原油的可持续替代品：生物基高性能聚酰胺

时间：2021-09-16 16:52:05 来源：

保罗·斯托克曼（Paul Stockmann）和丹尼尔·范·奥普登博斯（Daniel Van Opdenbosch）博士这两位作者的反应器中，可聚合单体是由天然产物3-烯烃制得的。

生物基化合物的生产成本通常要高得多，因此，如果它们具有特殊的性能，则只能在现在之前进入市场。

由慕尼黑工业大学生物原料化学教授沃尔克·西伯（Volker Sieber）领导的团队现已开发出一种全新的聚酰胺系列，该系列可以由纤维素生产的副产品生产。

由化学家沃尔克·西伯（Volker Sieber）领导的弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所（IGB）和慕尼黑工业大学（TUM）的研究团队开发了一种新的聚酰胺系列，该系列可以由纤维素生产的副产品生产。图片显示了所得聚3S-氨基甲酰胺的单体单元。

生物起始原料（+）-3-烯由两个相互稠合的环组成。TUM和Straubing的弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所（IGB）的化学人员现在已经修饰了其中一个环，使其可以打开，从而产生了长链分子，即聚合物。

第二个环在此保持完整。这样，取代了传统聚酰胺中的线性聚合物链，出现了带有许多小环和其他侧基的链。这赋予了聚合物全新的功能。

特殊性质

新型聚酰胺因其特殊的性能而给人留下深刻的印象，使其对许多应用具有吸引力。例如，它们在比竞争的原油衍生产品更高的温度下熔化。另外，新化合物可以透明地以及部分结晶的方式生产，这增加了以后使用相同原料的应用可能性。

“通过合成过程中的反应条件和催化剂，我们可以轻松地控制最终获得透明或部分结晶的聚酰胺，” Sieber解释说。“然而，首先，生物基原料的特定结构为该方法提供了基础，而从化石原料中获得这种原料将非常昂贵。”

可持续发展

从工业角度来看，重要的是合成基本上在一个反应容器中进行。Sieber认为，这种“一站式”流程不仅可以大大降低成本，而且还意味着可持续性的明显提高。

实际上，可以从纤维素工业中作为副产物生产的松节油中以较高的纯度和较低的成本蒸馏出生物起始原料（+）-3-胡萝卜素。

到目前为止，松节油仅在纤维素工厂中加热。“我们将其用作塑料的重要原材料，” Sieber说。“这是价值的巨大增长。”

与食品生产无竞争

西伯指出，松节油是林业的副产品，与蓖麻油的使用相反，我们没有与粮食生产竞争。研究人员尚未完全满意该工艺的总产量（按质量计为25％）。

“由于简单的可扩展性，高效流程的潜力非常大，” Paul Stockmann说，他在TUM的博士论文就是基于这些发现。在Fraunhofer IGB，化学家现在正在市场上建立（+）-3-烯基聚酰胺，以替代原油基高性能聚酰胺。

参考：Paul N. Stockmann，Daniel Van Opdenbosch，Alexander Poethig，Dominik L. Pastoetter，Moritz Hoehenberger，Sebastian Lessig，Johannes Raab，Marion Woelbing，Claudia Falcke撰写的“生物基手性半结晶或无定形高性能聚酰胺及其可扩展的立体选择性合成” ，Malte Winnacker，Cord Zollfrank，Harald Strittmatter和Volker Sieber，2020年1月24日，自然通讯。DOI：
10.1038 / s41467-020-14361-6

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