PC holplötuútdráttarlína

Rannsóknir og markaðsgreining á fjölliðunaraðferðum fyrir pólýkarbónat PC

PC holurblaðútpressunarlínaPólýkarbónat (PC) er fjölliða sem inniheldur karbónathópa í sameindakeðjunni, sameindabyggingarformúlan er sýnd í formúlunni.

PC er næstum litlaus, gljáandi, ókristallaður fjölliða með góða ljósfræðilega eiginleika, hitaþol, höggþol, þol gegn veikum sýrum og basum og hlutlausum olíum. PC með háan hlutfallslegan mólmassa hefur mikla seiglu, en það er illa vatnsrofsþolið, viðkvæmt fyrir flísun, illa rispuþolið, viðkvæmt fyrir ákveðnum lífrænum leysum, gulnar við langvarandi útsetningu fyrir útfjólubláu ljósi og er ekki hægt að nota það í vörur sem eru endurtekið undir háþrýstigufu.

PC má skipta í alifatísk, arómatísk, alifatísk-arómatísk og aðrar gerðir eftir uppbyggingu esterhópsins, þar á meðal hafa alifatísk og alifatísk-arómatísk PC lægri vélræna eiginleika, sem takmarkar notkun þeirra í verkfræðiplasti; aðeins arómatísk PC hefur verið framleidd iðnaðarlega hingað til. Vegna byggingarlegra eiginleika sinna hefur PC orðið eitt af ört vaxandi almennu verkfræðiplastunum með framúrskarandi heildarafköstum og er mikið notað á sviði rafeindatækni og rafmagnstækja, plötuíláta, bílaiðnaðar, lækningatækja og hlífðarbúnaðar, og er ört að stækka inn á ný svið eins og flug- og geimferðir, ljósfræðilegra íhluta og ljósfræðilegra upplýsinga.

Framleiðsluferli tölvu

Sem stendur eru þrjár framleiðsluaðferðir fyrir PC, þ.e. ljósgasviðmótsfjölþétting (einnig þekkt sem ljósgasaðferðin), bráðinn esteraskiptifjölþétting og bráðinn esteraskiptifjölþétting án ljósgass.

1. Fjölþétting ljósgassviðmóts

Fyrst fæst CO með hlutaoxun og hreinsun á kókskol eða lágkolefnisalkönum, en vatnskennd NaCl er rafgreind til að fá Cl2 og NaOH. CO sem myndast hvarfast við Cl2 til að framleiða hráefnið fosgen, sem gengst undir þéttingu við BPA í CH2Cl2 lausn til að framleiða PC.

Að auki þjónar NaOH sem myndast við rafgreininguna sem hvati í viðbragðsferlinu. PC-lausnin sem fæst er fyrst hreinsuð með því að þvo hana með miklu magni af vatni, síðan er hexani eða tólúeni bætt við og PC-kúlum eimað til að fjarlægja leysiefni eins og CH2Cl2 til að fá PC-kúlur. Þurrkað PC er kornað með bráðnu kornbúnaði. Viðbrögðin eru framkvæmd við andrúmsloftsþrýsting og aðskilin efni eftir fjölþéttingarviðbrögðin, móðurvökvinn frá skilvindu, díklórmetan og saltsýra eru endurunnin.

Ferlið er þroskað, gæði vörunnar eru mikil, engar sérstakar kröfur eru gerðar um hreinleika hráefnisins, viðbragðsbúnaðurinn er tiltölulega einfaldur og hægt er að framkvæma hann við lágan hita og lágan þrýsting, en leifar af klóríðjónum í undirbúningsferlinu munu hafa áhrif á gæði vörunnar. Að auki er hráefnið mjög eitrað fosgen, sem er tiltölulega hættulegt, en magn úrgangsgass og skólps sem myndast er mikið.

GE (General Electric) Plastics, Bayer og Mitsubishi Chemical sameina uppgufun og úrfellingu í eftirvinnsluferlinu til að fjarlægja leysanleg óhreinindi með hjálp leysiefna og úrfellingarefna og bæta hreinsunaráhrifin.

2. Bræðsluesterskipti fjölþétting
Bræðsluesterskiptapólýþétting byggir á fenóli sem hráefni. DPC er fyrst framleitt með ljósgasun á millifleti, síðan í viðurvist hvata (eins og litíumhalíðs, litíumhýdroxíðs, litíumálhalíðs og bórhýdroxíðs o.s.frv.) og aukefna. Síðan fæst olígómerinn með esterskiptaviðbrögðum við bisfenól A og síðan með frekari fjölþéttingu til að fá PC vörur. Viðbragðsferlið er sýnt í jöfnu (3).

Ferlið er ódýrara en ljósgasþétting með millifleti fjölþjöppunar, tiltölulega einfalt og framleiðir minna af skólpi og gasi. Hins vegar krefst ferlið enn notkunar á mjög eitraða fosgeninu við framleiðslu á hráefninu DPC, og klór-innihaldandi óhreinindi sem myndast geta gert basíska hvata óvirkan með hlutleysingarviðbrögðum, sem dregur úr afköstum PC og veldur einnig gulnun efna.

3. Aðferð til fjölþéttingar á esterum án fosgenbræðslna
Árið 1978 birti GE Plastics fyrst einkaleyfi fyrir oxunarkarbónýleringu fenóls með CO og O2 með því að nota Pd sem hvata til að framleiða DPC, sem síðan var skipt út fyrir BPA í bráðnu ástandi til að mynda PC, eins og sýnt er í jöfnu (4).

Ferlið við oxunarkarbónýleringu metanóls með CO og O2 til að mynda dímetýlkarbónat (DMC) var fyrst lýst af Romano o.fl. árið 1980. DMC fór síðan í gegnum esterskiptaviðbrögð við fenól til að mynda tólúenkarbónat (MPC), MPC var ójöfnað til að mynda DPC og DPC fór í gegnum esterskiptapólýþéttiviðbrögð við bisfenól A í bráðnu ástandi til að framleiða PC vörur, eins og sýnt er í formúlu (5).

Árið 1993 tók GE Plastics forystuna í iðnaðarframleiðslu á PC með fosgenlausu ferli þar sem notaður var tvíása hvarfefni með afkastagetu upp á 25,000 tonn á ári og CO2 sem hráefni.

CO2 er eitrað, ekki eldfimt, lífrænt endurnýjanlegt hráefni og virkni þess er minni samanborið við CO, en það er einnig hægt að nota sem samfjölliðu einliðu til að framleiða PC. Ningbo Zhejiang Iron Dafeng Chemical Co., Ltd. í Kína hefur sjálfstætt þróað fosgenlausa aðferð til að framleiða PC með CO2 og própýlenoxíði sem hráefni og núverandi árleg framleiðslugeta er 100,000 tonn. Asahi Kasei í Japan hefur einnig þróað ferli til að framleiða PC með fosgenlausri aðferð með CO2, eins og sýnt er á mynd 2. Þetta er sýnt á mynd 2.
Ferlið er framkvæmt í vatnsfríu umhverfi (nema kælivatni) án notkunar á ætandi hráefnum. Aukaafurðirnar metanól og fenól er hægt að endurvinna og viðbrögðin gefa af sér tvær afurðir af hágæða PC og hágæða hreinu MEG án þess að úrgangur eða frárennsli myndist.
Ferlið notar ekki eiturefni, hefur mikla nýtingu frumeinda og er í raun mengunarlaust. Umfram hráefni og aukaafurðir er hægt að endurvinna í framleiðsluferlinu, sem dregur verulega úr framleiðslukostnaði.

Tölvumarkaður og þróunarhorfur

Á undanförnum árum, með hraðri þróun efnahagslífsins og útbreiðslu nýrra notkunarmöguleika, hefur PC orðið eitt af ört vaxandi verkfræðiplastframleiðslunni, þar sem helstu framleiðendurnir eru einbeittir í Bandaríkjunum, Vestur-Evrópu og Japan, þar sem Bayer, GE Plastics, Dow Chemical og Teijin stjórna heimsframleiðslu og markaði PC.

Árið 2020 mun Asíu-Kyrrahafssvæðið standa undir um 72.6% af heimseftirspurn eftir tölvum og Kína er orðið stærsti framleiðandi og neytandi tölvu í heimi. Með sterkum stuðningi innlendra stefnumótana, innleiðingu tölvutækni í formi samreksturs og sífelldri þróun innlendrar sjálfþróunartækni hefur verið fjárfest í stórum tölvuframleiðsluverkefnum, sem hefur aukið framleiðslugetu innlendrar tölvu til muna og skapað þannig ný þróunartækifæri í þessum iðnaði.

Tæknilegar hindranir í framleiðsluferli tölva eru tiltölulega miklar og Kína byrjaði seint. Fyrir árið 2015 voru allar innlendar framleiðsluverksmiðjur fyrir tölva byggðar með samrekstri eða tækniframleiðslu og framleiðslugetan var mjög einbeitt. Síðan þá hafa fyrirtæki eins og Wanhua Chemical og Sichuan Zhonglan Guohua New Material þróað ýmsa tækni til að mynda tölva með sjálfstæðum hugverkaréttindum, sem hefur gert kínverskum tölvuiðnaði kleift að þróast og vaxa.

Sem stendur er ný framleiðslugeta heimsins aðallega einbeitt í Kína. Árið 2019 var framleiðslugeta Kína fyrir tölvur 1.66 milljónir tonna, sem er 31.74% aukning frá fyrra ári, með nýtingarhlutfalli upp á 58%. Árið 2020 eykst framleiðslugeta Kína fyrir tölvur í 2.44 milljónir tonna á ári og framleiðslan eykst í 1.185 milljónir tonna.

Tölvur hafa verið teknar með í hátækniiðnaðinn í Kína, lykilstefnumótandi vaxandi atvinnugreinar og tíu lykilsviðin sem lýst er í „Made in China 2025“. Hvatning vegna innlendrar stefnu og mikillar fjárfestingar í innlendri framleiðslugetu mun framtíðarmarkaður fyrir tölvur sýna aðstæður þar sem framboð fer yfir eftirspurn, með íhaldssömum mati á 2.41 milljón tonnum á ári af framleiðslugetu fyrir tölvur í Kína fyrir árið 2023, og þá verður heildarframleiðslugeta Kína fyrir tölvur nálægt 3.6 milljónum tonna á ári.

Í samanburði við ört vaxandi framleiðslugetu tölva hefur eftirspurn eftir niðurstreymi ekki aukist samtímis. Almennt séð er vöxtur neyslu tölva hægur og iðnaðurinn hefur gengið inn í tímabil lágrar þróunar. Venjuleg tölva hefur lélega höggþol og efnaþol og er ekki hægt að nota hana á mörgum sviðum, en tæknilegar hindranir fyrir framleiðslu á hágæða vörum eru miklar. Þó að innlend fyrirtæki auki framleiðslu sína hratt ættu þau að styrkja gæði vara sinna og breyta vandanum sem fylgir ofgnótt af ódýrum vörum og skorti á hágæða vörum til að vaxa og þróast í harðri samkeppni á markaði.

Meðal þriggja helstu framleiðsluferla fyrir PC er fosgenlaus aðferðin umhverfisvæn, engar aukaafurðir, lág fjárfesting, góð skilvirkni og hágæða afurðirnar, sem verður örugglega framtíðarþróunarstefna PC. Eins og er er hægt að lækka framleiðslukostnað á hágæða DPC með því að þróa skilvirka hvata, og auk þess er hægt að hanna skilvirka hvarfakannanir til að gera þá hentuga fyrir framleiðslu á PC forfjölliðum með mikilli bræðsluseigju.

Þó að framleiðslugeta og notkun á tölvum í Kína sé að aukast, eru vörurnar almennt grunnefni, aðallega notuð í umbúðir, filmur og blöð o.s.frv., með þröngum notkunarmöguleikum og litlum hagnaði. Hágæða vörur sem notaðar eru í bílaiðnaði, heimilistækjum, rafeindatækjum og öðrum sviðum eru enn háðar samrekstri eða erlendum fyrirtækjum. Með frekari losun framleiðslugetu eru framboð og eftirspurn smám saman að nálgast jafnvægi, samkeppni í tölvuiðnaðinum er að harðna og fyrirtæki standa frammi fyrir miklum áskorunum. Að útrýma umhverfisóæmri tækni, lækka framleiðslukostnað hráefna fyrir tölvur, stjórna og bæta afköst vara, þróa afkastamiklar vörur, draga úr orkunotkun tækja, bæta samkeppnishæfni tækja og auka sjálfstæða rannsóknar- og þróunargetu innlendrar tækni er framtíðarstefna þróunar tölvuiðnaðarins.