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聚苯硫醚全稱為聚苯撐硫醚,也叫聚次苯基硫醚(簡稱PPS)。聚苯硫醚分子的重復單元比較簡單:由苯環和硫原子交替連接起來的分子長鏈;其中苯環結構賦予材料剛性,硫醚鍵提供了材料的柔順性,如下圖結構式:
PPS結構式
PPS是用量最廣的特種工程塑料,被稱為第六大工程塑料。其耐熱性能、耐化學腐蝕性、阻燃性能、力學性能、尺寸穩定性、加工性能優異。PPS也有不足之處,PPS較脆,韌性不足。回復“PPS”查看更多
PPS廣泛應用于我們日常用品中
(圖片來源于和氏璧化工)
我國早在70年代就開始了PPS的合成研究;經過眾多前輩的共同努力,2001年四川華拓科技有限公司首先實現國內PPS生產工業化,標志著我國已成為世界上為數不多生產PPS的國家之一。然而,由于相關的技術封鎖,國內PPS生產并不順利;我們一起看看國產PPS的過去、現狀和未來展望:
1.早期的研發和探索階段
我國的PPS研究幾乎與世界同步:1964年華東化工學院便開展了PPS的合成研究;隨后,天津合成材料工業研究所、廣州化工研究所、四川大學、上海合成樹脂研究所、河北工學院也加入了PPS研究隊伍。期間大大小小上了數十套生產裝置,但由于在原料精制、聚合工藝等方面沒有取得突破,這些裝置陸續被廢棄或者小批量生產。
四川大學高分子國家重點實驗室
進入80年代,我國將PPS研究列入了“863”計劃,四川大學作為我國PPS研究最有實力的研究單位,承擔了這個“863”項目。四川大學早年著重研究傳統的硫化鈉路線,后來又研究了硫磺溶液法合成路線。1986年,四川大學成功地開發出對二氯苯硫磺溶液法生產PPS工藝, 在自貢化學試劑廠建成了9噸/年的中試裝置,產品質量達到國際標準。1990年,自貢化學試劑廠(四川特種工程塑料廠)又與四川大學合作承擔了國家計委重大新產品開發項目,建成了150噸/年的工業化擴試裝置,該裝置由化工部第八設計院設計。
80年代期間,我國建立了一大批擁有生產涂料級PPS小規模裝置的企業,如:四川內江高分子材料廠、四川廣漢高新材料開發有限公司、廣州化學試劑廠、北京化工研究院、甘肅化機廠。但由于工業化技術不完善,產品質量低,成本高,導致這些裝置并未正常生產。國內PPS的研究和量產進入小低潮。回復“PPS”,可查看更多相關文章
2.量產階段
進入90年代,國內僅有四川大學仍在堅持PPS樹脂的系統研究工作,在國家“863計劃”和“八五”科技攻關項目的支持下,高分子量的線性注塑級PPS的合成研究取得突破性進展,PPS復合改性材料的大規模推廣及應用開發也在全國取得了成效。
2014年橡塑展得陽科技的展位
2001年,四川得陽科技股份有限公司以四川大學研究成果為基礎,建立了一套規模為85噸/年的中等規模生產裝置。2002年,該公司在此基礎上投資10650萬元建成了我國首條千噸級加壓法合成線性高分子量PPS生產線。該裝置的建成投產,標志著我國PPS生產上了一個臺階,使我國成為了繼美、日之后掌握PPS樹脂工業化生產技術的國家。
2012年1月,浙江新和成特種材料有限公司成立。2013年9月,浙江新和成年產5000噸聚苯硫醚項目正式投產。該公司可生產線型、交聯型聚苯硫醚聚合物,產品可用于涂料,注塑,纖維等領域。
2013年,鄂爾多斯市伊藤高科有限公司擬建立年產1萬噸聚苯硫醚項目,一期工程年產3000噸。
2015年,敦煌西域特種材料有限公司第一期2000噸PPS項目投產。
3.國內PPS現狀
1)先看一張表:
PPS樹脂主要制造企業
國別 |
生產廠家 |
產能(萬t/a) |
備注 |
美國 |
雪佛隆菲利普斯化工公司 |
2 |
被蘇威公司收購 |
美國特佛隆公司 |
0.5 |
||
日本 |
東麗工業公司 |
1.9 |
在建8.6Kt/a, 2016年總產能達到2.76萬t |
吳羽化工 KUREHA |
2 |
||
DIC株式會社 |
1.9 |
||
東曹公司 |
0.5 |
||
日本東燃石油化學工業有限公司 |
0.5 |
||
中國 |
得陽科技 |
3 |
目前停產 |
浙江新和成特種材料有限公司 |
0.5 |
||
張家港市新盛新材料有限公司 |
0.5 |
||
昊華西南化工有限責任公司 |
0.2 |
擬建成1.5萬t PPS樹脂 |
|
伊藤高科(鄂爾多斯) |
0.3 |
50%-60%纖維級,10%薄膜級 |
|
敦煌西域特種材料有限公司 |
0.2 |
擬建成1萬t/a |
注:2014年9月4日,索爾維與雪佛隆菲利普斯化工簽署了價值2.2億美元的收購協議,收購后者的Ryton PPS(聚苯硫醚)業務。
由上表看出,日本是PPS生產大國,其生產能力占全世界產能的50%以上;我國PPS樹脂及改性復合料用量巨大,約為4萬噸,占到全世界的半壁江山。國內受得陽科技停產影響,巨大的供求缺口導致國內工程塑料級、纖維級PPS市場供不應求;副牌、水口料橫行,大約為3萬噸。據行業人士稱:
很多人都買不到原料了,這導致市場上充斥著大量的副牌;有些公司甚至在國外設立分公司,大量采購水口和副牌進口到國內。
2)為什么PPS副牌、水口料如此受歡迎?
◆ 國內小型廠家買不到新料;
◆ 副牌、水口料價格便宜;
◆ PPS無法應用到汽車等領域,但國內將其應用在要求較低的電器領域,如:電飯煲、PPS塑料筷等。
低鹵PPS樹脂應用于手機外殼
在長時間供不應求的情況下,近兩年國內不少廠商正在或打算建立PPS工廠:昊華西南化工有限責任公司擬建成年產1.5萬噸 PPS樹脂項目;敦煌西域特種材料有限公司擬建成年產1萬噸 PPS樹脂項目;廣安玖源新材料有限公司擬建成年產3000噸 PPS樹脂項目;四川寶利豐科技有限公司擬建成年產1500噸 PPS樹脂項目;一股PPS生產熱潮正在形成!
3)我們再來看看國內改性PPS市場如何?
◆ 2014年4月,塞拉尼斯宣布將在南京新增PPS復合生產工廠(該公司只在美國北卡州Wilmington生產PPS聚合物)。這至少說明了兩點:
1)國外生產商不愿意在中國生產PPS,怕技術泄漏; 2)來中國只做加工,明擺著搶國內塑料改性廠的飯碗! |
帝斯曼與新和成宣布組建合資公司
◆ 2015年5月,帝斯曼與新和成宣布組建合資公司。新建合資公司主要從事改性PPS的生產和市場開發,國內改性PPS進一步面臨挑戰!回復“PPS”,可查看更多相關文章
4.國內PPS展望
1)加快萬噸級PPS樹脂生產線的建設
國內現有裝置能力普遍偏小,產品質量和國外存在一定差距;萬噸級PPS樹脂生產線就顯得非常重要了!一方面能夠比較明顯地緩解我國供不應求的現狀;另一方面,萬噸級PPS樹脂生產線對提高工藝水平、降低成本等有很大的促進作用。萬噸級PPS樹脂生產線已經成為衡量PPS產業化的新標桿!
2)優化生產工藝
舉個例子,PPS生產采用NMP作溶劑,該溶劑價格較高,但目前,國內PPS生產中的NMP回收利用率不高,導致國產PPS的生產成本升高,阻礙了該產業的快速發展。
注:NMP為N-甲基吡咯烷酮,無色透明油狀液體,微有胺的氣味。能與水、醇、醚、酯、酮、鹵代烴、芳烴和蓖麻油互溶。NMP是重要的化工原料,是一種選擇性強和穩定性好的極性溶劑。
3)注重PPS高端樹脂的研發和生產
PPS短纖復合材料對PPS要求較低,目前我國在這方面的研制水平已經完全和國際接軌。PPS高端樹脂包括纖維級PPS和改性PPS樹脂;據統計,2013年和2014年國內PPS纖維的進口量分別是3270噸和6912噸,其需求增長量令人驚嘆!由于對裝置和生產工藝更加苛刻,國內PPS高端樹脂性能和國外相差較大。
PPS樹脂取代鋁合金大量應用于空客A380機翼
4)發展新工藝
目前已有企業著手于新的工藝技術,并計劃于2016年進入設計與建設階段。
5.總結
現代工業體系中,所有的工業總共可以分為39個工業大類,191中類,525個小類。我國是世界上唯一擁有上述全部工業門類的國家,為什么我國對完整的工業體系(偏向大而全,而非高精尖)如此重視?且不談國家戰略,擁有完整的工業體系和我們日常生活也息息相關,舉個例子:在液晶面板行業,前期國內企業實現了國產化,但質量還不太好;盡管如此,國內液晶電視價格直線下降,老百姓得到了最大的實惠!
PPS行業也是同樣道理,正如一位行業人士所說:
一方面,我們表面上批評國產PPS質量不夠好;另一方面,我們心里在感謝國內PPS制造企業,他們對國內PPS價格做出了很大的貢獻!
國內PPS的生產工藝凝聚著一大批前輩的心血,目前是國產PPS的艱難時期:國外生產商不僅控制著我們的PPS原料的用量,還想要將國內的改性PPS生產商逼上絕路。希望國內PPS制造企業和PPS改性廠能夠激流勇進,同時也希望得陽科技的生產裝置能夠重新運轉!回復“PPS”查看更多
致謝:本文部分內容由四川大學楊杰教授和浙江新和成陳旭工程師提供;此外,楊教授和陳工還對本文提出了很多寶貴意見,特在此感謝!
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