合成樹脂，是一類人工合成的高分子化合物。是兼?zhèn)浠虺^天然沒藥樹固有特性的一種樹脂。ASTM D883-65T將合成樹脂定義為分子量未加限定但往往是有機(jī)高分子化合物量的固體、半固體或假（準(zhǔn)）固體的有機(jī)物質(zhì)，受應(yīng)力時(shí)有流動(dòng)傾向，常具有軟化或熔融范圍并在破裂時(shí)呈貝殼狀。在實(shí)際應(yīng)用中它一方面常與聚合物甚至塑料同義使用，特別是指由單體通過聚合反應(yīng)所生成的未加任何助劑或僅加有極少量助劑的基本材料。此外，也有時(shí)用于代表未固化的流動(dòng)性熱固性聚合物材料。世界三大合成材料包括合成樹脂、合成橡膠和合成纖維。合成樹脂是產(chǎn)量和消費(fèi)量最高的合成材料。
主要應(yīng)用
合成樹脂最重要的應(yīng)用是制造塑料。為便于加工和改善性能，常添加助劑，有時(shí)也直接用于加工成形，故常是塑料的同義語。合成樹脂還是制造合成纖維、涂料、膠粘劑、絕緣材料等的基礎(chǔ)原料，廣泛使用的樹脂混凝土也以合成樹脂為膠凝材料。
2014年，全球聚乙烯產(chǎn)能將達(dá)到1.017億噸/年，比2013年增長(zhǎng)4%。全球聚乙烯產(chǎn)量預(yù)計(jì)將上升5%，平均開工率預(yù)計(jì)將升至84.2%，比去年同期高出1個(gè)百分點(diǎn)。在2015年新建生產(chǎn)裝置投產(chǎn)之前，北美聚乙烯市場(chǎng)需求將繼續(xù)保持適度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，北美聚乙烯裝置開工率將維持在90%的高位。需求增長(zhǎng)將使得北美聚乙烯產(chǎn)量超過2007年的歷史高點(diǎn)。在中東地區(qū)，伊朗計(jì)劃在今明兩年投產(chǎn)5座聚乙烯生產(chǎn)廠；阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國也將在今年建成3座石化廠，新增大量聚乙烯產(chǎn)能。
2014年，全球聚丙烯產(chǎn)能將增長(zhǎng)6.5%以上；全球聚丙烯產(chǎn)量也將上升，但增速比產(chǎn)能稍低，為4.9%。全球聚丙烯裝置平均開工率將下降0.8個(gè)百分點(diǎn)，至81.1%，這主要是由于新建裝置投產(chǎn)。全球新增聚丙烯產(chǎn)能大部分在中國。由于中國煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)較低，且供應(yīng)充足，因此中國新增聚丙烯產(chǎn)能主要是煤基聚丙烯。隨著中國聚丙烯供應(yīng)逐漸實(shí)現(xiàn)自給自足，聚丙烯出口商將不得不尋找替代市場(chǎng)。——2014年全球合成樹脂市場(chǎng)產(chǎn)能分析
然而，2014年全球聚氯乙稀市場(chǎng)卻充滿挑戰(zhàn)。懸浮聚氯乙烯產(chǎn)能將增長(zhǎng)6%，增至5900萬噸/年。由于聚乙烯生產(chǎn)將削減產(chǎn)量以應(yīng)對(duì)需求低迷，2014年全球聚氯乙烯裝置開工率預(yù)計(jì)僅為64.8%，比2013年滑落1.1個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，全球聚氯乙烯市場(chǎng)需求預(yù)計(jì)將達(dá)4015萬噸，比上一年增長(zhǎng)4.15%，這在一定程度上抵消了供應(yīng)過剩的不利影響。
與全球聚氯乙烯行業(yè)類似，PS塑料行業(yè)2014年前行的道路上也布滿荊棘。最大的問題是原料苯和乙烯的價(jià)格將會(huì)發(fā)生寬幅波動(dòng)。
基本種類
合成樹脂種類繁多。
合成沒藥樹工業(yè)產(chǎn)品可分為通用樹脂和專用樹脂。通用樹脂產(chǎn)量大，成本低，一般用于通用消費(fèi)品或耐用商品，代表性的品種有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯和ABS五大類合成樹脂；專用樹脂一般指為專門用途而生產(chǎn)的樹脂，產(chǎn)量較小，生產(chǎn)成本較高，例如可替代金屬用于機(jī)械、電子、汽車等部門，硬塑料就屬于專用樹脂的范疇。重要的工程塑料有聚酰[xiān]胺、聚碳酸酯、多聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯[zhǐ]、改性聚苯醚及聚四氟[fú]乙烯等。另一類專用樹脂是熱塑料彈性體，它具有類似橡膠的彈性，加熱時(shí)又可重復(fù)成型。
根據(jù)化學(xué)組成，合成沒藥樹又可大致分為兩個(gè)類別：一種主鏈僅由脂肪族碳構(gòu)成，通用樹脂基本屬于這一類別；另一種合成樹脂在主鏈中除碳原子外還含有氧、氮和硫等，大部分工程塑料是由雜鏈聚合物構(gòu)成的。
根據(jù)工程性能，合成樹脂又可分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。其差別主要來自于聚合物的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)。熱塑性樹脂分子鏈結(jié)構(gòu)為線型或帶支鏈型的，受熱后可塑化（或稱軟化、熔化）和流動(dòng)，并可多次反復(fù)塑化成型。典型的熱塑性樹脂有聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚氯乙稀、PS塑料等。熱塑性沒藥樹可以快速成型，并可重復(fù)成型。熱固性樹脂屬立體型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子化合物聚合物，在分子鏈中含有多官能團(tuán)大分子，在有固化劑存在和受熱、加壓作用下可軟化（或熔化）并同時(shí)固化（或熟化）成為不溶、不熔的均聚物。通用的典型熱固性樹脂有苯酚甲醛樹脂（俗稱酚醛樹脂）、脲-甲醛樹脂（俗稱脲醛樹脂）、三聚氰胺甲醛樹脂（俗稱三聚氰胺甲醛樹脂）、ep、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯等。
生產(chǎn)方法
生產(chǎn)合成樹脂的原料來源豐富，早期以煤焦油產(chǎn)品和碳化鈣碳化鈣為主，現(xiàn)多以石油和天然氣的產(chǎn)品為主，如乙烯、丙烯、苯、甲醛及尿素等。合成樹脂的生產(chǎn)方法采用本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、熔融聚合和界面縮聚等。
合成樹脂
合成樹脂為高分子化合物，是由低分子原料――單體（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通過聚合反應(yīng)結(jié)合成大分子而生產(chǎn)的。工業(yè)上常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合4種。
本體聚合法
本體聚合是單體在引發(fā)劑或熱、光、輻射的作用下，不加其他介質(zhì)進(jìn)行的聚合過程。特點(diǎn)是產(chǎn)品純潔，不需復(fù)雜的分離、提純，操作較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備利用率高。可以直接生產(chǎn)管材、板材等質(zhì)品，故又稱塊狀聚合。缺點(diǎn)是物料粘度隨著聚和反應(yīng)的進(jìn)行而不斷增加，混合和傳熱困難，反應(yīng)器溫度不易控制。本體聚合法常用于聚加基丙烯酸甲酯（俗稱聚甲基丙烯酸甲酯）、PS塑料、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等樹酯的生產(chǎn)。
懸浮聚合法
懸浮聚合是指單體在機(jī)械攪拌或振蕩和分散劑的作用下，單體分散成液滴，通常懸浮于水中進(jìn)行的聚合過程，故又稱珠狀聚合。特點(diǎn)是：反應(yīng)器內(nèi)有大量水，物料粘度低，容易傳熱和控制；聚合后只需經(jīng)過簡(jiǎn)單的分離、洗滌、干燥等工序，即得沒藥樹產(chǎn)品，可直接用于成型加工；產(chǎn)品較純凈、均勻。缺點(diǎn)是反應(yīng)器生產(chǎn)能力和產(chǎn)品純度不及本體聚合法，而且，不能采用連續(xù)法進(jìn)行生產(chǎn)。懸浮聚合在工業(yè)上應(yīng)用很廣。75%的聚氯乙稀樹脂采用懸浮聚合法，PS塑料也主要采用懸浮聚合法生產(chǎn)。反應(yīng)器也逐漸大型化。
乳液聚合法
乳液聚合是指借助乳化劑的作用，在機(jī)械攪拌或振蕩下，單體在水中形成乳液而進(jìn)行的聚合。乳液聚合反應(yīng)產(chǎn)物為膠乳，可直接應(yīng)用，也可以把膠乳破壞，經(jīng)洗滌、干燥等后處理工序，得粉狀或針狀聚合物。乳液聚合可以在較高的反應(yīng)速度下，獲得較高分子量的聚合物，物料的粘度低，易于傳熱和混合，生產(chǎn)容易控制，殘留單體容易除去。乳液聚合的缺點(diǎn)是聚合過程中加入的乳化劑等影響制品性能。為得到固體聚合物，耗用經(jīng)過凝聚、分離、洗滌等工藝過程。反應(yīng)器的生產(chǎn)能力比本體聚合法低。
溶液聚合法
溶液聚合是單體溶于適當(dāng)溶劑中進(jìn)行的聚合反應(yīng)。形成的聚合物有時(shí)溶于溶劑，屬于典型的溶液聚合，產(chǎn)品可做涂料或膠粘劑。如果聚合物不溶于溶劑，稱為沉淀聚合或淤漿聚合，如生產(chǎn)固體聚合物需經(jīng)沉淀、過濾、洗滌、干燥才成為成品。在溶液聚合中，生產(chǎn)操作和反應(yīng)溫度都易于控制，但都需要回收溶劑。工業(yè)溶液聚合可采用連續(xù)法合間歇法，大規(guī)模生產(chǎn)常采用連續(xù)法，如聚丙烯等。
加工方法
熱塑性沒藥樹的固化一般是通過將制品冷卻到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)之下實(shí)現(xiàn)的，而熱固性樹脂是通過加熱發(fā)生形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到固化目的。主要加工方法有擠出、壓塑、注塑、吹塑、滾塑、反應(yīng)注塑、熱成型、發(fā)泡等。
中國現(xiàn)狀
2013年我國合成樹脂生產(chǎn)企業(yè)接近830家，產(chǎn)量5 837萬噸，同比增長(zhǎng)9.5%。
近年來工程合成樹脂工業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，產(chǎn)量增速明顯快于通用合成樹脂增速，導(dǎo)致五大通用合成樹脂產(chǎn)量在合成樹脂總產(chǎn)量中的比例呈下降趨勢(shì)，由2010年的84.1%降至2013年的79.5%。
盡管如此，2013年五大合成樹脂仍保持了較快的擴(kuò)能速度，隨著武漢市大型乙烯裝置及寧波富德外購甲醇制丙烯項(xiàng)目等的投產(chǎn)，國內(nèi)五大合成樹脂產(chǎn)能大幅增加，到2013年年底五大合成樹脂的產(chǎn)能達(dá)到6 400萬噸/年以上。受市場(chǎng)回暖和新建裝置產(chǎn)能釋放的影響，2013年國內(nèi)五大合成樹脂產(chǎn)量約為4 662萬噸，同比增長(zhǎng)11.1%。其中，聚乙烯產(chǎn)量為1 124.3萬噸，同比增加7.3%；聚丙烯產(chǎn)量1 262萬噸，同比增長(zhǎng)9.6%；聚氯乙稀產(chǎn)量為1 530萬噸，同比增長(zhǎng)16.1%。
我國合成樹脂工業(yè)在國產(chǎn)化催化劑、工藝及裝備開發(fā)等方面取得令人矚目的成就。和國外先進(jìn)水平相比，我國合成樹脂工業(yè)仍存在一定差距。新建的合成樹脂特大型裝置不少還要依靠引進(jìn)技術(shù)，為生產(chǎn)高端產(chǎn)品一些裝置還必須購買國外的催化劑；國內(nèi)一些高端產(chǎn)品數(shù)量不能滿足市場(chǎng)需求，如國內(nèi)棚膜用樹脂牌號(hào)少，產(chǎn)量低，遠(yuǎn)不能滿足功能棚膜生產(chǎn)需求，進(jìn)口原料占50%左右；國產(chǎn)無規(guī)共聚聚丙烯管材料與進(jìn)口料比較還有一定差距，質(zhì)量有待改進(jìn)和提高。
世界合成樹脂工業(yè)面臨來自中東低成本產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，為應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，世界大型樹脂生產(chǎn)公司正在將資產(chǎn)向低成本原料的中東地區(qū)配置；建設(shè)世界級(jí)大規(guī)模生產(chǎn)裝置，充分利用規(guī)模效益；采用更先進(jìn)的催化劑、工藝技術(shù)和更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制、優(yōu)化及管理方案。樹脂行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種形勢(shì)下，我國樹脂行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，更好地消化吸收引進(jìn)技術(shù)，更多生產(chǎn)中東裝置不能生產(chǎn)的高端產(chǎn)品，千方百計(jì)降低生產(chǎn)成本，應(yīng)對(duì)中東、周邊國家和各大跨國公司合成樹脂產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。
發(fā)展前景
隨著世界經(jīng)濟(jì)格局的變化、美國能源結(jié)構(gòu)的大幅調(diào)整以及我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的改變，在節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，化工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局變化和需求升級(jí)都將帶來產(chǎn)業(yè)的巨大變化。
從合成樹脂上游裝置原料來看，更趨于多元化、輕質(zhì)化，以提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。從需求端來看，對(duì)合成樹脂產(chǎn)品提出了綠色、功能化、差異化的要求。從貿(mào)易來看，由于美國頁巖氣給其化工產(chǎn)業(yè)帶來的低成本優(yōu)勢(shì)，未來將加大對(duì)中國的出口。從國內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局看，煤化工、丙烷脫氫制丙烯、甲醇制烯烴都將給傳統(tǒng)的石化行業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn)。短期來看，國內(nèi)合成樹脂生產(chǎn)能力增長(zhǎng)較大，而需求繼續(xù)低迷，2～3年內(nèi)合成樹脂還將處于微利時(shí)期。
面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)，我國合成樹脂要走技術(shù)創(chuàng)新之路。我國合成樹脂企業(yè)一要提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，突破高技術(shù)壁壘，鎖定用戶；二要加強(qiáng)產(chǎn)品的技術(shù)服務(wù)和售后服務(wù)，讓用戶在購買成本合適的前提下性價(jià)比最高；三要提高產(chǎn)品質(zhì)量，企業(yè)可選擇有競(jìng)爭(zhēng)力的用戶進(jìn)行走訪，量身定做產(chǎn)品，根據(jù)對(duì)方要求加強(qiáng)質(zhì)量管理、增加認(rèn)證等，綁定高端客戶。
歷史發(fā)展
一些樹木的分泌物常會(huì)形成沒藥樹，不過琥珀卻是樹脂的化石，蟲膠雖然也被看成樹脂，但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆，最初只用作木材的防腐劑，但隨著電機(jī)的發(fā)明又成為最早使用的絕緣漆。然而進(jìn)入20世紀(jì)后，天然產(chǎn)物已無法滿足電氣化的需要，促使人們不得不尋找新的廉價(jià)代用品。
早在1872年德國化學(xué)家拜耳集團(tuán)（A.Bayer）首先發(fā)現(xiàn)苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時(shí)能迅速結(jié)成紅褐色硬塊或粘稠物，但因它們無法用經(jīng)典方法純化而停止實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)以后，苯酚已經(jīng)能從煤焦油中大量獲得，甲醛也作為防腐劑大量生產(chǎn)，因此二者的反應(yīng)產(chǎn)物更加引人關(guān)注，希望開發(fā)出有用的產(chǎn)品，盡管先后有許多人為之花費(fèi)了巨大勞動(dòng)，但都沒有達(dá)到預(yù)期結(jié)果。
1904年，貝克蘭和他的助手也開展這項(xiàng)研究，最初目的只是希望能制成代替天然沒藥樹的絕緣漆，經(jīng)過三年的艱苦努力，終于在1907年的夏天，不僅制出了絕緣漆，而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite，它就是人們熟知的“電木”“電木粉”或酚醛樹脂。Bakelite一經(jīng)問世，很快廠商發(fā)現(xiàn)，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制大宗商品，托馬斯·愛迪生（T.Edison）用于制造唱片，不久又在廣告中宣稱：已經(jīng)用Bakelite制出上千種產(chǎn)品，于是一時(shí)間把貝克蘭的發(fā)明譽(yù)為20世紀(jì)的“煉金術(shù)”。
在1940年以前，以煤焦油為原粒的酚醛樹脂，一直居各種合成樹脂產(chǎn)量之首，每年達(dá)20多萬噸，但此后隨著石油化工的發(fā)展，聚合型的合成樹脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀以及PS塑料的產(chǎn)量也不斷擴(kuò)大，隨著眾多年產(chǎn)這類產(chǎn)品10萬噸以上大型廠的建立，它們已成當(dāng)今產(chǎn)量最多的四類合成樹脂。
到今天，合成樹脂再加上添加劑，通過各種成型方法即得到塑料制品，塑料的品種有幾十種，世界年產(chǎn)量在1.2億噸左右，我國也在500萬噸以上，它們已經(jīng)成為生產(chǎn)、生活及國防建設(shè)的基礎(chǔ)材料。
參考資料 >