新材速递:荷兰格罗宁根大学与阿克苏诺贝尔联合开发“大自然涂料”

叶丹

经理
广州慧正智联科技有限公司
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墙面漆   工业涂料  
荷兰格罗宁根大学(UOG)与跨国公司阿克苏诺贝尔(AKN)合作开发了一种工艺——可利用光、氧气和紫外光将生物质转化成高质量涂料。
研究课题:工业涂料

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“大自然涂料”的简要生产过程。

研究人员Thomas Freese(左)与George Hermens。

当地时间12月16日,《科学进展》杂志发文称,荷兰格罗宁根大学(UOG)与跨国公司阿克苏诺贝尔(AKN)合作开发了一种工艺——可利用光、氧气和紫外光将生物质转化成高质量涂料。

该工艺将可再生能源与绿色化学工艺有机结合,制造出了新单体。新单体有望替代目前使用的丙烯酸酯等石化单体。

涂料在生活中无处不在,不论是漆装房屋的油漆还是手机屏幕上的涂层,都会用到这种防护材料,让主材表面免受划刻、磨损和天气的损害。目前,大多数涂料都是用丙烯酸酯聚合物制造的,全球丙烯酸酯的年产量超过350万吨,全部源自化石燃料。

为了让涂料更具可持续性,UOG和AKN的研究人员展开了合作。

论文作者George Hermens说:“我们希望用木质纤维素作为原料。”木质纤维素占植物木质部的20%~30%,是地球上最丰富的原始生物质材料。目前,它主要被用作固体燃料或用于生产生物燃料。Hermens补充说:“木质纤维素可以被酸分解成糠醛,然后经改性后用于涂料生产。”

Hermens等开发的工艺将糠醛转化成了类似丙烯酸的化合物——羟基丁烯内酯。这种化学转化过程只涉及光、氧气和一种简单催化剂,基本不会产生废料。唯一的副产品是甲酸甲酯,它可以在其他工艺中用作氟氯化碳的替代物。

羟基丁烯内酯的部分结构与丙烯酸酯非常相似,但其分子活性部分为环状结构——这意味着羟基丁烯内酯的反应性更低,研究人员需要对其进行改性才能满足聚合反应的要求。通过向羟基丁烯内酯中加入生物基醇,研究人员获得了4种不同的烷氧丁烯内酯单体。这些单体可以在引发剂和紫外光的作用下,转化为聚合物。

涂料是由交联聚合物组成的,通过组合单体,工程师们可以制造出不同性质的交联聚合物。例如,通过优化单体组合,可以让聚合物涂层涂覆在塑料之上;而通过添加更多刚性单体,能够制造出高硬度涂层。

Hermens总结说:“我们成功地应用可再生资源木质纤维素和绿色化学工艺制造了涂料,其质量可与丙烯酸类涂料相媲美。”

Hermens等正在尝试利用糠醛衍生制造另一种构筑块,以生产其他类型的聚合物涂料。



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