“大自然涂料”的简要生产过程。
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。
研究人员Thomas Freese（左）与George Hermens。
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。
原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《科学进展》
期刊编号：2375-2548
原文链接：https://phys.org/news/2020-12-green-chemistry-coatings-nature.html
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