèidhidh de 2.41 millean tunna/a de chomas cinneasachaidh PC ri leigeil ma sgaoil ann an Sìona ro 2023, agus mun àm sin bidh comas cinneasachaidh PC iomlan Shìona faisg air 3.6 millean tunna/a.

An coimeas ri comas cinneasachaidh PC a tha a’ fàs gu luath, chan eil an t-iarrtas sìos an abhainn air a leigeil ma sgaoil aig an aon àm. San fharsaingeachd, tha fàs caitheamh PC slaodach agus tha an gnìomhachas air a dhol a-steach do àm leasachaidh ìosal. Tha droch sheasamh buaidh agus seasamh ceimigeach aig PC àbhaisteach agus chan urrainnear a chleachdadh ann am mòran raointean, ach tha na cnapan-starra teicnigeach a thaobh cinneasachadh thoraidhean àrd-inbhe àrd. Fhad ‘s a tha iad a’ leudachadh cinneasachadh aig astar luath, bu chòir do ghnìomhachasan dachaigheil càileachd an cuid thoraidhean a neartachadh agus an duilgheadas a th’ ann a bhith a’ cus thoraidhean ìosal agus dìth thoraidhean àrd-inbhe atharrachadh gus fàs agus leasachadh anns a’ cho-fharpais làidir sa mhargaidh.

Am measg nan trì prìomh phròiseasan cinneasachaidh PC, chan eil an dòigh neo-phosgene a’ truailleadh na h-àrainneachd, gun fo-thoraidhean, tasgadh ìosal, deagh èifeachdas agus càileachd àrd nan toraidhean a thig às, agus bidh sin gu cinnteach na stiùireadh leasachaidh san àm ri teachd airson PC. An-dràsta, faodar cosgais cinneasachaidh DPC àrd-ghlan a lùghdachadh le bhith a’ leasachadh catalaichean èifeachdach, agus a bharrachd air sin, faodar reactaran àrd-èifeachdais a dhealbhadh gus an dèanamh freagarrach airson cinneasachadh ro-phoileimearan PC le slaodachd leaghaidh àrd.

Ged a tha comas cinneasachaidh agus caitheamh PC ann an Sìona a’ dol am meud, mar as trice is e stuthan bunaiteach a th’ anns na toraidhean, air an cleachdadh sa mhòr-chuid ann am pacaigeadh, filmichean agus siotaichean, msaa., le tagraidhean cumhang agus prothaidean ìosal. Tha na toraidhean àrd-inbhe a thathas a’ cleachdadh ann an càraichean, innealan dachaigh, toraidhean dealanach agus raointean eile fhathast an urra ri co-iomairtean no iomairtean cèin. Le barrachd saorsa comas cinneasachaidh, tha solar is iarrtas mean air mhean a’ tighinn faisg air cothromachadh, tha farpais ann an gnìomhachas PC a’ sìor fhàs agus tha dùbhlain mhòra romh chompanaidhean. Cuir às do theicneòlasan nach eil càirdeil don àrainneachd, lughdaich cosgais cinneasachaidh stuthan amh PC, riaghladh agus leasachadh coileanadh toraidh, leasachadh thoraidhean àrd-choileanaidh, lughdaich caitheamh lùtha innealan, leasachadh farpaiseachd innealan, agus àrdachadh feachd rannsachaidh is leasachaidh neo-eisimeileach teicneòlais dachaigheil - is e sin stiùireadh san àm ri teachd airson leasachadh gnìomhachas PC.