合成树脂

由人工合成的一类高分子聚合物。为粘稠液体或加热可软化的固体,受热时通常有熔融或软化的温度范围,在外力作用下可呈塑性流动状态,某些性质与天然树脂相似。合成树脂最重要的应用是制造塑料。为便于加工和改善性能,常添加助剂,有时也直接用于加工成形,故常是塑料的同义语。合成树脂还是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。合成树脂种类繁多。按主链结构有碳链、杂链和非碳链合成树脂；按合成反应特征有加聚型和缩聚型合成树脂。实际应用中,常按其热行为分为热塑性树脂和热固性树脂。生产合成树脂的原料来源丰富,早期以煤焦油产品和电石碳化钙为主,现多以石油和天然气的产品为主,如乙烯、丙烯、苯、甲醛及尿素等。合成树脂的生产方法采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面缩聚等。

合成树脂最重要的应用是制造塑料。为便于加工和改善性能,常添加助剂,有时也直接用于加工成形,故常是塑料的同义语。合成树脂还是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。

2014年,全球聚乙烯产能将达到1.017亿吨/年,比2013年增长4%。全球聚乙烯产量预计将上升5%,平均开工率预计将升至84.2%,比去年同期高出1个百分点。在2015年新建生产装置投产之前,北美聚乙烯市场需求将继续保持适度增长态势,北美聚乙烯装置开工率将维持在90%的高位。需求增长将使得北美聚乙烯产量超过2007年的历史高点。在中东地区,伊朗计划在今明两年投产5座聚乙烯生产厂；阿联酋也将在今年建成3座石化厂,新增大量聚乙烯产能。

2014年,全球聚丙烯产能将增长6.5%以上；全球聚丙烯产量也将上升,但增速比产能稍低,为4.9%。全球聚丙烯装置平均开工率将下降0.8个百分点,至81.1%,这主要是由于新建装置投产。全球新增聚丙烯产能大部分在中国。由于中国煤炭价格相对较低,且供应充足,因此中国新增聚丙烯产能主要是煤基聚丙烯。随着中国聚丙烯供应逐渐实现自给自足,聚丙烯出口商将不得不寻找替代市场。——2014年全球合成树脂市场产能分析

然而,2014年全球聚氯乙烯市场却充满挑战。悬浮聚氯乙烯产能将增长6%,增至5900万吨/年。由于聚乙烯生产将削减产量以应对需求低迷,2014年全球聚氯乙烯装置开工率预计仅为64.8%,比2013年滑落1.1个百分点。同时,全球聚氯乙烯市场需求预计将达4015万吨,比上一年增长4.15%,这在一定程度上抵消了供应过剩的不利影响。

与全球聚氯乙烯行业类似,聚苯乙烯行业2014年前行的道路上也布满荆棘。最大的问题是原料苯和乙烯的价格将会发生宽幅波动。

合成树脂种类繁多。按主链结构有碳链、杂链和非碳链合成树脂；按合成反应特征有加聚型和缩聚型合成树脂。实际应用中,常按其热行为分为热塑性树脂和热固性树脂。其中,热塑性树脂有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。热固性树脂有酚醛树脂和脲醛树脂,环氧树脂,氟树脂,不饱和聚酯和聚氨酯等。

生产合成树脂的原料来源丰富,早期以煤焦油产品和电石碳化钙为主,现多以石油和天然气的产品为主,如乙烯、丙烯、苯、甲醛及尿素等。合成树脂的生产方法采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面缩聚等。

合成树脂

合成树脂为高分子化合物,是由低分子原料――单体（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通过聚合反应结合成大分子而生产的。工业上常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合4种。

本体聚合法

本体聚合是单体在引发剂或热、光、辐射的作用下,不加其他介质进行的聚合过程。特点是产品纯洁,不需复杂的分离、提纯,操作较简单,生产设备利用率高。可以直接生产管材、板材等质品,故又称块状聚合。缺点是物料粘度随着聚和反应的进行而不断增加,混合和传热困难,反应器温度不易控制。本体聚合法常用于聚加基丙烯酸甲酯（俗称有机玻璃）、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等树酯的生产。

悬浮聚合法

悬浮聚合是指单体在机械搅拌或振荡和分散剂的作用下,单体分散成液滴,通常悬浮于水中进行的聚合过程,故又称珠状聚合。特点是：反应器内有大量水,物料粘度低,容易传热和控制；聚合后只需经过简单的分离、洗涤、干燥等工序,即得树脂产品,可直接用于成型加工；产品较纯净、均匀。缺点是反应器生产能力和产品纯度不及本体聚合法,而且,不能采用连续法进行生产。悬浮聚合在工业上应用很广。75%的聚氯乙稀树脂采用悬浮聚合法,聚苯乙烯也主要采用悬浮聚合法生产。反应器也逐渐大型化。

乳液聚合法

乳液聚合是指借助乳化剂的作用,在机械搅拌或振荡下,单体在水中形成乳液而进行的聚合.乳液聚合反应产物为胶乳,可直接应用,也可以把胶乳破坏,经洗涤、干燥等后处理工序,得粉状或针状聚合物。乳液聚合可以在较高的反应速度下,获得较高分子量的聚合物,物料的粘度低,易于传热和混合,生产容易控制,残留单体容易除去。乳液聚合的缺点是聚合过程中加入的乳化剂等影响制品性能。为得到固体聚合物,耗用经过凝聚、分离、洗涤等工艺过程。反应器的生产能力比本体聚合法低。

溶液聚合法

溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。形成的聚合物有时溶于溶剂,属于典型的溶液聚合,产品可做涂料或胶粘剂。如果聚合物不溶于溶剂,称为沉淀聚合或淤浆聚合,如生产固体聚合物需经沉淀、过滤、洗涤、干燥才成为成品。在溶液聚合中,生产操作和反应温度都易于控制,但都需要回收溶剂。工业溶液聚合可采用连续法合间歇法,大规模生产常采用连续法,如聚丙烯等。

一些树木的分泌物常会形成树脂,不过琥珀却是树脂的化石,虫胶虽然也被看成树脂,但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆,最初只用作木材的防腐剂,但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后,天然产物已无法满足电气化的需要,促使人们不得不寻找新的廉价代用品。

早在1872年德国化学家拜耳（A.Bayer）首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为防腐剂大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注,希望开发出有用的产品,尽管先后有许多人为之花费了巨大劳动,但都没有达到预期结果。

1904年,贝克兰和他的助手也开展这项研究,最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆,经过三年的艰苦努力,终于在1907年的夏天,不仅制出了绝缘漆,而且还制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人们熟知的“电木”“胶木”或酚醛树脂。

Bakelite一经问世,很快厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制日用品,爱迪生（T.Edison）用于制造唱片,不久又在广告中宣称：已经用Bakelite制出上千种产品,于是一时间把贝克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。

以煤焦油为原粒的酚醛树脂,在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首,每年达20多万吨,但此后随着石油化工的发展,聚合型的合成树脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大,随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立,它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂,通过各种成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品种有几十种,世界年产量在1.2亿吨左右,我国也在500万吨以上,它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。

合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%～100%。由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始聚合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100%的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。

“十一五”期间,国内电子信息、汽车、房地产等行业的快速发展,居民消费水平的升级,将为中国合成树脂的发展提供巨大的发展空间。预计“十一五”期间,中国合成树脂的需求将延续“十五”期间10%左右的增长速度,到2010年,国内市场表观消费量将达到6400万吨,比“十五”末期增加约2600万吨。预计“十一五”期间,国内合成树脂的产量将以年均12%的速度增长,到2010年,产量有望达到3700万吨,比“十五”期末增加约1600万吨。