本研究團隊近年來致力於發展衍生自廢棄聚碳酸酯的綠色循環材料，通過團隊開發的以溫和條件降解聚碳酸酯之胺解模型(圖1)，成功轉換廢棄聚碳酸酯得到具有高功能性氨基甲酸酯結構的衍生中間體，不需要純化即可作為構築單元製備成多種新高分子，包括聚氨酯彈性體(Polyurethane elastomer)、聚氨酯玻璃體(Polyurethane vitrimer)以及熱固性材料等各種類型的高分子材料並應用於高值化領域。環氧樹脂是指標性的熱固性高分子之一，然而其韌性問題依然是被關注的議題，其中，氨基甲酸縮水甘油樹脂(Glycidyl carbamate resin, GC樹脂)被視為改善環氧樹脂韌性的方式之一。有別於傳統透過異氰酸酯進行製備，或透過環氧氯丙烷環氧化的方式所合成之GC樹脂，本研究通過可調控性的關鍵衍生中間體作為組成單元，以非光氣法合成自交聯型GC樹脂(圖2)。然而，此研究的挑戰在於聚碳酸酯衍生中間體本身具有苯酚基和氨基甲酸酯基兩種活性位點，加上環氧基與苯酚反應後所產生的衍生二級醇，三者均有機會在催化劑作用下同時與環氧基產生反應形成支狀結構(圖3)；因此，我們發展了一種使用脒基催化劑促使環氧樹脂與衍生中間體進行選擇性開環反應，以非光氣法自廢棄聚碳酸酯轉化成自交聯型GC樹脂的新化學路徑；並藉由不同的消化試劑成功獲得二種系列的GC樹脂(DG-Hn和DG-Sn系列)。透過圖4(a)的1H-NMR顯示模型化合物雙酚A(BPA)和脒基催化劑(DBN)可以形成錯合物，當DBN被質子化時，氮原子上的電荷會形成離子態，形成反應中間體之錯合物進而活化反應試劑。圖4(b)假設了在雙環脒催化劑(DBN或DBU)存在的情況下，酚羥基化合物與環氧基化合物(Route 1)形成主要產物之可能的反應機制途徑。經由上述的催化劑反應機制以及不同類型的胺解試劑，我們所合成的GC樹脂經自交聯反應後得到> 80 ℃的高玻璃轉化溫度(圖5)；在拉伸試驗中二個系列也分別具有 > 80 MPa的高拉伸強度以及> 200 %的斷裂伸長率(圖6)。根據上述結果顯示本研究所製備的GC樹脂除了具有良好的熱性質外，也提升了環氧樹脂的機械性能；另外，通過不同胺解試劑的調控具有可客製化高性能GC樹脂的能力。（高分子所鄭如忠所長提供）
圖1、胺解模型：以一元脂肪胺類(HA)胺解PC。
圖2、GC樹脂合成示意圖。
圖3、環氧化物與衍生中間體之各種活性氫的潛在反應途徑示意圖。
圖4、(a)BPA和DBN錯合物之1H-NMR圖譜；(b)在雙環脒催化劑(DBN、DBU)存在的情況下，形成源自Route 1之主要產物的可能機制：(a)酚羥基與脒基催化劑之錯合物形成；(b)解離形成酚鹽；(c)酚鹽作為環氧基團的親核試劑；(d)環氧基團的開環；(e)二級醇的去離子化。
圖5、自交聯型GC樹脂之DSC熱分析圖(a) DG-Hn系列；(b) DG-Sn系列。
圖6、自交聯型GC樹脂之拉伸試驗(a)DG-Hnc系列；(b)DG-Snc系列。