Polikarbonat (PC), farklı ester grupları içeren moleküler bir zincirdir, moleküler yapısına göre alifatik, alisiklik, aromatik olmak üzere 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 ulaşarak en hızlı büyüyen kategorideki beş mühendislik plastiğinden biri haline gelmiştir.

2020 yılında küresel PC üretim kapasitesi yaklaşık 5,88 milyon ton, Çin'in PC üretim kapasitesi 1,94 milyon ton/yıl, üretim yaklaşık 960.000 ton iken, 2020 yılında Çin'de polikarbonatın görünür tüketimi 2,34 milyon tona ulaşırken, yaklaşık 1,38 milyon tonluk bir boşluk var, yabancı ülkelerden ithalat yapılması gerekiyor. Büyük pazar talebi, üretimi artırmak için çok sayıda yatırımı çekmiş, Çin'de aynı anda inşa halinde ve önerilen birçok PC projesi olduğu tahmin ediliyor ve önümüzdeki üç yıl içinde yerel üretim kapasitesinin 3 milyon ton/yılı aşacağı ve PC endüstrisinin Çin'e transfer konusunda hızlanan bir eğilim gösterdiği belirtiliyor.

Peki, PC'nin üretim süreçleri nelerdir? PC'nin yurtiçi ve yurtdışındaki gelişim tarihi nedir? Çin'deki başlıca PC üreticileri hangileridir? Şimdi kısaca bir tarama yapacağız.

PC üç ana üretim süreci yöntemi

PC endüstrisinde arayüz polikondensasyon 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 çözücü ve bisfenol A'nın sulu sodyum hidroksit çözeltisine tepkimesiyle küçük molekül ağırlıklı polikarbonat üretilmesi ve ardından yüksek molekül ağırlıklı polikarbonata yoğunlaştırılmasıdır. Bir zamanlar, endüstriyel polikarbonat ürünlerinin yaklaşık %90'ı bu yöntemle sentezleniyordu.

Arayüz polikondensasyon fosgen yöntemi PC'nin avantajları, 1,5~2*105'e ulaşabilen yüksek bağıl moleküler ağırlık ve saf ürünler, iyi optik özellikler, daha iyi hidroliz direnci ve kolay işlemedir. Dezavantajı, polimerizasyon işleminin son derece toksik fosgen ve ciddi çevre kirliliğine neden olan metilen klorür gibi toksik ve uçucu organik çözücülerin kullanımını gerektirmesidir.

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

DPC prosesinde kullanılan hammaddelere göre geleneksel erimiş ester değişim yöntemi (dolaylı fotogaz yöntemi olarak da bilinir) ve fotogazsız erimiş ester değişim yöntemi olmak üzere 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 işlemi hala fosgen kullanmaktadır ve DPC ürünü eser miktarda kloroformat grupları içermektedir, bu da PC'nin nihai ürün kalitesini etkileyecektir ve bu da işlemin tanıtımını bir dereceye kadar sınırlayacaktır.

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 yoğunlaşmadan elde edilen yan ürün fenol, DPC işleminin sentezine geri dönüştürülebilir, böylece malzeme yeniden kullanımı ve iyi ekonomi elde edilir; hammaddelerin yüksek saflığı nedeniyle, ürünün kurutulması ve yıkanması gerekmez ve ürün kalitesi iyidir. İşlem fosgen kullanmaz, çevre dostudur ve yeşil bir işlem yoludur.

Petrokimya işletmelerinin üç atığına yönelik ulusal gereklilikler Petrokimya işletmelerinin güvenliği ve çevre korumasına yönelik ulusal gerekliliklerin artması ve fosgen kullanımının kısıtlanmasıyla birlikte, fosgen içermeyen erimiş ester değişim teknolojisi, gelecekte PC üretim teknolojisinin dünya çapında gelişiminin yönü olarak arayüz polikondensasyon yönteminin yerini kademeli olarak alacaktır.