Polikarbonat (PC) je molekularni lanac koji sadrži karbonatnu grupu. Prema molekularnoj strukturi, s različitim esterskim grupama, može se podijeliti na alifatske, aliciklične i aromatične, od kojih najpraktičniju vrijednost imaju aromatične grupe, a najvažnija je vrsta polikarbonata bisfenola A. Prosječna molekularna težina (Mw) u prosjeku se kreće od 20 do 100.000.

Slika PC strukturna formula

Polikarbonat ima dobru čvrstoću, žilavost, prozirnost, otpornost na toplinu i hladnoću, jednostavnu obradu, usporavanje plamena i druge sveobuhvatne performanse, glavne primjene u nizvodnoj industriji su elektronički uređaji, limovi i automobilska industrija, a ove tri industrije čine oko 80% potrošnje polikarbonata, a ostale primjene u dijelovima industrijskih mašina, CD-ROM-ovima, ambalaži, kancelarijskoj opremi, medicinskoj i zdravstvenoj zaštiti, folijama, opremi za razonodu i zaštitnoj opremi i mnogim drugim oblastima također su postigle širok spektar primjena, postavši jedna od pet inženjerskih plastika u najbrže rastućoj kategoriji.

U 2020. godini, globalni kapacitet proizvodnje računara iznosio je oko 5,88 miliona tona, dok je kineski kapacitet proizvodnje računara iznosio 1,94 miliona tona godišnje, što je oko 960.000 tona. Dok je prividna potrošnja polikarbonata u Kini u 2020. godini dostigla 2,34 miliona tona, postoji jaz od skoro 1,38 miliona tona, zbog potrebe za uvozom iz inostranstva. Ogromna potražnja na tržištu privukla je brojne investicije za povećanje proizvodnje. Procjenjuje se da se u Kini istovremeno gradi i predlaže mnogo projekata za proizvodnju računara, a domaći proizvodni kapacitet će u naredne tri godine premašiti 3 miliona tona godišnje. Industrija računara pokazuje ubrzani trend preseljenja u Kinu.

Dakle, koji su proizvodni procesi računara? Kakva je historija razvoja računara u zemlji i inostranstvu? Koji su glavni proizvođači računara u Kini? Zatim ćemo ukratko analizirati.

Tri glavne metode proizvodnog procesa za PC

Metoda međufazne polikondenzacije fotogasom, tradicionalna metoda izmjene rastaljenog estera i metoda izmjene rastaljenog estera bez fotogasa su tri glavna proizvodna procesa u PC industriji.
Slika Slika
1. Metoda međufazne polikondenzacije fosgena

To je reakcija fosgena u inertnom rastvaraču i vodenom rastvoru natrijum hidroksida bisfenola A da bi se dobio polikarbonat male molekularne težine, a zatim kondenzovao u polikarbonat visoke molekularne težine. U jednom trenutku, oko 90% industrijskih polikarbonatnih proizvoda sintetizovano je ovom metodom.

Prednosti metode interfacialne polikondenzacije fosgena PC su visoka relativna molekularna težina, koja može doseći 1,5~2*105, te čisti proizvodi, dobra optička svojstva, bolja otpornost na hidrolizu i jednostavna obrada. Nedostatak je što proces polimerizacije zahtijeva upotrebu visokotoksičnog fosgena i toksičnih i isparljivih organskih rastvarača poput metilen hlorida, koji uzrokuju ozbiljno zagađenje okoliša.

Metoda izmjene estera topljenjem, poznata i kao ontogena polimerizacija, prvi put je razvijena od strane Bayera, koristeći rastopljeni bisfenol A i difenil karbonat (difenil karbonat, DPC), na visokoj temperaturi, visokom vakuumu, uz prisustvo katalizatora za izmjenu estera, prethodnu kondenzaciju, reakciju kondenzacije.

Prema sirovinama koje se koriste u DPC procesu, on se može podijeliti na tradicionalnu metodu izmjene rastopljenog estera (poznatu i kao indirektna fotogasna metoda) i metodu izmjene rastopljenog estera bez fotogasa.

2. Tradicionalna metoda izmjene rastopljenog estera

Podijeljen je u 2 koraka: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, što je indirektni proces s fosgenom.

Proces je kratak, bez rastvarača, a troškovi proizvodnje su nešto niži od metode međufazne kondenzacije fosgena, ali proces proizvodnje DPC-a i dalje koristi fosgen, a DPC proizvod sadrži tragove kloroformatnih grupa, što će uticati na kvalitet konačnog proizvoda PC-a, što do određene mjere ograničava promociju procesa.

3. Metoda izmjene rastaljenog estera bez fosgena

Ova metoda je podijeljena u 2 koraka: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, koja koristi dimetil karbonat DMC kao sirovinu i fenol za sintezu DPC-a.

Nusproizvod fenol dobijen izmjenom estera i kondenzacijom može se reciklirati u sintezu DPC procesa, čime se ostvaruje ponovna upotreba materijala i dobra ekonomičnost; zbog visoke čistoće sirovina, proizvod također ne treba sušiti i prati, a kvalitet proizvoda je dobar. Proces ne koristi fosgen, ekološki je prihvatljiv i predstavlja zeleni procesni put.

S nacionalnim zahtjevima za tri vrste otpada petrohemijskih preduzeća. S povećanjem nacionalnih zahtjeva za sigurnost i zaštitu okoliša petrohemijskih preduzeća i ograničenjem upotrebe fosgena, tehnologija izmjene rastopljenih estera bez fosgena će postepeno zamijeniti metodu međufazne polikondenzacije u budućnosti kao smjer razvoja tehnologije proizvodnje PC-a u svijetu.