由於科技的進步、人們對於環境議題的反思以及低碳環境趨勢，以可再生資源所開發的生物基化學品及聚合物逐漸被市場重視，植物基多元醇(Plant-based Polyol)也是其中一員。聚氨酯(Polyurethane; PU)產品是多元醇主要的應用領域，隨著品牌的強力導入，植物基多元醇的應用技術逐漸成熟，也讓應用領域擴及到大部分的聚氨酯類產品。本文將針對其目前的應用與發展做簡單的介紹。
生物基聚氨酯材料將迎來新一波市場動能
在溫室效應等相關議題上，國際間政府、學者早已爭執多年，終於在2015年12月12日聯合國氣候峰會中，由聯合國195個成員國（包括觀察員巴勒斯坦國及聖座）正式通過《巴黎氣候協議》，取代京都議定書，冀望能共同遏阻全球暖化趨勢。這已充分顯示「減碳」將是未來各國的發展目標，這也進一步代表各國將會投入大量有形資源或制定相關法規、政策，達成此目標。從歐盟國家的限制塑膠袋使用、2050年限制汽油車銷售等方向，可見一斑。
聚氨酯(PU)被譽為「第五大塑膠」，具有耐磨、抗撕裂、耐撓曲性等特點，是高分子材料中唯一一種在塑膠、橡膠、纖維、塗料、膠黏劑和功能高分子等領域均有應用價值的有機合成材料。然而，生產聚氨酯的原料、中間體大多來自石油、煤等不可再生資源，且這些原料多為有毒、有害的化學品，其廢棄物回收困難，從而造成很大的環境污染。用生物質可再生材料替代石油原料，生產綠色生物基(Bio-based)聚氨酯將成為未來發展新趨勢。
據美國市場研究公司Grand View Research最新發布的研究報告顯示，至2020年，全球聚氨酯市場預計將達736億美元。到2021年，全球生物基聚氨酯原料市場預計將達到471億美元，複合增長率為9.5%；而原料產能，預計2016年至2021年的複合年增長率為6.9%，達到174萬噸(1)。市場需求非常巨大，北美及歐洲為主要的應用市場（圖一），主因是有Bayer AG（德國），BioBased Technologies LLC（美國），BASF SE（德國），嘉吉公司（美國）和陶氏化學公司（美國）等業界領導廠商的投入。值得注意的是，生物基原料連續供應和原油價格波動是推動全球綠色和生物基聚氨酯原料市場的關鍵因素。
圖一、2021年全球生物多元醇的主要應用市場
目前，生物基聚氨酯可以由許多生物質材料衍生。國內/外研究與應用主要集中於①植物油脂基，例如棕櫚和大豆；②植物纖維基，例如纖維素聚醚多元醇、木質素聚醚多元醇、半纖維聚醚多元醇、單寧聚醚多元醇。全球各大化工巨頭，在近年來也不斷持續開發具有競爭力或超過石油產品性能的生物質材料（表一）。
表一、已商業化之生質多元醇製造商
植物纖維多元醇在生物基聚氨酯材料中之應用
1. 應用領域
據TechNavio市場調查公司一份最新的研究報告顯示，2016~2020年全球生物基聚氨酯市場，預計有望實現近7%的年複合增長率。植物纖維多元醇可以在生物基聚氨酯各個領域應用，例如硬泡、軟泡、彈性體、塗料、黏膠等，目前比較成熟及廣泛應用於軟泡和硬泡。上述這些發泡材用於各種最終用途的行業，以下將全球植物纖維多元醇材料，依據不同應用，簡單分為幾個領域。
(2) 汽車領域
生物基聚氨酯在汽車領域的應用未來增長將十分迅速。聚氨酯泡沫可用於生產汽車隔音墊、座椅以及內裝隔層部件。2010~2015年間，機動車輛的全球產量由7,500萬增長到9,000萬輛。發展中國家人均收入增加以及人們生活水準的改善推動了整個市場的需求增長。由植物纖維多元醇所製成的相關部件產品易安裝…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：張家禮／鴻明環保科技股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌」372期，更多資料請見下方附檔。