Polikarbonat (PC), farklı ester grupları içeren moleküler bir zincirdir ve moleküler yapısına göre alifatik, alisiklik, aromatik olmak üzere üçe ayrılabilir; bunların en pratik değeri aromatik gruptur ve en önemlisi genel ağır ortalama molekül ağırlığı (Mw) 20-100.000 olan bisfenol A tipi polikarbonattır.

Resim PC yapısal formülü

Polikarbonat iyi mukavemet, tokluk, şeffaflık, ısı ve soğuk direnci, kolay işlenebilirlik, alev geciktirici ve diğer kapsamlı performanslara sahiptir, ana alt akış uygulamaları elektronik aletler, levha ve otomotivdir, bu üç endüstri polikarbonat tüketiminin yaklaşık %80'ini oluşturur, diğerleri endüstriyel makine parçaları, CD-ROM, paketleme, ofis ekipmanları, tıbbi ve sağlık bakımı, film, eğlence ve koruyucu ekipman ve diğer birçok alan da geniş bir uygulama yelpazesine ulaşmış ve en hızlı büyüyen kategorideki beş mühendislik plastiğinden biri haline gelmiştir.

2020 yılında küresel PC üretim kapasitesi yaklaşık 5,88 milyon ton iken, Çin'in PC üretim kapasitesi 1,94 milyon ton/yıl olup, üretim yaklaşık 960.000 tondur. Çin'in 2020 yılındaki görünür polikarbonat tüketimi 2,34 milyon tona ulaşırken, yaklaşık 1,38 milyon tonluk bir açık bulunmakta olup, yurt dışından ithalat yapılması gerekmektedir. Büyük pazar talebi, üretimi artırmak için çok sayıda yatırımı çekmiş olup, Çin'de aynı anda yapım aşamasında ve önerilen çok sayıda PC projesi olduğu tahmin edilmekte olup, önümüzdeki üç yıl içinde yurt içi üretim kapasitesinin 3 milyon ton/yılı aşacağı ve PC endüstrisinin Çin'e doğru ivmelenen bir transfer eğilimi gösterdiği tahmin edilmektedir.

Peki, PC üretim süreçleri nelerdir? PC'nin yurt içi ve yurt dışındaki gelişim tarihi nedir? Çin'deki başlıca PC üreticileri hangileridir? Şimdi kısaca bir inceleme yapalım.

PC üç ana akım üretim süreci yöntemi

PC endüstrisinde arayüz polikondenzasyon fotogaz yöntemi, geleneksel erimiş ester değişim yöntemi ve fotogazsız erimiş ester değişim yöntemi olmak üzere üç ana üretim prosesi bulunmaktadır.
Resim Resim
1. Arayüz polikondensasyon fosgen yöntemi

Fosgenin inert bir çözücü ve bisfenol A'nın sulu sodyum hidroksit çözeltisine tepkimesiyle küçük molekül ağırlıklı polikarbonat üretilir ve ardından yüksek molekül ağırlıklı polikarbonata yoğunlaştırılır. Bir zamanlar, endüstriyel polikarbonat ürünlerinin yaklaşık %90'ı bu yöntemle sentezleniyordu.

Arayüz polikondenzasyon fosgen yönteminin PC avantajları, 1,5-2*105'e ulaşabilen yüksek bağıl molekül ağırlığı, saf ürünler, iyi optik özellikler, daha iyi hidroliz direnci ve kolay işlemedir. Dezavantajı ise, polimerizasyon işleminin son derece toksik fosgen ve metilen klorür gibi ciddi çevre kirliliğine neden olan toksik ve uçucu organik çözücülerin kullanımını gerektirmesidir.

Erimiş ester değişim yöntemi, ontojenik polimerizasyon olarak da bilinir, ilk olarak Bayer tarafından, yüksek sıcaklık, yüksek vakum, katalizör varlığında ester değişimi, ön-yoğunlaşma, yoğuşma reaksiyonu için erimiş bisfenol A ve difenil karbonat (Difenil Karbonat, DPC) kullanılarak geliştirilmiştir.

DPC prosesinde kullanılan hammaddelere göre geleneksel erimiş ester değişim yöntemi (dolaylı fotogaz yöntemi olarak da bilinir) ve fotogazsız erimiş ester değişim yöntemi olarak ikiye ayrılabilir.

2. Geleneksel erimiş ester değişim yöntemi

2 adıma ayrılır: (1) fosgen + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, dolaylı bir fosgen işlemidir.

İşlem kısadır, çözücü içermez ve üretim maliyeti arayüzey yoğunlaştırma fosgen yönteminden biraz daha düşüktür, ancak DPC üretim sürecinde hala fosgen kullanılır ve DPC ürünü eser miktarda kloroformat grupları içerir, bu da PC'nin nihai ürün kalitesini etkileyecektir ve bu da işlemin tanıtımını bir dereceye kadar sınırlar.

3. Fosgen içermeyen erimiş ester değişim yöntemi

Bu yöntem 2 adıma ayrılır: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, hammadde olarak dimetil karbonat DMC ve DPC sentezlemek için fenol kullanılır.

Ester değişimi ve yoğunlaştırmadan elde edilen yan ürün fenol, DPC prosesinin sentezine geri dönüştürülebilir, böylece malzeme geri kazanımı ve iyi bir ekonomi sağlanır; hammaddelerin yüksek saflığı sayesinde ürünün kurutulması ve yıkanması gerekmez ve ürün kalitesi iyidir. Bu proses fosgen kullanmaz, çevre dostudur ve yeşil bir proses yoludur.

Petrokimya işletmelerinin üç atığına ilişkin ulusal gereklilikler Petrokimya işletmelerinin güvenliği ve çevre korumasına ilişkin ulusal gerekliliklerin artması ve fosgen kullanımının kısıtlanmasıyla birlikte, fosgen içermeyen erimiş ester değişim teknolojisi, gelecekte dünyada PC üretim teknolojisinin gelişme yönü olarak arayüz polikondenzasyon yönteminin yerini kademeli olarak alacaktır.