Синтез полікарбонату (ПК) — це процес побудови полімерних ланцюгів за допомогою реакцій полімеризації між мономерами. Суть цього процесу полягає в ефективному з’єднанні бісфенолу А (BPA) з джерелом карбонату з утворенням полімеру зі специфічною структурою та властивостями. В даний час зрілі промислові методи синтезу в основному поділяються на дві категорії: метод фосгену та метод переетерифікації. Ці два процеси мають свої особливості з точки зору вибору сировини, механізмів реакції та впливу на навколишнє середовище.
Метод фосгену був найпершим способом досягнення промислового виробництва. Його принцип полягає у використанні міжфазної реакції конденсації між BPA та фосгеном у лужних умовах. У реакції фенольні гідроксильні групи BPA під дією лугу утворюють феноляти, які потім піддаються нуклеофільному заміщенню фосгеном, розчиненим в органічній фазі, поступово утворюючи карбонатні зв’язки та осаджуючи полімер. Переваги цього процесу полягають у високій швидкості реакції, вузькому розподілі молекулярної маси продукту та стабільних оптичних і механічних властивостях, що робить його придатним для виробництва високо-чистої ПК-смоли. Однак фосген є дуже токсичним газом, який вимагає надзвичайно високих стандартів безпеки експлуатації, і він виробляє велику кількість хлористого водню та хлориду натрію як побічних продуктів, що призводить до значного навантаження на очищення стічних вод і створює проблеми для навколишнього середовища та гігієни праці.
Для подолання ризиків для навколишнього середовища та безпеки, пов’язаних із процесом отримання фосгену, широко використовується переетерифікація (також відома як поліконденсація розплаву). Цей метод використовує бісфенол А та дифенілкарбонат (DPC) як сировину. В інертній атмосфері та з каталізатором реакція переетерифікації виробляє фенол та олігомери. Потім фенол видаляють в умовах високої температури та високого вакууму з наступною поліконденсацією для отримання ПК з високою молекулярною масою. Переетерифікація усуває потребу у фосгені, використовує відносно м’яку сировину, а побічний продукт фенол може бути перероблений, що робить загальний процес більш відповідним принципам екологічної хімічної інженерії. Однак цей шлях вимагає точного контролю умов реакції; наприклад, температура, рівень вакууму та тип каталізатора безпосередньо впливають на зростання молекулярної маси та колір продукту, що вимагає точного регулювання для забезпечення сталої продуктивності.
Останніми роками, щоб ще більше підвищити стабільність і економічність процесу, технологія переетерифікації без-фосгенового розплаву поступово включала джерела карбонатів на основі біо-або вторинної переробки, досліджуючи шляхи низьких-викидів вуглецю. Крім того, синтез модифікації кополімеризації був застосований для регулювання міцності, термостійкості або текучості ПК шляхом введення невеликих кількостей третіх мономерів або регуляторів сегментів ланцюга під час полімеризації для досягнення цільової оптимізації продуктивності.
Загалом, методи синтезу ПК еволюціонували від ранніх дуже токсичних і ризикованих шляхів до безпечніших, чистіших і більш контрольованих. Вибір процесу повинен комплексно враховувати якість продукції, вимоги захисту навколишнього середовища та економічну ефективність. У майбутньому зелений і функціональний синтез залишатимуться ключовими напрямками технологічного розвитку.