日本旭化成利用二氧化碳做為原料,開發了一項聚氨酯(PU)原料-異氰酸酯(Isocyanate)的新素材。由於聚氨酯可賦予其生物相容性與生物可降解性,旭化成即以獨家化學反應控制技術在聚氨酯實現了這些特性,可望適用於醫療用接著劑等用途,旭化成也預計在2030年達到新材料事業化之目標。今後旭化成將進一步深化以二氧化碳為原料製造化學品之「二氧化碳化學」的專業技術,期實現創新素材開發的同時並為低碳社會發展有所貢獻。
旭化成新開發的異氰酸酯採用了二氧化碳衍生物的羰基(Carbonyl)化合物,以及以植物等醣類發酵製作出的胺基酸為主原料。除了異氰酸酯的低黏度、高反應性等特性之外,由於使用了這些原料,故可製作出具有生物相容性、生物降解性之聚氨酯。且因利用了二氧化碳與生物質來源的胺基酸為原料,將能獲得碳含量部分的「綠色化」。此外,此次確立了以工業合成技術製作出具有胺基酸骨架之異氰酸酯的技術亦為世界首例。
以既有方法進行如同胺基酸骨架般具有複雜分子構造的異氰酸酯合成之際,由於其高反應性,促使副反應優先進行,因此有產收率無法提升的問題。在胺基酸骨架之異氰酸酯的基礎研究中,相關材料或構造已為人所知,但要達到工業生產仍極為困難。然而旭化成開發了2項獨家技術,進而實現了胺基酸骨架之異氰酸酯的工業生產。其中一項技術是從羰基化合物、胺(Amine)等原料取得中間生成物之熱解離反應蒸餾技術。主要是利用在去除化學反應製程副產物的同時,讓因為熱能而分解的分子予以再結合,俾使反應效率有效推進的方法,藉此實現了中間體產收率的大幅提升。
另一項獨家技術則是從中間生成物獲得異氰酸酯的熱分解技術。旭化成依據目標化合物選定最佳溶媒,精密控制了主反應與副反應,藉此可合成出從泛用類到具有複雜分子構造等特殊類的異氰酸酯。一般異氰酸酯使用了非常高毒性的光氣(Phosgene)進行生產,旭化成的製造方法則是以二氧化碳取代光氣,因此除了環境面的特徵之外,並可望藉此製作出既有光氣法難以實現的創新素材。雖然異氰酸酯大多利用於塗料硬化劑等用途,但由於是可賦予生物相容性等特性的新素材,旭化成計畫以此開拓醫療用材料新市場,並預計在2030年達事業化之目標。
此外,旭化成亦已利用新異氰酸酯材料開發了汽車塗料硬化劑用途之多功能異氰酸酯「X–TTI」,具有高透明性、高反應性、低黏度等特性,應用於塗料硬化劑用途時,與以往相比,將可降低塗裝時的烤漆溫度約60℃。利用做為具有耐候性的透明層使用的話,將能與其下方的基底(著色)層同時進行低溫烘烤,有助於減少塗裝工程產生的二氧化碳。目前「X–TTI」已利用於旭化成今年公開發表之次世代概念車「AKXY 2」的塗料硬化劑用途,並將正式展開汽車用途之推廣應用。