DSE 化學 · Topic XIV
材料化學
Materials Chemistry
聚合物的結構-性能關係（加成vs縮合聚合，熱塑性vs熱固性）及金屬晶體堆積結構（HCP/CCP/BCC）是選修課題的核心。
01
聚合物
Polymers
加成聚合和縮合聚合的機制、常見聚合物例子及可生物降解性
核心考點
1. 加成聚合與縮合聚合
考評提示：兩種聚合機制比較、常見聚合物例子配對
- 加成聚合 (Addition polymerisation)：烯烴單體 C=C 雙鍵打開，鏈接成聚合物。例：PTFE, PMMA。
- 縮合聚合 (Condensation polymerisation)：單體間反應，每次連接釋放小分子（如 H₂O）。例：PET, 尼龍 Nylon, Kevlar。
常見題型
比較加成聚合與縮合聚合的機理、方程式及例子
- 加成聚合：單體必須含 C=C 雙鍵；π 鍵斷裂後原子全部併入聚合物，無副產物產生 (100% 原子經濟)。
- 例子：nCH₂=CHCl → −[CH₂−CHCl]ₙ−（聚氯乙烯 PVC）；nCF₂=CF₂ → −[CF₂−CF₂]ₙ−（PTFE）。
- 縮合聚合：單體需含兩個官能基（如 −COOH/−OH 或 −COOH/−NH₂），每次連接釋出一小分子（通常為 H₂O 或 HCl）。
- 例子：尼龍-6,6 由 HOOC(CH₂)₄COOH + H₂N(CH₂)₆NH₂ → 聚醯胺 + 2nH₂O；PET 由對苯二甲酸 + 乙二醇縮合。
由單體推斷加成聚合物的重覆單位並寫化學方程式
- 步驟 1：識別單體中的 C=C 雙鍵（如 CH₂=CH−X，X 為取代基）。
- 步驟 2：C=C 斷成單鍵，將兩端以方括號連接以表示重覆單位 −[CH₂−CHX]−。
- 方程式示例：丙烯聚合 n CH₂=CH−CH₃ → −[CH₂−CH(CH₃)]ₙ−（聚丙烯 PP）。
- 注意：聚合物分子兩端通常畫開放鍵（以 − 表示），並在方括號外加 n 代表許多重覆單位。
描述尼龍-6,6 與聚酯 PET 的結構、合成及用途
- 尼龍-6,6：由己二酸 HOOC(CH₂)₄COOH 與己二胺 H₂N(CH₂)₆NH₂ 縮合，含重覆的醯胺鍵 −CO−NH−；每次聯結釋出 H₂O。
- 尼龍用途：耐磨、韌性佳；用於繩索、降落傘、漁網、衣料、齒輪。
- PET：由對苯二甲酸 HOOC−C₆H₄−COOH 與乙二醇 HOCH₂CH₂OH 縮合，重覆酯鍵 −CO−O−。
- PET 用途：飲料瓶（可透明且堅韌）、合成纖維（Terylene）及食品包裝膜。
解釋熱塑性塑膠與熱固性塑膠的結構差異及性質
- 熱塑性塑膠：線型或支鏈型分子，鏈間以弱范德華力吸引 → 加熱時可軟化熔化並重塑，可重覆加工回收。例子：PE、PP、PVC、PS。
- 熱固性塑膠：鏈間以共價交聯 (cross-links) 連接，形成三維網絡 → 加熱不再熔化而是焦化。例子：脲甲醛樹脂、電木（酚醛樹脂）、環氧樹脂。
- 性質影響：熱固性剛性大、耐熱佳、電絕緣性好，用於電插頭、電器外殼；熱塑性柔韌、易加工成型。
- 回收：熱塑性可熔化再製顆粒回收；熱固性難以回收，通常只能填埋或焚燒，對環境不友善。
描述 PLA（聚乳酸）作為生物可降解塑膠的製備、性質及意義
- 原料：玉米澱粉發酵產生 L-乳酸 CH₃CH(OH)COOH，屬可再生生質原料。
- 合成：2 分子乳酸先脫水環化成丙交酯，再開環聚合 n 單位 → 聚乳酸 −[O−CH(CH₃)−CO]ₙ−，含酯鍵。
- 性質：透明、可塑、機械強度足；在潮濕及微生物作用下酯鍵水解 → 最終分解為 CO₂ 與 H₂O，不殘留微塑膠。
- 意義：取代以石油為原料的 PE、PP，用於一次性餐具、3D 打印耗材、醫用縫線；屬綠色化學可持續材料。
比較纖維素、澱粉與甲殼素的結構與性質
- 纖維素：β-D-葡萄糖以 β-1,4 糖苷鍵連接成無支鏈直鏈；鏈間大量 H 鍵 → 堅硬、不溶於水，構成植物細胞壁。人類無相應酶，故不能消化。
- 澱粉：α-D-葡萄糖以 α-1,4 糖苷鍵連接；直鏈澱粉呈螺旋狀，支鏈澱粉含 α-1,6 分支；易被 α-澱粉酶水解，故可供食用。
- 甲殼素 (Chitin)：N-乙醯葡萄糖胺以 β-1,4 鍵連接；結構類似纖維素但 C2 位 −OH 被 −NHCOCH₃ 取代；構成蝦蟹外骨骼、昆蟲外殼及真菌細胞壁。
- 比較：三者皆為多醣類，β-1,4 鍵 (纖維素、甲殼素) 給與剛性及結構支撐；α-1,4 鍵 (澱粉) 給與儲存能量的可消化性。
用聚合物結構解釋高密度與低密度聚乙烯（HDPE vs LDPE）的差異
- 結構：HDPE 主要為無支鏈直鏈，分子可緊密堆疊；LDPE 含大量短支鏈，堆疊鬆散。
- 密度：HDPE 結晶度高 → 密度較高（0.95 g/cm³）；LDPE 結晶度低 → 密度較低（0.92 g/cm³）。
- 機械性：HDPE 鏈間范德華力大 → 較堅硬、強度高、熔點較高，適合製水桶、硬瓶；LDPE 柔軟透明，適合製薄膜、保鮮袋。
- 合成：HDPE 以 Ziegler–Natta 催化劑於常壓合成（綠色化）；LDPE 以高壓自由基聚合製備。
描述塑膠加工法（注塑、吹塑、擠塑、真空成型及壓塑）的適用產品
- 注塑法 (Injection moulding)：將熔融塑膠高壓注入模具內冷卻成型，適合複雜立體產品（如插頭、玩具、齒輪）。
- 吹塑法 (Blow moulding)：將管狀熔融塑膠注入模具後吹氣脹大貼壁，適合製空心容器（飲料瓶、油壺）。
- 擠塑法 (Extrusion)：熔融塑膠連續擠出模具成形，適合製長條形產品（水喉、電線絕緣層、膠薄膜）。
- 真空成型 (Vacuum forming) 用於淺容器（蛋盒、食品托盤）；壓塑法 (Compression moulding) 用於熱固性塑膠（電木插頭、盤碟）。
02
金屬晶體結構
Metallic Crystal Structures
三種金屬堆積結構的特徵、堆積效率及合金硬化原理
核心考點
1. 三種金屬堆積結構
考評提示：HCP/CCP/BCC 堆積效率、配位數及例子
- 金屬堆積結構：六方密堆積 HCP；面心立方（立方密堆積）CCP；體心立方 BCC。密堆積效率：HCP = CCP = 74%；BCC = 68%。
HKEAA 評卷員建議
2020 年
常見題型
描述六方緊密裝填 (HCP) 與立方緊密裝填 (CCP/FCC) 結構
- 緊密裝填：每層球以 ABAB… 或 ABCABC… 重覆方式堆疊；HCP 為 ABAB、CCP 為 ABCABC。
- 配位數：兩者同為 12（同層 6 個 + 上層 3 個 + 下層 3 個）。
- 裝填效率：74%，為所有結構中最高者，空隙僅 26%；密度較大。
- 例子：HCP — Mg、Zn、Ti；CCP（面心立方）— Cu、Ag、Au、Al。
描述體心立方 (BCC) 結構並與緊密裝填比較
- 結構：立方晶胞，八個頂點各一粒原子加上立方體中心一粒；屬敞開結構。
- 配位數：8；裝填效率：68%，低於 HCP/CCP（74%）。
- 每個晶胞含有的原子數 = 8 頂點 × 1/8 + 1 中心 = 2 粒原子。
- 例子：Fe（室溫 α-Fe）、Na、K、Cr、W；結構較「鬆散」故這些金屬一般密度較低且較軟。
辨認面心立方 (FCC) 晶胞並確定其配位數
- 結構特徵：FCC（面心立方，亦稱 CCP）晶胞的 8 個頂點各有一原子，6 個面中心各有一原子。
- 配位數：每個原子被 12 個最近鄰原子環繞（同層 6 個、上層 3 個、下層 3 個），配位數 = 12。
- 堆積順序：由 ABCABC… 的緊密堆積方式組成，屬最緊密堆積結構之一。
- 例子：Cu、Ag、Au、Al 等金屬在室溫下採 FCC 結構。
解釋合金的形成及鋼和黃銅性質的差異
- 合金：將其他元素（金屬或非金屬）加入純金屬中形成的混合物；原子半徑差異會使純金屬規則結構被擾動，層滑動更困難，因此硬度↑。
- 鋼：Fe + 少量 C（約 0.05–2%）；C 原子嵌入 Fe 晶格空隙（間隙合金），阻礙金屬層滑動 → 較純鐵硬、強度高，但延展性降低。
- 黃銅：Cu + Zn（約 30%）；Zn 原子取代 Cu 位置（取代合金）；黃銅較純銅硬、耐磨且不易鏽，用於銅管樂器、裝飾品、鎖具。
- 電導性：合金因晶格規則被破壞，電子移動受阻，故電導率低於純金屬；因此電線選用純銅而非黃銅。
解釋有機液晶 (Liquid crystals) 的結構特徵及相類別
- 結構特徵：分子為細長棒狀，中心多為剛性的苯環（共軛），兩端為具有極性或偶極的烷基/氰基，使分子有明確的長軸方向。
- 分子間力：分子間以弱范德華力作用，使其可流動（液體性質），但長軸方向仍整齊排列（晶體性質）。
- 向列相 (Nematic)：分子長軸平行但位置無序；
- 近晶相 (Smectic)：分子除長軸平行外，還排成層狀；膽固醇相 (Cholesteric)：螺旋狀排列。
描述液晶的用途與其性質的關係
- 用途：LCD 顯示屏（手機、電腦、電視、計算機）；因液晶分子方向可被外加電場調整，進而改變光的偏振方向。
- 原理：電壓 ON 時液晶分子轉向使光無法通過偏振片 → 畫素顯黑；OFF 時分子螺旋排列使光旋轉 90° 通過第二偏振片 → 畫素顯亮。
- 另一用途：熱變色溫度計（膽固醇型液晶隨溫度改變反射顏色）、壓力感應器、醫療影像顯示。
- 優點：耗電低、薄、輕、反應快，是現代資訊顯示的主要技術。
描述納米物料的定義、例子及其應用
- 定義：至少一個維度上粒徑 < 100 nm 的有機或無機物料；由於表面積-體積比極高，表現出與大塊物料截然不同的物理與化學性質。
- 例子：奈米碳管（CNT）強度極高且電導性優良；奈米 TiO₂ 及 ZnO 可吸收 UV，用於防曬霜；奈米銀具抗菌性。
- 應用：藥物遞送（包覆抗癌藥，精準送達患處）、光動力療法、自潔玻璃（奈米 TiO₂ 光催化分解污垢）、高效電池電極。
- 注意事項：奈米物料進入人體或環境後的安全性及長期毒性尚未完全了解，研發及應用時須謹慎評估。
結構與性質關係：為何金屬具有延展性、導電性和高熔點
- 延展性：金屬層之間可滑動而不破壞金屬鍵（電子海仍覆蓋離子），故可拉絲、錘片；合金因原子大小不一使滑動受阻而硬。
- 導電性：自由電子可在晶格中自由移動 → 金屬在固態及液態皆導電；電阻與溫度 T 成正比（T↑ 離子振動↑ 電子散射↑）。
- 導熱性：自由電子迅速傳遞動能，故金屬是良好的熱導體。
- 高熔點：金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引力強（金屬鍵）→ 需大量能量才能使離子擺脫電子海，故熔沸點高。
03
天然聚合物
Natural Polymers
纖維素及甲殼素的結構、性質及兩者比較，DSE 常考結構—性質關係
核心考點
1. 纖維素與甲殼素的結構
考評提示：纖維素 β-1,4-葡萄糖苷鍵；甲殼素 N-乙醯葡萄糖胺；兩者氫鍵及性質
- 纖維素：由 β-D-葡萄糖單體以 β-1,4-葡萄糖苷鍵連接而成的直鏈多醣。
- 相鄰糖單體交替翻轉 180°，使 -OH 基遍佈鏈的兩側，鏈間能形成大量分子間氫鍵，將多條平行鏈束縛成微纖維，賦予纖維高抗拉強度。
- 甲殼素：由 N-乙醯-D-葡萄糖胺 (NAG) 以 β-1,4 鍵連接而成；結構與纖維素相似，但 C-2 位的 -OH 被 -NHCOCH₃ (醯胺基) 取代。
- 甲殼素的醯胺基 C=O 與相鄰鏈 N-H 形成額外的氫鍵，使其結構更剛硬，成為蝦蟹外殼和昆蟲外骨骼的主要成分。
- 兩者皆不溶於水（強烈鏈間氫鍵）且不能被人體消化（人類缺乏 β-葡萄糖苷酶），提供膳食纖維功能。
2. 纖維素與甲殼素的比較
考評提示：單體、官能基、氫鍵類型、來源及用途比較
- 單體：纖維素為 β-葡萄糖；甲殼素為 N-乙醯葡萄糖胺（葡萄糖 C-2 位 -OH 以 -NHCOCH₃ 取代）。
- 官能基：纖維素只含 -OH；甲殼素含 -OH 及 -NHCOCH₃ 醯胺基，可提供額外氫鍵點 (N-H···O=C)。
- 來源：纖維素存在於植物細胞壁（棉花約 90%、木材約 50%）；甲殼素存在於真菌細胞壁及節肢動物外骨骼（蝦、蟹、昆蟲）。
- 用途：纖維素→紙、棉布、人造絲、黏合劑；甲殼素→可生物降解包裝、傷口敷料（殼聚醣）、農藥緩釋載體。
04
現代生活中的合成物料
Synthetic Materials in Modern Life
液晶及納米物料的結構、特性及應用，DSE 常考結構—性質—用途連繫
核心考點
1. 液晶
考評提示：液晶的結構特徵、液晶相及用途
- 液晶是介於固態晶體與液態之間的中間相，兼具固態的分子取向有序性和液態的流動性。
- 典型結構：剛性棒狀 (rod-like) 分子，含延伸的共軛芳香環核及極性末端基 (如 -CN、-NO₂) 或長烷基鏈，分子長 : 寬 ≈ 4:1 以上。
- 液晶相：向列型 (nematic, 分子僅取向有序)、近晶型 (smectic, 取向有序且分層)、膽甾型 (cholesteric, 螺旋扭曲堆疊→選擇性反射可見光)。
- 外加電場可使向列型液晶分子取向改變，從而改變偏光透光性，此為 LCD 顯示原理。
- 用途：LCD 顯示屏 (手機、電腦、電視)、液晶溫度計 (膽甾型隨溫度變色)、光學感測器、防偽標籤。
2. 納米物料
考評提示：粒子大小、表面積/體積比及應用
- 納米物料：至少一個維度小於 100 nm 的有機或無機物料 (1 nm = 10⁻⁹ m)。
- 粒子縮小→表面積與體積比急劇增大 (S/V ∝ 1/r)，表面原子比例提高，反應性及催化活性顯著增強。
- 量子尺寸效應：納米粒子能階離散化，使光學及電學性質依賴粒徑 (如量子點發光顏色隨尺寸改變)。
- 應用：奈米銀 (抗菌)、奈米 TiO₂/ZnO (防曬霜阻擋 UV)、奈米碳管 (高強度複合材料、導電)、奈米 Au (催化劑、藥物載體)。
- 安全隱憂：納米粒子可穿透生物膜、進入細胞甚至血腦屏障；毒理學數據尚不完整，須謹慎評估。
常見題型
描述液晶分子的結構特徵並解釋其液晶相形成原因
- 剛性棒狀分子：含延伸的共軛芳香環核，分子長寬比 ≥ 4:1，確保有固定的長軸。
- 極性末端基 (如 -CN、-NO₂) 或長烷基鏈：提供永久偶極及分子間作用力。
- 分子間力強度介於晶體與液體之間：足以維持取向有序但允許流動。
- 在一定溫度區間內形成介於固態晶體與液態的中間相 (mesophase)。
比較向列型、近晶型及膽甾型液晶相
- 向列型 (nematic)：分子僅取向有序，質心位置無序；流動性最高，最常用於 LCD。
- 近晶型 (smectic)：分子取向有序並按層排列；層內可流動，層間滑動受限。
- 膽甾型 (cholesteric)：近似向列型但層與層間有螺旋扭曲，可選擇性反射可見光。
- 溫度應用：膽甾型的反射波長隨溫度變化，用於液晶溫度計。
解釋 LCD 液晶顯示屏的工作原理
- 兩片正交偏光片夾著薄層向列型液晶，背光源提供光線。
- 無電場時：液晶分子呈扭曲排列，能將偏振光方向扭轉 90° 通過第二偏光片→明亮像素。
- 施加電場：分子沿電場方向排列，不再扭轉偏振光，光線被第二偏光片阻擋→黑暗像素。
- 配合 RGB 濾色鏡及薄膜電晶體逐點控制，即可顯示彩色影像。
定義納米物料並解釋其表面積/體積比高的化學意義
- 定義：至少一個維度尺寸小於 100 nm 的物料 (1 nm = 10⁻⁹ m)。
- 幾何：球形粒子 S/V = 3/r，粒徑縮小 10 倍，S/V 增大 10 倍。
- 化學意義：表面原子比例高→配位不飽和原子多→反應及催化活性顯著增強。
- 應用：納米催化劑所需用量少、活性高，可降低能耗。
舉例說明納米物料的應用及其原理
- 納米銀 (AgNPs)：表面積大且可緩釋 Ag⁺，具廣譜抗菌作用，用於傷口敷料、食品包裝。
- 納米 TiO₂/ZnO：散射及吸收紫外線能力強，用於防曬霜，塗在皮膚上呈透明薄膜。
- 納米碳管 (CNT)：高機械強度及導電性，用於輕量複合材料、導電油墨及鋰電池電極。
- 納米金 (AuNPs)：表面電漿共振提供特殊光學性質；可作催化劑及靶向藥物載體。
描述納米碳管的結構、性質及用途
- 結構：由石墨烯片卷成的中空圓筒，每個碳以 sp² 雜化鍵合，直徑約 1–50 nm，長度可達微米級。
- 機械：碳—碳鍵強且結構緊密，抗拉強度比鋼高約 100 倍，密度僅為鋼的 1/6。
- 電性：沿管軸方向導電極佳，可為金屬性或半導性，取決於卷曲角度。
- 用途：輕量複合材料、導電纖維、柔性電子、儲氫材料、奈米感測器。
討論研發及使用納米物料時需要考慮的安全及倫理問題
- 毒理學：納米粒子可穿透皮膚、呼吸道甚至血腦屏障，長期吸入奈米 TiO₂ 或 CNT 可能引致肺部炎症。
- 環境：排入水體後難以回收；可能被浮游生物吸收並透過食物鏈累積。
- 倫理：在化妝品、食品中添加時，應清楚標示並提供風險評估資料給消費者。
- 規管：需建立標準測試方法 (如 OECD 指引) 並制定最高容許暴露量。
比較液晶與納米物料的結構及應用差異
- 結構：液晶為具取向有序的剛性棒狀分子整體；納米物料為尺寸 < 100 nm 的粒子或結構。
- 有序性：液晶具分子取向有序 (甚至分層)；納米物料的有序性視乎晶體結構，更強調尺寸效應。
- 物態：液晶為中間相 (固—液之間)；納米物料多為固態 (奈米粒子、奈米線、奈米管等)。
- 應用：液晶主要用於顯示器及光學感測；納米物料應用於催化、藥物遞送、複合材料、電子元件等。
05
綠色化學在物料生產
Green Chemistry in Materials Production
綠色化學原理及其在合成物料生產中的實踐，DSE 常考評價工業過程
核心考點
1. 綠色化學原理
考評提示：12 項原理中的重點：預防廢物、原子經濟、較安全合成、可再生原料
- 綠色化學：設計化學產品及過程以減少或消除對人類健康及環境有害物質的使用及產生。
- 預防優於處理：應從源頭設計減少廢物，比事後處理或回收更有效。
- 原子經濟 = (目標產物質量 / 反應物總質量) × 100%；加成反應 (如聚合) 原子經濟 100%，縮合反應則較低。
- 較安全的化學合成：盡量設計使用及產生毒性小或無毒的物質，減少工安及環境風險。
- 可再生原料：優先使用生物質 (如植物油、纖維素) 取代石化原料，支持可持續發展。
2. 綠色化學在聚合物/物料生產的實踐
考評提示：較安全溶劑、催化反應、可生物降解物料
- 較安全的溶劑及輔助物：以水或超臨界 CO₂ (scCO₂, 溫度 > 31°C，壓力 > 73 atm) 取代揮發性有機溶劑 (VOC)，減少火災及健康風險。
- 齊格勒—納塔催化 (Ziegler-Natta, TiCl₄/Al(C₂H₅)₃) 於低溫低壓下使乙烯聚合成高密度聚乙烯 (HDPE)，較舊式高壓 (>1500 atm) 製程節能且產品結構可控。
- 催化反應：使用催化劑可降低活化能及反應溫度，減少能源消耗；催化劑通常可回收再用，符合綠色原則。
- 可生物降解物料：如 PLA (聚乳酸) 由玉米澱粉發酵產生乳酸再聚合而成，最終水解回歸自然循環。
- 能源效益：使用較低溫度、連續流反應器及熱回收系統，減少 CO₂ 排放。
常見題型
定義綠色化學並列出其重要原則
- 定義：設計化學產品及過程，以減少或消除對人類健康及環境有害物質的使用和產生。
- 原則一：預防優於處理—從源頭減少廢物。
- 原則二：原子經濟—設計高原子效率的反應，使更多原料原子進入最終產物。
- 原則三：使用較安全的溶劑、輔助物及較無毒的化學試劑；原則四：使用可再生原料及催化反應。
計算並比較加成聚合與縮合聚合的原子經濟
- 原子經濟 = (目標產物質量 / 反應物總質量) × 100%。
- 加成聚合 (如聚乙烯 n CH₂=CH₂ → -(CH₂-CH₂)-ₙ)：無副產物→原子經濟 = 100%。
- 縮合聚合 (如 PET 合成由對苯二甲酸 + 乙二醇)：每形成一酯鍵釋放一 H₂O→原子經濟 < 100%。
- 結論：加成聚合較符合綠色化學「高原子經濟」原則。
解釋以超臨界 CO₂ 取代有機溶劑在生產聚合物時的優點
- 超臨界 CO₂ 條件：T > 31°C 及 p > 73 atm 時同時具氣態的滲透性及液態的溶解力。
- 無毒且不易燃：取代苯、二氯甲烷等 VOC，降低工人接觸風險及火災危險。
- 易於分離：減壓後 CO₂ 汽化離去，產物無殘留溶劑，純度高。
- 可循環使用：CO₂ 可回收再壓縮使用；整體過程不增加大氣 CO₂ 淨排放。
描述齊格勒—納塔催化在生產聚乙烯中的優越性
- 催化劑：TiCl₄ 配合烷基鋁 (如 Al(C₂H₅)₃)，在溫和條件 (60–70°C, 1–10 atm) 下使乙烯聚合。
- 與舊式高壓法 (>1500 atm, 200°C) 相比，大幅降低能耗及設備要求。
- 可選擇性地製備 HDPE (高密度、直鏈、結晶度高)，結構可控，機械性能優越。
- 減少副產物及廢熱，符合綠色化學原則。
解釋 PLA (聚乳酸) 作為生物可降解塑膠的優點
- 原料：由可再生的玉米/甘蔗澱粉發酵產生乳酸，再經縮合聚合而成。
- 降解：在堆肥條件下可被微生物水解為乳酸、再轉化為 CO₂ 及 H₂O，進入自然碳循環。
- 與傳統塑膠比較：傳統 PE/PS 由石油製成，降解需數百年；PLA 約 6 個月內可完全降解。
- 限制：耐熱性較低 (Tg 約 60°C)，結構強度不及 PE，需配合其他材料改良使用。
評價某工業過程是否符合綠色化學原理 (給定情境)
- 檢視原料：是否用可再生資源 (生物質)？若用石油→不符合可再生原則。
- 檢視反應：原子經濟高嗎？副產物是否有毒/難處理？有否使用催化劑降低能耗？
- 檢視溶劑/輔助物：是否用 VOC？可否改用水或超臨界 CO₂？
- 檢視廢物及產物：是否可回收或生物降解？產品生命週期後的最終歸宿如何？
討論塑膠再循環的重要性及推行時碰到的困難
- 重要性：減少石油消耗及 CO₂ 排放；減輕堆填區及海洋塑膠污染；節省能源 (再造塑膠約省 60–80% 能量)。
- 困難一：塑膠種類眾多 (PET、HDPE、PVC、PP 等)，須先分類才能加工，分類成本高。
- 困難二：廢塑膠含雜質或污染 (食物殘渣、染色劑)，清潔處理工序繁複。
- 困難三：熱固性塑膠 (如環氧樹脂) 一旦固化無法重熔；回收料機械性能下降，用途受限。
比較可生物降解塑膠與傳統塑膠對環境的影響
- 來源：可生物降解塑膠 (PLA、PHB) 由可再生生物質生產；傳統 PE/PS/PET 由石油。
- 降解：可生物降解塑膠在適當條件下數月內被微生物分解；傳統塑膠可存留數百年並碎裂成微塑膠。
- 碳足跡：可生物降解塑膠生長期間吸收 CO₂，整體碳排放較低；傳統塑膠加劇溫室效應。
- 限制：可生物降解塑膠需特定堆肥條件，堆填區內可能不會有效降解；成本及機械性能仍不及傳統塑膠。
