光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备

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1、光气法聚碳酸酯的生产工艺与设备摘要：本文主要是介绍利用光气法来生产聚碳酸酯。关键词：光气法聚碳酸酯双酚A通用工程塑料一、前言聚碳酸酯结构式：常用缩写PC（Polycarbonate）化学名：2，2-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯，它是一种无味、无毒、透明的无定性热塑性材料，是分子链中含有碳酸酯链一类高分子化合物的总称。聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族等几大类[1]。双酚A型聚碳酸酯是目前产量最大、用途最广的一种聚碳酸酯，也是发展最快的工程塑料之一[2]。本文所述聚碳酸酯即为双酚A型聚碳酸酯。PC（Polycarbo

2、nate）与PA（尼龙，Polyamide，聚酰胺）、POM（Polyacetal,PolyoxyMethylene,聚甲醛）、PBT（PolybutyleceTerephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯）及改性PPO（PolyPhenyleneOxide，聚苯醚）一起被称为五大通用工程塑料。聚碳酸酯由于具有优异的综合性能，尤其以耐冲击强度高而被誉为塑料之“冠”，是使用范围十分广泛、性能优异、备受欢迎的主要热塑性工程塑料品种之一。聚碳酸酯是五十年代末开始发展的合成材料。聚碳酸酯树脂的可见光透过率在90﹪以上，具有突

3、出的抗冲击能力，耐蠕变，尺寸稳定性好及耐化学腐蚀性，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，还有自熄、易增强阻燃性等优良性能。被广泛用于电子电气、电动工具、交通运输、汽车、机械、仪表、建筑、信息存储、光学材料、医疗器械、体育用品、民用制品、保安、航空航天及国防军工等领域，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。预测我国聚碳酸酯市场的年均增长率将达到10.2%，至2010年工程塑料需求量将接近400万t。聚碳酸酯产量年增长可能达到9%，销售量年增长将达10%[3~6]。物理性质：密度：

4、1.20－1.22g/cm线膨胀率：3.8×10cm/cm°C；热变形温度：135°C。化学性质：聚碳酸酯耐弱酸，耐中性油；聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。二、生产工艺[7~10]聚碳酸酯（PC）树脂生产工艺分为有溶液光气法、酯交换熔融缩聚法、界面缩聚光气法以及非光气酯交换熔融缩聚法四种。2.1溶液光气法溶液光气法是以光气和双酚A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷（或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚．得到的聚碳酸酯胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒等工序制得聚碳酸酯产品。此工艺经济性较差，且存在环保问题，已完全淘汰。2.2酯交换熔

5、融缩聚法酯交换熔融缩聚法简称酯交换法，又称本体聚合法．是一种间接光气法工艺。以苯酚为原料，经光气法反应生成碳酸二苯酯(DPC)；然后在微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A在高温、高真空下进行酯交换反应，生成低聚物；再进一步缩聚制得聚碳酸酯产品。该工艺流程短，无溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法；但产品光学性能较差．催化剂易污染。副产品酚难以去除，产品相对分子质量低，应用范围有限；再加上搅拌、传热等问题的限制，难以实现大吨位工业化生产。2.3界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工业上生产聚碳酸酯应用较

6、为广泛的工艺，双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐：后加人二氯甲烷．通入光气，使物料在界面上聚合，生成低相对分子质量PC，然后经缩聚分离得到高相对分子质量PC产品。此工艺路线技术成熟，产品质量高．不用脱除溶剂，成本较低，适合大规模和连续生产，而且产品纯净、易加工、相对分子质量高、能满足各种性能要求的用途，在聚碳酸酯生产工艺中占绝对优势。目前世界上约有90％的PC生产采用该工艺。但由于生产中使用剧毒光气．且要用到二氯甲烷溶液和副产品氯化钠，对环境有影响，目前也处于限制发展状态。近年来，对该法的主要改进体现在环状齐聚

7、物的开环聚合和后处理工艺方面。环状低聚物开环聚合新工艺．不仅改善了产品的加工性能，而且成本有所降低，其关键步骤是制备环状低聚物。双酚A与光气反应生成双酚A一双氯甲酸酯，经水解缩合生成环状低聚物，再进一步缩合即可得到产品聚碳酸酯。此工艺比熔融缩聚更为实用，且为活性聚合，在较短时间内可制得比传统产品相对分子质量高10倍的聚碳酸酯产品[11]。本文主要介绍光气法合成聚碳酸酯的生产工艺。界面缩聚工艺是目前世界上聚碳酸酯的主要生产工艺，迄今世界上接近90%左右生产能力的装置仍使用界面光气法。光气法合成聚碳酸酯是以双酚A和光气为原

8、料，二氯甲烷为溶剂，苯酚为分子量调节剂，在氢氧化钠存在下进行缩聚而得。有关的化学反应如下：2.3.1、原料配制（1）双酚A钠盐水溶液（水相）的配制物料比：双酚A：氢氧化钠=1：3.5（摩尔比）先将氢氧化钠配制成质量分数7%的水溶液，加至双酚A钠盐配制槽中，在搅拌下将双酚A、抗氧剂NaHSO3、相对分子量调节剂苯酚等一起加入双酚A钠