阿姆斯特丹大學(xué)的研究人員在生物基聚酯的生產(chǎn)方面邁出了一大步

這一突破可能最終為商業(yè)化生物塑料鋪平道路

生物塑料為石油基塑料提供一種有前景的替代品

中國石化新聞網(wǎng)訊 據(jù)油價(jià)網(wǎng)2022年12月17日報(bào)道，阿姆斯特丹大學(xué)的研究人員在生產(chǎn)完全生物基剛性聚酯方面邁出了重要一步。這項(xiàng)工藝取代了石油生產(chǎn)非常堅(jiān)固和耐用的生物基塑料，這些塑料是由已經(jīng)在商業(yè)上可用的塑料積木制成的。

在最近發(fā)表在《自然通訊》上的一篇論文中，由阿姆斯特丹大學(xué)Gert-Jan Gruter教授領(lǐng)導(dǎo)的工業(yè)可持續(xù)化學(xué)小組的研究人員提出了一種簡單而創(chuàng)新的合成策略，以克服生物基仲二醇固有的低反應(yīng)性，并獲得具有非常好的機(jī)械和熱性能的聚酯，同時(shí)具有高分子量。

這項(xiàng)研究是在RIBIPOL項(xiàng)目內(nèi)進(jìn)行的，由荷蘭科學(xué)研究組織NWO資助，由業(yè)界，特別是全球知名玩具制造商樂高玩具公司和荷蘭樹脂制造商Avantium公司提供研究資金。樂高玩具公司支持這個(gè)研究項(xiàng)目，作為其塑料磚尋找非化石替代品的一部分。Avantium公司對瓶子和薄膜應(yīng)用很感興趣。

這篇論文的第一作者是博士生丹尼爾·溫蘭德，他在今年10月27日畢業(yè)。共有5名博士生參與了RIBIPOL項(xiàng)目，其中2人最近完成了論文答辯。

一般來說，聚酯塑料是由小的二醇和二酸分子合成的。這些單體在縮合反應(yīng)中相互耦合，以交替的方式形成分子組成的長聚合物鏈。宏觀材料的性質(zhì)既來自組成聚合物鏈的積木的數(shù)量，也來自單體的固有性質(zhì)。特別是它們的硬度是結(jié)實(shí)、堅(jiān)固和耐用塑料的關(guān)鍵。在這方面，葡萄糖衍生的二醇異山梨酯在潛在的生物基單體中是獨(dú)特的。它具有非常剛硬的分子結(jié)構(gòu)，已經(jīng)在工業(yè)上可用。

然而，異山梨酯是相當(dāng)不活躍的，在過去的20年里，獲得有用的異山梨酯基聚酯是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的。要獲得足夠長的聚合物鏈(以達(dá)到一定的延展性)，同時(shí)加入足夠多的異山梨酯(以達(dá)到堅(jiān)固耐用的材料)，幾乎是不可能的。

加入芳香基

溫蘭德和他的RIBIPOL項(xiàng)目同事通過在聚合過程中加入芳香基來克服這一僵局。這導(dǎo)致了反應(yīng)性芳香基的原位形成和縮聚過程中端基反應(yīng)性的顯著增強(qiáng)，縮聚是聚酯合成的最后階段，當(dāng)異山梨酯低反應(yīng)性抑制傳統(tǒng)熔體聚酯反應(yīng)中的鏈生長時(shí)。

結(jié)果，高分子量的材料可以與高分?jǐn)?shù)的生物基，剛性仲二醇摻入，甚至高達(dá)100mol%。以異山梨酯和琥珀酸為原料，可以首次生產(chǎn)出高分子量聚琥珀酸異山梨酯。

由此產(chǎn)生的堅(jiān)固塑料在耐熱性方面優(yōu)于現(xiàn)有的塑料，如PET。異山梨酯基聚合物也顯示出有希望的屏障和機(jī)械性能，可以優(yōu)于普通的化石基材料。

本文所述的新型聚合方法具有操作簡單和使用標(biāo)準(zhǔn)聚酯合成設(shè)備的特點(diǎn)。這種方法適用于現(xiàn)有的和新的聚酯成分。研究人員預(yù)測，基于低反應(yīng)性單體的以前無法獲得的聚酯組合物的探索，以及類似方法在聚酰胺和聚碳酸酯等其他類別聚合物中的應(yīng)用。

世界原油產(chǎn)量中相當(dāng)可觀的一部分是用來生產(chǎn)塑料的。雖然這一突破的規(guī)模并不大，也不包括目前生產(chǎn)的大量塑料，但它確實(shí)為更多的生物基而不是化石基原料打開了大門。

雖然新聞稿沒有給我們一堆關(guān)于聚酯在世界經(jīng)濟(jì)中的數(shù)字，但也沒有描述任何生產(chǎn)成本，讓我們感受到這項(xiàng)研究提供的實(shí)用性。人們確實(shí)希望生產(chǎn)過程至少具有競爭力。

一些利基市場很可能會(huì)歡迎這樣的結(jié)果。即使與PET家族的塑料相比，這種巨大強(qiáng)度的斷言也是一個(gè)非常令人鼓舞的跡象。

文章來源：油價(jià)網(wǎng)