5G热门材料PC/PMMA复合材料之PMMA篇
发布时间：
2020-09-08 16:31
来源：
概要
PMMA，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，俗称压克力、亚克力（来自英文Acrylic）或有机玻璃（因为透光性非常好），英文名为Polymethyl methacrylate，简称PMMA；分子式-[CH2C(CH3)(COOCH3)]n-；CAS号为9011-14-7；它是由甲基丙烯酸甲酯单体 MMA聚合而成；具有较好的透明性、化学稳定性、耐候性、易染色、易加工、外观优美等特点，因此被广泛应用于建筑、广告、交通、医学、工业、照明等领域
技术概况
PMMA是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）在交联剂、催化剂等作用下，经过聚合反应而形成。基本的化学反应式如下图：
20世纪30年代初，德国罗姆公司（ROHM）成功开发出了本体聚合PMMA生产技术，并实现了工业化规模生产。
20世纪60年代，德国莱莎英公司（Resart-Ihm）和日本三菱丽阳株式会社（MRC）相继成功开发了悬浮聚合和连续本体聚合PMMA生产技术，并于70年代实现了工业化生产。
20世纪70年代末，德国莱莎英公司（Resart-Ihm）和美国KSH公司共同投资，与美国聚合物技术公司（PTI）共同开发溶液聚合PMMA生产技术，80年代初在美国建立了工业化生产装置。
20世纪80年代末，全球MMA产量迅速增加，促进了PMMA生产的规模化和连续化。由于本体聚合技术封锁，到20世纪90年代后期，溶液聚合生产技术已经成为国际市场的主流技术。因此，目前PMMA生产技术主要有悬浮聚合、溶液聚合及本体聚合3种工艺。
悬浮聚合：聚合体系黏度低，传质、传热易于控制；工艺流程短，聚合物溶液只需经过简单的分离、洗涤、干燥等后处理过程，即得树脂产品，可直接用于成型加工；技术成熟，设备投资费用低；但生产能力较低，产品纯净度差（残单和灰分含量高），不能进行大规模连续化生产，污水处理量大。下图为悬浮聚合工艺流程图
溶液聚合：聚合体系黏度低，传质、传热易于控制，可进行大规模连续化生产，无污水处理问题。但由于聚合体系中含有大量溶剂，单体浓度低，聚合速率较慢，设备利用率和生产能力较低；聚合物溶液需要进行多级闪蒸脱挥、造粒等后处理过程，才能得到树脂产品；同时脱除的大量溶剂和未反应单体需要进行精馏提纯，回收套用，后处理能耗高，增加生产成本；助剂用量小，产品杂质较少，热稳定性较好。下图为溶液聚合工艺流程图
本体聚合：聚合体系中不含溶剂，物料黏度大，传质、传热控制相对难，对工艺和设备的要求十分苛刻，操作难度比较大；但产品纯净，透明度高，无污水处理问题，只需回收少量未反应的单体，后处理能耗低。下图为本体聚合工艺流程图
工业上生产PMMA，一般小规模间歇生产以悬浮聚合工艺为主，大规模连续生产均采用溶液聚合和本体聚合工艺。下图为3种PMMA的聚合技术特征
生产现状
2019年，国内PMMA生产企业总共有300多家，产能合计约80万吨/年。其中主要的生产企业有镇江奇美、南通丽阳、德国赢创、苏州双象、万华化学、璐彩特国际、黑龙江龙新、惠菱化成、上海泾奇、宁波伸春和可乐丽张家港等，合计产能约62万吨/年；此外，我国还有众多裂解生产PMMA的小型厂家，主要分布在华东、华南等地区，均利用PMMA制品回收料、PMMA生产加工过程中产生的边角料、机头料等重新裂解为MMA，再生产PMMA。这类产品由于原料质量和技术水平限制，质量无法保证，无法和国外产品竞争，只能应用于低端市场。我国裂解PMMA产能约18万吨/年。
主要生产厂家分布在华东的江苏、上海、浙江、山东，华南的广东以及东北的黑龙江等地，国内其他地区没有PMMA的生产厂家，主要是因为PMMA的主要生产原料MMA也分布在华东华南（具体可以参见《甲基丙烯酸甲酯（MMA）的现状及未来趋势》），并且华东华南的经济比较活跃，PMMA的主要消费区域也在这里，因此国内的PMMA生产主要分布在华东和华南地区
由于我国PMMA行业起步较晚，因此外商独资企业是我国PMMA主要生产商，市场占比50%，如果不考虑裂解PMMA生产企业的产能，那么外企占比会达到65%，因此国内的PMMA生产企业还有很大的提升空间，前景可期！
2019年中国PMMA生产工艺以本体聚合为主，占52%，使用本体聚合工艺的基本上为外资企业和近两年新建设的项目；溶液聚合占25%，主要是台资企业及国内的一些建设较早的项目使用该工艺；此外，还可以看到通过裂解PMMA的回收料和边角料生产PMMA的低端技术还占有23%的份额，相信随着产业升级和环保趋严，这部分产能必将会被本体聚合等先进工艺所替代
2019年，国内PMMA产量预计会达到30万吨，较2018年增长11%。随着国内PMMA产量的提升，自给率也在不断地提高，由2010年的45%上升到2019年的60%
应用概况
PMMA作为性能优异的透明材料， 广泛应用于各种灯具、照明器材、光学玻璃、各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘、光导纤维、商品广告橱窗、广告牌、飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃、各种用途（医用、军用、建筑用）玻璃等领域。近年来， 随着5G的到来以及PMMA 改性与复合材料技术进展， PMMA在手机后盖、光学显示材料和塑料光纤等方面的应用得到拓展。特别是液晶显示器（LCD）市场的迅速增长，光学级PMMA模塑料需求量大幅度增长。下图为我国PMMA主要消费领域
未来趋势概况
随着我国建筑行业、装修装饰业、交通运输业等的持续发展，我国对PMMA相关产品的市场需求量还将持续增长。特种PMMA产品，如防辐射PMMA、光学纤维及太阳能光伏电池等尚属空白，而国外广泛应用于高纯度光盘PMMA在我国才刚起步。随着液晶显示器制造业的发展，将带动导光板材料需求的增长，光学PMMA的消费市场巨大。因此，我们预计未来几年PMMA的年均增长率为8-12%
与此同时，未来将有山东启恒新材料、东明华谊玉皇新材料、苏州双象光学材料等计划新建PMMA项目，新增产能约有50万吨左右
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