文｜深度化工观察
聚碳酸酯（PC）作为五大工程塑料中唯一的透明材料，凭借其卓越的光学性能、抗冲击强度及尺寸稳定性，在电子电器、新能源汽车、医疗器械等高端制造领域占据不可替代的地位。当前，全球PC产业正处于深刻的变革期。本文系统综述了PC的合成工艺进展，重点对比了光气界面缩聚法与熔融酯交换法的技术优劣，并深入探讨了以异山梨醇为核心的生物基PC的合成策略与催化体系突破。同时，基于最新行业数据，分析了中国PC产业结构性过剩的市场现状，指出了低端通用料产能激增与高端光学级、医疗级产品依赖进口并存的矛盾。最后，文章展望了PC化学回收技术与高性能共聚改性在“双碳”背景下的发展前景，为行业的高质量转型提供理论参考与战略建议。
1. 引言
聚碳酸酯（PC）是一种分子链中含有碳酸酯基结构的高分子化合物。自1953年德国拜耳公司和美国通用电气公司几乎同时研发出双酚A型聚碳酸酯并实现工业化以来，PC凭借其高透光性和高抗冲击强度，迅速成长为增长速度最快的通用工程塑料。与聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和改性聚苯醚（PPO）相比，PC独特的无定形结构赋予了其接近90%的透光率和极佳的韧性。在“以塑代钢”和“以塑代玻璃”的轻量化浪潮中，PC及其合金材料成为了新能源汽车轻量化、5G通讯设备外壳以及高端医疗耗材的首选材料。然而，随着全球环保法规的日益严苛，传统型PC因双酚A的潜在生殖毒性（雌激素效应）而面临挑战；同时，中国国内PC产能的爆发式增长导致了严重的供需失衡。开发绿色环保的生物基PC、优化合成工艺以降低碳足迹、以及突破高端应用壁垒，已成为学术界与产业界共同关注的焦点。
2. 聚碳酸酯主流合成工艺
目前，工业化生产聚碳酸酯的主流工艺路线主要分为两大类：光气界面缩聚法和熔融酯交换法。两者在反应机理、产品质量及环保属性上存在显著差异。
2.1 光气界面缩聚法
光气法是聚碳酸酯工业发展的基石，至今仍占据全球高端PC产能的主导地位。该工艺通常采用双酚A钠盐水溶液与光气在二氯甲烷有机溶剂的界面上进行反应。反应通常在常温常压下进行，条件温和。能够生产从超低粘度到超高粘度的全系列产品，且产品色相好、透明度高、分子量分布窄。因此，光学级、光盘级等对透光率和纯度要求极高的PC产品，目前仍主要依赖此工艺生产。
但光气界面缩聚法涉及剧毒光气和致癌溶剂二氯甲烷的使用，安全风险高，环保压力大。此外，反应后处理工序复杂，需要大量的用水洗涤来去除残留的无机盐（NaCl），导致废水处理成本高昂。
2.2 熔融酯交换法
熔融酯交换法是近年来新建装置（特别是国内新增产能）的首选路线。该工艺基于碳酸二苯酯（DPC）与双酚A在高温、高真空和催化剂作用下的熔融缩聚反应，副产物为苯酚。传统的熔融法使用光气合成DPC，并未完全摆脱光气。现代最新工艺则是从环氧丙烷与二氧化碳出发，先合成碳酸二甲酯（DMC），再经酯交换生成DPC，最后与双酚A缩聚。这种路线不使用光气和溶剂二氯甲烷，三废排放少，且副产的苯酚可以回收利用，符合绿色化工趋势，是一条真正意义上的绿色化学路线。
虽然熔融法避开了光气，但熔融酯交换法通常需要在高温（280-320℃）下进行，对反应釜的材质要求极高，因为高温下苯酚具有腐蚀性。而且如果密封性不好，微量氧气会导致产品变黄。这增加了设备投资成本，是其工业化的一个难点。此外，高温也容易导致PC分子链发生重排或热降解，导致产品泛黄，且分子量分布较宽。因此这限制了其在极高透明度领域的应用。此外，由于受反应平衡限制，熔融法难以生产超高分子量的PC产品。
2.3 工艺路线的竞争格局
根据最新的行业统计，中国新增产能中，熔融酯交换法占比已接近50%，这得益于中国企业（如万华化学、浙铁大风、利华益维远等）对该技术的突破。然而，在高端光学领域，光气法依然凭借其产品的高纯度保持着统治地位。未来，随着催化剂技术的进步，熔融法的产品质量有望进一步接近光气法。
