El policarbonato (PC) es una cadena molecular que contiene un grupo carbonato, de acuerdo con la estructura molecular con diferentes grupos éster, se puede dividir en alifático, alicíclico, aromático, de los cuales el valor más práctico es el grupo aromático, y el policarbonato tipo bisfenol A más importante, el peso molecular promedio pesado general (Mw) en 20-100.000.

Fórmula estructural de PC de imagen

El policarbonato tiene buena resistencia, tenacidad, transparencia, resistencia al calor y al frío, fácil procesamiento, retardante de llama y otro rendimiento integral, las principales aplicaciones posteriores son electrodomésticos, láminas y automotrices, estas tres industrias representan alrededor del 80% del consumo de policarbonato, otros en piezas de maquinaria industrial, CD-ROM, embalaje, equipos de oficina, atención médica y sanitaria, películas, equipos de ocio y protección y muchos otros campos también han logrado una amplia gama de aplicaciones, convirtiéndose en uno de los cinco plásticos de ingeniería en la categoría de más rápido crecimiento.

En 2020, la capacidad de producción mundial de PC fue de aproximadamente 5,88 millones de toneladas, mientras que la de China fue de 1,94 millones de toneladas anuales, con una producción de aproximadamente 960.000 toneladas. Si bien el consumo aparente de policarbonato en China alcanzó los 2,34 millones de toneladas en 2020, existe una brecha de casi 1,38 millones de toneladas, lo que implica la necesidad de importar del extranjero. La enorme demanda del mercado ha atraído numerosas inversiones para aumentar la producción. Se estima que existen numerosos proyectos de PC en construcción y propuestos en China simultáneamente, y que la capacidad de producción nacional superará los 3 millones de toneladas anuales en los próximos tres años. La industria de PC muestra una tendencia acelerada de transferencia a China.

Entonces, ¿cuáles son los procesos de producción de las PC? ¿Cuál es su historial de desarrollo tanto en China como en el extranjero? ¿Cuáles son los principales fabricantes de PC en China? A continuación, hagamos un breve análisis.

Tres métodos principales de proceso de producción de PC

El método de fotogás de policondensación interfacial, el método tradicional de intercambio de éster fundido y el método de intercambio de éster fundido sin fotogás son los tres principales procesos de producción en la industria de PC.
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1. Método de policondensación interfacial con fosgeno

Es la reacción del fosgeno con un disolvente inerte y una solución acuosa de hidróxido de sodio de bisfenol A para producir policarbonato de bajo peso molecular, que posteriormente se condensa en policarbonato de alto peso molecular. En su momento, aproximadamente el 90 % de los productos industriales de policarbonato se sintetizaban mediante este método.

Las ventajas del método de policondensación interfacial con fosgeno (PC) son su alto peso molecular relativo, que puede alcanzar entre 1,5 y 2 x 10⁻¹, la pureza de los productos, sus buenas propiedades ópticas, su mejor resistencia a la hidrólisis y su fácil procesamiento. La desventaja es que el proceso de polimerización requiere el uso de fosgeno altamente tóxico y disolventes orgánicos volátiles y tóxicos, como el cloruro de metileno, que causan una grave contaminación ambiental.

El método de intercambio de éster fundido, también conocido como polimerización ontogénica, fue desarrollado por primera vez por Bayer, utilizando bisfenol A fundido y carbonato de difenilo (carbonato de difenilo, DPC), a alta temperatura, alto vacío, estado de presencia de catalizador para el intercambio de éster, precondensación, reacción de condensación.

Según las materias primas utilizadas en el proceso DPC, se puede dividir en el método de intercambio de éster fundido tradicional (también conocido como método de fotogás indirecto) y el método de intercambio de éster fundido sin fotogás.

2. Método tradicional de intercambio de ésteres fundidos

Se divide en 2 pasos: (1) fosgeno + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, que es un proceso indirecto de fosgeno.

El proceso es corto, sin solventes y el costo de producción es ligeramente menor que el método de fosgeno por condensación interfacial, pero el proceso de producción de DPC todavía usa fosgeno y el producto DPC contiene trazas de grupos cloroformiato, lo que afectará la calidad del producto final de PC, lo que hasta cierto punto limita la promoción del proceso.

3. Método de intercambio de ésteres fundidos sin fosgeno

Este método se divide en 2 pasos: (1) DMC + fenol → DPC; (2) DPC + BPA → PC, que utiliza carbonato de dimetilo DMC como materia prima y fenol para sintetizar DPC.

El fenol, subproducto obtenido del intercambio y condensación de ésteres, puede reciclarse en la síntesis del proceso DPC, lo que permite la reutilización de materiales y una buena rentabilidad. Gracias a la alta pureza de las materias primas, el producto no requiere secado ni lavado, y su calidad es excelente. El proceso no utiliza fosgeno, es respetuoso con el medio ambiente y se considera una vía de producción ecológica.

Con el aumento de los requisitos nacionales sobre seguridad y protección ambiental de las empresas petroquímicas y la restricción en el uso de fosgeno, la tecnología de intercambio de éster fundido sin fosgeno reemplazará gradualmente al método de policondensación interfacial en el futuro como la dirección del desarrollo de la tecnología de producción de PC en el mundo.