Polikarbonatas (PC) yra molekulinė grandinė, turinti karbonato grupę, pagal molekulinę struktūrą su skirtingomis esterio grupėmis, gali būti suskirstytas į alifatinius, aliciklinius, aromatinius, iš kurių praktiškiausia aromatinė grupė, ir svarbiausias bisfenolio A tipo polikarbonatas, kurio vidutinė molekulinė masė (Mw) paprastai yra 20–100 000.

Paveikslėlio PC struktūrinė formulė

Polikarbonatas pasižymi geru stiprumu, tvirtumu, skaidrumu, atsparumu karščiui ir šalčiui, lengvu apdorojimu, atsparumu ugniai ir kitomis išsamiomis savybėmis, o pagrindinės jo taikymo sritys yra elektronikos prietaisai, lakštai ir automobilių pramonė. Šios trys pramonės šakos sudaro apie 80 % polikarbonato suvartojimo. Kitos šios sritys: pramoninių mašinų dalys, CD-ROM, pakuotės, biuro įranga, medicinos ir sveikatos priežiūros įranga, plėvelės, laisvalaikio ir apsaugos įranga bei daugelis kitų sričių. Jis taip pat plačiai pritaikomas ir tapo vienu iš penkių sparčiausiai augančių inžinerinių plastikų kategorijų.

2020 m. pasauliniai asmeninių kompiuterių gamybos pajėgumai siekė apie 5,88 mln. tonų, Kinijos asmeninių kompiuterių gamybos pajėgumai – 1,94 mln. tonų per metus, o gamyba – apie 960 000 tonų, o polikarbonato suvartojimas Kinijoje 2020 m. siekė 2,34 mln. tonų, taigi trūksta beveik 1,38 mln. tonų, todėl reikia importuoti iš užsienio šalių. Didžiulė rinkos paklausa pritraukė daugybę investicijų, skirtų gamybai didinti. Manoma, kad Kinijoje tuo pačiu metu statoma ir siūloma daug asmeninių kompiuterių projektų, o per ateinančius trejus metus vidaus gamybos pajėgumai viršys 3 mln. tonų per metus, o asmeninių kompiuterių pramonė sparčiai pereina į Kiniją.

Taigi, kokie yra asmeninių kompiuterių gamybos procesai? Kokia yra asmeninių kompiuterių vystymosi istorija šalyje ir užsienyje? Kokie yra pagrindiniai asmeninių kompiuterių gamintojai Kinijoje? Toliau trumpai apžvelgsime.

Trys pagrindiniai PC gamybos proceso metodai

Tarpfazinis polikondensacijos fotodujų metodas, tradicinis išlydyto esterio mainų metodas ir nefotodujinis išlydyto esterio mainų metodas yra trys pagrindiniai kompiuterių pramonės gamybos procesai.
Paveikslėlis Paveikslėlis
1. Tarpfazinis polikondensacijos fosgeno metodas

Tai yra fosgeno reakcija į inertinį tirpiklį ir bisfenolio A vandeninį natrio hidroksido tirpalą, siekiant gauti mažos molekulinės masės polikarbonatą, o po to kondensuoti į didelės molekulinės masės polikarbonatą. Vienu metu apie 90% pramoninių polikarbonato produktų buvo susintetinta šiuo metodu.

Tarpfazinio polikondensacijos fosgeno metodo PC privalumai yra didelė santykinė molekulinė masė, kuri gali siekti 1,5–2 * 105, ir gryni produktai, geros optinės savybės, geresnis atsparumas hidrolizei ir lengvas apdorojimas. Trūkumas yra tas, kad polimerizacijos procesui reikia naudoti labai toksišką fosgeną ir toksiškus bei lakius organinius tirpiklius, tokius kaip metileno chloridas, kurie sukelia didelę aplinkos taršą.

Lydymosi esterio mainų metodą, dar vadinamą ontogenine polimerizacija, pirmą kartą sukūrė „Bayer“, naudodama išlydytą bisfenolį A ir difenilo karbonatą (difenilo karbonatą, DPC) aukštoje temperatūroje, aukštame vakuume, esant katalizatoriui esterio mainams, išankstinei kondensacijai, kondensacijos reakcijai.

Pagal DPC procese naudojamas žaliavas, jį galima suskirstyti į tradicinį išlydyto esterio mainų metodą (dar vadinamą netiesioginiu fotodujų metodu) ir nefotodujų išlydyto esterio mainų metodą.

2. Tradicinis išlydyto esterio mainų metodas

Jis skirstomas į 2 etapus: (1) fosgenas + fenolis → DPC; (2) DPC + BPA → PC, kuris yra netiesioginis fosgeno procesas.

Procesas yra trumpas, be tirpiklio, o gamybos sąnaudos yra šiek tiek mažesnės nei tarpfazinio kondensacinio fosgeno metodo, tačiau DPC gamybos procese vis dar naudojamas fosgenas, o DPC produkte yra nedidelis kiekis chloroformiato grupių, kurios turės įtakos galutiniam PC produkto kokybei, o tai tam tikru mastu riboja proceso skatinimą.

3. Nefosgeninis išlydyto esterio mainų metodas

Šis metodas suskirstytas į 2 etapus: (1) DMC + fenolis → DPC; (2) DPC + BPA → PC, kuriame kaip žaliava naudojamas dimetilkarbonatas DMC, o DPC sintezei – fenolis.

Šalutinis fenolio produktas, gautas esterių mainų ir kondensacijos metu, gali būti perdirbamas į DPC proceso sintezę, taip užtikrinant medžiagų pakartotinį panaudojimą ir ekonomiškumą; dėl didelio žaliavų grynumo produkto nereikia džiovinti ir plauti, o produkto kokybė yra gera. Procese nenaudojamas fosgenas, jis yra ekologiškas ir žalias.

Atsižvelgiant į nacionalinius naftos chemijos įmonių trijų atliekų reikalavimus. Didėjant nacionaliniams naftos chemijos įmonių saugos ir aplinkos apsaugos reikalavimams bei fosgeno naudojimo apribojimams, nefosgeno išlydyto esterio mainų technologija ateityje palaipsniui pakeis tarpfazinį polikondensacijos metodą kaip kompiuterių gamybos technologijų plėtros kryptį pasaulyje.