物理科学
2021年5月28日

高性能单片机和植物油聚合物

我们常把化石燃料视为一种能源,但关键使用矿物燃料之一是作为合成新化学复合物的起始点。范围从塑料到药用产品近些年来,一直推向更可持续的化工原料北达科他州立大学Andriy Voronov教授率先寻找策略从可再生原料产生高性能化学品并降低环境影响

多材料,如塑料开始生活,作为原油稀疏黑混合体的一部分粗油非常丰富的碳化合物来源,即含有元素碳和氢的化学物从此汤中可以生成千百种化学复合物,从高值药品到聚乙烯和尼龙等塑料构件块不等。

原油和天然气等其他油气类燃料丰富化工料,但这些都是有限资源,往往耗能极多,可加工成有用复合物并因不可生物降解性积聚废物寻找可再生能源生成大有进展,但石油化学也能做同样的事情吗?

植物油基胶片Voronov教授集团

Andriy Voronov教授及其北达科他州立大学研究团队正努力研究这个问题 — — 试图用低混合能和低环境影响合成可再生能源材料在他的研究中,他开发出新策略 单步化单片法 植物油转换成单片单调器用在聚合步骤中产生丙烯聚合物

寻找可再生能源生成大有进展,但石油化学也能做同样的事情吗?

聚合物生产
塑料例子聚合物-素材由循环子单元模式制成常用塑料聚乙烯常用于制造酒瓶和塑料袋聚合物中数以百计或数以万计单片集成长链视这些链的密度和长度而定,最终塑料可能有不同的特性。高密度链令聚乙烯非常轻强适合瓶子,但低密度链能制造像载波包那样灵活的东西

Andriy Voronov教授发现方法使用单步合成过程从植物油中制造丙基单片植物油是极佳的起始材料,因为其中许多素材丰富、往往廉价和无毒并拥有可生物降解的固有但重要的属性使用它们制造高性能聚合物的挑战-链长等特性一致性关键-是如何处理复杂和前后不一的起始物料化学上,油由三甘化物组成(脂肪酸和甘化醇酯)。

植物油从种子中提取,如强暴种子油(图画)。油类合成单片素材Daniel Prudek/Stepterstock.com

成功聚合物合成全关控制问题,工业生产厂投入大量技术,以便精确控制反应的每一步单片响应启动链 总是有意外侧响应的风险其中一些可能导致其他不想要化学种类,但另一些则可能导致链式生长过程终止时间链达到预期长度后,这是可取的,但如果过早发生,反应混合会恶化

不同的聚合物结构特性大相径庭如果聚合链运动有限,聚合材料易碎硬化移动性高,后生聚合物柔性柔性聚合物最常用应用之一是各种材料涂层表示聚合物需要非常抗药性 保护下方对象 但也必须有良好的粘合性 粘贴面产自植物油的丙烯聚合物由Profe Voronov实验室设计,长单片链(碳氢化合物链)不同量双联结(视石油源而定)提供物料弹性疏水属性固有基础是合成所用可再生资源的性质优异性能可用于防水、提高弹性性能和粘合性并有多项宝贵应用

Africa Studio/Stepterstock.com
PRILL/Shutterstock.com

油制成单片后,单片生成聚合物和聚合物,这些聚合物和聚合物有许多不同和重要的应用

弹性骨架
oronov教授植物油基单片可直接用于制作基于丙基单片的现有材料,但它们也是制作生物聚合结构的极佳构件设计植物油质聚合物有双重功能 — — 一种乙烯联结令聚合链自由基聚合增生,双联结在聚合期间保存并可用于聚合后交叉反应的脂肪酸链中双重联结

Voronov教授开发新的合成方法开通创建生物聚合物的可能性,相对直截了当。

丙基单片可与重要的石油中间体或生物基乙烯复合体混合产生混合聚合物(共聚物)。此类聚合物使植物油基丙烯聚合物及其可塑性与其他聚合物物种的适宜性相混合即产生最后共聚物生物可变性和弹性可完全为具体应用量身定制,以产生可持续聚合物料

油类由三甘化物、数子脂肪酸和甘化醇组成

植物基于油的丙基单片的另一个重要特征是,它们可以在仿真过程发生反应以组成仿真聚合物,或称la仿真生成时,复合不溶解,它像散落滴最著名的模拟例子之一是牛奶,即水中流油滴渗透聚合是一个非常有用过程,因为它产生即用最后lax聚合物,这种聚合物很容易在水中产生表示模拟聚合物可组成并应用到表面,最后聚合胶片或涂层干燥后留下植物油源仿冒聚合物可产生胶片,这对涂料和涂层等应用非常理想。具体应用如涂料需要疏水性使植物油基单片人最理想地选择物料合成

绿化未来
面向循环产业化工产品也成为化工原料,这是一项巨大的化工处理任务。Voronov教授开发新的合成方法很重要,不仅因为它开通创建生物聚合物的可能性,而且因为它以相对简单的方式创建聚合物。

可持续化学合成的一大挑战就是寻找不单适合台阶的反应, 单个科学家可以生产几克产品, 并寻找可升级自动化每天生产多公斤产品的反应单步合成使这一可能性更加现实化,因为小步表示产品产量提高和过程效率提高,反应自动化的简洁度提高。自反应以温和条件持续以来,不需要高耗能

小型实验合成植物油基单体机搭建工作(10升)。

Voronov教授现已申请合成过程专利植物-油基单片和聚合物性能为粘合和涂层乃至个人护理产品提供多种机会,因为它们固有无毒性开发使用可再生绿色原料的新合成工具与路线

个人响应

你想开发植物中其他类型单片机

植物油基单片仿冒聚合物合成为i然而,由于植物油基单片体高度疏水性,高基生物胶片合成仍具有挑战性。最近,我们报告模拟聚合物 植物油含量达60%植物油基碎片嵌入lix共聚物提高产品机械性能,但如果嵌入植物油基碎片超过60% wt为此目的,为进一步增加胶片生物素养而不损耗物性能和性能,可考虑用植物油基单片聚合法并用其他生物基对等物我们期待着朝此方向进一步研究并取得进展。

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一想上高性能单片机和植物油聚合物...

  1. 刚翻阅这份报告后,我可以看到这类研究的意义干得漂亮
    自然油及其矿产品是合成化学和工业化学关键原材料这一认识再强调也不过分,但不幸的是媒体、政治家和流行科学往往忽略了这一点。

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