新突破可能为商业化生物塑料铺平道路

阿姆斯特丹大学的研究人员在生物基聚酯的生产方面迈出了一大步

这一突破可能最终为商业化生物塑料铺平道路

生物塑料为石油基塑料提供一种有前景的替代品

中国石化新闻网讯 据油价网2022年12月17日报道，阿姆斯特丹大学的研究人员在生产完全生物基刚性聚酯方面迈出了重要一步。这项工艺取代了石油生产非常坚固和耐用的生物基塑料，这些塑料是由已经在商业上可用的塑料积木制成的。

在最近发表在《自然通讯》上的一篇论文中，由阿姆斯特丹大学Gert-Jan Gruter教授领导的工业可持续化学小组的研究人员提出了一种简单而创新的合成策略，以克服生物基仲二醇固有的低反应性，并获得具有非常好的机械和热性能的聚酯，同时具有高分子量。

这项研究是在RIBIPOL项目内进行的，由荷兰科学研究组织NWO资助，由业界，特别是全球知名玩具制造商乐高玩具公司和荷兰树脂制造商Avantium公司提供研究资金。乐高玩具公司支持这个研究项目，作为其塑料砖寻找非化石替代品的一部分。Avantium公司对瓶子和薄膜应用很感兴趣。

这篇论文的第一作者是博士生丹尼尔·温兰德，他在今年10月27日毕业。共有5名博士生参与了RIBIPOL项目，其中2人最近完成了论文答辩。

一般来说，聚酯塑料是由小的二醇和二酸分子合成的。这些单体在缩合反应中相互耦合，以交替的方式形成分子组成的长聚合物链。宏观材料的性质既来自组成聚合物链的积木的数量，也来自单体的固有性质。特别是它们的硬度是结实、坚固和耐用塑料的关键。在这方面，葡萄糖衍生的二醇异山梨酯在潜在的生物基单体中是独特的。它具有非常刚硬的分子结构，已经在工业上可用。

然而，异山梨酯是相当不活跃的，在过去的20年里，获得有用的异山梨酯基聚酯是相当具有挑战性的。要获得足够长的聚合物链(以达到一定的延展性)，同时加入足够多的异山梨酯(以达到坚固耐用的材料)，几乎是不可能的。

加入芳香基

温兰德和他的RIBIPOL项目同事通过在聚合过程中加入芳香基来克服这一僵局。这导致了反应性芳香基的原位形成和缩聚过程中端基反应性的显著增强，缩聚是聚酯合成的最后阶段，当异山梨酯低反应性抑制传统熔体聚酯反应中的链生长时。

结果，高分子量的材料可以与高分数的生物基，刚性仲二醇掺入，甚至高达100mol%。以异山梨酯和琥珀酸为原料，可以首次生产出高分子量聚琥珀酸异山梨酯。

由此产生的坚固塑料在耐热性方面优于现有的塑料，如PET。异山梨酯基聚合物也显示出有希望的屏障和机械性能，可以优于普通的化石基材料。

本文所述的新型聚合方法具有操作简单和使用标准聚酯合成设备的特点。这种方法适用于现有的和新的聚酯成分。研究人员预测，基于低反应性单体的以前无法获得的聚酯组合物的探索，以及类似方法在聚酰胺和聚碳酸酯等其他类别聚合物中的应用。

世界原油产量中相当可观的一部分是用来生产塑料的。虽然这一突破的规模并不大，也不包括目前生产的大量塑料，但它确实为更多的生物基而不是化石基原料打开了大门。

虽然新闻稿没有给我们一堆关于聚酯在世界经济中的数字，但也没有描述任何生产成本，让我们感受到这项研究提供的实用性。人们确实希望生产过程至少具有竞争力。

一些利基市场很可能会欢迎这样的结果。即使与PET家族的塑料相比，这种巨大强度的断言也是一个非常令人鼓舞的迹象。

文章来源：油价网