合成樹(shù)脂，是一種人工合成的一類高分子量聚合物，是兼?zhèn)浠虺^(guò)天然樹(shù)脂固有特性的一種樹(shù)脂。ASTM D883-65T將合成樹(shù)脂定義為分子量未加限定但往往是高分子量的固體、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(guò)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(shù)脂、合成橡膠和合成纖維。合成樹(shù)脂是產(chǎn)量和消費(fèi)量最高的合成材料。

　　合成樹(shù)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(yǔ)。合成樹(shù)脂在塑料中的含量一般在40~100%由于含量大，而且樹(shù)脂的性質(zhì)常常決定了塑料的性質(zhì)，所以人們常把樹(shù)脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹(shù)脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹(shù)脂與酚醛塑料混為一談。其實(shí)樹(shù)脂與塑料是兩個(gè)不同的概念。樹(shù)脂是一種未加工的原始聚合物，它不僅用于制造塑料，而且還是涂料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%樹(shù)脂外，絕大多數(shù)的塑料，除了主要組分樹(shù)脂外，還需要加入其他物質(zhì)。

　　合成樹(shù)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(shù)脂混凝土也以合成樹(shù)脂為膠凝材料。由于合成樹(shù)脂和其他競(jìng)爭(zhēng)材料相比具有明顯的性能和成本優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面。包裝是合成樹(shù)脂最大市場(chǎng)，其次是建筑用品。電子、電氣和汽車也是合成樹(shù)脂很重要的應(yīng)用領(lǐng)域。其他市場(chǎng)還有家具、玩具、娛樂(lè)用品、家用器具和醫(yī)療用品等。

　　合成樹(shù)脂種類繁多。

　　合成樹(shù)脂工業(yè)產(chǎn)品可分為通用樹(shù)脂和專用樹(shù)脂。通用樹(shù)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、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS五大類合成樹(shù)脂;專用樹(shù)脂一般指為專門用途而生產(chǎn)的樹(shù)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，工程塑料就屬于專用樹(shù)脂的范疇。重要的工程塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、改性聚苯醚及聚四氟乙烯等。另一類專用樹(shù)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，合成樹(shù)脂又可大致分為兩個(gè)類別：一種主鏈僅由脂肪族碳原子構(gòu)成，通用樹(shù)脂基本屬于這一類別;另一種合成樹(shù)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(shù)脂又可分為熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂。其差別主要來(lái)自于聚合物的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)。熱塑性樹(shù)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(shù)脂有聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。熱塑性樹(shù)脂可以快速成型，并可重復(fù)成型。熱固性樹(shù)脂屬立體型結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，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、不熔的高聚物。通用的典型熱固性樹(shù)脂有苯酚-甲醛樹(shù)脂(俗稱酚醛樹(shù)脂)、脲-甲醛樹(shù)脂(俗稱脲醛樹(shù)脂)、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂(俗稱密胺甲醛樹(shù)脂)、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、聚氨酯等。

　　合成樹(shù)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(guò)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、溶液聚合、淤漿聚合、氣相聚合等。生產(chǎn)合成樹(shù)脂的原料來(lái)源豐富，早期以煤焦油產(chǎn)品和電石碳化鈣為主，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。

　　本體聚合

　　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(guò)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?？梢灾苯由a(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(俗稱有機(jī)玻璃)、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等樹(shù)酯的生產(chǎn)。

　　懸浮聚合

　　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(guò)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(guò)簡(jiǎn)單的分離、洗滌、干燥等工序，即得樹(shù)脂產(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。

　　乳液聚合

　　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(guò)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(guò)凝聚、分離、洗滌等工藝過(guò)程。反應(yīng)器的生產(chǎn)能力比本體聚合法低。

　　溶液聚合

　　溶液聚合在溶劑存在下進(jìn)行聚合，所選用的溶劑既要溶解單體又要能溶解聚合物。聚合過(guò)程中體系呈均勻的粘稠溶液，聚合體系始終呈均相，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，易于操作。但體系黏度較大。其優(yōu)點(diǎn)是均相反應(yīng)較易控制，分子量及其分布也可適當(dāng)控制，但溶液聚合體系粘稠，造成傳熱傳質(zhì)困難和不均一。

　　淤漿聚合

　　淤漿聚合時(shí)采用一種溶劑或用單體本身作為分散介質(zhì)，生成之聚合物不溶于分散介質(zhì)中，而以顆粒狀分散其中，呈淤漿狀。早先有些文獻(xiàn)曾將它歸屬于非均相的溶液聚合。這種聚合特點(diǎn)是體系黏度小，便于攪拌，散熱容易，可用較高的單體濃度，提高單位設(shè)備生產(chǎn)率。目前此法可用于高密度聚乙烯、聚丙烯等生產(chǎn)。

　　氣相聚合

　　氣相聚合時(shí)將氣相單體與催化劑按規(guī)定量引入反應(yīng)器中一步合成，得到干燥的聚合物。氣相聚合的前提是催化劑選擇性及收率必須足夠高，得到的產(chǎn)品不需脫除殘存催化劑，這樣可大大縮短流程。隨著高活性載體齊格勒催化劑的出現(xiàn)，在制造聚乙烯或聚丙烯方面，氣相聚合迄今已占主流。此外，也可廣泛用于以自由基機(jī)理進(jìn)行的聚合。

　　加工方法

　　熱塑性樹(shù)脂的固化一般是通過(guò)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(shù)脂是通過(guò)加熱發(fā)生形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)來(lái)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。

　　歷史發(fā)展

　　一些樹(shù)木的分泌物常會(huì)形成樹(shù)脂，不過(guò)琥珀卻是樹(shù)脂的化石，蟲(chóng)膠雖然也被看成樹(shù)脂，但卻是紫膠蟲(chóng)分泌在樹(shù)上的沉積物。由蟲(chóng)膠制成的蟲(chóng)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(wú)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(guó)化學(xué)家拜耳(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(wú)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(kāi)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(méi)有達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

　　1904年，貝克蘭和他的助手也開(kāi)展這項(xiàng)研究，最初目的只是希望能制成代替天然樹(shù)脂的絕緣漆，經(jīng)過(guò)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”“膠木”或酚醛樹(shù)脂。Bakelite一經(jīng)問(wèn)世，很快廠商發(fā)現(xiàn)，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制日用品，愛(ài)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(shù)脂，一直居各種合成樹(shù)脂產(chǎn)量之首，每年達(dá)20多萬(wàn)噸，但此后隨著石油化工的發(fā)展，聚合型的合成樹(shù)脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產(chǎn)量也不斷擴(kuò)大，隨著眾多年產(chǎn)這類產(chǎn)品10萬(wàn)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(shù)脂。

　　到今天，合成樹(shù)脂再加上添加劑，通過(guò)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(guó)也在500萬(wàn)噸以上，它們已經(jīng)成為生產(chǎn)、生活及國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)材料。

　　中國(guó)現(xiàn)狀

　　2013年我國(guó)合成樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)接近830家，產(chǎn)量5 837萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)9.5%。

　　近年來(lái)工程合成樹(shù)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(shù)脂增速，導(dǎo)致五大通用合成樹(shù)脂產(chǎn)量在合成樹(shù)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(shù)脂仍保持了較快的擴(kuò)能速度，隨著武漢大型乙烯裝置及寧波富德外購(gòu)甲醇制丙烯項(xiàng)目等的投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)五大合成樹(shù)脂產(chǎn)能大幅增加，到2013年年底五大合成樹(shù)脂的產(chǎn)能達(dá)到6 400萬(wàn)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(guó)內(nèi)五大合成樹(shù)脂產(chǎn)量約為4 662萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)11.1%。其中，聚乙烯產(chǎn)量為1 124.3萬(wàn)噸，同比增加7.3%;聚丙烯產(chǎn)量1 262萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)9.6%;聚氯乙烯產(chǎn)量為1 530萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)16.1%。

　　我國(guó)合成樹(shù)脂工業(yè)在國(guó)產(chǎn)化催化劑、工藝及裝備開(kāi)發(fā)等方面取得令人矚目的成就。和國(guó)外先進(jìn)水平相比，我國(guó)合成樹(shù)脂工業(yè)仍存在一定差距。新建的合成樹(shù)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(gòu)買國(guó)外的催化劑;國(guó)內(nèi)一些高端產(chǎn)品數(shù)量不能滿足市場(chǎng)需求，如國(guó)內(nèi)棚膜用樹(shù)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(guó)產(chǎn)PP-R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(shù)脂工業(yè)面臨來(lái)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(shù)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(shù)脂行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種形勢(shì)下，我國(guó)樹(shù)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(guó)家和各大跨國(guó)公司合成樹(shù)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(guó)能源結(jié)構(gòu)的大幅調(diào)整以及我國(guó)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(lái)產(chǎn)業(yè)的巨大變化。

　　從合成樹(shù)脂上游裝置原料來(lái)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(lái)看，對(duì)合成樹(shù)脂產(chǎn)品提出了綠色、功能化、差異化的要求。從貿(mào)易來(lái)看，由于美國(guó)頁(yè)巖氣給其化工產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的低成本優(yōu)勢(shì)，未來(lái)將加大對(duì)中國(guó)的出口。從國(guó)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(lái)巨大挑戰(zhàn)。短期來(lái)看，國(guó)內(nèi)合成樹(shù)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(shù)脂還將處于微利時(shí)期。

　　面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)，我國(guó)合成樹(shù)脂要走技術(shù)創(chuàng)新之路。我國(guó)合成樹(shù)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(gòu)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。

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