绿色化学创造yabovip2021自然的涂料:将生物量转向高质量的涂料

自然涂层

使用酸裂解木质纤维素生物质以产生糠醛。使用可见光和氧气,将糠醛转化为羟基丁烯醇,然后使用不同的醇改性,以产生烷氧基蛋白质单体,可以使用UV光聚合成涂层。信贷:格罗宁根大学乔治希梅伦和Paco visser

来自格罗宁根大学的有机化学家和荷兰跨国公司Akzonobel是一个主要的涂料和涂料生产商,开发了一种允许它们使用光,氧气和紫外线将生物量变成高质量涂层的过程。该方法结合了绿色化学的可再生来源,可以取代基于石化的单体,例如丙烯酸酯,目前用作涂料,树脂和涂料的构建块yabovip2021。新进程的一篇论文在期刊上发表了科学推进2020年12月16日。

涂料到处都是从您家的涂料到智能手机屏幕上的保护层。它们保护表面免受划痕,对天气的影响或每天穿着。大多数涂层由基于丙烯酸酯单体的聚合物组成,全球生产超过350万吨的丙烯酸酯,全部由化石油生产。

生物量

为了使这些涂料更可持续,格罗宁根大学的科学家由有机化学教授Ben Feringa领导,与来自涂层生产商Akzonobel的科学家合作。yabovip2021“我们想用木质纤维素作为起始材料,”Feringa集团的博士学位,博士学生乔治希门说,科学版的第一名作者。木质纤维素占植物木质部分的20%至30%,是地球上最丰富的原料生物量材料。目前,它主要用作固体燃料或用于生产生物燃料。

有机化学教授本Feringayabovip2021

这是Groningen大学有机化学教授Ben Feringa,2016年诺贝尔化学奖。yabovip2021谁领导项目创造自然涂料。信用:Jeroen Van Kooten

“木质纤维素可以裂开为了生产化学积木糠醛,但这需要进行修改,以使其适用于涂层的生产,“爱马仕解释。他使用了在其组中开发的过程,将糠醛转化为类似丙烯酸的化合物,羟基丁烯醇醚。“化学转化仅使用光,氧气和简单的催化剂并产生废物。唯一的副产品是甲基甲酸甲酯,可用作其他过程中氯氟烃的替代品。“

属性

羟基丁烯醛的一部分与丙烯酸酯相似,但分子的反应部分是环结构。“这意味着它比丙烯酸酯的反应较少,我们的挑战是进一步修饰分子,使其产生有用的聚合物。”这是通过向羟基丁酯添加不同的绿色或生物化醇来实现,产生四种不同的烷氧基丁醇单体。

Thomas Freese和George Hermens

这张照片显示了纸张的第一和第二作者,托马斯弗里斯(左)和乔治希尔梅斯,在流动系统前面用于将糠醛转化为羟基丁烯醇醚。信贷:格罗宁恩大学Feringa Lab

这些单体可以在引发剂和UV光的帮助下转化成聚合物和涂层。“涂层由交联聚合物链组成。通过组合不同的单体,我们可以获得具有不同性质的交联聚合物。“例如,虽然所有聚合物都会涂上玻璃,但一种组合能够在塑料上形成涂层。并通过添加更刚性单体,形成更硬的涂层,其性质与汽车上的涂层相当。以这种方式,这些涂层适用于不同的目的。

产品开发

“我们设法使用绿色化学从可再生来源,木质纤维素创造涂料,”塞尔梅斯结束。yabovip2021“并且我们涂料的质量类似于基于丙烯酸酯的涂料的质量。”对于该过程中的两个步骤,专利申请已经提交了项目中的工业伙伴Akzonobel。爱马仕现在正在研究源自糠醛的不同建筑块,以产生其他类型的聚合物涂料。

该项目是由高级研究中心化学楼层集团联盟(ARC CBBC)的启动,荷兰国家公私研究中心开发了新型能源载体,材料和化学品的新型化学工艺和化学积木,可持续化学。yabovip2021艾梅伦的主管,本Fertera是该中心的创始人之一。ARC CBBC是与工业,学术界和政府合作伙伴的国家倡议。有三所大学(Utrecht University,格罗宁根大学和埃因霍温大学技术大学)和主要的工业伙伴(Akzonobel,壳牌,努力和巴斯夫),以及教育部,文化和科学和经济事务和气候部门政策和荷兰研究理事会(NWO)。Feringa:“该计划需要从根本科学发现到过程和产品开发的所有步骤。在这种长期伙伴关系中,大学和化学工业加入武力发展未来的绿色化学。“yabovip2021

参考:Johannes G. Hermens,Thomas Freese,Keimpe J.Van Den Berg,Rogier Van Gemert和Ben L. Feringa,2020年12月16日,科学推进
DOI:10.1126 / sciadv.abe0026

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