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大学研究人员发明了制取生物衍生的丁二烯用于生产可持续橡胶和塑料的过程

更新时间：2009-03-28

用于制造轮胎、玩具和其他产品的合成橡胶和塑料通常从来自石油或天然气制取的丁二烯来生产。但是这些人造材料可能很快就会从绿色途径得到，这将缘于三所美国研究型大学的科学家团队独创性的研究。来自特拉华大学、明尼苏达大学和马萨诸塞大学，的科学团队于2017年6月2日宣开，已发明了一种过程，可从可再生资源如树、草和玉米秸杆来制取丁二烯。

这些发现已发表在领先的绿色化学和工程杂志美国化学学会《ACS可持续化学和工程(ACS Sustainable Chemistry and Engineering)》上。研究作者都隶属于特拉华大学催化能源创新中心(CCEI)。CCEI是一个能源前沿研究中心得到美国能源部的资助。该团队结合最近发现的催化剂与新的和令人兴奋的化学找到了第一个高产率、低成本的方法制造丁二烯。这项研究可望改变数十亿美元的塑料和橡胶工业。丁二烯是整个社会广泛使用材料中一个主要的化学成分。当这四碳分子发生化学反应形成称为聚合物的长链时，就形成了丁苯橡胶(SBR)，它用来制造耐磨的汽车轮胎。当调配制取丁腈橡胶(NBR)时，它就成为软管、密封和橡胶手套到医疗设施的关键组分。在塑料世界中，丁二烯是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的主要化学成分。

过去的10年间，学术研究已转向关注可再生化学品和丁二烯，特别是，由于它在商业产品中的重要性。该研究团队的成功来自于将研究连接到新的催化材料与化学新方法的哲学中。这是一个很好的例子，研究团队大多来自这些部分的总合。新的化学包括来自于从生物质衍生的糖类开始的三步法过程。使用在CCEI开发的技术，该团队将糖类转化成环状化合物称为糠醛。在第二步中，研究团队进一步处理糠醛成为另外的环状化合物称为四氢呋喃(THF)。正是在第三步中，研究团队发现了化学制造技术的突破。使用在该中心开发的称之为磷全氧化硅沸石新催化剂，团队可将四氢呋喃转化为丁二烯，并具有高的产率(大于95%)。该团队称这新的选择性反应为脱水-脱环化，使之具有能力可同时去除水和使化合物开环。该团队发现，负载于氧化硅和沸石上基于磷的催化剂具有可制造化学品如丁二烯的高选择性。当与使用其他催化剂相比，他们控制某些工业化学的能力可见，这类含磷的材料表现出真正独特的性能，很好地补充了在CCEI开发的催化剂。可再生橡胶的发明是CCEI更大的使命。始于2009年，CCEI就集中于转化催化技术，以从天然生物质来源生产可再生化学品和生物燃料。这种新技术大大扩展了来自木质纤维素制取的分子。

 
钱伯章
《合成材料老化与应用》 2018年第02期
《合成材料老化与应用》2018年第02期文献

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