聚甲醛生產工藝比較分析

收稿日期：2023-11-03

作者簡介：吳閣（1985—），男，山東濰坊人，工程師。研究方向：化學工程。

摘要：聚甲醛作為工程塑料的“五虎將”之一，被譽為“超鋼”或者“賽鋼”，廣泛應用于汽車工業、電子和電氣工業、家電和家具用品工業、工程零件和工業設備工業等方面。本文分析波蘭ZAT、香港富藝（中國）等企業的聚甲醛生產工藝，對比分析聚甲醛生產工藝的差別，探討聚甲醛生產工藝的優缺點，以更好地推進工藝革新，提高我國聚甲醛生產能力。

關鍵詞：聚甲醛；生產工藝；聚合

中圖分類號：TQ326.51 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）01-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.012

Comparative analysis of production processes for Polyformaldehyde

WU Ge， HU Quanli

（Shandong Lianmeng Chemical Co.， Ltd.， Weifang 262700， China）

Abstract： As one of the “five tigers” of engineering plastics， polyformaldehyde is known as “super steel” or “race steel”， which is widely used in the automotive industry， electronics and electrical industry， household appliances and furniture industry， engineering parts and industrial equipment industry， and other fields. This paper analyzes the production processes of polyformaldehyde by companies such as ZAT in Poland and Fuyi in Hong Kong （China）， compares and analyzes the differences in polyformaldehyde production processes， explores the advantages and disadvantages of polyformaldehyde production processes， in order to better promote process innovation and improve China’s polyformaldehyde production capacity.

Keywords： polyformaldehyde; production process; polymerization

聚甲醛（POM）是熱塑性結晶性高分子聚合物，被譽為“超鋼”或者“賽鋼”[1]，在金屬近似性、自潤滑性、耐疲勞性、耐熱穩定性、耐磨性、耐溶性等方面具有優良的性能。與聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚苯醚等工程塑料相比，聚甲醛具有成本低的優勢，在汽車零部件、醫療設備、運動機械、電子機械、建材輕工等領域應用廣泛。另外，由于聚甲醛的金屬近似性，鍵能大，分子內聚能高，它具有較高的硬度和剛度，在一些緊固件、軸承、磨具、齒輪等鋼制、銅制、鋁制部件中具有較高的替代比例。目前，汽車工業、電子電氣等行業快速發展，聚甲醛在這兩方面的應用也得到快速發展，聚甲醛在這兩個行業中的應用比例超過50%，特別是近年來聚甲醛耐磨材料在汽車工業中應用，如門把手、減震器、平衡桿、后視鏡、電動車窗開關、齒輪、變速桿手柄等，應用比例越來越高。聚甲醛在汽車方面的應用有利于減輕汽車質量，降低能源消耗及制造成本。

目前，國內聚甲醛工業發展較快，但是與國外相比，工藝技術和產品質量還有一定差距。國內高端聚甲醛仍然以進口為主，主要進口自杜邦、寶理、旭化成等企業，國內高端產品對外依存度超過50%[2-3]。國內中低端產品主要用于非重要場合、新興領域和中東、東南亞等地區。本文結合山東聯盟化工股份有限公司與香港富藝（中國）、韓國amp;PID、江蘇道爾頓、上海華峰、寧波賽鼎、五環等技術提供方及設計院，進行技術交流，并考察國內幾家較大的聚甲醛生產企業，對幾種聚甲醛工藝技術進行對比分析。

1 國內聚甲醛裝置分布

目前，世界聚甲醛工業化生產企業有近20家，據統計，全球聚甲醛的產能約為200萬t/a，國外聚甲醛產能主要分布在西歐、日本、韓國以及美國等地區，美國杜邦和塞拉尼斯、德國巴斯夫、日本旭化成和寶理塑料等公司均有布局[4-5]。我國是世界主要的聚甲醛生產國，當前國內聚甲醛產能為61萬t/a，包括9家聚甲醛國產企業和2家中外合資企業，產能分布比較分散，重慶市、云南省、河南省、內蒙古自治區、江蘇省、寧夏回族自治區、山東省、上海市、天津市和河北省均有生產裝置。其中，在產產能為51萬t/a，上海藍星的6萬t/a和天津渤化永利的4萬t/a生產裝置處于停產狀態，內蒙古天野三條生產線中僅有一條2萬t/a裝置開車。國內聚甲醛行業主要企業產能如表1所示。

2 不同聚甲醛生產工藝比較

2.1 聚甲醛生產技術分類

聚甲醛生產技術分為兩大類。一是均聚甲醛生產技術，生產企業以杜邦和旭化成為代表。二是共聚甲醛生產技術，除了杜邦和旭化成兩家企業，其他生產企業的產品基本都為共聚甲醛，其中旭化成均聚甲醛和共聚甲醛都生產。

均聚甲醛是由-CH2O-（重復單元）均聚而成，聚合原理是開環聚合，主鏈為甲醛單元，兩端為乙酰基，所得聚甲醛分子鏈緊密，密度相對于共聚甲醛要高，其抗沖擊強度和韌性較好，具有較好的延展強度和抗疲勞強度，機械強度比共聚甲醛高10%～20%；相對于共聚甲醛，均聚甲醛結晶度高，不易加工，熱穩定性差。共聚甲醛是由-CH2O-和-C2H4O-（重復單元）共聚而成，端基為甲氧基醚或羥基乙基醚結構的大分子，常加分子量調節劑封端。共聚甲醛大分子規整程度比均聚甲醛低，結晶性降低，密度小，使得其加工容易，且在耐熱水性、耐酸堿腐蝕、熱穩定性等方面優于均聚甲醛。均聚甲醛與共聚甲醛基本性能對比如表2所示。

2.2 聚甲醛合成工藝比較

綜合比較國內外聚甲醛的合成工藝，國內早期的聚甲醛生產企業由于工藝落后、產能小、能耗高等原因，多數被市場淘汰。目前，多數國外聚甲醛廠商對我國實行技術壁壘，不轉讓聚甲醛生產技術，如杜邦、塞拉尼斯、旭化成、三菱、巴斯夫、韓國KEP、日本寶理等公司，在國內聚甲醛技術沒有得到突破前，很難獲得以上廠商的生產技術[1]。目前，國內外僅有波蘭ZAT、香港富藝（中國）、韓國Pamp;ID、江蘇道爾頓等少數企業可提供聚甲醛生產工藝。聚甲醛的不同生產工藝比較如表3所示。

2.3 聚合工藝比較

聚甲醛產品共聚工藝主要有兩種，即干法聚合工藝和濕法聚合工藝。

2.3.1 干法聚合

干法聚合是聚合過程中不加溶劑或其他分散劑，由聚合單體自身在引發劑的作用下發生聚合反應。優點是不使用溶劑，廢水產生量少，雜質少，產品純凈，連續化生產容易實現，且廢水處理成本低，生產成本降低；缺點是缺少溶劑，聚合速率不易控制，容易引起爆聚。

2.3.2 濕法聚合

濕法聚合是在溶劑作用下，聚合單體在溶液狀態下進行聚合反應。濕法聚合優點是聚合的溫度易于控制，能有效抑制爆聚的發生，生產安全性較高；缺點是聚合單體受溶液影響，聚合速率降低，且廢水產生量大，生產成本升高。以6萬t/a聚甲醛裝置為例，干法聚合工藝（韓國Pamp;ID）廢水產生量約為10 m3/h，

而濕法聚合工藝（香港富藝（中國））廢水產生量為60～70 m3/h，因此濕法聚合工藝比干法聚合工藝廢水處理成本高；與干法聚合工藝相比，濕法聚合工藝多了水洗、干燥等脫醛步驟，因此采用濕法聚合工藝的聚甲醛產品產量一般比干法聚合工藝的要好，比如，云天化、龍宇產品主要面向中高端客戶，價格相對要高。

3 結論

由于技術壁壘原因，國內聚甲醛生產工藝取得突破前，先進的聚甲醛生產工藝很難從國外技術提供方獲得。因此，我國要加大研發投入，加快研發進度，盡早在聚甲醛生產工藝方面實現技術突破，打破國外的技術壟斷。

參考文獻

1 朱開貴.聚甲醛生產工藝選擇及改性技術研究[D].北京：北京化工大學，2014：11-12.

2 陳 果.聚甲醛脫揮工藝的優化研究[D].長春：吉林大學，2017：15-16.

3 邵永濤，徐澤夕，曹志奎，等.我國聚甲醛產業的現狀[J].廣州化工，2012（12）：65-68.

4 李劍光，吉訓健.聚甲醛行業情況分析及預測[J].現代塑料加工應用，2023（1）：60-63.

5 王 敏，李西春，廖廣明.POM生產技術及改性研究進展[J].工程塑料應用，2022（12）：

155-162.