间苯二甲酸的应用及国内外市场分析

ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ间苯二甲酸的应用及国内外市场分析李玉芳伍小明（北京江宁化工技术研究所，100076）摘要：间苯二甲酸是一种重要的有机化工产品，在醇酸树脂、不饱和聚酯、酸改性共聚酯等方面具有广泛的用途。文章介绍了间苯二甲酸的用途以及国内外生产和消费情况，提出了我国发展间苯二甲酸生产的一些建议。关键词：间苯二甲酸生产应用市场前景间苯二甲酸（IPA）又名1，3-苯二甲酸、异酞酸，分子式C8H6O4，分子量166.13，外观为白色结晶性粉末或针状结晶，熔点345~347℃，能升华，易溶于甲醇、乙醇、丙酮和冰醋酸，微溶于沸水，不溶于苯、甲苯和石油醚。间苯二甲酸具有较强的耐热性、耐水解性和耐化学性，易燃、低毒，对皮肤、眼睛、粘膜等软组织有刺激作用，操作贮运时应遵守有毒易燃化学品的规定。工业上间苯二甲酸主要以间二甲苯为原料，醋酸钴为催化剂、乙醛为促进剂、醋酸为溶剂，在约0.6MPa下于120℃液相氧化制得。间苯二甲酸具有一般二元酸的特征反应，可发生成盐、脱水、加氢、卤化等反应，产品主要用于生产涂料、聚酯（PET）树脂、不饱和聚酯（UPR）树脂、特种纤维、热熔粘合剂、印刷油墨、聚酯纤维染色改性剂和树脂增塑剂等方面，开发利用前景广阔。1间苯二甲酸的用途[1，2]1.1生产酸改性共聚酯由摩尔分数为1%~10%的间苯二甲酸和对苯二甲酸及乙二醇共聚形成的共聚酯聚合物，具有很好的耐撕拉强度、抗冲击性和熔融粘度及可染性。用此共聚酯制造的瓶子能增加透明度、降低醛含量，提高阻隔性，缩短加工循环时间。此外，这些酸改性的共聚酯还可制造多种用途广泛的纤维和薄膜产品，如高回弹性芳香族热粘聚酯纤维、异热收缩混纤维、柔软膨松仿绢丝、仿真丝、仿天然纤维，绝缘中空耐酸碱聚酯纤维，导电、抗静电纤维，抗起皱、耐水解稳定性聚酯纤维等。1.2生产低熔点聚酯一般情况下生产的聚酯熔点约为250℃，用100%间苯二甲酸生产的聚酯熔点约为65℃，如果聚酯生产中用50%的间苯二甲酸替代对苯二甲酸，生成的共聚酯熔点约为120℃。为此可根据聚合物性能的要求，在较宽范围内改变间苯二甲酸的含量，以生成不同熔融温度的聚酯。此类聚酯生产的长丝可以制造轻飘、柔软及华贵感觉的柔性织物。生产的纤维除用于制造热粘结无纺织物外，还可用作填充物，增加无纺织物的蓬松度，降低填充物的重量，增加保温性能。制造超细纤维，由于其结晶区的缩小，染色性能优于纯PET超细纤维。1.3生产聚芳酰胺由间苯二甲酸为原料生产的间芳酰胺聚合物纤维具有不易燃烧、不闪火花、不熔化或不粘结在皮肤上等特点，适用于制造各种类型的耐热工作服。聚间芳酰胺纤维材料还可用于飞机的内装饰材料，提高阻燃性，增加飞机的安全性。此外还可用作热烟筒气体的过滤袋，石棉替代ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ品，造纸用的干燥带和橡胶的增强物，电极、发动机、变压器及电缆的高温绝缘纸和绝缘管网，家庭用烫衣板和厨房用手套等。1.4生产不饱和树脂由间苯二甲酸、丁烯二酸酐和乙二醇混合缩聚制得的间苯二甲酸型不饱和树脂较邻苯二甲酸型不饱和树脂具有更好的水解稳定性、更高的硬度、较高的热分解温度和更好的耐化学品性，适用于室温低压成型和热压成型，可用作耐化学腐蚀设备及钢设备的防腐层或衬里，如玻纤增强塑料和表面胶凝层，尤其适用于缠绕成型制品以及100℃以下长期使用的耐热制品和胶衣层，广泛用于建筑、管道、贮罐、交通运输、航海、电子电器和日用消费品等领域。间苯二甲酸与高性能的纸质材料混合可制成物理性能良好、成本低的阻燃型树脂和构造型树脂，用于制造电梯、扶手和鱼杆等。耐腐蚀的间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂应用于地下贮罐、汽油管线、公共设施基础的修理及更换，如道路、高速路、桥梁及其辅助设施（防雨、防光、抗震）、船坞、防波堤、供水系统、废物处理系统等。由间苯二甲酸制成的压缩模塑型树脂，可用于制造汽车部件、工业品零件、微波炉、电器部件、水槽、浴盆、淋浴室隔板以及小型船只等。1.5生产醇酸树脂涂料由间苯二甲酸和多元醇（乙二醇、丙三醇、季戊四醇）经缩聚制成的高固态、水基型或粉末型高分子聚酯类涂料与三聚氰酰胺/甲醛树脂或异氰酸酯交联制作高性能涂料，具有较好的水稳定性、耐化学性、户外耐候性和粘附性，干燥快、硬度高、光泽好、寿命长，适用建筑、家具、汽车等工业上油漆或烘漆。醇酸树脂除用作涂料外，还可制成醇酸树脂模塑塑料。在表面涂料中，间苯二甲酸型树脂的优点超过邻苯二酸酐型树脂，具有较好的水溶性，耐污染性和更好的耐候性。在干空气喷涂时，具有较快的干燥特性，特别是对高固态涂料特性的改进。间苯二甲酸聚酯涂料在工业上可应用于线圈、设备、汽车和许多其他设备的烘干喷涂。高固态、低溶剂的涂料还可用于办公家具、设备、工具及建筑物的喷涂。与苯酐类醇酸树脂相比较，间苯二甲酸醇酸树脂更易催干，由于催干性能好，可用来制造高固含量树脂和水基涂料，以减少对环境的污染。含有20%间苯二甲酸的醇酸树脂可制成高固含量达84%的涂料，可满足环保的要求；含量为29%左右的间苯二甲酸醇酸树脂可形成无溶剂水基涂料，与丙烯酸水基涂料相比，虽然其固化时间长，但光泽度好，具有较优良的耐冷冻性能，在严重潮湿下比丙烯酸涂料的起泡性小。间苯二甲酸还可用来生产紫外光固化涂料，这种涂料价格相对其他紫外光固化涂料来说价格较低，既有一定的刚性又有较好的柔韧性，可应用于家具、塑料制品和金属制件等方面。1.6生产间苯二甲酸烯丙酯由间苯二甲酸为原料制备的间苯二甲酸烯丙酯主要有两个方面的用途。一是直接聚合得到聚间苯二甲酸烯丙酯（DAIP）树脂，这种树脂加上增强材料和助剂造粒得到的DAIP热固性塑料，可以在200℃温度下使用，绝缘等级为H级。由于其电性能和机械性能比其他热固性树脂好，制品尺寸稳定，吸湿性小，广泛应用于制造精密、复杂耐高温绝缘的零部件和浸渍层压材料等。二是间苯二甲酸烯丙酯在不饱和树脂中代替苯乙烯做交联剂，加入量在30%左右。此类树脂优点是储存期长，尺寸稳定，耐水耐热。目前我国有上海曙光化工厂、上海天山塑料厂以及天津合成材料厂等厂家生产。1.7生产间苯二甲酸二乙酯由间苯二甲酸制备的间苯二甲酸二乙酯（DEIP）主要用于甲苯二异氰酸生产中做特种溶剂，具有溶解性能好，易于分离，可加速光气反应，减少副反应，产品纯度高等特点。ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ1.8生产聚苯并咪唑由间苯二甲酸二苯酯和3，3’-二氨基联苯胺（DAB）进行熔融缩聚反应制得的聚苯并咪唑是杂环高分子中第一个被考虑用作耐高温结构胶粘剂的产品，其特点是瞬时耐高温性能优良，广泛用作铝合金、不锈钢等金属材料、金属蜂窝结构、聚酰亚胺薄膜以及硅片等材料的胶粘剂。1.9生产阳离子可染树脂改性单体由间苯二甲酸制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM）是聚酯切片的改性单体，可使改性后的聚酯纤维染色更鲜艳浓厚，着色性好，同时具有抗起球效果。在聚酯切片中引入SIPM可生产阳离子改性涤纶长丝，其外观虽然与普通涤纶长丝没有太大的区别，但是由于采用了阳离子改性，不仅大大改善了纤维的吸色性能，而且降低了结晶度，从而使染色分子易于渗透，使得纤维容易染色。这种纤维既保证了阳离子易染，同时又可增加纤维的微孔，提高了纤维的上染率、透气性、吸湿性，从而进一步适应聚酯纤维的仿真丝化。通过仿真丝化可使织物柔软透气、舒适、抗静电、常温常压可染。通过阳离子改性多功能仿毛，可使织物具有手感柔软、抗静电、抗起毛起球、常温常压与毛共染。用阳离子改性纤维织成的织物，在用阳离子染料进行染色时，具有色调鲜明、深染性好、吸尽率高、耐日光坚劳度和烟褪色牢度好等优点。在拼色染色时，染料相容性好。在高温染浴中，稳定性好，对包括普通聚酯纤维在内的其他纤维的玷污性小，向纤维内部的扩散速率快，无环境污染现象，染浴中pH值变化大，染料稳定性高。目前我国有山东华源化工有限公司以及扬州有机化工厂等厂家生产。1.10生产间苯二甲酸二辛酯用间苯二甲酸和辛醇反应制得的间苯二甲酸二异辛酯是一种无色油状液体型增塑剂，与聚氯乙烯、硝基纤维素、聚苯乙烯等树脂相容性好，其光、热稳定性及低温性能良好，电气性能优良，可用于制造各种塑料制品。1.11生产间苯二胺用间苯二甲酸先制得5-硝基间苯二甲酸，进而生产的间苯二胺是一种性能较好的光稳定剂，具有防紫外线的功能。1.12生产高阻渗性聚酰胺包装材料由间苯二甲酸和六甲撑二胺缩聚而成的无定型聚酰胺，具有优良的气体阻渗性，耐穿刺性、透明性、耐热以及环境适性；与聚酰胺6共挤多层延伸薄膜或共混无延伸薄膜，可用于肉食、果品、蒸煮袋以及奶酪等包装。其优点是在高温条件下，其阻气性大大超过聚酰胺6，且其水分透过性很低，适应于包装油炸脆性的小吃食品，其热变形温度达127℃，还适应于用作热灌装及蒸煮灭菌作业中的包装材料。1.13生产胶衣树脂胶衣树脂是由不同类型不饱和聚酯树脂添加触变剂、颜料、填料和助剂配制而成的特种树脂，主要用于玻璃钢制品的表面保护层。目前我国的胶衣树脂类型主要有间苯二甲酸型、双酚A型、乙烯基酯等，其中间苯二甲酸型胶衣树脂最为常见。间苯二甲酸型胶衣树脂是以间苯二甲酸型聚酯树脂为主的胶衣树脂，该树脂综合性能优良，因间苯二甲酸在酯化过程中不会升华，因此树脂中不会残留有间苯二甲酸单体和低分子量的间苯二甲酸酯杂质，纯度较高。1.14生产间苯二酰氯由间苯二甲酸制备的间苯二酰氯是生产聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）芳纶和其他多芳基聚合物的主要原料。由间苯二酰氯生产的聚苯咪唑（PBI）在航海、航天、军事和民用工业中具ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ有十分重要的意义，可用作空间移动的吊带和系绳，制作阻燃隔热纤维、宇航服、消防服、赛车运动服等特种服装，用作石棉代用品、运输带等特种纤维等。2世界间苯二甲酸的市场分析[3，4]2.1生产情况2003年，世界间苯二甲酸的总生产能力为788kt/a，生产厂家主要集中在美国、西欧和亚洲，其中美国的生产能力为268kt/a，约占世界间苯二甲酸总生产能力的34.0%；西欧的生产能力为175kt/a，约占世界间苯二甲酸总生产能力的22.2%；亚洲的生产能力为345kt/a，约占世界间苯二甲酸总生产能力的43.8%。美国BP公司的200kt/a间苯二甲酸生产装置是目前世界上最大的间苯二甲酸生产装置，其生产能力约占世界间苯二甲酸总生产能力的25.4%。2003年世界间苯二甲酸的主要生产厂家情况见表1所示。表12003年世界间苯二甲酸的主要生产厂家情况kt/a国家或地区生产厂家生产能力备注美国BP公司Eastman化学公司比利时BPChembel公司西班牙IntercontinentalQuimica公司日本A.G国际化学公司中国北京燕山石油化工有限公司中国台湾台湾Tuntex石油化工公司韩国Kohap公司新加坡Lonza公司2006812550120255070701998年底扩产1998年底投产1999年建成投产2000年建成投产1999年建成投产1998年建成投产2.2消费现状及市场前景目前，世界间苯二甲酸的消费主要体现在不饱和聚酯树脂、聚酯和醇酸树脂（主要用作表面涂料）、油墨、增塑剂和包装材料的中间产物等几个方面。2001年由于全球经济发展速度缓慢，全球间苯二甲酸的消费量仅为450kt左右。随着美国经济的复苏，全球间苯二甲酸需求呈现较快的恢复势头，2003年消费量达到约500kt。预测在今后几年，世界间苯二甲酸的需求量将以年均约3%~4%的速度增长，到2007年总消费量将达到700kt。其中增长最快的是PET瓶级树脂方面的需求，其次是聚酯和用于涂料的水性醇酸树脂，而传统的溶剂醇酸树脂需求量将继续下降。目前世界主要国家和地区间苯二甲酸的消费构成情况见表2所示。表2世界主要国家和地区间苯二甲酸的消费构成情况%消费领域美国西欧日本不饱和聚酯树脂聚酯和醇酸树脂（表面涂料）其他39.926.134.035.030.834.244.319.036.7合计100.0100.0100.0ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ2.2.1美国随着高性能缓蚀和抗湿不饱和聚酯树脂以及应用涂料的强劲需求，近年来美国间苯二甲酸的消费量增长较快。1992年美国