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中國的聚苯硫醚(PPS)產業化:機遇與挑戰

日期:2024-11-22 15:51
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摘要:

國外PPS產業化概況
  聚苯硫醚(PPS)是特種工程塑料(又稱高性能工程塑料。其長期連續使用溫度≥150℃)家族中的“老大”;其產需量位居尼龍(PA),聚碳酸酯(PC)等五大通用工程塑料(長期使用溫度≥100℃)之后,故有第六大工程塑料之稱。
  PPS具有許多優良的,乃至獨特的性能:
  ● 突出的耐熱性:熱變形溫度高達260℃,可在200~240℃長期連續使用;
  ● 優異的耐化學腐蝕性:在200℃以下不溶于幾乎所有溶劑和幾乎不受一般酸堿腐蝕;
  ● 固有的阻燃性:即便不添加阻燃劑也呈現相當于UL94V-0級的高阻燃性;
  ● 優良的力學性能:在高溫下也很少下降,且耐疲勞,抗蠕變性能**;
  ● 出色的尺寸穩定性:即使在高溫,高濕環境下,尺寸幾乎不變;
  ● 優良的電性能:在高溫,高濕和高頻條件下也變化不大;
  ● 良好的成型加工性能:流動性好,易于注塑薄壁和精密的部件,還可擠出,吹塑成型及紡絲成纖維。
  因此,當美國Phillips石油公司(現為ChevronPhillips化學公司)首先研發成功以對二氯苯和無水硫化鈉為原料合成PPS的技術,于1973年實現工業化生產,以商品名“雷騰”(Ryton)推出其PPS樹脂產品,1991年又推出**代---線型高分子量PPS樹脂產品后,即受到各產業部門**用戶的青睞。盡管其身價不菲,仍被廣泛用于電子電氣、汽車、精密機械、石油與化工、食品加工、紡織機械、**及**技術領域中,許多要求在高溫、高濕、強腐蝕或強輻射等極端條件下工作的零部件和元器件,PPS成為不可缺少的化工新材料。字串5
  Phillips相關**的保護期于1984年末終止后,多家美、日公司采用相同或相近技術紛紛跟進,競爭加劇。此后相當長時間,國外PPS以兩位數的年增長率快速發展。現在除ChevronPhillips外,還有美國的Fortron工業、日本的大日本油墨化學、東麗、吳羽化學工業及東曹等共6家公司生產PPS純樹脂,總生產能力達4.16萬噸/年,折合摻混料8.32萬噸/年。2000年和2003年**市場的需求量均達5.5萬噸,其中50%用于電子/電氣、34.5%用于汽車、8.6%用于精密機器、6.9%用于其它工業。由此可見,國外PPS已形成一個可觀的**技術產業,預計今后幾年的平均增長率將高達10%。
  中國PPS的產業化
  早在1970年前后,我國的一些科研單位和高等院校相繼開始PPS樹脂合成的研究開發,與國外菲利浦斯的跟進者基本同步。但是我國PPS的產業化就如同PC、POM等通用工程塑料的產業化一樣,走過了一條漫長而曲折的道路。
  這些PPS研制單位中,有些在“文革”中夭折;幸存者完成實驗室研究后,與企業合作,建立了一批小型擴大試驗裝置,甚至通過了各種級別的“中試”鑒定和批量生產,終因技術不過關、產品質次價高而流產。到1990年前后,實際上只有四川大學在國家和當地政府部門的大力支持下,仍在堅持PPS樹脂的系統研究開發工作。

字串7
  四川大學早年著重研究傳統的硫化鈉路線,后又研究了硫磺溶液法合成路線。上世紀80年代后半期,主要是四川地區的一些中小企業,以川大技術為基礎建立了一批多為年產幾十噸規模的小裝置,生產低分子量的涂料級PPS樹脂。四川特種工程塑料廠(原自貢化學試劑廠)與川大合作,由國家投資于1990至1991年建成150噸/年PPS工業性試驗裝置,生產交聯型注塑級樹脂。但由于工藝技術不完善,產品缺乏競爭力,這些小裝置實際上未能正常運轉。
  四川大學承擔國家“八五”科技攻關任務和“863”計劃,1992年開始采用加壓硫化鈉法研制線型高分子量PPS樹脂,**開發三項國家**,取得技術突破。該校參股組建的四川省華拓實業發展公司于2001年建立85噸/年規模的裝置進行中試研究,突破了放大關鍵技術,獲得滿意效果。2002年10月建成實際產能達1420噸/年的PPS樹脂生產線。此后長達8個月的試生產運轉正常,各項技術、經濟指標達到了設計需求。樹脂產品質量穩定,重均分子量Mw*高可達6.6萬以上,熔點302℃;其中注塑級樹脂的指標分別達到4.8萬和282℃,以質優價廉受到用戶的歡迎,不僅可替代進口樹脂,而且開始出口。華拓實業與其他投資方重組而成的得陽科技股份有限公司現**負責PPS樹脂及其摻混改性產品的生產、經營。字串6
  廣州市化工研究所、北京市化工研究院、晨光化工研究院和四川特種工程塑料廠等單位較早從事PPS樹脂摻混改的研發與生產。北京市化工研究院和晨光化工研究院共同承擔了由四川大學牽頭的國家“八五”科技攻關項目PPS工程塑料中摻混改性子項目的研發任務。其中北京市化工研究院開發成功玻纖增強、礦物填充、耐磨改性和PPS/PA66、PPS/PPO(聚苯醚)合金等8種“開發”牌PPS產品推向市場。其部分產品的主要性能見下表;圖為部分制品照片。得陽科技公司也開發出并生產包括玻纖增強和碳纖維增強、礦物填充、PPS/PTFE(聚四氟乙烯)合金等10多種注塑級PPS摻混料產品以及涂料級和纖維級PPS樹脂。國內開發和生產PPS摻混料產品的主要企業還有廣州云鵬工程塑料有限公司、廣州金發科技有限公司等。日本東麗公司也在深圳建PPS摻混廠,年產能3000噸,已于2003年10月投產。字串8

 

北京市化工研究院“開發”牌PPS部分產品的主要性能字串7
產品牌號
S-114
S-206
SN-01
SP-01
密度(g/cm3)
1.67
1.90
1.40
1.48
拉伸強度(MPa)
150
100
140
120
彎曲強度(MPa)
185
160
200
180
簡支梁沖擊強度(缺口,KJ/m2)
10
6.5
12
10
熱變形溫度(1.82 MPa, ℃)
260
260
245
255
燃燒性(UL94)
V-0
V-0
V-0
V-0
介電常數(106Hz)
3.8
4.5
3.5
3.3
介質損耗角正切(106Hz)
2.0×10-3
8.1×10-3
-
3.0×10-3
體積電阻率(Ω·M)
1014
1014
1014
1014
介電強度(MV/m)
17
15
17
22
技術特征
玻纖40%,阻燃,通用
玻纖+填料60%,阻燃,通用
PPS/PA合金,玻纖40%,阻燃,通用
PPS/PPO合金,玻纖40%,阻燃,通用

字串5

 

  以得陽科技公司為主,目前我國合成PPS的總產能約為2000噸/年,實際年產量約1000噸(含涂料級樹脂)。PPS摻混改性的企業過去由于只能用高價的進口粉狀原料樹脂,生產的粒料產品無競爭力,大多轉產其它工程塑料產品;這些企業現紛紛改用或試用得陽科技公司的PPS粉料產品。筆者估計,目前以得科技和日本東麗公司的深圳工廠為主,用國產和進口純樹脂生產的“正牌”PPS摻混料約1500噸/年;沿海地區用回收料(很多是“水貨”)生產的PPS“副牌”料數量更大,但難以準確估計。
  中國的PPS市場
  在“冷戰”時期,西方國家成立的“巴黎統籌委員會”將PPS工程塑料等**材料列為“戰略物資”,對包括我國在內的社會主義國家實行“禁運”。我國只得用少量國內研制的PPS產品和走私進口料,滿足國防、**、**技術和電子、通訊等行業的特殊需要。到1990年,消費量估計不超過500噸。
  90年代初前蘇聯解體、冷戰結束后,“巴統”隨之解散并“解禁”,盡管對我國仍有某些限制,國外的PPS樹脂和加工制品開始大量進入我國,進口量逐年大幅度上升。到90年代末,我國的PPS市場幾乎成為Phillips、大日本油墨、寶理、東麗等美、日公司進口產品的一統天下。但年消費量僅偶見專家估計,有說1000噸、有說2000噸以上(其中95%以上進口),莫衷一是,但均預計2010年將達1.3萬噸。

字串1
  不久前中國工程塑料工業協會終于**公布了其調查結果,稱2000年我國PPS用量5700噸,其中60-70%是以制件形式進口的,并預計2005年用量將超過10kt。由此推算:①2000年我國消費的PPS樹脂,包括純樹脂粉料和摻混改性的粒料產品,當為1700-2300噸;②2000年我國的PPS消費量占**總量的10.4%;③上世紀90年代,我國PPS消費量的年均增長率高達28%,預計2000年至2005年間仍保持12%以上的兩位數增長率。
  1990年以來我國PPS市場、實際上也是整個工程塑料市場如此高的增長率,盡管與起始基數太小有關,但顯然主要是由于這十幾年我國國民經濟穩定、快速發展,除國內相關行
  業和企業的成長外,還吸引了大量的外商,特別是跨國公司前來投資、建廠,例如汽車、電子、通訊與辦公設備、家電、自動化機械生產線等,使中國被稱為“**工廠”,從而拉動了對PPS等**材料需求的迅速增長。國內外較普遍地認為,中國經濟至少在今后5-10年甚至15年(即到2020年)內將保持目前的發展勢頭,因此中國的PPS市場也可望在此期間繼續兩位數的增長。
  機遇與挑戰
  得陽科技公司千噸級PPS樹脂合成裝置的建成投產和產品進入市場,標志著我國PPS工程塑料真正跨越了產業化的“門檻”,使我國躋身于PPS樹脂三個生產國之列。字串6
  像其它很重要產品一樣,PPS樹脂的國產化也顯示出物美價廉、地利之便等優勢,贏得了越來越多的客戶與市場。**,特別是我國PPS市場,受**技術產業的強勁拉動,今后相當長期間都處于快速增長期,為我國PPS產業的發展帶來良好的機遇和市場空間。
  但是幼稚的中國PPS產業即使在國內市場上,面對的對手都是**知名大公司,無論是裝置規模、技術積累、產品品種,還是營銷網絡、客戶關系等諸多方面的差距也是顯而易見的,這就決定其發展和趕超之路任重而道遠。
  中國的PPS產業要求得生存和發展,就必須積極應對挑戰,揚長補短,在市場競爭中不斷壯大自己。合成樹脂制造商要不斷完善工藝技術和**,同時應盡快達到經濟規模(近悉得陽科技今年即將動工,將生產規模擴至5000噸/年),將自己做大做強。并建議各級政府部門和行業組織切實加強宏觀調控,防止各地一哄而起,“遍地開花”,重蹈當年涂料級PPS樹脂的覆轍。摻混改性企業要根據市場,特別是進口替代的需求,大力開發改性新產品和專用料,嚴格質量管理,強化技術服務,爭創知名品牌;同時積極配合塑料加工企業,使電子電氣,汽車等行業的終端用戶目前依靠大量進口的PPS精密零部件和元器件逐步國產化。在國家政策的引導、扶持下,我國的PPS產業只要自強不息,并加強樹脂制造商、摻混改性企業和塑料加工企業之間,及與終端用戶之間的通力合作,必將在蓬勃發展、但競爭激烈的國內外市場中爭得一席之地。

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