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绿色塑料生产变得容易

发布时间:2019-05-14 16:29:30 来源:

一步法可实现植物衍生塑料单体的可扩展和更环保的生产,为大规模生产石油基材料的可持续替代品铺平了道路。

一个国际团队,包括日本北海道大学的Kiyotaka Nakajima和荷兰埃因霍温科技大学的Emiel Hensen,开发出一种合成生物塑料成分的节能方法。新技术将有助于实现可持续的“绿色产品”,例如完全生物基的饮料瓶。该研究与三菱化学公司联合进行,研究结果发表在ACS Catalysis上。

生物基塑料正在成为下一代材料,预计将取代石油衍生塑料。一种名为聚呋喃甲酸乙酯(PEF)的植物衍生聚酯是一种有前景的100%可再生聚合物聚合物,来自植物,由于其更好的物理,机械和热能,可以取代塑料工业的巨头聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)属性。然而,由于单体的低效生产,实现大规模PEF生产受到严重阻碍。

在甲醇和乙二醇中称为HMF的生物质衍生的底物的有氧氧化分别产生称为MFDC和HEFDC的单体。它们被认为是PEF制造中的关键单体,因为MFDC与乙二醇的聚合或HEFDC的自缩合可以产生高质量的PEF。

然而,迄今为止专门研究MFDC生产用于稀释的HMF溶液,并且用于生产HEFDC的更理想的途径目前是不切实际的,因为不能有效地生产高产率的单体。这种限制可归因于HMF中高活性甲酰基(-CHO)基团,其参与重副反应,尤其是在浓缩溶液中:浓缩HMF溶液中的化学转化旨在大规模生产商品化学品,伴随着形成大量固体副产品。

Nakajima,Hensen和他们的同事之前开发了一种更稳定的化合物,称为HMF-缩醛。他们现在已经检验了HMF-缩醛的效用,并发现浓缩溶液(10-20wt%)中80-95%的HMF-缩醛可以用金纳米颗粒催化剂成功转化为MFDC和HEFDC。本发明的结果代表了对现有技术的显着进步,克服了HMF氧化为生物聚合物生产的重要单体的固有限制。研究人员指出,这种方法“反应步骤较少,高浓度溶液的使用比传统工艺所需的能量更少。”

研究人员预计,这项新技术不仅可以提高化学工业中商业PEF生产的可行性,还有助于推动生物塑料的普遍使用,并为各种生物质的其他生物基化学应用的开发提供见解。 - 来自碳水化合物。

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