聚苯醚生产技术及市场分析

1 引言

聚苯醚是20世纪60年代发展起来的高强度工程塑料，化学名称为聚2，6-二甲基1，4-苯醚，简称PPO（Polyphenylene Oxide）或PPE（Polypheylene ether），又称为聚亚苯基氧化物或聚苯撑醚。聚苯醚树脂（PPO）是五大工程塑料之一，也是工程塑料合金中消费量最大的品种之一，具有优异的耐高低温性、电绝缘性、耐蒸汽性、尺寸稳定性和抗蠕变性等。聚苯醚是目前中国市场需求最旺盛的工程塑料之一，同时列为2020年国家鼓励类产业目录。

2 聚苯醚生产技术

2.1 国外聚苯醚生产技术及发展

目前，国外聚苯醚仍是以美国GE 公司和日本旭化成两大工业化生产商家为主，两大生产厂家均是采用2，6- 二甲基苯酚作为单体进行氧化偶合缩聚制得聚苯醚。氧化偶联法制取聚苯醚（PPO）由1915年W.H.Hunter 研究成功。1954年美国GE 公司的A.S.Hav 采用氧化偶联法获得高分子质量聚合物，并于1967年实现工业化。1979年日本旭化成成功开发PPO 技术并实现工业化。20世纪80年代，美国GE 公司的专利到期，巴斯夫、三菱、住友化学公司纷纷加入这一市场。截至2019年底，国外聚苯醚市场以美国GE 公司占比59%，日本旭化成占比29%，其他占比12%。

2.2 中国聚苯醚生产技术及发展

20世纪90年代，中国开始进军聚苯醚行业，很多科研院所开始研究聚苯醚合成技术。浙江大学申屠宝卿、大连化物所黄家辉等均在聚苯醚合成领域有所突破，但仍处于中试阶段，还没有达到工业化生产水平。2007年蓝星公司芮城新材料引进捷克800 吨/年聚苯醚技术放大到1万t/a 产能，经过近五年多的反复改造优化，终于成功实现聚苯醚工业化生产，打破了聚苯醚市场全部进口的供应格局。

2014年，邯郸鑫宝新材料公司采用自主技术进行聚苯醚合成，并于2016年建成首套拥有自主技术的万吨聚苯醚装置，并一次产出合格产品，产品畅销于中国聚苯醚市场。该公司于2019年建成2 套4 万t/a 产能聚苯醚装置，预期2020年开车。届时，中国聚苯醚市场供应状况将会得到明显改观。

金发科技曹绍强等致力于聚苯醚/聚丙烯合金制备及相容性研究，形成“海-岛”相结构，并且PPE 分散相的粒径决定着合金材料的冲击性能，当PPE 分散相粒径越小时，PPE/PP 合金材料的性能越好。

郭正虹等对聚苯醚/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物共混合金的结构与性能进行深入研究，得到热稳定性更好的PPO/ABS 合金。孟成铭、针对无卤阻燃PPE/PA66 合金的制备及性能研究制得综合性能最优良的高分子合金材料。王文超等就PPE/PP 合金相容性及阻燃研究取得了良好阻燃效果的PPE/PP 合金。北京化工大学张勇等对增韧PA/PPO 合金的制备技术进行深入研究，成功获得拉伸强度最低、断裂伸长率达到最高的PA/PPO 合金配方。

1.3 工艺技术路线

1.3.1 2，6-二甲基苯酚合成路线

苯酚、甲醇、水和循环的邻甲酚混合均匀后，由计量泵打入气化器中，气化后的混合原料从固定床上部进入温度为420℃的催化剂层中进行烷基化反应，从反应器底部出来的产物经冷凝器冷凝后进入精馏塔中精馏，制得2，6－二甲基酚，纯度99.5%以上。甲酚、苯酚及邻甲酚可回收套用。催化剂一般选用金属氧化物，反应器可采用固定床或流化床形式，供料中加入水可增加催化剂寿命。烷基化反应过程中，苯酚的邻位和对位都有被取代的可能，除了生成邻位产物邻甲酚和2，6-二甲基酚外，还生成2，4，6-三甲基酚、2，4-二甲基酚和苯甲醚等副产物。用于苯酚烷基化的催化剂种类较多，其中常用以氧化镁为主体及次氧化铁为主体的催化剂等。氧化镁催化剂活性高，邻位选择性高，催化剂寿命长，但反应温度较高，一般在400℃以上；氧化铁催化剂邻位选择性很高，反应温度低，一般在320～350℃，但催化剂活性要比氧化镁低一些，反应一般在常压下进行。苯酚和甲醇的摩尔比一般为1∶4～1∶5。流程示意图如图1 所示。

图2 聚苯醚反应方程式

1.3.2 聚苯醚合成路线

聚苯醚合成路线包括聚合和后处理两部分：在聚合反应釜中先加入定量的铜氨络合催化剂，将氧气鼓泡通入，然后逐步加入2，6- 二甲基苯酚和乙醇溶液，进行氧化偶联聚合得到聚合物。后处理是将聚合物离心分离、用含硫酸30%的乙醇液洗涤，再用稀碱溶液浸泡、水洗、干燥、造粒，即得聚苯醚的粒状树脂。反应方程式如图2 所示。

生产工艺路线是以聚合物的溶剂（苯、甲苯或氯苯等）为反应介质，在铜－胺络合物催化下，通氧气使单体发生偶合聚合；在达到一定的黏度时，将反应液注入甲醇或乙醇中，使树脂沉析，再经过滤、洗涤、干燥，即得到聚苯醚树脂粉。工艺流程如图3 所示。

2 聚苯醚国内外市场状况

2.1 聚苯醚产能分布情况

2.1.1 世界聚苯醚产能分布

2019年世界聚苯醚总产能为32 万t/a，主要以美国GE 公司和日本为主，中国邯郸鑫宝新材料虽然产能已经超过日本，但实际产量还没有全部释放。具体产能详见表1。

表1 世界聚苯醚产能分布

图3 聚苯醚工艺流程图

2.1.2 聚苯醚市场分析

聚苯醚可应用于制作机电工业中齿轮、轴承、凸轮、泵叶轮、水泵等零件，还可以代替不锈钢制造设备零部件；由于PPO 具有耐蠕变及松弛性好、强度高特点，因此可用于制作螺钉、紧固件及连接件；由于PPO 可进行蒸汽消毒，因此在医疗器械可以代替不锈钢；PPO 薄膜在电气、机电、航空、航天等领域均有应用。

PPO 合金是目前聚苯醚市场的主要消费渠道，世界PPO 合金预期消费为60 万t/a，中国目前为仅次于日本的聚苯醚合金消费大国，目前消费需求接近20 万t/a，应用领域主要为家电、办公设备和汽车工业市场。

表2 世界PPO合金消费结构（%）

世界PPO 合金消费结构分布详见表2。

2.2 中国聚苯醚市场情况

由于中国稳定良好的投资环境，已经并将进一步吸引发达国家和地区电子电器等零部件制造商向中国继续转移和采购，中国家用和商用电器规模的扩大，以及电子信息终端产品的快速增长，中国主要需求在光伏发电用电子电器接线盒、电线电缆护套、比亚迪汽车电瓶支架等。中国主要的PPO 合金生产商有广州金发科技、深圳沃特新材料股份有限公司、广州聚赛龙工程塑料公司、宁波清湖弹性体、山东潍坊中旭高分子材料公司、比亚迪汽车等。

另外，中国已步入世界汽车生产和消费大国行列，合资厂商的进入加快了包括MPPO 在内的工程塑料替代传统材料的步伐，许多家用电器产量已居世界首位，在机械、建材、军工等领域也有较大的扩张空间，预计未来PPO 合金消费增长速度会高于工程塑料平均增幅，市场前景看好。

表3 产品消耗定额及原料成本估算

2.3 成本与效益分析

Phosphate solubilization capacity,producing IAA and their anti-bacteria activity of rhizosphere bacteria

以目前聚苯醚销售价格28 000 元/ 吨计算，每吨可获利10 837 元，效益可观。

3 结论

⑴目前聚苯醚已经成功实现国产化，中国鼓励聚苯醚产业发展，科研院所积极努力开发聚苯醚技术，逐步打破国外技术垄断。

⑵中国汽车行业快速发展，“汽车轻量化”“以塑代钢”对PPO 产品需求日益增长，尤其是PPO 合金技术在汽车行业应用具有广阔前景。

⑶聚苯醚生产工艺技术先进，产品附加值高，具有良好的经济效益及社会效益，中国应积极加快聚苯醚产业推进。