聚碳酸酯生产工艺技术
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摘 要：本文对聚碳酸酯做了简要介绍，根据国内外文献资料，对聚合、萃取、浓缩、离析和干燥方法进行了研究。
关键词：聚碳酸酯;合成工艺;界面缩聚
1 引言
聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变，尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料[1]。
2 聚碳酸酯工艺流程的选择及论证
工艺流程的选择原则是：有一定的科学先进性和一定的科学水平，能体现社会经济效益及可操作性强。在兼顾企业的实际情况同时制定出工艺流程简短、技术成熟、投资少、生产成本低、适应生产的连续化流程，使整个生产装置达到高水平操作。
2.1 聚合工艺叙述
以光气界面法制备聚碳酸酯。以水/二氯甲烷为介质，光气和双酚A在催化剂作用下在水/二氯甲烷的界面进行聚合反应，得到的聚碳酸酯溶于二氯甲烷，而反应的副产物氯化钠等无机盐溶于水相。将有机相分离清洗，除去溶剂，再将产物干燥即得到聚碳酸酯树脂粉末。
目前世界上大部分聚碳酸酯是采用光氣法路线生产的。“一步”光气界面缩聚法与其处于同时代技术水平，技术成熟，工艺先进，可靠性高。目前国内其它聚碳酸酯生产企业所采用的是酯交换法生产技术，受到生产工艺及设备的限制，难以提高产品质量并进行规模化生产。
2.2 萃取工艺的选择
聚合反应后得到的溶液为胶体树脂及盐水无机相混合物，此处所采取的后处理方法的优劣，将直接决定着树脂的质量及其应用效果。
胶体洗涤的工艺有两种。其一为液-液洗涤。用洗涤剂与胶液进行高效混合，使胶液中的杂质逐步转移到洗涤剂中，再将两相分离，以除去杂质。另一种方法为液-固洗涤。此法是先用沉淀剂将树脂从胶液中离析出来，再用洗涤剂洗涤固体树脂。从洗涤效果上看前者优于后者。除此之外还有其它许多方法，如电离析法、冷冻法等，这些方法尚未具有工业应用意义。
高效洗涤设备借助于特殊形式的高效搅拌器，如涡轮搅拌器、转盘塔、脉冲塔等，但迄今为止洗涤效果最好的，是液-液萃取离心机。选用五台高速离心机串联组成精制水洗工艺[2]。
2.3 离析工艺的选择
如何把经过萃取后胶液中的树脂从液体中以粉粒形式离析出来，是此工序的任务。传统的离析方法有三种[3]。现介绍如下：
第一种为沉淀法。沉淀法是最早在工业应用的方法之一。此法是加入不良溶剂，使树脂从胶液中沉淀出来。经过滤，将粉状树脂与混合溶剂分离。沉淀法需要使用大量的溶剂，从而需要复杂的混合溶剂回收装置，而且回收树脂的质量受沉淀工艺的影响极大。由于引入大量的沉淀剂，使混合溶剂的回收分离变得更为艰难。因此，目前此法已逐渐被其它方法取代。
第二种为凝胶成粉法。此法是将树脂的稀胶液浓缩至树脂含量为26%～60%时，使其达到凝胶点（结晶化），胶液相变为粉状树脂，然后除尽湿粉中的溶剂。控制达到凝胶点的树脂含量，对树脂中溶剂的最终含量具有重要意义。
第三种为水-汽喷析法。此法是将树脂稀溶液喷入热水或水蒸气中，借助于溶剂的瞬时汽化排出溶剂，并使树脂以颗粒析出。此法的关键在于获得表观密度较大的、适于加工的颗粒。因此，研究喷嘴的结构和功能即成为首要问题。喷嘴的作用除了要把胶液分散成为均匀的微粒以外，还要求液体有一定的速度和压力。喷出速度可影响析出的树脂粒度。
2.4 脱水干燥工艺的选择
离析出的树脂粉料含有一定量的水和溶剂，此工序要求除去大部分的水和溶剂，为下一步深度干燥做好准备。粉体干燥方法有很多种。对粉状树脂进行干燥可运用气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥等[4]。
气流干燥是化工行业广泛使用的干燥方式，具有干燥强度大、干燥结构简单，干燥时间短等优点，但对具有一定粘性的聚碳酸酯粉料不适应该种干燥方式。
喷雾干燥适用于热敏性物料的干燥，且有很大的操作弹性，喷雾能力每小时从几千克至几百吨。但是热效率比较低，一般为30%～40%，而且干燥成本高，设备维护费用大，会导致产品成本显著增加。
流化床干燥设备结构简单，造价低，且物料在流态化干燥器内的停留时间可以自由调节，对于需要长时间干燥的物料或干燥产品湿含量要求低的情况可适应。
2.5 深度干燥工艺的选择
由于聚碳酸酯产品对水份及溶剂含量的要求很高，所以在树脂造粒之前必须对聚碳酸酯产品再进行深度干燥，以达到产品质量要求。
真空耙式干燥器主要由壳体、旋转轴和耙齿组成。由水环式真空泵组成真空系统。壳体选用低压饱和水蒸气作为加热介质。旋转轴和耙齿作为搅拌物料和更新表面的作用，使物料在干燥过程中不断地向中间和两端推动。通过这些措施，可以保证传热表面的及时更新，从而加速热质传递的速率。这种干燥特别适应于热敏性物料。和普通真空干燥比较，此干燥器节省干燥时间1/3以上，大大提高了生产能力，降低能耗[5]。
参考文献
[1] 晨光化工厂编. 聚碳酸酯. 北京：燃料化学工业出版社，1973。
[2] Subhas K.Sikdar，Clifton Park，Yaw D.Yeboah et al. Catalyzed Interfacial Polycondensation Polycarbonate Process. US 4515936. 1985-5-7。
[3] 邱鹏. 聚碳酸酯国内外生产技术及市场分析. 化工技术经济，2004，17（2）。
[4] William Hollar，Jr.Mt.Vernon，Renato Hoogeveen et al. Resin Preheating For Steam Precipition Jet Polycarbonate Resin Isolation. US 6362304. 2002-5-26。
[5] 吴剑平. 聚碳酸酯产需不断扩大，国际化工信息，2006，20（5）。
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