聚碳酸酯的技术与市场现状及发展趋势

综述

合成树脂及塑料，2011，28（2）：76

CHINASYNTHETICRESINANDPLASTICS

聚碳酸酯的技术与市场现状及发展趋势

徐振发，肖

刚

（中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部，天津300271）

摘要：论述了聚碳酸酯技术现状，界面光气法是生产聚碳酸酯的传统技术，存在环境污染重、原料毒性大等

问题。分析了二氧化碳甲醇法和甲醇羰基氧化法等主要非光气法技术路线特点及生产装置现状，指出非光气法是未来的发展方向。将聚碳酸酯与常用塑料品种进行性能比较，分析其应用领域及与其性能相似的竞争品种，指出聚碳酸酯合金可以兼具有两种或者更多品种树脂优点，是今后主要的应用形式。研究了国内市场供需平衡关系，预测聚碳酸酯在国内面临较好的发展机遇，同时提出国内聚碳酸酯产业发展存在的问题及建议。

关键词：

聚碳酸酯

技术

光气

非光气

市场

趋势文章编号：

中图分类号：

TQ342+.24文献标识码：A1002-1396（2011）02-0076-05

聚碳酸酯（PC）是在分子链中含有碳酸酯基（—OROCO—）的一类高分子聚合物总称，根据R基的种类不同，可以分为脂肪族PC、脂环族PC、芳香族PC。工业上最具有实用价值的双酚A（BPA）型PC是一种无色、无味、无毒、综合性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性、耐蠕变性能，较高的拉伸强度，较强的耐热性和耐寒性，介电性能优良，有极好的颜色和尺寸稳定性，透光性能好，可见光的透过率超过90%。BPA型PC的分子式见图（1）。

1.1.2直接光气法

直接光气法，又称溶液光气法，以BPA和

COCl2为原料，在水和二氯甲烷混合溶液中界面

缩聚合生成PC。该方法经济性差，存在环保问题。反应式见式（3）。

（3

）

1.1.3界面缩聚光气法

界面缩聚光气法是BPA首先与NaOH溶液

反应生成BPA钠盐，然后加入COCl2，使物料在界面上聚合，生成低相对分子质量PC，然后经缩聚合分离得到高相对分子质量PC。目前世界上大多数装置采用这种工艺路线。

光气法是传统的PC生产技术，生产的PC质量好，但光气法路线投资大，生产过程中排放二氯甲烷被怀疑致癌，同时COCl2为剧毒产品，危险性极大，世界各国家对COCl2的生产与应用都有着非常严格的法律规定和限制。

PC分子结构示意

Fig.1Schematicdiagramofmolecularstructureof

PC

图1

1国内外技术状况[1-6]

1953年，德国拜耳公司首先研究成功PC，并

于1958年实现工业化，其生产技术主要有光气法与非光气法。

1.21.2.1

非光气法

CO2-环氧乙烷（EO）-甲醇(CH3OH)法CO2-EO-CH3OH法的主要原料有CO2，EO，

1.11.1.1

光气法间接光气法

间接光气法，又称酯交换熔融缩聚法。以苯酚

PhOH，丙酮（ACE），主要产品有PC和乙二醇

（MEG）。该法生产的PC纯度高、性能好、透明性好，而且投资比光气法节省30%以上。主要反应

(PhOH)和光气（COCl2）为原料生产碳酸二苯酯

（DPC），再与BPA合成PC。但产品光学性能差，环境污染严重。反应式见式（1）～式（2）。

（1）（2）

收稿日期：作者简介：

2010-12-10；修回日期：2011-01-16。徐振发，1969年生，硕士，教授级高工，1991年

毕业于大连理工大学，现负责管理工作。联系电话：（022）

63805800；E-mail:xuzhenfa.tjsh@。

第2

期徐振发等.聚碳酸酯的技术与市场现状及发展趋势.77.

见式（4）~式（8）。

（4）（5）（6）（7）

（8）

式中：EC表示碳酸乙烯酯；DMC表示碳酸二甲酯。

气相CH3OH羰基氧化法原料消耗定额低，能耗较液相CH3OH羰基氧化法高，设备投资费用低、产品生产成本较低。气相CH3OH羰基氧化法无COCl2，是绿色工艺。该工艺存在的问题是能耗高，成熟的工业化装置生产规模小。

1.2.4非光气法生产PC公司非光气法生产PC的公司见表1。

表1

非光气法生产PC公司

生产能力/（kt·a-1）

2002年6月，第一套以CO2为原料生产PC的

装置由台湾旭美化成股份有限公司实现商业化运营，产能为60kt/a。每万吨PC消耗CO2为1.73kt左右。

Tab.1CompaniesproducingPCwithnon-phosgenemethod

公

司

技术路线液相CH3OH氧

EO可转化为MEG。MEG的选择性很高，可

避免生成二乙二醇和三乙二醇。CH3OH可转化为

沙特沙比克创新塑料西班牙塔拉戈纳日本拜耳公司

比利时安特卫普中国上海

台湾旭美化成股份有限公司中国台湾俄罗斯卡赞合

计

28045

化羰化法

DMC，不必增加原材料费用，整个工艺仅消耗EO，CO2，PhOH，ACE，是绿色环保技术，基本无污染，

无COCl2，是PC技术发展方向。其中，也可用环氧丙烷代替EO。

该工艺存在的问题：1）在此反应条件下，聚合物倾向于重排，并生成支链芳基酮，会导致产品流变性差；2）后期熔融缩聚合时体系黏度逐渐增大，导致体系中小分子物质排放困难；3）生产流程长、设备复杂，工艺操作要求高。

气相CH3OH氧

40100

化羰化法

CO2-CH3OH法

14065670

22.1

市场分析

1.2.2液相CH3OH羰基氧化法

液相CH3OH羰基氧化法主要原料有PhOH，

PC的应用

PC是一种综合性能优良的工程塑料，但是在

ACE，CH3OH，CO，O2，主要产品是PC，副产物少。

生产的PC纯度高、性能好、透明性好。主要反应见式（9）~式（12）。

（9）（10）（11）（12

）

液相CH3OH羰基氧化法由沙特沙比克创新塑料（原美国通用电气塑料集团）于1993年开发成功，并首次实现了非光气法生产PC的工业化，目前，西班牙有一套280kt/a的工业化生产装置。

该法基本无污染、无COCl2，是绿色工艺，是目前成熟的工业化非光气法生产PC的代表性技术；该法原料消耗定额低、能耗低，比光气法投资费用低。存在的问题是催化剂CuCl对设备腐蚀严重，导致设备投资大、装置投资高。

不同的应用领域与其他塑料品种存在不同程度的竞争。

1）光学应用。主要有CD，VCD，DVD，CD-ROM

光盘等存储器，眼镜片，透镜散射器，舞台用灯和机场跑道标识等附加值较高的一类产品。用于光盘的材料主要有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,PC等，前者主要用于视频光盘，后者主要用于音频光盘。

2）板材。PC板材用于建筑及装饰领域里的窗、

层压的墙壁、反向红外线的隔热板和天窗顶盖等，家居中用于桌面；在防风外门、室内溜冰场和太阳能收集器方面也有应用。目前常用于板材的材料主要有高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）等，PC板材档次高。

3）汽车零部件。可用于轿车和轻型卡车的各

种零部件，计速器指针、挡风屏、仪表板、前灯罩和外壳、工具箱、保险杠等。常用的汽车用塑料还有聚甲醛、聚醚醚酮、聚酰胺（PA）6，PP，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS），聚对苯二甲酸乙二酯（PET），不饱和聚酯等。

1.2.3气相CH3OH羰基氧化法

以CH3OH，一氧化氮为原料，经氧化羰基化

制备DMC，DMC与PhOH酯交换合成DPC，再与

BPA熔融聚合制备PC。4）防碎玻璃。PC撞击强度是普通玻璃的

.78.合成树脂及塑料2011年第28卷

250～300倍，是钢化玻璃的2～20倍，密度仅为玻

璃的一半，PC难燃、燃烧时不会产生有毒气体，相同厚度下的隔音量比玻璃提高3～4dB、隔热效果比同等玻璃高7％～25％，可取代玻璃用于汽车、火车、建筑领域，是防弹玻璃的理想材料，在建筑上的应用包括学校、医院、住宅、银行以及政府规定必须使用防碎玻璃以确保安全的场合。PMMA也用于防碎玻璃，PC抗冲击性、尺寸稳定性、耐磨性更好，热变形温度更高。

开关、辐射保护设施、金属化屏蔽物、电子电器用绝缘材料、电容器、驱除静电设施、标签和电子元件的包装等。

12）合金和共混物。PC合金常见有PC/ABS，PC/PET，PC/聚对苯二甲酸丁二酯，PC/聚氨酯等，

合金冲击强度和质地较PC大幅提高，是PC目前及今后的主要应用形式。

2.22.2.1

产能国内产能

目前，国内实际产能为510kt/a左右，主要由

5）电子和电气。电气结构零件用材包括聚酯

氟塑料、聚苯醚、聚乙烯、PP、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、PC等，其中PC主要用于要求高冲击强度的透明零件。电容器介质用材主要有PET，

拜耳公司、日本帝人株式会社等国外公司在国内建设的合资或独资装置供应，其生产能力、技术路线见表2[7]。

表2

国内主要PC生产企业的产能

PS，PP，聚四氟乙烯，聚酰亚胺，PC膜，聚对二甲苯

等，较低电压下使用PC。

Tab.2CapacityofthemainPCproducersinChina

厂

家

kt/a

PC耐热性好，力学性能高，可用于一般和耐

热结构零件（如支架、手柄、旋具柄、底座、盖、扎线带、线夹、号码盘、管座等），除PC外，还可采用

2010年20016060

2012年2001606010010

拜耳公司上海聚合物有限公司浙江帝人聚碳酸酯有限公司大连齐化化工有限公司江苏南通蓝星新材料化工股份有限公司

天津临港蓝星新材料化工股份有限公司三菱/燕山石化

1)

PP，PS，ABS，PA6，注射酚醛塑料，聚砜，聚苯醚玻

璃纤维膜压料等。常用的PC电子设备外观零件有罩、盒、旋钮、外框，透明外观零件，透镜、指示灯罩等，可用的材料还有改性PS，ABS，PP，珠光塑料，氨基塑料，有机玻璃等。

60（建设中）

801.53.510

60801.53.510

6）家用品、器具和动力工具。主要用于餐具、

饮料杯和玩具，浴帘孔眼、冰箱的保鲜盒和器具的外壳，食品加工设备、厨房电动器具、动力工具外壳、冰箱蔬菜保鲜盒及真空吸尘器部件，耐热用品如真空吸尘器、玉米爆花机、熨斗、咖啡壶、面包炉、罐头开启器、食品加工器外壳、搅拌器外壳和碗柜等，动力工具中用于把柄和外壳。在这一领域同PC竞争的还有聚苯醚，PA6，聚酚氧等。

中沙（天津）石化有限公司（上海）三菱瓦斯化学公司上海申聚化工厂重庆长风化工厂

四川绵阳晨光发达实业公司

260（可研中）260（建设中）

注：1)表示日本三菱化学公司与中国石油化工股份有限公

司北京燕山分公司合资公司。

2.2.2国外产能

全世界PC的总产能已由1991年的510kt

7）医疗保健设备。透明医疗保健用品、消毒器

械、血液采集器、外科设备等。

增加到2010年的4184kt，主要生产集团有拜耳公司、沙特沙比克创新塑料、美国Dow化学公司、日本帝人株式会社、日本三菱化学公司等。世界主要PC生产企业产能见表3[8-9]。

另外，沙特SaudiKayan石化公司计划2011年投产260kt/a的PC装置。

8）办公设施。PC合金广泛应用于办公设备、

远程通讯设施、计算机和电子设备的外壳。

9）塑料容器。主要包括纯净水桶、食品盛食

器等，目前应用较大的领域是纯净水桶。常用塑料容器材料有HDPE，线型低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，PET，PP，PC，ABS，聚丙烯酸酯/PVC复合物，聚4-甲基戊烯等。PC生产中，最后一步脱除

2.3国内供需分析

近几年，随着国内建筑、汽车和光学媒体等行

PhOH的程度直接关系这一领域的应用前景。

10）休闲和安全防护用品。用作防护帽和防护

头盔、透明安全镜、滑雪防护镜等。

业快速发展，我国对PC的需求持续增加，国外企业纷纷在国内合资建设BPA和PC装置。

蓝星新材料化工股份有限公司沈阳石化有限公司计划建280kt/a的PC装置；中国石油天然气

11）薄膜。印刷装饰膜、医用PC包装膜、薄膜

第2期徐振发等.聚碳酸酯的技术与市场现状及发展趋势

表3

世界PC主要生产企业产能

.79.

Tab.3CapacityofthemainPCproducersintheworld

国

家

公

拜耳公司

司

kt/a

技术界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气

非光气其中40kt非光气其中65kt非光气

2008年35010955020300125200280200205055451204011060110

2010年350109550503301702002802409565505545120401101301106565

美国

Dow化学公司沙特沙比克创新塑料

巴西德国

巴西聚碳酸酯拜耳公司

Dow化学公司

荷兰西班牙比利时俄罗斯

沙特沙比克创新塑料沙特沙比克创新塑料拜耳公司

OAO乌法化工扎里亚石化公司出光石油化学公司住友-Dow化学公司沙特沙比克创新塑料帝人化成株式会社三菱化学公司

三菱瓦斯化学株式会社

日本界面缩聚光气界面缩聚光气

非光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气

韩国LG-Dow化学公司三洋电器集团

韩国湖南石油化学公司第一毛织株式会社

中国台湾旭美化成股份有限公司出光石化股份有限公司

14075250160230503649

140752501602301004184

非光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气界面缩聚光气

泰国拜耳公司泰国聚碳酸酯

新加坡印度合

计

帝人聚碳酸酯拜耳公司

股份有限公司吉林石化分公司计划建100kt/a的零部件、建筑用材料、板材和薄膜应用。国内目前用量较大的为纯净水桶、板材、合金材料。2008年金融危机对下游需求的增长造成一定的影响。未来几年，随着全球经济的逐渐复苏，PC在我国具有很好的前景（见表4）。

2005—2012年国内PC供需及预测

Tab.4Situationofsupply/demandandforecastforPC

kt/aduring2005—2012项

目表4

PC装置；唐山市南堡开发区计划建60kt/a的PC

装置；内蒙古乌审旗150kt/a的PC装置项目开始向国内、外进行公开招商。

未来几年内最具可行性的为：三菱/燕山石化合资建设60kt/a的PC装置；中沙（天津）石化有限公司将利用自产的PhOH和ACE资源投资建设260kt/a的PC装置，这将导致全球PC装置的开工率降低。

近些年，PC应用范围正在发生变化。人们更多地通过下载来观看电影和收听音乐，加上大量回收光盘的再加工，造成CD，DVD需求衰退，从而对全球PC行业造成了冲击。从长期看，光学媒体将不再是PC最大的应用市场。国外消费者对食品容器中BPA含量和其他种类包装的关注影响该领域的PC需求。PC潜在的增长来自于汽车

2005年5430629599

2008年317286962676

2012年6756751600925

产能产量需求量供需缺口

3

未来发展问题及建议

随着国内乙烯产能不断增加，PC原料越来越

.80.合成树脂及塑料2011年第28卷

多，同时，国外掌握PC技术的大公司已有意转让多层次不同领域需求，大多数高附加值化工品种的技术复制速率非常快；新项目技术须充分考虑并适应环保与节能减排等方面政策法规要求。

最终竞争靠：原料，市场和技术。

PC技术，美国通用电气塑料集团就将其PC相关

业务出售给沙比克创新塑料。

近几年，国内经济的持续发展造成对PC的需求量持续增加，国内生产能力的不足造成市场供不应求，多数产品依赖进口。有原料、有技术、有需求，PC会吸引更多的资金流入BPA和PC产业链，同时不断出现的新技术吸引更多的资金用于建设更加节能降耗的新装置同老装置竞争。未来

4

[1][2][3][4][5][6][7][8][9]

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8~12年，国内PC产能会持续增加。

一方面，PC的市场需求是有限的；另一方面，随着全球石油资源的日益枯竭而需求持续增加，

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PC原料成本会不断上升。未来的PC产品利润空

间会缩小。

建议发展PC产业的同时，要充分考虑未来如何发展。原料、技术、市场三要素至少具备两个才具备发展的可能性；生产规模达300kt/a以上，才具备竞争优势；国内未来PC产能分布需充分考虑地域需求差异，考虑用户分布区域，避免相同下游用户群重复建设相同化工项目；新建PC装置须考虑原料来源，避免有毒、有害、易燃、易爆的液体和气体化工品的运输；产品结构上，须能满足

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（编辑：吴雅荣）

Technologyandmarketstatusquoanddevelopmenttrendsof

polycarbonate

XuZhenfa,XiaoGang

（SINOPECTianjinBranchChemicalWorks,Tianjin300271,China）

Abstract：Thispaperreviewedthestatusquoofpolycarbonate(PC)technology.PhosgenemethodwasatraditionaltechnologyforproducingPC,inwhichproblemsofseriousenvironmentalpollutionandhightoxicityexisted.Thecharactersoftechnicalrouteandstatusofproductionunitofnon-phosgenetechnology,includingCO2-CH3OHmethodandoxidativecarbonylationofmethanolmethod,wereanalyzed.Non-phosgenewasdeemedasadevelopmentdirectioninthefuture.TheapplicationfieldofPCanditscompetingcounterpartswithsimilarpropertieswereanalyzedthroughpropertycomparisonbetweenPCandothergeneralresins.PCalloywouldbeamainfieldofapplicationforitsmeritsofcombiningadvantagesoftwoormoretypesofresins.ThebalancerelationbetweenthesupplyofanddemandforPCindomesticmarketwasstudied;agooddevelopmentopportunityforPCwaspredictedinChina.SomeproblemsexistedinthedomesticPCindustryandtheirsolutionswerebroughtforward.

Keywords：polycarbonate;technology;phosgene;non-phosgene;market;trend

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2dc4.html