聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來增長速度好快的通用工程塑料。目前廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運動器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領(lǐng)域。

一、生產(chǎn)狀況

聚碳酸酯工業(yè)化合成主要是界面光氣化路線，以雙酚A為原料，使用光氣、氫氧化鈉和二氯甲烷為原料及反應助劑，此法工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較高，易于規(guī)?；瓦B續(xù)化生產(chǎn)，經(jīng)濟性好等，長期占據(jù)著聚碳酸酯生產(chǎn)的主導地位。但由于該法使用的原料光氣劇毒，因此近年來各大公司紛紛研究非光氣法生產(chǎn)路線。1993年非光氣法工藝研究成功，并由GE塑料日本公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。主要以雙酚A與碳酸二苯酯為原料，該工藝是一種符合環(huán)境要求的“綠色工藝”，已成為今后聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展方向，預計未來在聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)主導地位。

2002年全球PC總生產(chǎn)能力約230萬噸/年，PC生產(chǎn)主要集中在美國、西歐和日本，上述三大產(chǎn)地生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的90％。目前世界聚碳酸酯工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大特點，一是生產(chǎn)更趨集中和壟斷，德國拜耳公司、美國GE化學公司、道化學公司及日本帝人公司的生產(chǎn)能力占世界總生產(chǎn)能力的80％左右，這幾大公司控制著世界聚碳酸酯的生產(chǎn)與市場，主宰著世界聚碳酸酯的命運。二是亞洲發(fā)展迅速，近年來隨著亞洲經(jīng)濟逐步恢復，中國、印度經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對工程塑料的需求越來越強勁，世界著名聚碳酸酯生產(chǎn)商紛紛來亞洲投資建廠，據(jù)不完全統(tǒng)計．1997～2002年建設(shè)或擬建的聚碳酸酯裝置70％在亞洲。

我國原有10余家聚碳酸酯生產(chǎn)企業(yè)， 目前能維持生產(chǎn)僅有3家，分別為常州合成化工總廠3000噸/年(光氣法)、上海中聯(lián)化工廠1200噸/年(酯交換法)、重慶長風化工廠1000噸/年(酯交換法)，總產(chǎn)能約5000噸/年，年產(chǎn)量不足千噸。與國外公司相比，不僅規(guī)模極小，而且技術(shù)落后，遠遠不能滿足國內(nèi)需求。但是，我國將很快形成投資熱潮。目前在華投資聚碳酸酯的國際跨國公司，主要有德國拜耳、日本帝人。拜耳公司在上海漕涇化工區(qū)18億美元的好期投資中，包括20萬噸／年聚碳酸酯及配套的20萬噸／年雙酚A項目，將于2005年建成。日本帝人公司發(fā)言人宣布其制造和銷售樹脂的子公司帝人化成將從2005年4月開始在浙江省生產(chǎn)聚碳酸酯樹脂，投資5億美元，2007年形成年產(chǎn)10萬噸聚碳酸酯的生產(chǎn)規(guī)模。從國內(nèi)方面看，中國藍星計劃2004年在南通或蘭州建10 萬噸/年聚碳酸酯裝置，中國精細化工（常州）開發(fā)園區(qū)將建設(shè)5000噸/年特種聚碳酸酯。

二、市場需求

1995年以前聚碳酸酯在國內(nèi)主要用于制備紡織業(yè)用沙管，占總消耗量的50％左右。1995年以后逐漸轉(zhuǎn)向電子／電氣、光盤、建筑、汽車工業(yè)等領(lǐng)域，需求量急劇增加。1995年我國聚碳酸酯的消費量為4.2萬噸，到2002年猛漲至34.3萬噸，年均增長率高達35％左右，遠遠高于國民經(jīng)濟的平均增長速度和其它通用工程塑料的增長速度。由于國內(nèi)產(chǎn)量極小，我國使用的聚碳酸酯主要從國外進口。2000、2001和2002年我國PC凈進口量分別為23.5萬噸、21.2萬噸、34.2萬噸。

我國PC好大消費用戶是電子電氣工業(yè)，如電器儀表屏、計算機和辦公設(shè)備的配件等，2002年消耗PC約15萬噸；隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，促使聚碳酸酯中空陽光板、隔音屏障、天棚的需求迅速增長，2002年國內(nèi)中空陽關(guān)板消耗PC約10萬噸；隨著國內(nèi)CD、VCD、DVD市場的迅速發(fā)展，光盤已成為國內(nèi)聚碳酸酯需求增長好快的領(lǐng)域，年均增長率超過40％，據(jù)保守估計，2002年，國內(nèi)光盤生產(chǎn)線150余條，年消耗PC約4萬噸左右；飲水桶及一些食品容器約消耗PC3萬噸左右；汽車工業(yè)、復合材料、安全玻璃等行業(yè)消耗PC約2萬噸。

隨著我國國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是電子／電氣工業(yè)、汽車工業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，另外城市建設(shè)和西部大開發(fā)等基礎(chǔ)項目的建設(shè)將對新型建筑材料有較大的需求。業(yè)內(nèi)人士預計未來幾年我國聚碳酸酯的需求年均增長率將保持在15％左右，2005年我國聚碳酸酯的需求量將達到45萬噸左右。

鑒于我國未來聚碳酸酯市場需求潛力巨大，國內(nèi)許多單位通過各種途徑尋求國外先進技術(shù)，近年來，除德國拜耳公司和上海氯堿股份公司合資建設(shè)5萬噸/年P(guān)C項目較為明確外，美國GE與燕山石化合資項目，常州合成化工廠、海南洋浦開發(fā)區(qū)、蚌埠建設(shè)投資公司準備招商引資建設(shè)聚碳酸酯的計劃，至今尚無大的進展。即使上海PC項目如期建成，也遠遠不能滿足國內(nèi)巨大市場需求。

由于PC優(yōu)越的綜合性能日益受到重視，許多生產(chǎn)商對PC前景過于樂觀，尤其是1997—2002年間全球生產(chǎn)能力急劇增長，國外權(quán)威機構(gòu)預計未來幾年內(nèi)全球的Pc將出現(xiàn)一定產(chǎn)能過剩，價格將有所下降，這對于主要依賴進口的我國無疑是件好事。

三、應用發(fā)展

盡管PC具有許多優(yōu)異性能，然而由于PC分子鏈的高剛性和大的空間阻位使其具有較高的熔體粘度，因此加工困難，易開裂，耐溶劑性和耐磨損性較差，因此對PC改性研究成為PC應用研究好重要的課題，目前聚合物合金化成為PC改性重要途徑，國外已有大量性能優(yōu)良PC合金投入市場，國內(nèi)開發(fā)研究起步較晚，因此借鑒國外PC合金研究開發(fā)經(jīng)驗，非常有助于我國PC應用研究。

（一）PC合金改性

PC／ABS合金，PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應力和沖擊強度對制品厚度的敏感性。目前PC／ABS合金發(fā)展迅速，全球產(chǎn)量約為80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發(fā)推出PC／ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車工業(yè)中得到廣泛應用，另外還廣泛應用于計算機、復印機和電子電氣部件等。我國近年來也開始一定研究和生產(chǎn)，如上海杰事杰公司的PC／ABS合金材料已應用于汽車裝飾件、燈殼和耐熱電器殼體；中科院長春應用化學所開發(fā)的高耐熱、高耐熱高抗沖、高耐熱阻燃三個品級的PC／ABS合金材料已被國內(nèi)數(shù)家汽車制造公司使用，用做前裝飾板、儀表板及物品箱蓋專用料等。蘭州大學研究在PC／ABS共混體系中加入高壓聚乙烯進行增容改性，得到混合物流動性好且低溫韌性與模量幾乎不受影響，適用于制作薄壁板材；國內(nèi)研究人員為了降低PC／ABS兩相之間的界面能，在PC和ABS中加入抗沖擊劑MBS，合金的空沖擊度可以達到極高值，PC／ABS／MBS外觀呈象牙白、質(zhì)地均勻、手感極佳。

PC／PS合金，該合金為部分相容、非晶／非晶體系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，從而改善PC的加工流動性，加入少量的PS可使PC熔體粘度大幅度下降，PS在PC中還可以起到剛性有機填料的作用，PC與PS均為透明材料，二者折射率非常接近，因此PC／PS合金透明，具有良好的光學特性。PC／PS合金組成對合金力學性能、熱性能和加工性能影響較大，隨著PS含量的增加，PC／PS體系的流動性增加，硬度、拉伸強度和沖擊強度提高，而熱變形溫度下降。當PS含量在某一值時候，沖擊強度和拉伸強度出現(xiàn)極大值。因此選擇合適的PC和PS配比，可以制得高性能的PC／PS合金。另外增容劑對PC／PS共混體系的性能有較大影響，通常選用苯乙烯，通過在PC末端引發(fā)雙鍵接枝苯乙烯，得到接枝聚合物對PC／PS共混體系有增容作用，可以大大提高PC與PS相容性，這種材料適合制作光盤等。近年來PC／PS合金應用范圍不斷擴大，新品種不斷涌現(xiàn)，如日本推出的PC／PS合金Novally x 7000， 同ABS一樣，易上漆及進行油墨印刷；日本出光石化推出不合鹵素的PC／PS阻燃合金系列，與阻燃ABS相比，具有韌性高、流動性好、剛性高、阻燃性好等特點。

PC／PBT合金，PBT具有優(yōu)異的力學性能、耐化學腐蝕及易成型等特點，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動性、改善了加工性能和耐化學藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好，因而其沖擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的沖擊強度。如熱塑彈性體乙烯／甲基丙烯酸酯共聚物的鋅鹽，對PC／PBT共混體系起到增容增韌作用。另外加入一些結(jié)晶成核劑可以提高共混體系結(jié)晶度；在PC／PBT共混體系中加入少量低壓聚乙烯，可以提高共混物的流動性，對共混體系起增韌作用，并可改善合金的外觀；在PC／PBT中加入乙烯／乙酸乙烯酯共聚物可以進一步增強相容性并提高耐沖擊強度；PC與PBT之間發(fā)生酯化反應，可以提高其相容性， 日本科研人員用PC和PBT在酯交換催化劑存在下，制得PC／PBT共混物，綜合性能良好，而且具有較好透明性；用與PC折光率相近的玻璃纖維增強PC／PBT，不但體系綜合性能優(yōu)良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前國外PC／PBT合金產(chǎn)品主要用于汽車保險杠、包裝薄膜材料、汽車底座和座位等。

PC／PET合金，PET具有較好的力學性能和耐化學藥品性，PC／PET既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐溶劑性，而且PET的加入還能改善PC的加工流動性。國內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)，當PC／PET比例為1／3的時候，兩相之間形成了界面層，此時PC／PET相容性好好。另外PC與PET發(fā)生酯交換反應是提高相容性好好的辦法之一，其中催化劑種類選擇對反應影響非常大，通過研究發(fā)現(xiàn)鑭系催化劑與傳統(tǒng)的催化劑(如鈦類)相比有較高的催化活性，而且沒有副反應，同時發(fā)現(xiàn)酯交換反應主要發(fā)生于兩相界面處。在PC／PET共混體系中，加入彈性體如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韌性和抗沖擊強度。

目前關(guān)于PC合金的研究與開發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開發(fā)并推向市場，尤其是聚酯共混改性PC，如PET／PCL(由乙二醇、低分子量聚己內(nèi)酯和對苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)與PC共混改性；由1，4—環(huán)已烷二甲醇、乙二醇和對苯二甲酸制的聚酯與PC共混改性，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強度等；聚己內(nèi)酯以玻璃纖維作為增強材料，用酯交換催化劑促進聚己內(nèi)酯與PC進行共混改性，可以得到加工性能好、高剛性的透明材料；聚(1，4—環(huán)己烷二甲酸—1，4—環(huán)己烷二甲醇)酯改性PC，可以明顯改善PC的透明性和耐黃變性能，可以用作光盤材料；液晶聚酯改性PC，可以用來改善PC的熔融加工性能和力學性能。

（二）應用領(lǐng)域拓展

隨著PC合金材料的研究不斷進展，PC的應用范圍不斷擴大，以下簡要介紹一些國內(nèi)PC極具開發(fā)前景的應用領(lǐng)域。

寬波透光的光學器械，作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤基材在全球大量使用， 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤，還可以適用于高密度記錄光盤的基材，尤其是PC與苯乙烯接枝生成的共聚物具有極佳的應用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片，在PC分子鏈中引入硅氧基團，可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料，用于制作耐高溫光學纖維的芯材，若在PC分子鏈中的C—H鏈為C—F鏈所取代，則可以對可見光的吸收減少，能有效降低傳遞途中的信號損失。另外PC良好透光性，在透明窗材高層建筑幕墻、機場和體育場館透明建筑材料等方面應用非常普遍和具有潛力，今后重點是提高表面硬度和抗靜電性。

阻燃環(huán)保的通信電器，由于PC良好電絕緣性能，廣泛應用于通信電信設(shè)備領(lǐng)域， 目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后重點開發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無污染阻燃PC材料成為開發(fā)重點，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無鹵環(huán)保磷系阻燃劑會明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強度，因此比較適宜的是有機硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對PC材料提出更高要求，目前PC／ABS合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應用。

表面金屬化的汽車部件，PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強度，廣泛應用于各種汽車零部件中，但是電鍍過程中會降低它的沖擊韌性，因此采用彈性體與PC共混改性，所合彈性體分散了致開裂應力，雖經(jīng)電鍍也不會降低其沖擊韌性，因此電鍍級PC樹脂非常具有開發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料，應用于計算機中。

低殘留有害物的食品容器，工業(yè)合成PC是雙酚義型，由于合成時有微量未反應的單體雙酚A殘留在樹脂中，在作為飲用水桶和食品容器時，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開發(fā)衛(wèi)生級的PC樹脂，用作飲水桶和其他食品容器的生產(chǎn)與使用，國內(nèi)應用前景非常看好。

防開裂脆化的醫(yī)療器械，PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應用于醫(yī)療器械中，由于其耐化學品性較差，在化學藥品存在下易引起內(nèi)應力開裂，如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應用要解決高溫消毒導致裂紋的老化現(xiàn)象，若克服這些缺點，PC在醫(yī)療器械中應用可迅速擴大。

目前我國聚碳酸酯需求幾乎完全依賴進口，進口量與日俱增，大力發(fā)展聚碳酸酯工業(yè)十分迫切和必要。