Sinteza polikarbonata (PC) je proces izgradnje polimernih lanaca kroz reakcije polimerizacije između monomera. Srž ovog procesa leži u učinkovitom povezivanju bisfenola A (BPA) s izvorom karbonata u polimer specifične strukture i svojstava. Trenutačno se metode zrele industrijske sinteze uglavnom dijele u dvije kategorije: metoda fosgena i metoda transesterifikacije. Ova dva procesa imaju svoje karakteristike u smislu odabira sirovina, mehanizama reakcije i utjecaja na okoliš.
Metoda s fosgenom bila je najraniji put za postizanje industrijalizirane proizvodnje. Njegov princip je korištenje reakcije kondenzacije na površini između BPA i fosgena u alkalnim uvjetima. U reakciji, fenolne hidroksilne skupine BPA pod djelovanjem lužina stvaraju fenolate, koji zatim prolaze kroz nukleofilnu supstituciju s fosgenom otopljenim u organskoj fazi, postupno stvarajući karbonatne veze i taložeći polimer. Prednosti ovog procesa su brza reakcija, uska distribucija molekularne težine proizvoda i stabilna optička i mehanička svojstva, što ga čini prikladnim za proizvodnju PC smole visoke-čistoće. Međutim, fosgen je vrlo otrovan plin, koji zahtijeva izuzetno visoke operativne sigurnosne standarde, i proizvodi velike količine klorovodika i natrijevog klorida kao nusproizvoda, što rezultira velikim opterećenjem pročišćavanja otpadnih voda i predstavlja izazove za okoliš i zdravlje na radu.
Kako bi se prevladali ekološki i sigurnosni rizici procesa fosgena, široko je prihvaćena transesterifikacija (poznata i kao polikondenzacija taline). Ova metoda koristi bisfenol A i difenil karbonat (DPC) kao sirovine. U inertnoj atmosferi i uz katalizator, reakcija transesterifikacije proizvodi fenol i oligomere. Fenol se zatim uklanja pod uvjetima visoke temperature i visokog vakuuma, nakon čega slijedi polikondenzacija da se dobije PC velike molekularne težine. Transesterifikacija eliminira potrebu za fosgenom, koristi relativno blage sirovine, a nusprodukt fenol može se reciklirati, čineći cjelokupni proces usklađenijim s načelima zelenog kemijskog inženjerstva. Međutim, ovaj put zahtijeva preciznu kontrolu uvjeta reakcije; na primjer, temperatura, razina vakuuma i vrsta katalizatora izravno utječu na rast molekularne težine i boju proizvoda, zahtijevajući točnu regulaciju kako bi se osigurala dosljedna izvedba.
Posljednjih godina, kako bi se dodatno poboljšala održivost i ekonomičnost procesa, tehnologija transesterifikacije taline bez-fosgena postupno je uključila izvore karbonata koji se temelje na bio-ili recikliranju, istražujući puteve ni-emisije ugljika. Nadalje, sinteza modifikacije kopolimerizacije primijenjena je za prilagodbu žilavosti, otpornosti na toplinu ili fluidnosti obrade PC-a uvođenjem malih količina trećih monomera ili regulatora segmenta lanca tijekom polimerizacije kako bi se postigla ciljana optimizacija performansi.
Sveukupno, metode sinteze PC-a razvile su se od ranih vrlo toksičnih i rizičnih ruta do sigurnijih, čišćih i onih koje se može bolje kontrolirati. Odabir procesa mora sveobuhvatno razmotriti kvalitetu proizvoda, zahtjeve zaštite okoliša i ekonomsku učinkovitost. Zelena i funkcionalna sinteza će iu budućnosti ostati ključni smjerovi tehnološkog razvoja.