آشنایی با مهمترین مواد موجود در زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی(ماده_شماره_4)
مقدمه و بیان مسئله
صنعت پتروشیمی یکی از حوزههای مهم صنعتی است که نقش بسیار مهمی در تأمین مواد اولیه، برای تولید محصولات شیمیایی و پلاستیکی دارد. این صنعت در ایران، با تأخیر ۵۰ساله به بهرهبرداری از نفت رسیده است و این وقفه در شروع و خودکفایی صنعت، سبب رنج کشور از دو مشکل خامفروشی و عدم توسعه متناسب صنعت پتروشیمی شده است. در حال حاضر بیشترین صادرات غیرنفتی ایران از طریق صنعت پتروشیمی است؛ بااینوجود هر تن محصول پتروشیمی به طور متوسط بین 300 تا 400 دلار ارزش دارد در حالی که این عدد در کشور عربستان 40 درصد و در کشورهای با دانش فنی بالا، مانند کره جنوبی و آلمان تا 600 درصد بیشتر است. از سوی دیگر ارزش مواد وارداتی پتروشیمی بیش از دو برابر محصولات صادراتی است. بنابراین توسعه دانشفنی ساخت مواد پتروشیمی در تکمیل زنجیره اصلی آن، یک گام اساسی در افزایش صادرات و درآمدزایی در این صنعت است. با این مقدمه در سلسله مقالات آتی به معرفی برخی محصولات پتروشیمی دارای ارزش افزوده مناسب و امکان پاسخگویی به نیاز وارداتی کشور پرداخته خواهد شد. یکی از مواد و محصولات مهم در تکمیل زنجیره ارزش، ماده پلی متیل متاکریلات است.
معرفی ماده پلی متیل متاکریلات
پلی متیل متاکریلات (PMMA)، یک پلیمر گرمانرم، ضدضربه و شفاف است که بهعنوان جایگزینی مناسب برای شیشه در برخی از کاربردها مورداستفاده قرار میگیرد. از ویژگیهای دیگر این پلیمر میتوان به مقاومت در برابر اشعه فرابنفش (UV)، خواص الکتریکی مناسب و وزن کم اشاره کرد. پلی متیل متاکریلات با نام تجاری اکریلیک، شیشه اکریلیک و پلکسی گلس شناخته میشود. PMMA یک ماده نسبتاً ارزان و قابلبازیافت و زیستسازگار است و به محیطزیست آسیب نمیرساند. همچنین بهراحتی فرایند میشود و به بسیاری از محصولات تبدیل میشود. در جدول 1، برخی از مشخصات پلی متیل متاکریلات، ذکر شده است.
شکل 1 ساختار مولکولی ماده پلی متیل متاکریلات (PMMA)
جدول 1 خواص فیزیکی و مکانیکی پلی متیل متاکریلات (PMMA)
مطالعات بازار ماده پلی متیل متاکریلات
در حال حاضر بازار جهانی ماده پلی متیل متاکریلات، بیش از 4.8 میلیارد دلار و سرعت رشد این بازار حدود 5.4 درصد است که نشاندهنده مصرفی بالای آن در سالهای آتی است. در شکل 2، اندازه بازار جهانی پلی متیل متاکریلات از سال 2022 تا سال 2027، نشان داده شده است. همچنین، تامین این ماده با قیمت جهانی هر تن بیش از 3000 دلار، کاملا از طریق واردات و هر تن با قیمت 2600 دلار صورت میپذیرد. برآوردهای اولیه، نشاندهنده واردات 11.7 میلیون دلاری (حدود 4.4 هزار تن در سال) این ماده در کشور است. قیمت بالا نسبت به هر تن، نشاندهنده ارزش مناسب توسعه دانش فنی این محصول است.
شکل 2 اندازه بازار جهانی ماده پلی متیل متاکریلات 2027-2022 به همراه رشد سالانه
شکل 3 ارزش واردات و صادرات ماده پلی متیل متاکریلات طی سالهای 1385 تا 1398 (میلیون دلار)
روش تولید ماده پلی متیل متاکریلات
پلی متیل متاکریلات از طریق فرایند دومرحلهای تولید میشود. در این فرایند دومرحلهای، استون و هیدروژن سیانید با یکدیگر واکنش میدهند تا از این طریق استون سیانوهیدرین تولید گردد. سپس این ترکیب با اسیدسولفوریک و متانول حرارت داده میشود تا مونومر متیل متاکریلات (MMA-Methyl methacrylate) به وجود آید. مونومرهای MMA با فرایند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد که از طریق آغازگرهای پروکسیدی اغار میشود، پلیمریزه شده و در نهایت PMMA تولید میشود (شکل 4). لازم به ذکر است که آغازگر، در دماهای بالاتر باعث پیشرفت واکنش میشود که فوقالعاده گرم است. ازاینرو میبایست گرمای آزاد شده به طریقی از سیستم خارج و مهار شود.
شکل 4 فرایند تولید ماده پلی متیل متاکریلات (PMMA)
از بزرگترین تولیدکنندگان پلی متیل متاکریلات میتوان به شرکتهای CHIMEI، Mitsubishi chemical corporation، Röhm GmbH و Wanhua اشاره کرد.
کاربردهای ماده پلی متیل متاکریلات
به دلیل خواص عالی PMMA، کاربرد این ماده در صنایع مختلف گسترشیافته است. برخی از کاربردهای رایج این ماده عبارتاند از:
- تولید لوازمخانگی (ساخت وسایل تزیینی، قاب عکسها و پایههای نگهدارنده)
- صنایع خودروسازی (پلاک ماشین، چراغها، عدسیهای نوری پارکینگ و علائم تزیینی)
- صنایع الکترونیک (صفحههای نمایش LCD و LED، تولید لامپهای LED)
- پزشکی (چسب متیل متاکریلات در دندانپزشکی، پروتزهای دندانی، دندانهای مصنوعی و ابزار ارتودنسی، ساخت لنزهای چشمی، استفاده در جراحی ارتوپدی بهعنوان سیمان استخوان)
- استفاده در کفپوشها (کفپوشهای رزینی مقاوم در برابر آب داغ و اسیدها)
- جایگزین شیشه (ساخت آکواریوم)
- ساختمانسازی (پروفیلهای درب و پنجره، پانلهای خورشیدی، سایبان و نماها)
شکل 5 برخی از کاربردهای ماده پلی متیل متاکریلات
در شکل 6 سهم بازار جهانی ماده پلی متیل متاکریلات، براساس کاربرد، از سال 2022 تا سال 2032 نشان داده شده است.
شکل 6 سهم بازار جهانی ماده پلی متیل متاکریلات 2032-2022
جمعبندی
باتوجهبه میزان بالای واردات ماده پلی متیل متاکریلات به کشور، ساخت یک واحد کوچکمقیاس دانشبنیان تولید این ماده، برای رفع نیاز داخلی در پارکهای شیمیایی کافی و قابلتوجیه است. بنابراین، در صورت کسب دانش فنی، تجاریسازی این محصول، با سرمایهگذاری متوسط امکانپذیر است. قیمت بالا 3000 دلاری در هر تن از این ماده نشاندهنده ارزش بالای آن برای کاهش واردات و حتی توسعه صادراتی این محصول است. از سوی دگر بازار بیش از 4.8 میلیارد دلاری و رشد سالانه 5.4 درصدی آن، جذابیت اقتصادی مناسبی را برای بررسی بیشتر توسعه این محصول ایجاد میکند.