पीसी पोकळ शीट एक्सट्रूजन लाइन

पॉली कार्बोनेट पीसीसाठी पॉलिमरायझेशन पद्धतींचे संशोधन आणि बाजार विश्लेषण

पीसी पोकळशीट एक्सट्रूझन लाइन：पॉलीकार्बोनेट (पीसी) हा आण्विक साखळीत कार्बोनेट गट असलेले एक पॉलिमर आहे, आण्विक रचना सूत्र सूत्रात दर्शविले आहे.

पीसी हा जवळजवळ रंगहीन, काचेसारखा, आकारहीन पॉलिमर आहे ज्यामध्ये चांगले ऑप्टिकल गुणधर्म, उष्णता प्रतिरोधकता, प्रभाव प्रतिरोधकता, कमकुवत आम्ल आणि अल्कली आणि तटस्थ तेलांना प्रतिकार आहे. उच्च सापेक्ष आण्विक वस्तुमान असलेल्या पीसीमध्ये उच्च कडकपणा असतो, परंतु तो हायड्रोलिसिसला कमी प्रतिरोधक असतो, चिप्सला संवेदनशील असतो, स्क्रॅचिंगला कमी प्रतिरोधक असतो, विशिष्ट सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सना संवेदनशील असतो, अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशाच्या दीर्घकाळ संपर्कात राहिल्यास पिवळा पडतो आणि उच्च दाबाच्या वाफेला वारंवार येणाऱ्या उत्पादनांसाठी वापरता येत नाही.

एस्टर ग्रुपच्या रचनेनुसार पीसीला अ‍ॅलिफॅटिक, अ‍ॅरोमॅटिक, अ‍ॅलिफॅटिक-अरोमॅटिक आणि इतर प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते, ज्यामध्ये अ‍ॅलिफॅटिक आणि अ‍ॅलिफॅटिक-अरोमॅटिक पीसीमध्ये कमी यांत्रिक गुणधर्म असतात, ज्यामुळे अभियांत्रिकी प्लास्टिकमध्ये त्यांचा वापर मर्यादित होतो; आतापर्यंत फक्त अ‍ॅरोमॅटिक पीसी औद्योगिकदृष्ट्या तयार केले गेले आहेत. त्याच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांमुळे, पीसी उत्कृष्ट एकूण कामगिरीसह सर्वात वेगाने वाढणाऱ्या सामान्य अभियांत्रिकी प्लास्टिकपैकी एक बनला आहे आणि इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिकल उपकरणे, शीट कंटेनर, ऑटोमोटिव्ह उद्योग, वैद्यकीय उपकरणे आणि संरक्षक उपकरणे या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो आणि एरोस्पेस आणि एव्हिएशन, ऑप्टिकल घटक आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक माहिती यासारख्या नवीन क्षेत्रात वेगाने विस्तारत आहे.

पीसी उत्पादन प्रक्रिया

सध्या, पीसीसाठी तीन उत्पादन प्रक्रिया आहेत, म्हणजे फोटोगॅस इंटरफेस पॉलीकॉन्डेन्सेशन (ज्याला फोटोगॅस पद्धत देखील म्हणतात), वितळलेले एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन आणि नॉन-फोटोगॅस वितळलेले एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन.

१.फोटोगॅस इंटरफेशियल पॉलीकॉन्डेन्सेशन

प्रथम, कोकिंग कोळसा किंवा कमी-कार्बन अल्केन्सचे आंशिक ऑक्सिडेशन आणि शुद्धीकरण करून CO मिळवले जाते, तर जलीय NaCl चे इलेक्ट्रोलायझेशन करून Cl2 आणि NaOH मिळवले जाते. परिणामी CO ची Cl2 सोबत अभिक्रिया करून कच्चा माल फॉस्जीन तयार केला जातो, जो CH2Cl2 द्रावणात BPA सह इंटरफेशियल कंडेन्सेशनमधून PC तयार करतो.

याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार होणारे NaOH अभिक्रिया प्रक्रियेत उत्प्रेरक म्हणून काम करते. प्राप्त झालेले पीसी द्रावण प्रथम मोठ्या प्रमाणात पाण्याने धुवून शुद्ध केले जाते, नंतर हेक्सेन किंवा टोल्युइन घालून आणि CH2Cl2 सारखे सॉल्व्हेंट काढून टाकण्यासाठी डिस्टिलिंग केले जाते जेणेकरून पीसी पेलेट्स मिळतात. वाळलेल्या पीसीला वितळवणाऱ्या ग्रॅन्युलेटरचा वापर करून दाणेदार केले जाते. ही अभिक्रिया वातावरणीय दाबावर केली जाते आणि पॉलीकंडेन्सेशन अभिक्रियेनंतर वेगळे केलेले पदार्थ, सेंट्रीफ्यूगेशनमधून मिळणारे मातृ द्रव, डायक्लोरोमेथेन आणि हायड्रोक्लोरिक आम्ल पुनर्वापर केले जाते.

प्रक्रिया परिपक्व आहे, उत्पादनाची गुणवत्ता उच्च आहे, कच्च्या मालाच्या शुद्धतेसाठी कोणत्याही विशेष आवश्यकता नाहीत, प्रतिक्रिया उपकरणे तुलनेने सोपी आहेत आणि कमी तापमान आणि कमी दाबाच्या परिस्थितीत करता येतात, परंतु तयारी प्रक्रियेतील अवशिष्ट क्लोराइड आयन उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम करतील. याव्यतिरिक्त, कच्चा माल हा अत्यंत विषारी फॉस्जीन आहे, जो तुलनेने धोकादायक आहे, तर निर्माण होणाऱ्या कचरा वायू आणि सांडपाण्याचे प्रमाण मोठे आहे.

जीई (जनरल इलेक्ट्रिक) प्लास्टिक, बायर आणि मित्सुबिशी केमिकल हे उपचारानंतरच्या प्रक्रियेत बाष्पीभवन आणि अवक्षेपण एकत्र करून सॉल्व्हेंट्स आणि अवक्षेपकांच्या मदतीने विरघळणारी अशुद्धता काढून टाकतात आणि शुद्धीकरण प्रभाव सुधारतात.

२. मेल्ट एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन
मेल्ट एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन हे कच्च्या मालाच्या रूपात फिनॉलवर आधारित आहे, डीपीसी प्रथम इंटरफेशियल फोटोगॅसिफिकेशन अभिक्रियाद्वारे तयार केले जाते, नंतर उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत (जसे की लिथियम हॅलाइड, लिथियम हायड्रॉक्साइड, लिथियम अॅल्युमिनियम हॅलाइड आणि बोरॉन हायड्रॉक्साइड इ.) आणि अॅडिटीव्हज, नंतर बिस्फेनॉल ए सह एस्टर एक्सचेंज अभिक्रियाद्वारे ऑलिगोमर मिळवला जातो आणि पीसी उत्पादने मिळविण्यासाठी पुढील पॉलीकॉन्डेन्सेशन, प्रतिक्रिया प्रक्रिया समीकरण (3) मध्ये दर्शविली आहे.

ही प्रक्रिया फोटोगॅस इंटरफेशियल पॉलीकॉन्डेन्सेशनपेक्षा कमी खर्चिक आहे आणि तुलनेने सोपी आहे आणि कमी कचरा पाणी आणि वायू निर्माण करते. तथापि, कच्चा माल DPC तयार करण्यासाठी या प्रक्रियेसाठी अजूनही अत्यंत विषारी फॉस्जीनचा वापर आवश्यक आहे आणि परिणामी Cl-युक्त अशुद्धता तटस्थीकरण अभिक्रियांद्वारे अल्कलाइन उत्प्रेरकाला निष्क्रिय करू शकते, ज्यामुळे PC ची कार्यक्षमता कमी होते आणि सामग्री पिवळी देखील होते.

३. नॉन-फॉस्जीन मेल्ट एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन पद्धत
१९७८ मध्ये, GE प्लास्टिकने प्रथम Pd चा वापर करून DPC तयार करण्यासाठी उत्प्रेरक म्हणून फिनॉलच्या CO आणि O2 सह ऑक्सिडेटिव्ह कार्बोनिलेशनसाठी पेटंट उघड केले, जे नंतर समीकरण (४) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वितळलेल्या अवस्थेत BPA सोबत बदलून PC तयार केले गेले.

१९८० मध्ये रोमानो आणि इतरांनी मिथेनॉलचे CO आणि O2 सह डायमिथाइल कार्बोनेट (DMC) तयार करण्यासाठी ऑक्सिडेटिव्ह कार्बोनिलेशन करण्याची प्रक्रिया प्रथम उघड केली. त्यानंतर DMC ने फिनॉलसह एस्टर एक्सचेंज रिअॅक्शन केले आणि टोल्युइन कार्बोनेट (MPC) तयार केले, MPC असमानतेने DPC तयार केले आणि DPC ने सूत्र (5) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, PC उत्पादने तयार करण्यासाठी वितळलेल्या अवस्थेत बिस्फेनॉल A सह एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेन्सेशन रिअॅक्शन केले.

१९९३ मध्ये, जीई प्लास्टिक्सने कच्चा माल म्हणून CO वापरून २५,००० टन/ए क्षमतेच्या द्विअक्षीय अणुभट्टीचा वापर करून फॉस्जीन नसलेल्या प्रक्रियेद्वारे पीसीच्या औद्योगिक उत्पादनात आघाडी घेतली.

CO2 हा एक गैर-विषारी, ज्वलनशील नसलेला, जैव-नवीकरणीय कच्चा माल आहे आणि त्याची क्रिया CO च्या तुलनेत कमी आहे, परंतु पीसी तयार करण्यासाठी ते कोपॉलिमर मोनोमर म्हणून देखील वापरले जाऊ शकते. चीनमधील निंगबो झेजियांग आयर्न डाफेंग केमिकल कंपनी लिमिटेडने स्वतंत्रपणे CO2 आणि प्रोपीलीन ऑक्साईड कच्चा माल म्हणून वापरून नॉन-फॉस्जीन पद्धत पीसी उत्पादन प्रक्रिया विकसित केली आहे आणि सध्याची वार्षिक उत्पादन क्षमता 100,000 टन आहे. जपानमधील असाही कासेईने देखील CO2 वापरून नॉन-फॉस्जीन पद्धतीने पीसी उत्पादनासाठी एक प्रक्रिया विकसित केली आहे, जसे की आकृती 2 मध्ये दर्शविले आहे. हे आकृती 2 मध्ये दर्शविले आहे.
ही प्रक्रिया कोणत्याही संक्षारक कच्च्या मालाचा वापर न करता निर्जल वातावरणात (थंड पाण्याशिवाय) केली जाते. मिथेनॉल आणि फिनॉल या उप-उत्पादनांचा पुनर्वापर केला जाऊ शकतो आणि प्रतिक्रिया प्रक्रियेतून कोणत्याही कचरा किंवा सांडपाण्याशिवाय उच्च दर्जाचे पीसी आणि उच्च शुद्धता असलेले एमईजीचे दोन उत्पादने मिळतात.
या प्रक्रियेत विषारी पदार्थांचा वापर केला जात नाही, त्याचा अणु वापर दर उच्च आहे आणि तो मुळात प्रदूषणमुक्त आहे. उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान अतिरिक्त कच्चा माल आणि उप-उत्पादने पुनर्वापर करता येतात, ज्यामुळे उत्पादन खर्च प्रभावीपणे नियंत्रित होतो.

पीसी बाजार आणि विकासाच्या शक्यता

अलिकडच्या वर्षांत, अर्थव्यवस्थेच्या जलद विकासासह आणि नवीन अनुप्रयोगांच्या विस्तारासह, पीसी हे सर्वात वेगाने वाढणारे अभियांत्रिकी प्लास्टिक बनले आहे, ज्याचे मुख्य उत्पादक युनायटेड स्टेट्स, पश्चिम युरोप आणि जपानमध्ये केंद्रित आहेत, जिथे बायर, जीई प्लास्टिक, डाऊ केमिकल आणि तेजिन हे जगातील पीसी उत्पादन आणि बाजारपेठ नियंत्रित करतात.

२०२० मध्ये, आशिया-पॅसिफिक प्रदेश जागतिक पीसी मागणीच्या सुमारे ७२.६% वाटा उचलेल आणि चीन जगातील सर्वात मोठा पीसी उत्पादक आणि ग्राहक बनला आहे. राष्ट्रीय धोरणांच्या मजबूत पाठिंब्यामुळे, संयुक्त उपक्रमांच्या स्वरूपात पीसी तंत्रज्ञानाचा परिचय आणि देशांतर्गत स्वयं-विकसित उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या सतत परिपक्वतेमुळे, प्रमुख पीसी उत्पादन प्रकल्पांमध्ये गुंतवणूक करण्यात आली आहे, ज्यामुळे देशांतर्गत पीसी उत्पादन क्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे, ज्यामुळे या उद्योगाने नवीन विकास संधी निर्माण केल्या आहेत.

पीसी उत्पादन प्रक्रियेतील तांत्रिक अडथळे तुलनेने जास्त आहेत आणि चीनने उशिरा सुरुवात केली. २०१५ पूर्वी, सर्व देशांतर्गत पीसी उत्पादन संयंत्रे संयुक्त उपक्रमांद्वारे किंवा तंत्रज्ञानाच्या परिचयाद्वारे बांधली जात होती आणि उत्पादन क्षमता खूप केंद्रित होती. तेव्हापासून, वानहुआ केमिकल आणि सिचुआन झोंगलान गुओहुआ न्यू मटेरियल सारख्या उद्योगांनी स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारांसह विविध पीसी संश्लेषण तंत्रज्ञान विकसित केले आहे, ज्यामुळे चीनच्या पीसी उद्योगाचा विकास आणि वाढ होण्यास मदत झाली आहे.

सध्या, जगातील नवीन उत्पादन क्षमता प्रामुख्याने चीनमध्ये केंद्रित आहे. २०१९ मध्ये चीनची पीसी उत्पादन क्षमता १.६६ दशलक्ष टन आहे, जी वर्षानुवर्षे ३१.७४% वाढ आहे, क्षमता वापर दर ५८% आहे. २०२० मध्ये चीनची पीसी उत्पादन क्षमता २.४४ दशलक्ष टन/ए पर्यंत वाढली आणि उत्पादन १.१८५ दशलक्ष टन पर्यंत वाढले.

राष्ट्रीय उच्च-तंत्रज्ञान उद्योग, प्रमुख धोरणात्मक उदयोन्मुख उद्योग आणि "मेड इन चायना २०२५" मध्ये वर्णन केलेल्या दहा प्रमुख क्षेत्रांमध्ये पीसीचा समावेश करण्यात आला आहे. राष्ट्रीय धोरणे आणि देशांतर्गत उत्पादन क्षमतेतील मोठ्या गुंतवणुकीमुळे प्रोत्साहित होऊन, भविष्यातील देशांतर्गत पीसी बाजारपेठ अशी परिस्थिती दर्शवेल जिथे पुरवठा मागणीपेक्षा जास्त असेल, २०२३ पर्यंत चीनमध्ये २.४१ दशलक्ष टन पीसी उत्पादन क्षमता सोडली जाईल असा अंदाज आहे, तोपर्यंत चीनची एकूण पीसी उत्पादन क्षमता ३.६ दशलक्ष टन ए च्या जवळपास असेल.

वेगाने वाढणाऱ्या पीसी उत्पादन क्षमतेच्या तुलनेत, डाउनस्ट्रीम मागणी एकाच वेळी सोडली गेली नाही. एकूणच, पीसी वापराची वाढ मंदावली आहे आणि उद्योग कमी विकासाच्या काळात प्रवेश केला आहे. सामान्य पीसीमध्ये कमी प्रभाव प्रतिरोधकता आणि रासायनिक प्रतिकार असतो आणि तो अनेक क्षेत्रात लागू केला जाऊ शकत नाही, परंतु उच्च-अंत उत्पादनांच्या उत्पादनातील तांत्रिक अडथळे जास्त आहेत. उच्च वेगाने उत्पादन वाढवताना, देशांतर्गत उद्योगांनी त्यांच्या उत्पादनांची गुणवत्ता मजबूत करावी आणि बाजारातील तीव्र स्पर्धेत वाढ आणि विकास करण्यासाठी अतिरिक्त कमी-अंत उत्पादनांची आणि उच्च-अंत उत्पादनांच्या कमतरतेची कोंडी बदलावी.

पीसीच्या तीन प्रमुख उत्पादन प्रक्रियांपैकी, फॉस्जीन नसलेली पद्धत पर्यावरणाला प्रदूषण न करणारी, उप-उत्पादने नसलेली, कमी गुंतवणूक, चांगली कार्यक्षमता आणि परिणामी उत्पादनांची उच्च गुणवत्ता असलेली आहे, जी निश्चितच पीसीच्या भविष्यातील विकासाची दिशा असेल. सध्या, कार्यक्षम उत्प्रेरक विकसित करून उच्च-शुद्धता असलेल्या डीपीसीचा उत्पादन खर्च कमी केला जाऊ शकतो आणि त्याव्यतिरिक्त, उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या अणुभट्ट्यांची रचना केली जाऊ शकते जेणेकरून ते उच्च वितळणाऱ्या चिकटपणा असलेल्या पीसी प्रीपॉलिमरच्या उत्पादनासाठी योग्य बनतील.

चीनमध्ये पीसीची उत्पादन क्षमता आणि वापर वाढत असला तरी, उत्पादने सामान्यतः मूलभूत साहित्य असतात, जी प्रामुख्याने पॅकेजिंग, फिल्म्स आणि शीट्स इत्यादींमध्ये वापरली जातात, ज्यांचा वापर मर्यादित प्रमाणात आणि कमी नफा असतो. ऑटोमोटिव्ह, घरगुती उपकरणे, इलेक्ट्रॉनिक उत्पादने आणि इतर क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या उच्च दर्जाच्या उत्पादना अजूनही संयुक्त उपक्रमांवर किंवा परदेशी उद्योगांवर अवलंबून आहेत. उत्पादन क्षमतेच्या पुढील प्रकाशनासह, पुरवठा आणि मागणी हळूहळू समतोल साधत आहे, पीसी उद्योगातील स्पर्धा तीव्र होत आहे आणि कंपन्यांना मोठ्या आव्हानांना तोंड द्यावे लागत आहे. पर्यावरणपूरक तंत्रज्ञान दूर करा, पीसी कच्च्या मालाचा उत्पादन खर्च कमी करा, उत्पादन कामगिरीचे नियमन आणि सुधारणा करा, उच्च-कार्यक्षमता उत्पादने विकसित करा, उपकरणांचा ऊर्जा वापर कमी करा, उपकरणांची स्पर्धात्मकता सुधारा आणि देशांतर्गत तंत्रज्ञानाची स्वतंत्र संशोधन आणि विकास शक्ती वाढवा ही पीसी उद्योगाच्या विकासाची भविष्यातील दिशा आहे.