將生物質轉化為塗料的新工藝

2020-12-23 科技報告與資訊

格羅寧根大學和荷蘭阿克蘇諾貝爾公司開發了一種新工藝,能夠利用光、氧和紫外線將生物質轉化為高質量的塗料。這種工藝將可再生資源與綠色化學相結合,可以取代目前用作塗料、樹脂和油漆構件的丙烯酸酯等石化單體。,關於該新工藝的論文12月16日發表在《Science Advances》雜誌上。

木質纖維素佔植物木質部分的20%至30%,是地球上最豐富的生物質原料。目前,主要作為固體燃料或用於生產生物燃料。木質纖維素可以用酸來分解,以產生糠醛,但這需要對其進行改造,使其適合生產塗料。研究人員利用開發的新工藝,將糠醛轉化為一種類似丙烯酸的化合物羥基丁烯內酯。這種化學轉化只使用光、氧和一種簡單的催化劑,而且不產生任何廢物,唯一的副產品是甲酸甲酯,在其他工藝中可作為氯氟烴的替代品。

羥基丁烯內酯的部分結構與丙烯酸酯相似,但分子的反應性部分是環狀結構。這意味著它的反應性比丙烯酸酯低,研究人員的目標是進一步改造該分子,使其產生有用的聚合物。通過在羥基丁烯內酯中加入不同的綠色或生物基醇製造了四種不同的烷氧基丁烯內酯單體。

這些單體可以在引發劑和紫外線的幫助下轉化為聚合物和塗料。塗料是由交聯的聚合物鏈組成的。通過結合不同的單體,可以得到具有不同性能的交聯聚合物。通過添加更多的剛性單體,就能形成更堅硬的塗層,其性能可與汽車上的塗層相媲美。這樣一來,這些塗料就可以適應不同的用途。

論文標題為《Thomas Freese, Keimpe J. van den Berg, Rogier van Gemert and Ben L. Feringa: A coating from nature》。

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