柠檬制备生物塑料


2017-07-20

  研究团队研发了一种环保生产无BPA聚碳酸酯的方法,即以柠檬烯和二氧化碳为原料制备无BPA聚碳酸酯。

  从你的手机壳到飞机窗户,聚碳酸酯无处不在。也正是由于其应用广泛,世界各地每年生产的聚碳酸酯达数百万吨。然而,由于其前体特别是双酚A(潜在的致癌物)的毒性,所以越来越担忧这种材料危害性。

  现在,由ICIQ集团负责人、ICREA教授Arjan Kleij率领的化学家团队研发了一种用柠檬烯和二氧化碳生产聚碳酸酯的方法,其中柠檬烯和二氧化碳都是丰富的纯天然产品,即无环境污染问题。而且此外,柠檬烯能够替代当前在商业聚碳酸酯中使用的危险组合物:双酚A(也称为BPA)。尽管BPA已经反复被美国和欧洲的机构归类为安全的化学品,但一些研究指出,这是一种潜在的毒害神经并且致癌的内分泌干扰物。一些国家如法国、丹麦和土耳其已经禁止在生产婴儿奶瓶中使用双酚A。

  克莱伊指出双酚A由石油原料生产,这在理论上是安全的,但仍然引起了关注。他补充道:“我们的方法是用可以从柠檬和橙子中分离出来的柠檬烯取代BPA,这显然是更环保,更可持续的替代品。”因为柠檬烯完全替代双酚A对于大多数行业来说可能比较复杂,所以Kleij解释说,我们可以逐渐替换BPA。即我们可以开始加入少量的柠檬烯,然后再逐渐取代BPA,一步一步地适应过程可能会使得新型柠檬烯衍生的生物材料具有相似或甚至更为创新且增强的性质。

  然而,这种转变不能以一般典型的方式发生 ,因为在经典的方式中当从一种形式重新排列成另一种形式时,尽管分子本身不具有这种能量,而且寒冷的环境也不能提供它能量,但是必须要克服一种能量障碍。虽然新的平衡不应该以典型的方式发生,但研究人员仍然能够在实验中展示。他们的结论是:极低温下的柯普重排只能用隧道效应来解释。因此,他们提供了五年前韦斯顿博登基于理论研究进行的预测实验数据。

  研究人员不仅成功地生产出更环保的聚合物,而且还成功地改善了其热稳定性能。这种衍生的聚合物相比于BPA聚碳酸酯具有更高的玻璃化转变温度。Kleij解释说“这对于我们来说是非常惊讶的,因为已知的生物塑料具有比传统聚合物更差的热性能,起初我们是首先对这些发现产生怀疑的,但我们通过实验能够不断地重现其玻璃化转变温度更高的现象。”其中具有较高的玻璃化转变温度会有其他含义:新型塑料需要较高的温度来熔化,这使得日常使用它们更为安全。此外,这种新型聚合物还可以使用合适的材料配方为聚碳酸酯和嵌段共聚物提供无数的新应用。

  生物塑料是可以用来做普通家用塑料产品的塑料。出于环境原因,它们不像一般如特百惠等塑料那样含有石油。也不是要花费大约100年才能完全分解,它只需要约7年时间就可以完全分解。

  Kleij和同事目前正在与塑料生产商进行谈判,以进一步推进柠檬烯衍生的生物材料的工业化生产。

 

(来源:材料科技在线)