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国外聚丙烯酸的市场发展概况

来源:九壹网
国外聚丙烯酸的市场发展概况严瑞碹(全国功能高分子行业委员会)一、国外水溶性合成高分市场的现状和发展预测表1全球合成水溶性高分子产量(2003年)万t品种美国西欧日本其它合计聚丙烯酰胺14.612.09.315.851.7聚乙烯醇(不包括纤维用)9.4410.38.67.435.74聚丙烯酸(不包括高吸水性树脂)11.O12.O4.723.5831.3聚胺3.21.62.967.76季胺聚合物3.40.84.2聚乙烯吡咯烷酮1.061.50.50.443.5非离子聚氨酯增稠剂1.60.52.10聚乙烯亚胺1.8O.212.01其它增稠剂1.51.5甲基乙烯醚,顺酐共聚物1.41.4羧基聚乙烯O.670.67合计47.8740.523.3330.18141.88各国(地区)所占份额33.7%28.5%16.4%21.3%2003.2008年平均年增长率为2.0—2.5%[注]产量以100%活性物计由此可见聚丙烯酸的产量占全球水溶性高分子各品种中第三位表二聚丙烯酸及其共聚物产量变化和预测万t2000年2003年2008年(预计)03一08年平均增长量%美国9.611.O11.791.4欧洲9.4812.013.602.5日本4.784.724.62—0.4合计23.8627.7230.01【注]产量以100%活性物计表三美欧日聚丙烯酸产量占全球比例(%)2000年2003钜2008年(预计)美国9.611.011.79欧洲9.4812.013.60日本4.784.724.62合计23.8627.7230.01[注】:全球产量不包括中国可见:1.三大国家(地区)所占比例有很大提高。lO2.日本的产量有所下降,所占比例下降。二、聚丙烯酸及其共聚物的消费市场2003年美国市场洗涤助剂5.1万t占PAA总消费量的46%。这部分消费量将以较快速度增长,至2008年年均增长预计为5.7%。作为阻垢分散剂的年增长率为3%,在涂料中的年增长为6%。2003年西欧市场消费市场洗涤助剂造纸水处理涂料、墨水用量所占比例(%)5029.1711.674.175.06.0万t(按产量计为15万t)3.5万t1.4万t(按产量计为3.5万t)0.5万t(按产量计为1.2万t)其它0.6万t2003年日本市场高分子量PAA(分子质量大于l万)消费市场造纸食品絮凝乳胶增稠其它合计液体PAA(分子质量小于l万)消费市场助洗剂纺织造纸阻垢剂螯合剂其它合计用量占全部PAA市场比例(%)39.1911.6510.175.083.001.26用量占全部PAA市场比例(%)4.20.84O.420.4220.1012万t0.04万tO.02万t1.0万t1.0万t1.4万t(29.66)1.85万t0.55万t0.48万t0.24万t0.14万tO.06万t3.32万t(70.33)可见,PAA日本市场中助洗剂占最大分额,其次是纺织和造纸,而水处理用阻垢剂只占5%。位居第四。高分子质量的PAA约占PAA全部市场的30%左右,最大用户是造纸。三、价格(美元伦斤)美国1998年2001年2004年洗衣粉用1.252.852.64分散剂用2.85.3.352.64.3.10欧洲(2003年)洗衣粉用1.69.2.26分散剂用2.26—2.94日本(2003年)低分子量6.03—8.62低分子量(40%)1.72—2.59四、主要厂家生产厂家美国1l欧洲13日本12台湾3韩国2合计41美国2004年主要PAM(Polyacrylamides)厂家BarkerPetroliteCorporationSandSprings,OKBuckmanLaboatoriesCorporationWater&PaperTreatmentBusinessSegmentOldBridge,NJSuffolk,VAWestMemphis,AR12CogmsCorporatoionCharlotte,NCCymcIndustriesInc.KalamazzoMIWoodbrige,NJHerculesIncorporatedBeaumont,TXLakeZurich,ILNalcoCompanyPittsburgh,PAGaryVile.LAOakBrook.ILNationalStarchandChemicalCompanyAlcoChemicalDivisionChattanooga,TNNoveonInc.bAvonLake,OHCalvertCity,KYRohmandHaasCompanyKnoxviUe,TNStockhausen,Inc.Greensboro,NCAustriaDegussaCEEGmbHWeissensteinobderDrauFranceCoatexSALyon—GenayRohmandHaasFranceSASViUerssaintpaulGermanyBASFAktiengesellschaftLudwigshafenClariantGmbHFrankfurtamMainCytecIndustriesBVBotlek-RotterdamNalCODeutshlandGmbHBeibesheim13西欧聚丙烯酸厂家StockhausenGmbH&Co.KGKrefeldSpainBASFEspanolaS.A.TarragonaUnitedKingdomCibaBr弛rdSpecialtyChemicalsPLCGrimsbyCytecIndustriesU.K.LtdBradfordRohmandHaas(UK)Ltd.DewsburyWittonChemicalCompanyLtd.NIildenhallSOURCE:CEHestimates日本生产聚丙烯酸的厂家:PolyacrylicAcidandCopolymersArakwaChemicalIndustries,Ltd.Kurashiki,OkayamaPrefectureOita,OitaPrefectureBASFJapanLtd.Yokkaichi,MiePrefectureHarimaChemicals,Inc.Kakogawa,HyogoprefectureKaoCorporationWakayama,WakayamaPrefectureNihonJunyakuCo,Ltd。Tsurumi,KanagawaPrefectureNipponKayakuTokyoCo,Ltd.oji,TokyoPrefectureNipponShokubaiCo,Ltd.Himeji,HyogoPrefectureSanNopcoLrdnaSanyoChemicalIndustries,Ltd.Kyoto,KyotoPrefecture14SeikoPMCCorporationKawaguchi,SaitamaPrefecturePrefectureTomakomai,,HokkaidoPrefectureShibakawa,ShizuokaShowaDenkoK.K.Kawasaki,KanagawaprefectureToagoseiCo,Ltd.Sakaide,KanagawaPrefectrur韩国PAA生产厂家:KolonChemicalCo.,Ltd。Kimchon,Kyongsangbuk-doLGChemicalLtd.Yeochon,Chollanam—do台湾生产PAA的厂家:FomosaPlasticsCorp.HsirnkangCity,ChiayiHsien.Per—Mole,Inc.KuantienHsiang,TainanHsien.TaiwanArakawaInd.,Ltd.8Hsien.KeelungCity,TaipeiChemical五、值得关注的市场和技术1.助洗剂在洗衣粉配方中主要成份是表活剂和助洗剂,在重垢产品中也常含漂白剂、还含防再沉积剂、荧光增白剂、香料和酶等。助洗剂在洗衣粉中占有份额大,起着重要作用,可说是洗衣物的骨架,能增强表面活性剂和其它组分的效率。它的作用有:软化水、提供碱性和缓冲效应,分散力和抗再沉积能力、抗腐蚀性、漂白稳定、加工助剂和载荷液体量等。目前的助洗剂有三聚磷酸钠、有机膦酸盐、硅酸盐、碳酸纳、沸石及聚羧酸,最引起关注的层状硅酸盐和聚羧酸盐。聚羧酸盐,原理上增加羧酸基将增强软化水能力,但高浓度是不经济的,目前主要用它作为分散污垢粒子,并作为结晶生长的抑制剂,使CaC03结垢降至最低。分子量为6—7万的马丙共聚物能减少织物泛灰和结垢,而成本仅增加百分之几,已广泛被基于沸石~纯碱的洗涤剂选用。这种共聚物能在污水处理厂被活性污泥吸着除去90%以上,未被吸收的剩余物是可溶解和生物降解的。15聚丙烯酸类助洗剂早在上世纪七十年代引入到洗涤剂中作助洗剂,由于限磷和禁磷的呼声日高,成为代磷助洗剂最佳选择。作为助洗剂,它具有螯合、分散Ca“、M92+离子及其成垢物质的良好性能,它还有抗污垢再沉积的性能,因此在洗衣粉中它可以取代传统的三聚磷酸钠和羧甲基纤维素。早期使用的聚丙烯酸类助洗剂都为丙烯酸均聚物,后来发展为丙烯酸和马来酸酐的共聚物。助洗剂的性能可以采用比浊滴定法测定助洗剂的碳酸钙分散力,即表示lg助洗剂可以使碳酸钙保持溶解状态的CaCOa/g毫克数简称CCDC。均聚物的CCDC为80-140mgCaC03/g聚合物。共聚物为200mgCaCOH/g聚合物。助洗剂对固体颗粒的分散悬浮能力可以采用对氧化铁颗粒和碳黑颗粒分散试验来测定。即在50ral水中加入0.029氧化铁或碳黑颗粒,lOml氨缓冲液,0.49助洗剂,电磁搅拌30分钟后,用马尔文激光测经仪测量分散体系的平均粒经。聚丙烯酸类助洗剂明显高于三聚碳酸钠。通过洗涤剂的洗涤性能测定,聚丙烯酸类助洗剂用量为0.3%时就可以达到用量为1%的CMC的抗再沉积性能。PAP类助洗剂的生物降解性目前尚有争论,为了寻找成本合理、生物降解的聚羧酸盐,出现了聚葡糖苷的氧化产物(如氧化淀粉、水解氧化淀粉)、聚天门冬氨酸、聚谷氨酸、葡糖基乙基甲基丙烯酸酯共聚物、聚琥珀酰亚胺、不饱和1,2一二羧酸基.乙烯醇共聚物等。N.烯丙基二醋酸与不饱和羧酸共聚物是多价离子螯合剂,过氧化物稳定剂、助洗剂、分散剂。洗涤剂中高聚物的性能及应用评价螯合力:用标准乙酸钙溶液直接滴适高聚物溶液,以刚生成永久性的白色沉淀时为终点计算:消耗乙酸钙溶液体积x标准乙酸钙浓度×CaC03分子量螯合力(mgCaCOH/g聚合物).一高聚物溶液中高聚合物钙束缚能力:将定量的乙酸钙溶液与定量高聚溶液混合,保证乙酸钙过量,生成沉淀液,分离沉淀,取清流测定游离Ca2+浓度计算:初始Ca2+浓度.终止Ca2+浓度XCaC03分子量×10钙束缚值(mgCaCOJg聚合物)=溶液中聚合物质量分散力:将经高聚物分散的/dnO。氧化成klCmO。,再用Na:C:0。还原161nO,,利用161nO,标准溶液滴定过量的草酸钠,以确定分散力计算:分散力mgMnOJ(定溶定浓高聚物溶液)=每m1分散力中MnO:质量×定溶162.在建材中的应用(1)在耐火建材中的应用以相同配方的矾土基浇注料为基础试杆,按基础配方配制3kg试料,加入0.01%至0。07%的聚丙烯酸或氨基磺酸钠,用跳桌法测定流动值,结果表明,当分子量聚丙烯酸在用量为0.03%时流动值/mm达到最大值约128ram,而氨基磺酸盐在0.05%时达到最大值118/ram。聚丙烯酸分子质量为1000—1500的产品比2000—3000的产品效果更好。(2)混凝土减水剂我国水泥产量1999年已居世界第一位,达到5.7亿t,占世界产量的1/3。人均年用量接近世界发达国家水平,为0.6m3/人。连续16年居世界第一。混凝土外加剂已成为除水泥、水、砂、石外的混凝土的第五组分。外加剂渗入量一般不大于水泥质量的5%。减水剂量将在保证混凝土工作性能的情况下,能减少混凝土伴合物用水量的化学外加剂。常用减少剂均属于表面活性剂。它可以提高流动性:提高强度;减少泌水离析现象;延缓伴合物的凝结时间。通常减水率在10—15%,而高效的可减水20—30%。常用的减水剂有:木质素磺酸盐、高级多元醇磺酸盐、含氧有机酸盐、和氧化烯烷基酸盐、多元醇复合体、烷基芳基磺酸盐、三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐、其中后三类为高效减水剂。聚羧酸类减水剂是第三代亦即是新一代的水泥减水剂,国外在上世纪80年代中开始研发,90年代中己工业化生产。主要是聚丙烯酸系和聚马来酸系。而我国目前尚未工业化生产,仍广泛使用萘聚产品作为高效减水剂。这类聚羧酸减水剂除丙烯酸羊体外,一般都含有一个大分子单体如甲基丙烯酸甲氧基取聚氧乙烯醚,还有一个带磺酸基团的单体如丙烯磺酸钠。90年代初,日本针对高强超高强混凝土的需求研究开发出聚羧酸醛缩合物。1998年代日本聚羧酸系产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上,主要生产厂家有花王.竹本油脂、日本造纸、腾泽孝品等。北美和欧洲各国的近年研究重点也向聚羧酸系转移。如Grace公司的Adva系,MBT公司的Pheomix700Fr、Rhrobuid300FC、SiKa公司的Viscocrete3010等都只有良好性能。聚羧酸减水剂的优点有:(1)低掺量(0.2-0.5%)而高分散性能:(2)保坍性好,90min内坍落基本无损失:(3)在相同流动度下比较时,延缓凝结时间较少:(4)分子结构上自由度大,可控参数多:(5)无甲醛:(6)与水泥及其它种类的外加剂相溶性好:(7)使用时可用更多的矿17渣或粉煤灰取代水泥。聚羧酸减水剂分子结构为:在聚丙烯主链上用带聚氧化乙烯的聚乙二醇进行部分融化,少量的带磺酸基的乙烯基的乙烯基主体镶数其中,PEG的分子量为400、1000、1500、2000。聚合物固体份为15-30%。如果全国全部用上聚羧酸减水剂,需114万t。如用上5%需5.7万t。还有增粘剂也适用水溶性聚合物。江苏建科院冉千平将聚丙烯酸结构中引入磺酸基团、乙二醇酯、形成梳型高分子,现已批量生产,并在国内大工程中进行推广。上海建科院也进行了生产和应用。清华大学、山东建材院也有研究。同济大学钟世云、袁华著有聚合物在混凝土中应用一书,该校王国建、黄韩英合成了丙烯酸、丙烯酸丁酯、磺化苯乙烯的共聚物,并用端羟基聚氧乙烯醚酯化。日本聚羧酸减水剂技术发展模式图:1987年3月特公平02-15495与改减少坍落度损失性木质素混用r1975年3月特么昭外部改良53.38095烯烃与不饱和羧酸共聚物改变聚合单体L1992年9月特许2628486日本高性能减水剂产品数变化品种19921993199419951998萘系1919191614聚羧酸系统1517192526氨基磺酸系44677密胺系4870合计4248515562新型聚羧酸类高效减水剂的合成及性能研究JohnnnPlank混凝土的外加剂及其应用技术北京:机械工业出版社,2004.13—2718这类减水剂的用量约为水泥重量的0.3%(水炭比为O.29)时流动度为245mm,掺量为0.6%时,流动度可达318ram。其保塑性好,90min流动度还能保持在230mm以上。而萘系高效减水剂掺量为0.6%,水泥净流动度仅为165mm,掺量为1.2%时,流动度才到家273啦。3.在高固含量的乳液作保护胶体(增稠剂)用甲基丙烯酸聚合物作乳液的保护胶体,比聚乙烯醇、PVP、羟工基纤维素、PAA要好。表现在乳液粉径小而均匀,凝胶少、涂膜光泽大、乳液稳定。由于用量少,由过去的6%降至0.5以下,涂膜的吸水率低10.6%,乳液的粉度也低,适用于高档乳液如纯丙乳液等,大大提高了乳液的固含量。4.在凝胶中的应用聚丙烯酸水凝胶是一种能响应外界PH值变化的水凝胶。在中性PH值下可显示最大的溶胀性。近年,河北大学合成呈形聚丙烯酸钠。这种化合物不是线形高分子,而是一种特殊结构的聚合物微凝胶,通常具有一个交联的核,以其为中心向外生成出多个聚合物分子键,即、呈形聚合物凝胶的臂。这种呈形聚合物的粉度只与各个臂的相对分子质量的大小有关系,而与整个分子的相对分子质量无关,所以相同相对分子质量的呈形聚合物要比线形聚合物的粘度低得多。采用季戊四醇二聚体为核,在核上的多个羟基与二羟二过碘酸合铜(III)钾氧化剂组成氧化还原体系,于介质中引发丙烯酸聚合,得到呈形聚丙烯乳钠。呈形聚丙烯酸可以作为水凝胶,也可能在助洗剂等方面有潜在应用价值。北京化工大学将丙烯酸与透明质酸共聚制备耐盐性凝胶,用6mlAA,0.189透明质酸加交联剂(用量为单体的1.5%摩尔)下得到凝胶,在所不惜.996质量分数NaCl中,这种擦枝聚合物的吸水率为1229/g。这种凝胶可以用于泪点栓子即泪道栓,代替常用的硅胶。在PH为中性即泪液PH值为7.3-7.5时,具有最大的溶胀比。5.在纺织工业中的应用华南工业大学以从与马来酸、衣康酸共聚,产品作灭醛纺织品防皱整理剂,得到的聚合物相对分子质量为871。整理效果与公认最好丁烷四羧(BTCA)几乎相同。折皱回复角(WRA)可达到2860,比未整理织物提高83.3%,水洗50次WRA仍可保持在2630,仅下降5%。6.合成方面的研究速溶高分子量P从一Na的合成目前国内PAA分子量最高都在600-1300万,溶解时间为0.5-81不等。日本专利报导(日特开76—68690)以过硫酸盐和有机胺组成的复合了泼体系催化丙烯19酸聚合,可以制得速溶PAA—Na,使用缓聚剂则可以提高分子量。余学军在此基础上,以脂肪酸盐为防交联剂,苯胺类化合物为缓聚剂确定的最佳合成条件为:取合湿度45—50:引发剂浓度0.04%,防交联剂浓度0.5%,缓聚剂浓度0.05%。可以制得相对高分子质量大于3000万,溶解时间小于0.5h的速溶PAA-Na。韩慧芳等将43.79AA、16.99调节剂、7.59疏基乙醇链转移剂和509水混匀,加入0.39引发剂和O.49助引发剂混合,立即倾倒在平板上(厚度为10mm-20mm),大约30秒后混合物开始聚合反应,最后生成白色树脂状水溶性固态产品,经粉碎加工成粉末,相对分子质量为1000。参考文献:【1】CHE市场研究报告合成水溶性聚合物2005年【2】特么昭53.38095【3】JohnnnPlank混凝土外加剂及其应用技术(c)・北京・机械工业出版社・2004:13.27【4】印染助剂2004,21(1):9.12【5】精细石油化工1998,(3):14.19[6】功能高分子学报1999,12(1):88[7]高分子学报2000,(5):550.553[8】混凝土2006,(1):104—106[9】混凝土2000,(3):3.8【10]混凝土2000,(3):46.58【11】化学建材2003,(4):15.18【12]化学建材1999,(6):36.37【13]化学建材2000,(4):34.39

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