Технология производства поликарбоната

Технология производства поликарбоната
  • Фото: Технология производства поликарбоната

Производство поликарбоната

Пластик поликарбонат получают в результате многостадийного синтеза при участии нескольких ингредиентов. Поликарбонат получают в виде гранул — мелких прозрачных зерен. В таком виде материал легче хранить и транспортировать к месту переработки.

Для получения ароматических поликарбонатов, а только эта группа поликарбонатов имеет промышленное значение, необходимы два вещества, вернее их производные:

  • угольная кислота (фосген)* — служит для синтеза растворителей, красителей, пестицидов, фармацевтических средств.
  • двухатомный фенол (бисфенол А) — в виде белых или светло-коричневых хлопьев или порошка получают из фенола и ацетона, единственный побочный продукт этой реакции — вода.

Межфазная поликонденсация

Технология основана на методе межфазной поликонденсации, когда реакция полимеризации идет на границе раздела двух фаз — жидкости и газа (метод изобретен в России).

Достоинства метода — низкая температура реакции, применение одного органического растворителя, возможность получения поликарбоната высокой молекулярной массы; недостатки — большой расход воды для промывки полимера и, следовательно, большой объем сточных вод, применение сложных смесителей. После синтеза поликарбонатную массу необходимо очистить от растворителей и побочных продуктов реакций, а затем еще теплым пропустить через экструдер для получения прутьев или гранул.

Межфазная поликонденсация бисфенола А с фосгеном в среде водной щелочи и органического растворителя, например метиленхлорида или смеси хлорсодержащих растворителей:

Межфазная поликонденсация

Переэтерификация дифенилкарбоната бисфенолом А в вакууме в присутствии оснований (напр., метилата Na) при ступенчатом повышении температуры от 150 до 300 0C и постоянном удалении из зоны реакции выделяющегося фенола:

Переэтерификация дифенилкарбоната

Процесс проводят в расплаве по периодической схеме. Получаемый вязкий расплав удаляют из реактора, охлаждают и гранулируют.

Достоинство метода — отсутствие растворителя; недостатки — невысокое качество поликарбоната вследствие наличия в нем остатков катализатора и продуктов деструкции бисфенола А, а также невозможность получения поликарбоанта с молекулярной массой более 50000.

Фосгенирование бисфенола А в растворе в присутствии пиридина при температуре ≤ 25°C. Пиридин, служащий одновременно катализатором и акцептором выделяющегося в реакции HCl, берут в большом избытке (не менее 2 молей на 1 моль фосгена). Растворителями служат безводные хлорорганические соединения (обычно метиленхлорид), регуляторами молекулярной массы — одноатомные фенолы. Из полученного реакционного раствора удаляют гидрохлорид пиридина, оставшийся вязкий раствор поликарбоната отмывают от остатков пиридина соляной кислотой. Выделяют поликарбонат из раствора с помощью осадителя (напр., ацетона) в виде тонкодисперсного белого осадка, который отфильтровывают, а затем сушат, экструдируют и гранулируют.
Достоинство метода — низкая температура процесса, протекающего в гомогенной жидкой фазе; недостатки — использование дорогостоящего пиридина и невозможность удаления из поликарбоната примесей бисфенола А.

*Учитывая высокую токсичность фосгена, во второй половине 1990-х годов появились технологии синтеза поликарбоната Лексан без его использования. Они были разработаны компаниями GE Plastics и Bayer, а затем их японскими последователями Asahi, Teijin, Mitsubishi Chemic Достоинства метода — низкая температура реакции, применение одного органического растворителя, возможность получения поликарбоната высокой молекулярной массы; недостатки — большой расход воды для промывки полимера и, следовательно, большой объем сточных вод, применение сложных смесителей.

После синтеза поликарбонатную массу необходимо очистить от растворителей и побочных продуктов реакций, а затем еще теплым пропустить через экструдер для получения прутьев или гранул.

Лицензиями на технологию производства поликарбоната обладают:

  • Bayer Material Science (Германия)
  • Asahi Kasei Chemicals Corporation (Япония)
  • GE plastics (США)

Ведущие производители поликарбонатного сырья в мире:

Ведущие производители поликарбонатного сырья в мире

 

 

 

 

 

 

 

 

Производство листов из поликарбоната

Хранение сырья

На перерабатывающий завод сырье для поликарбоната (поликарбонатный гранулят) прибывает расфасованным в многослойные влагонепроницаемые мешки. Гранулят взвешивают и загружают для хранения в силоса — высокие склады с коническим, воронкообразным, дном, через которое сырье легко отбирать. Гранулят может быть бесцветным, белым или цветным.
Очистка и плавление гранулята

Из силосов по пневмотранспортеру гранулы загружаются в циклон — устройство вроде центрифуги, предназначенное для очистки сырья от пыли — любые посторонние примеси могут отрицательно повлиять на качество поликарбонатных листов: ухудшить их прозрачность, цвет или ослабить прочностные характеристики. Обеспыленные гранулы проходят автоматический дозатор и попадают в бункер — камеру, где происходит их плавление. Туда же добавляют различные присадки для улучшения свойств смеси и будущих листов, например, для вспенивания или предотвращения конденсации воды на поверхности и внутри ячеек. Можно также придать поверхности листа свойство отталкивать грязь и воду. Металлическая крошка обеспечит не только благородный оттенок «металлика», но и будет служить как отражатель инфракрасного излучения, то есть не пропускать тепло. Поликарбонатная смесь плавится в бункере и перемешивается, постепенно нагреваясь до 250-290 градусов Цельсия и превращаясь в однородную массу. Выделяемые при этом газы отводятся наружу.
Экструзия

Следующий узел производственной линии — экструдер. Именно в нем формируется соответствующая структура листа — монолитная или сотовая. Применение экструдера объясняется тем, что поликарбонат даже в жидком состоянии остается высоковязким веществом, и формировать из него ровные листы эффективнее всего путем продавливания (экструзии) через специальную матрицу, или фильеру. Так получается изделие нужного профиля. Помимо основного процесса экструзии поликарбонатной массы одновременно происходит соэкструзия тонкой пленки, поглощающей ультрафиолетовое излучение. Подобная защита обеспечивает листу неизменность оптических качеств в течение многих лет и сохраняет его превосходную прочность. Затем сформированная поликарбонатная лента попадает под пресс, который придает ей нужную толщину и гладкость, и двигается далее по транспортеру, релаксируя, то есть освобождаясь от испытанных нагрузок.

Нарезка и контроль качества

Когда поликарбонатная лента остыла и приняла свою естественную форму, ее нарезают на листы. Регулируемыми ножницами сначала обрезается кромка, а затем происходит поперечная нарезка листов. Стандартные ширина и длина листа составляют 2,1 и 6, 12 метров соответственно. Возможно создание и нестандартных размеров панелей по индивидуальному заказу. Готовые панели складывают на поддон, специалисты с помощью приборов проверяют их качество: толщину, прочность, светопропускание, толщину УФ-защитного слоя, инородные вкрапления и т.д. После этого поликарбонатные панели увозят на автоматических погрузчиках на склад, а оттуда доставляют в магазины и конечному потребителю.

Ведущие производители экструзионного оборудования для термопластов: OMIPA (Италия), BAYER (Германия), AMUT (США), BAUSANO (Италия), TRIMEC (Индия), KUHNE (Германия), TOSHIBA (Япония).

 

ТОО «AS STROY HOLDING»
050016 Республика Казахстан,
г. Алматы, ул. Чайковского, 22 офис 109, 110.
Телефон/факс: +7 (727) 233 57 43, 233 57 25, 279 63 95
Сотовый телефон +7 (701) 756 81 96
E-mail: alstroy_k@mail.ru
Оцените эту запись: