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聚苯醚国内外现状
刘志富纪立春李坤
(吉林化学工业公司,吉林吉林,132022)
摘要: 本文简述了聚苯醚及改性聚苯醚的国内外现状,并对聚苯醚的技术发展提出了建议。
关键词: 聚苯醚; 改性聚苯醚; 2,6一二甲基苯酚; 市场
1 前言
聚苯醚树脂简称PPO。是世界五大通用工程塑料之一。它具有一系列优异的物理与力学、耐热、电绝缘等性能,被广泛应用于汽车、电子、电器、IT 等行业和领域,属国家化工新材料重点发展项目和国家”十五”计划发展项目。但由于PPO 流动性较差。通常与其他塑料共混改性形成工程塑料合金使用(称为MPPO),MPPO 是目前工程塑料领域最典型与用量最大的工程塑料合金品种。塑料合金是利用物理共混或化学接枝的方法,对现有的塑料进行改性,使之实现高性能化、功能化、专用化。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本,已成为塑料工业中最为活跃的领域之一,增长十分迅速。目前中国改性聚苯醚主要用于电视机、显示设备、复印机、摄像机、电器接插件和汽车工业。尤其由于聚苯醚树脂介电损耗低,常用来加工超高频电子元件。
2 国内外现状
2.1国外现状
2.1.1工艺技术路线
聚苯醚工程塑料是以2,6一二甲基苯酚为单体,在催化剂作用下,通过氧化偶合反应制备。聚合方法有非均相聚合和溶液聚合两种,一般采用以甲苯为溶剂的溶液聚合法。
在金属氧化物催化剂如氧化镁的作用下,苯酚与甲醇在高温下发生甲基化反应,生成2,6一二甲基苯酚。该反应可在气相或液相下进行,考虑到液相反应压力高,且反应副产物较多,故大多采用气相反应。气相反应装置可采用固定床或流化床,由于流化床反应器较复杂,不容易控制、一般比固定床的苯酚转化率和产品的选择性低、故以固定床居多。
2,6一二甲基苯酚在催化剂的作用下,通过氧化偶合反应可制得PPO树脂,反应式如下:
2.1.2生产装置情况
聚苯醚于1959年由美国GE公司AⅡaJ1 S Hay所发明。聚苯醚具有优良的物理性能及特性,但熔融流动性差,加工困难,为了改善加工性能,GE公司于1966年将聚苯醚与聚苯乙烯共混改性获得成功,并注册为Noryl商品名投入市场,从此美国GE公司的改性聚苯醚便加快了发展速度,直至现在该公司的此类产品在世界仍居主导地位,其生产能力占世界的80%以上。
2O世纪8O年代以来,PPO 及其合金市场日趋活跃,巴斯夫公司、旭化成公司、GE 塑料公司、三菱瓦斯化学公司、三菱石化公司、日本聚醚公司和住友化学公司纷纷角逐这一市场。旭化成塑料新加坡公司(APS)是旭化成的子公司,该公司在新加坡裕廊岛的改性聚苯醚装置于2003年初投产。Polyxylenol新加坡公司(APS和三菱瓦斯化学公司的合资企业)在当地的聚苯醚粉末装置也同时开工。旭化成是继GE塑料公司之后第二位MPPO生产商。下表列出世界前5位MPPO生产商。
世界前5位MPPO 生产商
公司名称 |
装置生产能力(万吨/年) |
GE塑料公司 |
30.8 |
旭化成公司 |
803 |
巴斯夫公司 |
206 |
三菱工程塑料公司 |
1 |
德固赛公司 |
0.6 |
合计 |
43.3 |
PPO 及MPPO 工程塑料在国外虽已进入成熟而稳定的发展阶段,但今后几年内,全球MPPO 的需求量将仍然会以7%-10%的年平均增长速度发展。
预计在2010年前,世界对聚苯醚的需求量将以年均4%的速度增长。
2.2 国内现状 5 1]
随着国内外通讯产业的迅猛发展,采用交联PPO 生产印刷电路板非常普遍,国内用量呈几何级增加,由于中国目前没有规模工业化生产PPO 的生产技术,该工艺技术一直为美国GE等公司垄断,因此严重影响了中国聚苯醚及改性聚苯醚的生产与应用。另外一个方面是原料出路问题。PPO的聚合单体是2,6一二甲基苯酚,采取苯酚烷基化生产出邻甲酚与2,6一二甲基苯酚,它是目前全球邻甲酚最经济理想的合成路线。邻甲酚是重要的农药中间体,国内十分紧缺,几乎没有生产,大部分依赖进口。
国内苯酚烷基化技术比较成熟,采用该路线可同时生产出邻甲酚和2,6一二甲基苯酚,但产品比例调节余地不大。由于国内聚苯醚合成技术落后,导致大量副产2,6一二甲基苯酚没有出路,而使投资者迟迟不敢建设苯酚烷基化生产邻甲酚装置。因此PPO合成技术不过关、不仅给国内许多急需PPO 工程塑料的行业带来严重影响,同样影响了中国邻甲酚工业的生产与发展,因此中国发展PPO 非常必要,且具有重要意义。
2.2.1研究开发情况
中国对PPO 的研究工作起始于20世纪60年代,但目前尚未掌握大规模工业化生产PPO 树脂的工艺技术。1981年开始,从电子电气工业的发展需要与前景出发,国家将其列为“六五”重点科技攻关项目,由北京市化工研究院与上海合成树脂研究所进行攻关研制。除上述两个研究单位外,清华大学、北京化工大学等也参与了部分研究工作。
目前国内有北京市化工研究院、上海合成树脂研究所等3—4家单位采用进口PPO 树脂自行开发技术生产MPPO,但由于受PPO原料树脂的限制,实际产量均不超过500吨/年,80年代通过聚苯醚中试技术鉴定。
北京市化工研究院较系统地开展了有关聚苯醚的科研工作,已生产投放多种牌号的产品。北京工程塑料厂于1994年建成一套2000吨PPO 树脂装置,年产4000吨MPPO,由于技术方面原因,至今未能正常生产,此外中科院广州化学所对聚苯醚化学改性进行中试研究、中科院长春应化所也对改性聚苯醚膜的气体透过行为进行较多的研究。
另外福建多菱工程塑料有限公司采用碳酸钙、滑石粉、硅酸钙填料改性PPO,得到增强性PPO;北京工业大学开发出PPO/PA6(聚酰胺6)/SEBS合金;西北工业大学对PPO/EP(环氧树脂)进行了细致研究,同时加入胺、酸酐、酚醛树脂等固化促进剂,制备出性能优异的PPO/EP合金等;据报道广东部分企业也对热固性聚苯醚树脂进行研究与小规模生产。
2.2.2生产装置及市场情况
在市场开发方面,尽管国内几乎没有聚苯醚的合成装置,但是由于市场需求强劲,2003年我国MPPO 需求量约达到2.2万吨,几乎全部依赖进口。国内进口的PPO及其合金主要来自美国和日本,如美国GE塑料公司、GE塑料日本公司及日本旭化成公司等。
目前,PPO 合金的应用领域主要是家电和办公设备,而汽车工业是今后国内PPO合金的潜在市场,如汽车车门立柱、雨刷等。在彩电方面主要应用于彩电壳体、彩管支架等。在复印机方面主要用于机架底座等。在“十五”期间,MPPO 以20~,4 以上的速度继续增长;2005年MPPO 国内消费量将达到3.5万~4万吨,2010年及2015年将分别达到8万吨和12万吨,PPO合金形成家电、办公设备和汽车工业三足鼎立之势,从而达到发达国家目前的消费水平。
我国首套千吨级加压法聚苯醚装置于2002年8月在四川华拓公司建成投产。
万吨级聚苯醚项目是山西芮城福斯特化工有限公司从捷克共和国维克斯公司独家引进的具有专利权和填补国内空白的优势项目,该项目预计2005年下半年建成投产。投产后,将年产聚苯醚1万吨,改性聚苯醚合金1.8万吨;实现利税2亿元。该装置的建成投产将填补我国聚苯醚合成项目的空白。该项目的实施将对我国新材料和电子机械事业的发展起到重要的推动作用。
旭化成已与日本日绵公司于苏州设立加工厂,主要加工改性聚苯醚的混配。现已投人生产,包括其他塑料的混配,预计年产量达每年1.8万吨。
目前我国已成为亚洲仅次于日本的第二大改性聚苯醚消费国,预计未来我国MPPO市场的消费份额将进一步提高,我国MPPO将进入市场需求高速增长阶段,企业将会获得重大发展机遇。预计到2010 年, 中国对聚苯醚的需求量每年以15%-20~,4的速度增长,市场前景十分看好。
3 几点建议
(1)由于我国塑料台金市场需求量很大,又主要依靠进口,因此发展塑料合金生产、提高国产树脂的竞争力和国内塑料加工的水平十分重要和必要.尤其是发展利润较高、市场增长较快的工程塑料合金品种,是当前我国塑料台金业的当务之急。工程塑料在我国是一个新型产业,应积极开发具有耐高温、低吸温、高硬度、高韧性的新产品。
(2)尽管目前国内PPO 合成技术不太成熟,但是考虑到PPO的市场前景,且国内有小规模的生产装置,因此应不断地积累经验,为万吨级装置提供技术依据。
(3)加快应用研究的步伐,在加强合成技术研究、探索及引进的同时,国内相当多的生产与研究单位更应该集中精力加快PPO改性与应用研究,因为PPO改性研究与应用,不仅可以促进中国PPO台成技术进展,而且可以获取很高的经济附加值。
(4)消费集中领域是家用电器、汽车和办公自动化等领域,其中汽车领域是最有发展前景的行业。每年需从国外进口2万多吨PPO 和改性PPO 以满足国内市场的需求。随着中国汽车、电子、办公自动化工业的快速发展,其需求量将呈现极其快速的增长速度。今后除继续进行催化剂筛选、聚合物后处理、封端剂选择试验、工艺设计、机理基础研究外,重点要加强开发改性PPO 产品,进一步提高其性能,开发出应用于各个领域的改性PPO 产品。
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