2020 年 12 月 24 日
阿诺德·科内利森

       当然，油漆的存在不仅仅是因为它的颜色很棒。您需要它来保护木材和金属免受天气和一般磨损的影响。这反过来又使它们更具可持续性。如果没有油漆，埃菲尔铁塔早就生锈倒塌了。唯一的问题是油漆本身根本不可持续。荷兰格罗宁根大学(RUG) 的化学家与涂料制造商阿克苏诺贝尔一起开发了一种基于生物质的环保技术。这种新涂料最终应取代石油基丙烯酸涂料。

       大多数涂料由丙烯酸酯单体链组成。这些丙烯酸酯的全球产量约为每年 350 万吨。全部由石油生产。由有机化学教授 Ben Feringa 领导的 RUG 科学家与阿克苏诺贝尔的开发商合作，创造了一种基于木质纤维素的新型涂料。

       正如 Feringa 小组的博士生 George Hermens 解释的那样，“木质纤维素是地球上最常见的生物质形式。大约 20% 到 30% 的植物木质部分是由这种物质构成的。” 这种生物质目前主要用作发电厂的燃料或用于生产生物燃料。

不浪费

       您可以使用酸将木质纤维素粉碎成化学结构单元糠醛。“但是你必须修改它才能使用它来制造涂料，”赫尔曼斯在大学的一份新闻稿中详细说明。他使用格罗宁根集团近几十年来开发的一种工艺将糠醛转化为一种叫做羟基丁烯内酯的化合物。这类似于丙烯酸酯。

       “化学转化只需要光、氧气和简单的催化剂。也没有浪费。唯一的副产品是甲酸甲酯，它本身在其他工艺中可用作氯氟烃的替代品，就像在 CFC 中一样。”

多样化的应用

       羟基丁内酯的一部分结构与丙烯酸酯非常相似。然而，为了用这种物质制造可用的聚合物，必须首先对分子进行修饰。这是通过将几种绿色或生物基醇与羟基丁烯内酯连接来完成的。结果产生了四种所谓的烷氧基丁烯固体单体。在起始化合物和紫外线的帮助下，这些单体相对容易转化为聚合物和涂料。

       “涂层由聚合物链的打结网络组成。通过组合不同的单体，我们能够创建具有不同属性的这些类型的网络。”

       例如，所有涂层都粘附在玻璃上。但是为了给塑料上漆，必须再次使用这些涂料的组合。通过使用更硬的单体产生更硬的涂层。它具有类似于汽车上使用的特性。该过程使涂层能够适应各种应用。

可持续原材料

       Hermens 指出：“我们已经成功地使用绿色化学，从可持续原材料木质纤维素制造涂料。” “其质量可与现有的丙烯酸酯涂料相媲美。” 阿克苏诺贝尔已经申请了一项专利，涵盖了该过程中的两个不同步骤。Hermens 现在正致力于生产另一种源自糠醛的构建块，以期制造其他类型的涂料。

新化学工艺

       该项目源自高级研究中心化学构件联盟，这是一个公私合作的国家研究中心，旨在开发基于新化学工艺的可持续化学。在这个联盟中，乌得勒支大学、格罗宁根大学和埃因霍温科技大学与工业合作伙伴阿克苏诺贝尔、壳牌、诺力昂和巴斯夫以及荷兰教育和经济事务部以及研究资助者荷兰研究委员会 (NWO) 合作。

       该研究已发表在学术期刊《科学进展》上。