朱育麟 、郭育丞、王業昇、韓裕民、張紜溱、鄭治倫 / 工研院材化所
為抑止全球暖化導致氣候變遷，淨零碳排為世界各國首要的目標。我國常用的14種塑膠類基礎原物料中，聚丙烯(PP)的碳足跡數值僅有2.01 kg碳足跡/kg，而聚碳酸酯(PC)(非光氣法)的碳足跡則高達9.42 kg碳足跡/kg，為基礎原物料碳排之首。如何有效地去化PC廢料，達成PC的循環經濟，為目前重要的課題。市場對於PC廢棄物的處理，大多以物理回收的方式，再製降階產品。本文介紹PC化學解聚技術的發展，以應對無法物理回收、複雜結構的PC廢棄物(如PC/ABS)；並提供一種低溫、無須觸媒且節能減碳的化學解聚方式，達到再製高值化產品的目的。
【內文精選】
塑膠循環
2. 臺灣塑膠回收發展趨勢
臺灣塑膠回收發展趨勢如圖四所示。目前塑膠回收中以PET、PS、Nylon、壓克力、橡膠等為主，PC原料的回收未建立，尚需開發努力。
圖四、臺灣塑膠回收發展趨勢
各種PC解聚技術介紹
PC解聚的基本原理是利用化學或熱裂解方法，將聚碳酸酯(Polycarbonate; PC)從高分子裂解或解聚為低聚物、單體或其他可再利用的小分子。常見的PC解聚方式有熱裂解、水解、醇解、胺解等方法。
1. 熱裂解(Pyrolysis)
熱裂解是指在惰性環境中，高溫對聚碳酸酯進行熱分解的方法。聚碳酸酯在不同熱裂解溫度下會有不同的反應機構並產生不同的解聚產物，熱裂解反應通常在500~900˚C之間進行，分解產物包括酚類為主的裂解油、雙酚A (BPA)和二氧化碳等產物。
2. 水解(Hydrolysis)
聚碳酸酯的結構與性能相對穩定，但在特定條件下(如高溫、超臨界、催化劑、微波輻射等)，其分子中的羰基結構會被破壞，使其水解為小分子產物。相比於熱解法，水解法的解聚溫度明顯降低，能夠減少解聚所需的熱量和氣體小分子物質的產生。
3. 醇解(Alcoholysis)
醇解使用醇類來分解聚碳酸酯，生成雙酚A和有價值的碳酸酯類化合物。常見的醇解方法包括使用NaOH和甲醇催化PC分解，在連續反應條件下，可以高效回收雙酚A和二甲基碳酸酯(DMC)，其反應溫度需在100˚C以上。
4. 胺解(Aminolysis)
胺解過程中，可使用多種胺類化合物來分解聚碳酸酯，生成雙酚A和高價值的胺類化合物，如碳酸酯和氨基化合物，也可產生PU低聚物。與其他降解方法相比，胺解具有顯著的優勢，包括高效和溫和的反應條件。胺解可以在較低溫度下(<160˚C)進行，並且設備和能耗要求較低。胺解的優點在於反應產物的純度較高，能夠有效解聚PC，且反應條件較為溫和，有利於工業化應用。
PC解聚產品–Polyol的市場與應用
1. 多元醇市場分析
聚醇(Polyol)是多元醇的總稱，主要用於生產聚氨酯(PU)等高分子材料。聚醇的化學結構中含有多個羥基(–OH)基團，使其具備良好的反應活性和多功能性。多元醇含有羥基反應基的醇，它們是由環氧乙烷、環氧丙烷、己二酸和羧酸等石油衍生物生產的。多元醇依其化學組成主要可分為兩類：聚醚多元醇(Polyether Polyols)和聚酯多元醇(Polyester Polyols)。聚醚和聚酯多元醇都具有多種化學成分，以滿足特定的應用需求。
圖十、2017~2027年Polyols市場
聚醚多元醇是較常用的多元醇類型，預計該細分市場的價值複合年增長率也將更高。聚醚多元醇的主要類型是聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇。聚醚多元醇作為軟性泡棉廣泛用於家具、寢具和汽車座椅的緩衝應用，如彈性體、黏合劑和密封劑、聚氨酯纖維和表面塗層；聚醚基硬質泡沫則用於製冷和包裝應用。
PC解聚國際發展趨勢與工研院PC解聚再製低碳環氧樹脂現況
隨著科技蓬勃發達，具有良好的熱性、物性及高透明性質的PC塑料常被用作電子材料應用，因此其製造量也隨之增加。根據市場調查的結果，2024年全球PC塑料的市場規模估計達到206.2億美元，而2029年則預計達到288.4億美元，年增長率約6.94%。由此可見其市場規模的龐大，然而龐大的市場亦伴隨著大量廢棄塑材的生成，許多國際企業也開始著手於PC廢塑的回收研究。
工研院材料與化工研究所對於PC樹脂的化學回收之解聚製程、寡聚物分子量調控、環氧樹脂黏度調整、彩鋼塗料配方調控技術等進行整合。透過調整解聚劑的使用劑量，可以有效控制作為合成環氧樹脂原料的寡聚物分子量，藉由原料端分子量的調整，進而影響產出的環氧樹脂黏度(圖廿一)，藉此使成品的彩鋼塗料對後續應用材料(例如：鋼材等)有更好的黏附性與防鏽蝕能力---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖廿一、工研院再製低碳環氧樹脂
★本文節錄自《工業材料雜誌》453期，更多資料請見下方附檔。