पीसी खोखली शीट एक्सट्रूज़न लाइन

पॉलीकार्बोनेट पीसी के लिए पॉलीमराइजेशन विधियों का अनुसंधान और बाजार विश्लेषण

पीसी खोखलाशीट एक्सट्रूज़न लाइनपॉलीकार्बोनेट (पीसी) आणविक श्रृंखला में कार्बोनेट समूहों युक्त एक बहुलक है, आणविक संरचना सूत्र सूत्र में दिखाया गया है।

पीसी एक लगभग रंगहीन, कांच जैसा, अनाकार बहुलक है जिसमें अच्छे प्रकाशीय गुण, ऊष्मा प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, कमजोर अम्लों और क्षारों तथा उदासीन तेलों के प्रति प्रतिरोध होता है। उच्च सापेक्ष आणविक भार पीसी में उच्च कठोरता होती है, लेकिन यह हाइड्रोलिसिस के प्रति कम प्रतिरोधी, छिलने के प्रति संवेदनशील, खरोंच के प्रति कम प्रतिरोधी, कुछ कार्बनिक विलायकों के प्रति संवेदनशील, पराबैंगनी प्रकाश के लंबे समय तक संपर्क में रहने पर पीला पड़ जाता है और बार-बार उच्च दबाव वाली भाप के संपर्क में आने वाले उत्पादों के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।

पीसी को एस्टर समूह की संरचना के अनुसार एलिफैटिक, एरोमैटिक, एलिफैटिक-एरोमैटिक और अन्य प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से एलिफैटिक और एलिफैटिक-एरोमैटिक पीसी में कम यांत्रिक गुण होते हैं, जो इंजीनियरिंग प्लास्टिक में उनके अनुप्रयोग को सीमित करते हैं; अब तक केवल एरोमैटिक पीसी का औद्योगिक रूप से उत्पादन किया गया है। अपनी संरचनात्मक विशिष्टताओं के कारण, पीसी उत्कृष्ट समग्र प्रदर्शन के साथ सबसे तेजी से बढ़ते सामान्य इंजीनियरिंग प्लास्टिक में से एक बन गया है और इसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स और विद्युत उपकरणों, शीट कंटेनर, ऑटोमोटिव उद्योग, चिकित्सा उपकरणों और सुरक्षात्मक उपकरणों के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, और एयरोस्पेस और विमानन, ऑप्टिकल घटकों और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सूचना जैसे नए क्षेत्रों में तेजी से विस्तार कर रहा है।

पीसी उत्पादन प्रक्रिया

वर्तमान में, पीसी के लिए तीन उत्पादन प्रक्रियाएं हैं, अर्थात् फोटोगैस इंटरफेस पॉलीकोंडेनसेशन (जिसे फोटोगैस विधि के रूप में भी जाना जाता है), पिघला हुआ एस्टर एक्सचेंज पॉलीकोंडेनसेशन और गैर-फोटोगैस पिघला हुआ एस्टर एक्सचेंज पॉलीकोंडेनसेशन।

1.फोटोगैस इंटरफेसियल पॉलीकंडेंसेशन

सबसे पहले, CO को कोकिंग कोल या निम्न-कार्बन एल्केन्स के आंशिक ऑक्सीकरण और शुद्धिकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है, जबकि जलीय NaCl को Cl2 और NaOH प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलाइज किया जाता है। परिणामी CO को Cl2 के साथ प्रतिक्रिया करके कच्चा माल फॉस्जीन बनाया जाता है, जो CH2Cl2 विलयन में BPA के साथ इंटरफेसियल संघनन से गुजरता है, जिससे PC बनता है।

इसके अलावा, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित NaOH प्रतिक्रिया प्रक्रिया में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। प्राप्त पीसी समाधान को पहले बड़ी मात्रा में पानी से धोकर शुद्ध किया जाता है, फिर पीसी छर्रों को प्राप्त करने के लिए CH2Cl2 जैसे विलायकों को हटाने के लिए हेक्सेन या टोल्यूनि और आसवन मिलाया जाता है। सूखे पीसी को पिघले हुए दानेदार बनाने वाले का उपयोग करके दानेदार बनाया जाता है। प्रतिक्रिया वायुमंडलीय दबाव पर की जाती है और पॉलीकंडेंसेशन प्रतिक्रिया के बाद अलग की गई सामग्री, सेंट्रीफ्यूजेशन से प्राप्त मदर लिकर, डाइक्लोरोमेथेन और हाइड्रोक्लोरिक एसिड को पुनर्चक्रित किया जाता है।

प्रक्रिया परिपक्व है, उत्पाद की गुणवत्ता उच्च है, कच्चे माल की शुद्धता के लिए कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं, प्रतिक्रिया उपकरण अपेक्षाकृत सरल है और इसे कम तापमान और कम दबाव की स्थिति में किया जा सकता है, लेकिन तैयारी प्रक्रिया में अवशिष्ट क्लोराइड आयनों का उत्पाद की गुणवत्ता पर प्रभाव पड़ेगा। इसके अलावा, कच्चा माल अत्यधिक जहरीला फॉस्जीन है, जो अपेक्षाकृत खतरनाक है, जबकि उत्पन्न अपशिष्ट गैस और अपशिष्ट जल की मात्रा बड़ी है।

जीई (जनरल इलेक्ट्रिक) प्लास्टिक, बेयर और मित्सुबिशी केमिकल्स, पश्च-उपचार प्रक्रिया में वाष्पीकरण और अवक्षेपण को संयोजित करते हैं, ताकि विलायकों और अवक्षेपकों की सहायता से घुलनशील अशुद्धियों को हटाया जा सके और शुद्धिकरण प्रभाव में सुधार किया जा सके।

2. पिघल एस्टर एक्सचेंज पॉलीकंडेंसेशन
पिघल एस्टर एक्सचेंज पॉलीकंडेंसेशन कच्चे माल के रूप में फिनोल पर आधारित है, डीपीसी को पहले इंटरफेसियल फोटोगैसिफिकेशन प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है, फिर उत्प्रेरक (जैसे लिथियम हैलाइड, लिथियम हाइड्रॉक्साइड, लिथियम एल्यूमीनियम हैलाइड और बोरॉन हाइड्रॉक्साइड, आदि) और योजक की उपस्थिति में, फिर ओलिगोमर को बिस्फेनॉल ए के साथ एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है, और पीसी उत्पादों को प्राप्त करने के लिए आगे पॉलीकंडेंसेशन किया जाता है, प्रतिक्रिया प्रक्रिया समीकरण (3) में दिखाई गई है।

यह प्रक्रिया फोटोगैस इंटरफेसियल पॉलीकंडेंसेशन की तुलना में कम खर्चीली है और अपेक्षाकृत सरल है तथा इससे कम अपशिष्ट जल और गैस उत्पन्न होती है। हालाँकि, इस प्रक्रिया में कच्चे माल डीपीसी की तैयारी में अत्यधिक विषैले फॉस्जीन के उपयोग की आवश्यकता होती है, और परिणामस्वरूप सीएल-युक्त अशुद्धियाँ तटस्थीकरण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से क्षारीय उत्प्रेरक को निष्क्रिय कर सकती हैं, जिससे पीसी का प्रदर्शन कम हो जाता है और साथ ही सामग्री पीली भी हो जाती है।

3. गैर-फॉसजीन पिघल एस्टर विनिमय पॉलीकंडेनसेशन विधि
1978 में जीई प्लास्टिक्स ने पहली बार डीपीसी का उत्पादन करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में पीडी का उपयोग करके सीओ और ओ 2 के साथ फिनोल के ऑक्सीडेटिव कार्बोनिलीकरण के लिए एक पेटेंट का खुलासा किया, जिसे बाद में पीसी बनाने के लिए पिघली हुई अवस्था में बीपीए के साथ बदल दिया गया, जैसा कि समीकरण (4) में दिखाया गया है।

डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी) बनाने के लिए CO और O2 के साथ मेथनॉल के ऑक्सीडेटिव कार्बोनिलीकरण की प्रक्रिया का पहली बार खुलासा रोमानो एट अल द्वारा 1980 में किया गया था। डीएमसी ने फिर टोल्यूनि कार्बोनेट (एमपीसी) बनाने के लिए फिनोल के साथ एस्टर एक्सचेंज प्रतिक्रिया की, एमपीसी को डीपीसी बनाने के लिए असमानुपातिक किया, और डीपीसी ने पीसी उत्पादों का उत्पादन करने के लिए पिघली हुई अवस्था में बिस्फेनॉल ए के साथ एस्टर एक्सचेंज पॉलीकॉन्डेनसेशन प्रतिक्रिया की, जैसा कि सूत्र (5) में दिखाया गया है।

1993 में, GE प्लास्टिक्स ने कच्चे माल के रूप में CO का उपयोग करते हुए 25,000t/a की क्षमता वाले द्विअक्षीय रिएक्टर का उपयोग करते हुए गैर-फॉस्जीन प्रक्रिया द्वारा पीसी के औद्योगिक उत्पादन में अग्रणी भूमिका निभाई।

CO2 एक गैर विषैला, गैर ज्वलनशील, जैव-नवीकरणीय कच्चा माल है, और इसकी गतिविधि CO की तुलना में कम है, लेकिन इसका उपयोग PC का उत्पादन करने के लिए एक कोपोलिमर मोनोमर के रूप में भी किया जा सकता है। चीन में निंगबो झेजियांग आयरन डेफेंग केमिकल कंपनी लिमिटेड ने स्वतंत्र रूप से कच्चे माल के रूप में CO2 और प्रोपलीन ऑक्साइड का उपयोग करके एक गैर-फॉस्जीन विधि पीसी उत्पादन प्रक्रिया विकसित की है, और वर्तमान वार्षिक उत्पादन क्षमता 100,000 टन है। जापान में असाही कासेई ने भी CO2 का उपयोग करके गैर-फॉस्जीन विधि द्वारा पीसी के उत्पादन के लिए एक प्रक्रिया विकसित की है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। इसे चित्र 2 में दिखाया गया है।
यह प्रक्रिया किसी भी संक्षारक कच्चे माल के उपयोग के बिना निर्जल वातावरण (शीतलन जल को छोड़कर) में की जाती है। उप-उत्पाद मेथनॉल और फिनोल को पुनर्चक्रित किया जा सकता है और प्रतिक्रिया प्रक्रिया से बिना किसी अपशिष्ट या अपशिष्ट उत्पादन के उच्च गुणवत्ता वाले पीसी और उच्च शुद्धता वाले एमईजी के 2 उत्पाद प्राप्त होते हैं।
इस प्रक्रिया में जहरीले पदार्थों का उपयोग नहीं होता है, इसकी परमाणु उपयोग दर उच्च है और यह मूल रूप से प्रदूषण मुक्त है। उत्पादन प्रक्रिया के दौरान अतिरिक्त कच्चे माल और उप-उत्पादों को पुनर्चक्रित किया जा सकता है, जिससे उत्पादन लागत पर प्रभावी नियंत्रण होता है।

पीसी बाजार और विकास संभावनाएं

हाल के वर्षों में, अर्थव्यवस्था के तीव्र विकास और नए अनुप्रयोगों के विस्तार के साथ, पीसी सबसे तेजी से बढ़ते इंजीनियरिंग प्लास्टिक में से एक बन गया है, जिसके मुख्य उत्पादक संयुक्त राज्य अमेरिका, पश्चिमी यूरोप और जापान में केंद्रित हैं, जहां बेयर, जीई प्लास्टिक्स, डॉव केमिकल और टेइजिन विश्व के पीसी उत्पादन और बाजार को नियंत्रित करते हैं।

2020 में, एशिया-प्रशांत क्षेत्र वैश्विक पीसी मांग का लगभग 72.6% हिस्सा होगा, और चीन दुनिया का सबसे बड़ा पीसी उत्पादक और उपभोक्ता बन गया है। राष्ट्रीय नीतियों के मजबूत समर्थन और संयुक्त उद्यमों के रूप में पीसी प्रौद्योगिकी की शुरूआत और घरेलू स्व-विकसित उत्पादन तकनीक की निरंतर परिपक्वता के साथ, प्रमुख पीसी उत्पादन परियोजनाओं में निवेश किया गया है, जिससे घरेलू पीसी उत्पादन क्षमता में काफी वृद्धि हुई है, जिससे इस उद्योग ने नए विकास के अवसरों की शुरुआत की है।

पीसी उत्पादन प्रक्रिया में तकनीकी बाधाएं अपेक्षाकृत अधिक हैं, और चीन ने देर से शुरुआत की। 2015 से पहले, सभी घरेलू पीसी उत्पादन संयंत्र संयुक्त उद्यमों या प्रौद्योगिकी परिचय द्वारा बनाए गए थे, और उत्पादन क्षमता अत्यधिक केंद्रित थी। तब से, वानहुआ केमिकल और सिचुआन झोंगलान गुओहुआ न्यू मटेरियल जैसे उद्यमों ने स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों के साथ विभिन्न पीसी संश्लेषण तकनीकों का विकास किया है, जिसने चीन के पीसी उद्योग को विकसित और विकसित करने में सक्षम बनाया है।

वर्तमान में, दुनिया की नई उत्पादन क्षमता मुख्य रूप से चीन में केंद्रित है। 2019 में चीन की पीसी उत्पादन क्षमता 1.66 मिलियन टन है, जो साल-दर-साल 31.74% की वृद्धि है, और क्षमता उपयोग दर 58% है। 2020 में चीन की पीसी उत्पादन क्षमता बढ़कर 2.44 मिलियन टन/वर्ष हो जाएगी और उत्पादन बढ़कर 1.185 मिलियन टन हो जाएगा।

पीसी को राष्ट्रीय उच्च तकनीक उद्योग, प्रमुख रणनीतिक उभरते उद्योगों और "मेड इन चाइना 2025" में वर्णित दस प्रमुख क्षेत्रों में शामिल किया गया है। राष्ट्रीय नीतियों और घरेलू उत्पादन क्षमता में बड़े पैमाने पर निवेश से प्रोत्साहित होकर, भविष्य के घरेलू पीसी बाजार में ऐसी स्थिति दिखाई देगी, जहां आपूर्ति मांग से अधिक होगी, चीन में 2.41 तक 2023 मिलियन टन/वर्ष पीसी उत्पादन क्षमता जारी होने का रूढ़िवादी अनुमान है, जिस समय तक चीन की कुल पीसी उत्पादन क्षमता 3.6 मिलियन टन/वर्ष के करीब होगी।

तेजी से बढ़ती पीसी उत्पादन क्षमता की तुलना में, डाउनस्ट्रीम मांग एक साथ जारी नहीं की गई है। कुल मिलाकर, पीसी की खपत में वृद्धि सुस्त है और उद्योग कम विकास के दौर में प्रवेश कर चुका है। साधारण पीसी में खराब प्रभाव प्रतिरोध और रासायनिक प्रतिरोध होता है और इसे कई क्षेत्रों में लागू नहीं किया जा सकता है, लेकिन उच्च अंत उत्पादों के उत्पादन में तकनीकी बाधाएं अधिक हैं। उच्च गति से उत्पादन का विस्तार करते हुए, घरेलू उद्यमों को अपने उत्पादों की गुणवत्ता को मजबूत करना चाहिए और भयंकर बाजार प्रतिस्पर्धा में बढ़ने और विकसित होने के लिए अतिरिक्त निम्न-अंत उत्पादों और उच्च-अंत उत्पादों की कमी की दुविधा को बदलना चाहिए।

पीसी की तीन प्रमुख उत्पादन प्रक्रियाओं में से, गैर-फॉस्जीन विधि पर्यावरण के लिए गैर-प्रदूषणकारी है, कोई उप-उत्पाद नहीं है, कम निवेश है, अच्छी दक्षता है और परिणामी उत्पादों की उच्च गुणवत्ता है, जो निश्चित रूप से पीसी के भविष्य के विकास की दिशा होगी। वर्तमान में, कुशल उत्प्रेरक विकसित करके उच्च शुद्धता वाले डीपीसी की उत्पादन लागत को कम किया जा सकता है, और इसके अलावा, उच्च दक्षता वाले रिएक्टरों को उच्च पिघल चिपचिपाहट वाले पीसी प्रीपोलिमर के उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।

यद्यपि चीन में पीसी की उत्पादन क्षमता और खपत बढ़ रही है, लेकिन उत्पाद आम तौर पर बुनियादी सामग्री हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से पैकेजिंग, फिल्म और शीट आदि में किया जाता है, जिसमें संकीर्ण अनुप्रयोग और कम लाभ होते हैं। ऑटोमोटिव, घरेलू उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले उच्च-अंत उत्पाद अभी भी संयुक्त उद्यमों या विदेशी उद्यमों पर निर्भर हैं। उत्पादन क्षमता के आगे जारी होने के साथ, आपूर्ति और मांग धीरे-धीरे संतुलन के करीब पहुंच रही है, पीसी उद्योग में प्रतिस्पर्धा तेज हो रही है और कंपनियों को बड़ी चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों को खत्म करना, पीसी कच्चे माल की उत्पादन लागत को कम करना, उत्पाद प्रदर्शन को विनियमित और सुधारना, उच्च प्रदर्शन वाले उत्पादों का विकास करना, उपकरणों की ऊर्जा खपत को कम करना, उपकरणों की प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार करना और घरेलू प्रौद्योगिकी के स्वतंत्र अनुसंधान और विकास बल को बढ़ाना पीसी उद्योग के विकास की भविष्य की दिशा है।