PC生產(chǎn)工藝PPT課件(PPT 30頁)

1、PC生產(chǎn)工藝流程1第1頁，共30頁。PC：又稱聚碳酸酯，是一種無色透明的無定性熱塑性材料，化學名為2,2-雙（4-羥基苯基）丙烷聚碳酸酯。2第2頁，共30頁。PC是一種重要的熱塑性工程塑料，其生產(chǎn)方法主要有溶液光氣法、酯交換熔融縮聚法、界面縮聚光氣法、非光氣酯交換熔融縮聚法等，其中非光氣法是今后的發(fā)展方向。3第3頁，共30頁。a,溶液光氣法4第4頁，共30頁。溶液光氣法是以光氣和雙酚A為原料，在堿性水溶液和二氯甲烷（或二氯乙烷)溶劑中進行界面縮聚得到的PC膠液經(jīng)洗滌、沉淀、干燥、擠出造粒等工序制得PC產(chǎn)品。 特點：此工藝經(jīng)濟性較差，且存在環(huán)保問題，已完全淘汰。5第5頁，共30頁。b,酯交換熔融

2、縮聚法6第6頁，共30頁。酯交換熔融縮聚法簡稱酯交換法，又稱本體聚合法是一種間接光氣法工藝。以苯酚為原料，經(jīng)光氣法反應(yīng)生成碳酸二苯酯(DPC)；然后在微量鹵化鋰或氫氧化鋰等催化劑和添加劑存在下與雙酚A在高溫、高真空下進行酯交換反應(yīng)，生成低聚物；再進一步縮聚制得PC產(chǎn)品。 7第7頁，共30頁。優(yōu)點：流程短，無溶劑，全封閉，無污染，生產(chǎn)成本略低于光氣法 。缺點：產(chǎn)品光學性能較差催化劑易污染。副產(chǎn)品酚難以去除，產(chǎn)品相對分子質(zhì)量低，應(yīng)用范圍有限；再加上攪拌、傳熱等問題的限制，難以實現(xiàn)大噸位工業(yè)化生產(chǎn)。8第8頁，共30頁。c,界面縮聚光氣法9第9頁，共30頁。何為界面縮聚 兩種單體分別溶解在水及與水不相

3、混溶的有機溶劑中，在常溫常壓下，在水和有機溶劑的界面進行縮聚反應(yīng)的方法。它可使許多在高溫下不穩(wěn)定因而不能采用熔融縮聚方法的單體順利地進行縮聚反應(yīng)，由此擴大了縮聚單體的范圍。界面縮聚的設(shè)備比較簡單，反應(yīng)進行迅速，又比較容易得到高分子量的聚合物。它適用于合成聚酰胺、聚芳酯、聚碳酸酯、聚亞胺酯等，工業(yè)產(chǎn)品聚碳酸酯和Nomex纖維就是用此法生產(chǎn)的。10第10頁，共30頁。界面縮聚光氣法是目前工業(yè)上生產(chǎn)聚碳酸酯應(yīng)用較為廣泛的工藝，雙酚A首先與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成雙酚A鈉鹽：后加人二氯甲烷通入光氣，使物料在界面上聚合，生成低相對分子質(zhì)量PC，然后經(jīng)縮聚分離得到高相對分子質(zhì)量PC產(chǎn)品。 11第11頁，共30

4、頁。優(yōu)點：此工藝路線技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量高不用脫除溶劑，成本較低，適合大規(guī)模和連續(xù)生產(chǎn)，而且產(chǎn)品純凈、易加工、相對分子質(zhì)量高、能滿足各種性能要求的用途，在PC生產(chǎn)工藝中占絕對優(yōu)勢。目前世界上約有90的PC生產(chǎn)采用該工藝。 缺點：生產(chǎn)中使用劇毒光氣且要用到二氯甲烷溶液和副產(chǎn)品氯化鈉，對環(huán)境有影響，目前也處于限制發(fā)展狀態(tài)。 12第12頁，共30頁。改觀：近年來，對該法的主要改進體現(xiàn)在環(huán)狀齊聚物的開環(huán)聚合和后處理工藝方面。環(huán)狀低聚物開環(huán)聚合新工藝不僅改善了產(chǎn)品的加工性能，而且成本有所降低，其關(guān)鍵步驟是制備環(huán)狀低聚物。雙酚A與光氣反應(yīng)生成雙酚A-雙氯甲酸酯，經(jīng)水解縮合生成環(huán)狀低聚物，再進一步縮合即可得到

5、產(chǎn)品聚碳酸酯。此工藝比熔融縮聚更為實用，且為活性聚合，在較短時間內(nèi)可制得比傳統(tǒng)產(chǎn)品相對分子質(zhì)量高10倍的PC產(chǎn)品。13第13頁，共30頁。環(huán)狀齊聚物的開環(huán)聚合可按以下步驟合成： 1、雙酚A+光氣二氯甲酸酯的單、二、三、四聚體混合物 2、二氯甲酸酯+（叔胺催化劑和溶劑二氯甲烷 ）低相對分子質(zhì)量的環(huán)狀碳酸酯齊聚物 （閉環(huán)生成）14第14頁，共30頁。2022/7/20可編輯修改15第15頁，共30頁。 3、環(huán)狀碳酸酯齊聚物 +（陰離子催化劑）線型PC （開環(huán)聚合生成） 開環(huán)聚合是指環(huán)狀化合物單體經(jīng)過開環(huán)加成轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型聚合物的反應(yīng)。 光氣化界面縮聚法中的后處理工藝繁雜，始終是閑擾該行業(yè)的難題。盡管做

6、過很多工作，但大多數(shù)無法擺脫洗滌、相分離、蒸發(fā)、沉析、離心、干煤等復雜的操作過程。16第16頁，共30頁。d、非光氣酯交換熔融縮聚法17第17頁，共30頁。該方法PC由碳酸二苯酯(DPC)和雙酚A(BPA)經(jīng)熔融縮聚制得，其中的DPC由碳酸二甲酯(DMC)制得。各大公司技術(shù)的主要區(qū)別在于制備DPC和DPC前身物的不同。 18第18頁，共30頁。制備DPC和DPC前身物的具體方法主要有以下幾種 ： 1、液相氧化羰化法 該方法由GE公司于1993年開發(fā)成功它是從甲醇出發(fā)甲醇氧化羰化制得碳酸二甲酯(DMC)，DMC再與苯酚反應(yīng)制得碳酸二苯酯(DPC)，DPC再與雙酚A熔融縮聚得到PC。 19第19頁

7、，共30頁。優(yōu)點：技術(shù)路線成熟，原料消耗定額少，能耗低 缺點：由于催化劑 CuCl（氯化亞銅）的強腐蝕性導致其設(shè)備投資大，裝置投資高，噸產(chǎn)品工廠成本相對其它工藝要高一些。 20第20頁，共30頁。2、氣相氧化羰化法該方法由拜爾公司開發(fā)成功。它是從甲醇出發(fā)，甲醇氣相氧化羰化制得DMC，DMC再與苯酚酯交換合成DPC，DPC再與BPA熔融聚合得到PC。 21第21頁，共30頁。優(yōu)點：技術(shù)路線成熟，原料消耗定額低，投資低，噸產(chǎn)品工廠成本低缺點：能耗較液相氧化羰化法略高。 22第22頁，共30頁。3、二氧化碳一甲醇法 該方法由日本旭化成公司開發(fā)成功。它是以二氧化碳(CO：)和環(huán)氧乙烷(EO)反應(yīng)得到碳

8、酸乙烯酯(EC)，催化劑為四元氨鹽(四乙基氨溴化物等)，再與甲醇酯交換制備出DMC，DMC再與苯酚反應(yīng)生成DPC。DPC最后再與BPA聚合反應(yīng)得到PC產(chǎn)品。 23第23頁，共30頁。優(yōu)點：效率高，節(jié)省原材料，節(jié)約能源和資源，成本低。24第24頁，共30頁。4、尿素一甲醇法 該方法由日本三菱瓦斯化學公司開發(fā)成功。由尿素醇解合成碳酸二正丁酯或碳酸二異戊酯，再與苯酚酯交換合成DPCDPC再與BPA反應(yīng)得到PC。 25第25頁，共30頁。特點：與DMC相比，碳酸二正丁酯的沸點更接近合成DPC的反應(yīng)溫度且反應(yīng)體系中不形成共沸物。產(chǎn)物易于分離，有較強競爭力。如果能提高總的轉(zhuǎn)化率和選擇性，做好氨氣的回收再利

9、用工作，該法將很有前途。 26第26頁，共30頁。5、LG化學公司的非光氣技術(shù) 韓國LG化學工藝采用DMC和苯酚反應(yīng)蒸餾生成DPC然后采用專用催化劑在單一反應(yīng)器中。使DPC與BPA熔融縮聚并結(jié)晶。 27第27頁，共30頁。優(yōu)點：該法與其他替代方法相比，只需很少幾個步驟和很少的設(shè)備。該工藝使用新催化劑以及聚合和結(jié)晶組合工藝，估計可減少投資費用70。非光氣工藝的最大優(yōu)點是甲醇和苯酚可循環(huán)使用，降低了原料成本，且不需要洗滌和干燥工序，減少了投資；操作比界面工藝簡單，無副產(chǎn)物，不使用光氣和二氯甲烷等有毒原料，有利于環(huán)保；產(chǎn)品純度較高、光學性能好、透明度高，更適合于高附加值的光盤等產(chǎn)品的應(yīng)用 28第28頁，共30頁。缺點：在反應(yīng)條件下聚合物傾向于重排，并