我自主研发聚碳酸酯合成工艺技术

刘玉春+朱明华

[摘 要]近年来，在聚碳酸酯的合成方面，陆续出现了许多合成工艺，本文就工业生产中常用的几种聚碳酸酯合成技术展开分析，探讨其各自的优缺点以及聚碳酸酯的应用情况。

[关键词]聚碳酸酯；合成技术；应用

中图分类号：TQ323.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0020-01

聚碳酸酯，属于一类高分子化合物，有着良好的强度、韧性以及抗裂变性能，产品性能稳定，逐渐应用于建材、汽车生产、电子电器等领域。近年来，聚碳酸酯因为有着良好的性能，获得了较快的发展及应用。到了新世纪，聚碳酸酯的需求更是不断扩大，且合成技术不断创新发展。也可以说，聚碳酸酯不断发展的合成技术存进了其应用的拓展，所以探讨其合成技术意义重大。本文就聚碳酸酯的合成技术，应用情况及未来发展进行了研究。

一、聚碳酸酯合成技术

（1）熔融酯交换缩聚法。该合成技术是由两个阶段组成的，酯交换与缩聚，①首先，苯酚与光气利用氢氧化钠反应获得DPC，而碳酸二苯酯在某些催化剂的影响下经过酯交换得到双酚A碳酸酯。②其次，双酚A碳酸酯通过高温、高真空处理缩聚得到聚碳酸酯。该技术尽管是全封闭，无溶剂，无污染，且制作成本不高；但使用的催化剂易于遭受污染，产生的副产品酚也非常麻烦，所得产品分子质量低，光学特性较差，实际应用会受到一定的限制，再加上搅拌传热等，是难以进行大规模生产的。

（2）非光气酯交换法。该技术在合成过程中，最大的优势在于未采用光气。通过碳酸二甲酯（DMC）与双酚A酯交换法生成碳酸二苯酯，并与传统酯交换相同，通过催化剂、高温处理与双酚A进行酯交换，得到低聚物；再通过缩聚得到聚碳酸酯。与传统合成技术比较，该技术从根源上排除了有毒的光气，并且整个合成过程实现全封闭，不会形成副产物，可以说是一种无污染、环保性能好的技术。

（3）新型合成技术

①固相缩聚法。当前，普通聚碳酸酯更多的是无定形态，结晶比重较低。而在未来对增强其结晶性的需要会越来越迫切。这是因为增强聚碳酸酯的结晶度，能提升相应产品的力学特性、提升其热变形温度、抗溶剂以及抗腐蚀性。固相缩聚是生成高分子量、高结晶度聚碳酸酯的一种合成技术，其一般分为以下两步。首先，是预聚物的合成：双酚A、碳酸二苯酯在通过催化剂以及加热减压处理，进行酯交换与缩聚反应获得预聚物。其次，是固相缩聚：在反应阶段，结晶性或非晶性预聚物在确保固体形态下实现固相缩聚，其余要求（包括，加热、减压等）是大体上相同的。

②开环聚合法。该技术是先对环状低聚物进行开环，再进行聚合得到相应聚合物。首先，双酚A进行光气化反应，得到二氯甲酸酯的聚体混合物，接着再形成低分子量的环状碳酸酯齐聚物，最后，再通过催化剂，聚合获得线型聚碳酸酯。该技术的优势在于：反应速率较快，得到高分子量的产物，而且不会产生低分子量附属产品；其不足之处是，流动速率过低，必须经过较高的温度处理，给挤出等后续过程造成了一定的难度，而且温度过高会对产品性能造成不利的影响。

二、聚碳酸酯的应用

（1）电子电器行业。因其优良的难燃性，绝缘性以及平稳性，聚碳酸酯被大量使用到电子电器领域。当前，聚碳酸酯主要使用在电子产品外壳、支架、机体、配件等，而且对精准性能需求较高的部分，比如：照相机、电脑产品、手机中的重要配件，聚碳酸酯材料也将得到较多的应用。

（2）医疗器械行业。通过聚碳酸酯生成的医疗器械，即使是进行高温，消毒等处理，其物理特性也不会受到影响，所以被使用在部分对透明、消毒需求较高的医疗设备中。不过，因其耐化学特性不佳，在化学制剂影响下非常易于发生开裂，因此要想聚碳酸酯进一步得到应用，就需解决化学反应所引发的开裂问题。

（3）建筑行业。聚碳酸酯材料具有以下特点：耐冲击性强、透光性佳、产品加工特性以及平稳性特别好等，与以往的无机玻璃比较，有着明显的优势，能够用在防弹制品，太阳能获取箱以及房屋透光板等方面。随着我国建筑行业的不断发展，聚碳酸酯更多的被用于建筑板材领域。

（4）航空材料领域。在航空产业中，通过聚碳酸酯与别的材料的结合使用，获得了较高的耐冲击性能及透明性能，而得到有效的应用。我国的航天产业正在飞速发展，航天产品对所用配件材料的需求会不断提高，所以，聚碳酸酯在航空材料领域的应用前景值得期待。

（5）包装行业。聚碳酸酯的透明性好，耐冲击，应用轻便，即使面对腐蚀性制剂及热水反应时都不会发生变形，且确保透明等特性，被大量使用在包装行业。近年来，可重复处理以及满足各类型号的储水瓶获得了非常多的应用，而随着人们对饮水质量的需求不断提高，这也会进一步促进聚碳酸酯在包装行业的应用。

（6）汽車制造领域。在当前的汽车制造业，聚碳酸酯是通过合金的方式被大量使用在汽车配件生产中，比如保险杠、照明设备、遮阳板等。调查发现，发达地区在汽车生产过程中所消费的塑料中，工程产品接近于百分之十五。而对于我国来说，对其的使用量只是占到了百分之十，因此随着我国汽车产业的不断发展，对聚碳酸酯的应用将会持续扩大。

（7）光盘制造业。聚碳酸酯以其所具有的各类特性而发展成为当前光盘制造的重要材料，通过光学级聚碳酸酯生产光盘的速度迅速提升。近些年，国内外用在生产光盘上的聚碳酸酯量已占到了聚碳酸酯总量的百分之二十还多，而且还呈现出逐年增长的态势。从国家有关部门发布的数据来看，国内的光盘总生产线就已达到了上万条，每年耗费的光学级聚碳酸酯达到了数十万吨，所以说聚碳酸酯在光盘制造领域有着非常广阔的应用前景。

展望

总的来说，目前对于聚碳酸酯的合成，已有多种合成方法存在，且至今仍陆续有着新的合成技术出现，但大部分技术存在着不成熟，或效率低等问题，实际应用有着很大的限制。近几年，国内外众多生产企业更多的是应用光气界面缩聚法，尽管该技术能生成分子量较大的产品，但其在生产过程中使用了有毒的光气，而且还会排放废水以及二氯甲烷，因此该技术对自然环境的影响较大。非光气酯交换法的材料选用的是双酚A、一氧化碳以及氧气，并未使用光气。这不但对自然环境以及工作人员的人身安全有一定的保障，而且还有效的降低了制造成本，所以，环保性能更好的非光气酯交换法必将成为聚碳酸酯合成技术以后的发展趋向。不过，该技术也有着苯酚、碳酸二甲酯（DMC）的反应效率较低等不足之处，还需进一步的研究改进。

参考文献

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