绿色化学从大自然中创造出涂料
格罗宁根大学的有机化学家与荷兰跨国公司AkzoNobel(涂料和涂料的主要全球生产商)开发了一种工艺，使他们能够利用光，氧气和紫外线将生物质转化为高质量的涂料。该工艺将可再生资源与绿色化学相结合，并可以替代石油化学基单体(例如丙烯酸酯)，丙烯酸酯目前被用作涂料，树脂和涂料的基础材料。关于新方法的论文于12月16日发表在《科学进展》杂志上。
涂层无处不在，从房屋上的油漆到智能手机屏幕上的保护层。它们可以保护表面免受划痕，天气或日常磨损的影响。大多数涂料由基于丙烯酸酯单体的聚合物组成，全球每年丙烯酸酯的产量超过350万吨，全部使用化石燃料油生产。
为了使这些涂料更具可持续性，在有机化学教授本·费林加(Ben Feringa)带领下，格罗宁根大学的科学家与涂料生产商阿克苏诺贝尔(AkzoNobel)的科学家合作。“我们希望使用木质纤维素作为起始原料，”博士学位的乔治·赫尔曼斯(George Hermens)说。是Feringa小组的学生，也是“科学进展”论文的第一作者。木质纤维素占植物木质部分的20%至30%，是地球上最丰富的原始生物质原料。目前，它主要用作固体燃料或用于生产生物燃料。
“木质纤维素可以用酸裂化，以生产糠醛的化学结构单元，但是需要对其进行改性以使其适合于涂料的生产，” Hermens解释说。他使用了他们小组中开发的一种方法，将糠醛转化为类似于丙烯酸的化合物羟基丁烯内酯。“化学转化仅使用光，氧气和简单的催化剂，不会产生废物。唯一的副产物是甲酸甲酯，它可在其他过程中替代氯氟烃。”
羟基丁烯内酯的结构的一部分类似于丙烯酸酯，但是分子的反应性部分是环结构。“这意味着它的反应性不如丙烯酸酯，我们面临的挑战是进一步修饰该分子，以使其产生有用的聚合物。” 这是通过将不同的绿色或生物基醇添加到羟基丁烯醇内酯中，生成四种不同的烷氧基丁烯醇内酯单体来实现的。
这些单体可以在引发剂和紫外线的作用下转变成聚合物和涂料。“涂层由交联的聚合物链组成。通过结合不同的单体，我们可以获得具有不同性能的交联聚合物。” 例如，尽管所有聚合物都可以涂覆玻璃，但是一种组合也可以在塑料上形成涂层。通过添加更多的刚性单体，可以形成更坚硬的涂层，其性能可与汽车上的涂层媲美。这样，这些涂层适用于不同的目的。
Hermens总结说：“我们使用绿色化学方法从可再生资源木质纤维素中创造了涂料。” “而且我们的涂料质量与目前的丙烯酸酯基涂料相似。” 在该过程的两个步骤中，已向该项目的工业合作伙伴AkzoNobel提交了专利申请。Hermens现在正在研究另一种由糠醛衍生的建筑材料，以生产其他类型的聚合物涂料。
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