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1、聚碳酸酯的合成及性能表征簡介聚碳酸酯是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。中文名：聚碳酸酯英文名：Polycarbonate（縮寫：PC）化學(xué)名：2,2'-雙（4-羥基苯基）丙烷聚碳酸酯合成方法在聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展歷程中,出現(xiàn)過很多合成方法,如低溫溶液縮聚法、高溫溶液縮聚法
2、、吡啶法、部分吡啶法、光氣界面縮聚法、熔融酯交換縮聚法、固相縮聚法等等。目前,可用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的則有光氣(界面縮聚)法和熔融酯交換縮聚法、非光氣熔融酯交換縮聚法3種合成工藝。光氣(界面縮聚)法雙酚A與NaOH溶液反應(yīng),制成雙酚A鈉鹽。將雙酚A鈉鹽送入光氣反應(yīng)釜,通入有機(jī)溶劑二氯甲烷,在光氣反應(yīng)釜中形成有機(jī)相和無機(jī)相二相,光氣溶于二氯甲烷中,雙酚A和光氣在有機(jī)相和無機(jī)相的界面進(jìn)行反應(yīng)生成聚碳酸酯齊聚物,然后在縮聚釜中將低分子聚碳酸酯縮聚成高分子聚碳酸酯。產(chǎn)物聚碳酸酯進(jìn)入有機(jī)相被溶解,副產(chǎn)物氯化鈉溶于無機(jī)相。有機(jī)相經(jīng)洗滌、脫鹽、脫溶劑、沉淀燥
3、等工序后聚碳酸酯成粉狀,再經(jīng)擠出造粒而形成聚碳酸酯樹酯。熔融酯交換縮聚法熔融酯交換縮聚法的兩種反應(yīng)單體分別是雙酚A和碳酸二苯酯。碳酸二苯酯和雙酚A在催化劑的作用下,先進(jìn)行酯交換反應(yīng),由于酯交換反應(yīng)過程為可逆平衡反應(yīng),在反應(yīng)過程中不斷除去小分子苯酚,以使反應(yīng)向酯交換反應(yīng)的正反應(yīng)方向進(jìn)行。在縮聚反應(yīng)過程中,在高溫、高真空、催化劑存在的情況下,不斷除去碳酸二苯酯,使聚合物粘度逐漸升高,當(dāng)攪拌功率達(dá)到一定值時,熔體聚合物直接從縮聚反應(yīng)器中擠壓成條,經(jīng)切粒機(jī)切粒后形成聚碳酸酯樹酯。非光氣熔融酯交換縮聚法非光氣法制碳酸二苯酯技術(shù),以甲醇、一氧化碳、氧氣
4、為原料,在催化劑的作用下,經(jīng)氧化、羧化等反應(yīng)合成碳酸二甲酯;或由二氧化碳、環(huán)氧乙合成碳酸亞乙酯,碳酸亞乙酯與甲醇反應(yīng)生成碳酸二甲酯。再由碳酸二甲酯經(jīng)酯交換過程制取碳酸二苯酯。碳酸二苯酯和雙酚A在熔融狀態(tài)下在催化劑的作用下進(jìn)行酯交換反應(yīng),在反應(yīng)過程中不斷除去小分子苯酚。然后在催化劑,高真空,高溫條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng),生成聚碳酸酯。光氣化界面縮聚法是目前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的工藝，長期以來采用該工藝的聚碳酸酯生產(chǎn)能力占絕對優(yōu)勢，但由于生產(chǎn)中使用劇毒光氣，且要循環(huán)使用二氯甲烷溶液(使用量是產(chǎn)量的15倍左右)和叔胺，同時生產(chǎn)過程中產(chǎn)生含氯化物的大量廢水
5、，對環(huán)境造成污染和破壞，因此目前處于限制發(fā)展?fàn)顟B(tài)。酯交換熔融縮聚法是一種間接光氣法工藝，由于產(chǎn)品光學(xué)性能較差，催化劑易污染，副產(chǎn)品難以去除，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)。非光氣法PC生產(chǎn)工藝是從綠色合成化學(xué)角度，先由甲醇、一氧化碳(來自氣化裝置)、二氧化碳(來自環(huán)氧乙烷裝置排放氣)、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等基本原料出發(fā)，采用非光氣工藝路線合成碳酸二甲酯(DMC)，再由DMC代替光氣與苯酚進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成碳酸二苯酯(DPC)，最后DPC和雙酚A酯交換生產(chǎn)PC。該生產(chǎn)過程不使用有毒物質(zhì)，原子利用率高，副產(chǎn)物甲醇和苯酚可以
6、循環(huán)利用，整個PC生產(chǎn)過程可實現(xiàn)“零排放”，是典型的“綠色化學(xué)”清潔生產(chǎn)工藝。Comparison合成聚碳酸酯技術(shù)路線的比較非光氣熔融酯交換縮聚法非光氣法PC生產(chǎn)工藝路線圖工藝流程酯交換法生產(chǎn)DMC的工藝流程是以CO、環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷為原料，在氣相條件下通過高壓和催化劑作用生產(chǎn)碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯，然后EC和甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)生產(chǎn)DMC。甲醇羰化氧化法是以CO和甲醇為原料，通過甲醇羰化氧化法生產(chǎn)DMC。DMC再與苯酚酯交換生成DPC，然后DPC在熔融狀態(tài)下與雙酚A進(jìn)行酯交換、縮聚制得PC產(chǎn)品。DMC與苯酚的酯交換反應(yīng)通常分為2步
7、進(jìn)行：第一步酯交換生成甲基苯基碳酸酯(MPC)；第二步是MPC與苯酚進(jìn)一步酯交換得到DPC，或由MPC直接歧化得到DPC，同時生成與DPC等摩爾的DMC。DPC與雙酚A酯交換熔融縮聚法制備聚碳酸酯，其反應(yīng)過程可分為酯交換階段和縮聚階段，先制成液狀低分子PC預(yù)聚體后再聚合制成高分子PC。優(yōu)點(1)可以充分利用環(huán)氧乙烷裝置排放的CO：資源；(2)碳酸乙烯酯作為一種低毒的多用途化學(xué)品，具有許多優(yōu)良的性能，同時克服了環(huán)氧乙烷閃點低、易燃易爆、不易貯運(yùn)的特點；(3)轉(zhuǎn)化率高，并避免了水作為原料帶來的高能耗和雜質(zhì)問題，生成乙二醇的選擇性很高，可避免生成
8、二乙二醇和三乙二醇(環(huán)氧乙烷水解為乙二醇的常規(guī)副產(chǎn)物)；(4)該技術(shù)合成碳酸二甲酯，環(huán)氧乙烷只是一個“載體”，不消耗在碳酸二甲酯中。僅僅引入甲醇就增加了一個附加值很高的產(chǎn)品，是碳
