中國的聚苯硫醚(PPS)產(chǎn)業(yè)化:機遇與挑戰(zhàn)
國外PPS產(chǎn)業(yè)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(xù)使用溫度≥150℃)家族中的“老大”;其產(chǎn)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℃)之後,故有第六大工程塑料之稱。
PPS具有許多優(yōu)良的,乃至獨特的性能:
● 突出的耐熱性:熱變形溫度高達(dá)260℃,可在200~240℃長期連續(xù)使用;
● 優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性:在200℃以下不溶於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(xiàn)相當(dāng)於UL94V-0級的高阻燃性;
● 優(yōu)良的力學(xué)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(wěn)定性:即使在高溫,高濕環(huán)境下,尺寸幾乎不變;
● 優(yōu)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,易於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(dāng)美國Phillips石油公司(現(xiàn)為ChevronPhillips化學(xué)公司)首先研發(fā)成功以對二氯苯和無水硫化鈉為原料合成PPS的技術(shù),於1973年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),以商品名“雷騰”(Ryton)推出其PPS樹脂產(chǎn)品,1991年又推出**代---線型高分子量PPS樹脂產(chǎn)品後,即受到各產(chǎn)業(yè)部門**用戶的青睞。儘管其身價不菲,仍被廣泛用於電子電氣、汽車、精密機械、石油與化工、食品加工、紡織機械、**及**技術(shù)領(lǐng)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(guān)**的保護期於1984年末終止後,多家美、日公司采用相同或相近技術(shù)紛紛跟進(jìn),競爭加劇。此後相當(dāng)長時間,國外PPS以兩位數(shù)的年增長率快速發(fā)展。現(xiàn)在除ChevronPhillips外,還有美國的Fortron工業(yè)、日本的大日本油墨化學(xué)、東麗、吳羽化學(xué)工業(yè)及東曹等共6家公司生產(chǎn)PPS純樹脂,總生產(chǎn)能力達(dá)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(dá)5.5萬噸,其中50%用於電子/電氣、34.5%用於汽車、8.6%用於精密機器、6.9%用於其它工業(yè)。由此可見,國外PPS已形成一個可觀的**技術(shù)產(chǎn)業(yè),預(yù)計今後幾年的平均增長率將高達(dá)10%。
中國PPS的產(chǎn)業(yè)化
早在1970年前後,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(fā),與國外菲利浦斯的跟進(jìn)者基本同步。但是我國PPS的產(chǎn)業(yè)化就如同PC、POM等通用工程塑料的產(chǎn)業(yè)化一樣,走過了一條漫長而曲折的道路。
這些PPS研製單位中,有些在“文革”中夭折;幸存者完成實驗室研究後,與企業(yè)合作,建立了一批小型擴大試驗裝置,甚至通過了各種級彆的“中試”鑒定和批量生產(chǎn),終因技術(shù)不過關(guān)、產(chǎn)品質(zhì)次價高而流產(chǎn)。到1990年前後,實際上隻有四川大學(xué)在國家和當(dāng)?shù)卣块T的大力支持下,仍在堅持PPS樹脂的係統(tǒng)研究開發(fā)工作。
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四川大學(xué)早年著重研究傳統(tǒng)的硫化鈉路線,後又研究了硫磺溶液法合成路線。上世紀(jì)80年代後半期,主要是四川地區(qū)的一些中小企業(yè),以川大技術(shù)為基礎(chǔ)建立了一批多為年產(chǎn)幾十噸規(guī)模的小裝置,生產(chǎn)低分子量的塗料級PPS樹脂。四川特種工程塑料廠(原自貢化學(xué)試劑廠)與川大合作,由國家投資於1990至1991年建成150噸/年P(guān)PS工業(yè)性試驗裝置,生產(chǎn)交聯(lián)型注塑級樹脂。但由於工藝技術(shù)不完善,產(chǎn)品缺乏競爭力,這些小裝置實際上未能正常運轉(zhuǎn)。
四川大學(xué)承擔(dān)國家“八五”科技攻關(guān)任務(wù)和“863”計劃,1992年開始采用加壓硫化鈉法研製線型高分子量PPS樹脂,**開發(fā)三項國家**,取得技術(shù)突破。該校參股組建的四川省華拓實業(yè)發(fā)展公司於2001年建立85噸/年規(guī)模的裝置進(jìn)行中試研究,突破了放大關(guān)鍵技術(shù),獲得滿意效果。2002年10月建成實際產(chǎn)能達(dá)1420噸/年的PPS樹脂生產(chǎn)線。此後長達(dá)8個月的試生產(chǎn)運轉(zhuǎn)正常,各項技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計需求。樹脂產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,重均分子量Mw*高可達(dá)6.6萬以上,熔點302℃;其中注塑級樹脂的指標(biāo)分彆達(dá)到4.8萬和282℃,以質(zhì)優(yōu)價廉受到用戶的歡迎,不僅可替代進(jìn)口樹脂,而且開始出口。華拓實業(yè)與其他投資方重組而成的得陽科技股份有限公司現(xiàn)**負(fù)責(zé)PPS樹脂及其摻混改性產(chǎn)品的生產(chǎn)、經(jīng)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(fā)與生產(chǎn)。北京市化工研究院和晨光化工研究院共同承擔(dān)了由四川大學(xué)牽頭的國家“八五”科技攻關(guān)項目PPS工程塑料中摻混改性子項目的研發(fā)任務(wù)。其中北京市化工研究院開發(fā)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(fā)”牌PPS產(chǎn)品推向市場。其部分產(chǎn)品的主要性能見下表;圖為部分製品照片。得陽科技公司也開發(fā)出並生產(chǎn)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(chǎn)品以及塗料級和纖維級PPS樹脂。國內(nèi)開發(fā)和生產(chǎn)PPS摻混料產(chǎn)品的主要企業(yè)還有廣州雲(yún)鵬工程塑料有限公司、廣州金發(fā)科技有限公司等。日本東麗公司也在深圳建PPS摻混廠,年產(chǎn)能3000噸,已於2003年10月投產(chǎn)。字串8
北京市化工研究院“開發(fā)”牌PPS部分產(chǎn)品的主要性能字串7
產(chǎn)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 |
簡支梁衝擊強度(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(shù)(106Hz) | 3.8 | 4.5 | 3.5 | 3.3 |
介質(zhì)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(shù)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 |
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以得陽科技公司為主,目前我國合成PPS的總產(chǎn)能約為2000噸/年,實際年產(chǎn)量約1000噸(含塗料級樹脂)。PPS摻混改性的企業(yè)過去由於隻能用高價的進(jìn)口粉狀原料樹脂,生產(chǎn)的粒料產(chǎn)品無競爭力,大多轉(zhuǎn)產(chǎn)其它工程塑料產(chǎn)品;這些企業(yè)現(xiàn)紛紛改用或試用得陽科技公司的PPS粉料產(chǎn)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(chǎn)和進(jìn)口純樹脂生產(chǎn)的“正牌”PPS摻混料約1500噸/年;沿海地區(qū)用回收料(很多是“水貨”)生產(chǎn)的PPS“副牌”料數(shù)量更大,但難以準(zhǔn)確估計。
中國的PPS市場
在“冷戰(zhàn)”時期,西方國家成立的“巴黎統(tǒng)籌委員會”將PPS工程塑料等**材料列為“戰(zhàn)略物資”,對包括我國在內(nèi)的社會主義國家實行“禁運”。我國隻得用少量國內(nèi)研製的PPS產(chǎn)品和走私進(jìn)口料,滿足國防、**、**技術(shù)和電子、通訊等行業(yè)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(lián)解體、冷戰(zhàn)結(jié)束後,“巴統(tǒng)”隨之解散並“解禁”,儘管對我國仍有某些限製,國外的PPS樹脂和加工製品開始大量進(jìn)入我國,進(jìn)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(jìn)口產(chǎn)品的一統(tǒng)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(jìn)口),莫衷一是,但均預(yù)計2010年將達(dá)1.3萬噸。
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不久前中國工程塑料工業(yè)協(xié)會終於**公布了其調(diào)查結(jié)果,稱2000年我國PPS用量5700噸,其中60-70%是以製件形式進(jìn)口的,並預(yù)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(chǎn)品,當(dāng)為1700-2300噸;②2000年我國的PPS消費量占**總量的10.4%;③上世紀(jì)90年代,我國PPS消費量的年均增長率高達(dá)28%,預(yù)計2000年至2005年間仍保持12%以上的兩位數(shù)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,儘管與起始基數(shù)太小有關(guān),但顯然主要是由於這十幾年我國國民經(jīng)濟穩(wěn)定、快速發(fā)展,除國內(nèi)相關(guān)行
業(yè)和企業(yè)的成長外,還吸引了大量的外商,特彆是跨國公司前來投資、建廠,例如汽車、電子、通訊與辦公設(shè)備、家電、自動化機械生產(chǎn)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(nèi)外較普遍地認(rèn)為,中國經(jīng)濟至少在今後5-10年甚至15年(即到2020年)內(nèi)將保持目前的發(fā)展勢頭,因此中國的PPS市場也可望在此期間繼續(xù)兩位數(shù)的增長。
機遇與挑戰(zhàn)
得陽科技公司千噸級PPS樹脂合成裝置的建成投產(chǎn)和產(chǎn)品進(jìn)入市場,標(biāo)誌著我國PPS工程塑料真正跨越了產(chǎn)業(yè)化的“門檻”,使我國躋身於PPS樹脂三個生產(chǎn)國之列。字串6
像其它很重要產(chǎn)品一樣,PPS樹脂的國產(chǎn)化也顯示出物美價廉、地利之便等優(yōu)勢,贏得了越來越多的客戶與市場。**,特彆是我國PPS市場,受**技術(shù)產(chǎn)業(yè)的強勁拉動,今後相當(dāng)長期間都處於快速增長期,為我國PPS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來良好的機遇和市場空間。
但是幼稚的中國PPS產(chǎn)業(yè)即使在國內(nèi)市場上,麵對的對手都是**知名大公司,無論是裝置規(guī)模、技術(shù)積累、產(chǎn)品品種,還是營銷網(wǎng)絡(luò)、客戶關(guān)係等諸多方麵的差距也是顯而易見的,這就決定其發(fā)展和趕超之路任重而道遠(yuǎn)。
中國的PPS產(chǎn)業(yè)要求得生存和發(fā)展,就必須積極應(yīng)對挑戰(zhàn),揚長補短,在市場競爭中不斷壯大自己。合成樹脂製造商要不斷完善工藝技術(shù)和**,同時應(yīng)儘快達(dá)到經(jīng)濟規(guī)模(近悉得陽科技今年即將動工,將生產(chǎn)規(guī)模擴至5000噸/年),將自己做大做強。並建議各級政府部門和行業(yè)組織切實加強宏觀調(diào)控,防止各地一哄而起,“遍地開花”,重蹈當(dāng)年塗料級PPS樹脂的覆轍。摻混改性企業(yè)要根據(jù)市場,特彆是進(jìn)口替代的需求,大力開發(fā)改性新產(chǎn)品和專用料,嚴(yán)格質(zhì)量管理,強化技術(shù)服務(wù),爭創(chuàng)知名品牌;同時積極配合塑料加工企業(yè),使電子電氣,汽車等行業(yè)的終端用戶目前依靠大量進(jìn)口的PPS精密零部件和元器件逐步國產(chǎn)化。在國家政策的引導(dǎo)、扶持下,我國的PPS產(chǎn)業(yè)隻要自強不息,並加強樹脂製造商、摻混改性企業(yè)和塑料加工企業(yè)之間,及與終端用戶之間的通力合作,必將在蓬勃發(fā)展、但競爭激烈的國內(nèi)外市場中爭得一席之地。