Moleküler Geri Dönüşüm için Tasarlanmıştır: Lignin Türevi Yarı Aromatik Biyobaz Polimer

Özet

Döngüsel malzeme ekonomisine yönelik kapalı döngü yaklaşımının bir örneği burada açıklanmıştır. Biyobazlı yarı aromatik polyesterlerin polimerizasyon, depolimerizasyon ve daha sonra verimlerinde veya nihai özelliklerinde sadece küçük değişikliklerle yeniden polimerize edildiği bir bütün sürdürülebilir döngü sunulmaktadır.

Özet

Kimyasal olarak geri dönüştürülebilir biyopolimerlerin geliştirilmesi, döngüsel bir ekonomi arayışında fırsatlar sunmaktadır. Kimyasal olarak geri dönüştürülebilir biyopolimerler, kullanım aşamasından sonra bertaraf aşamasında polimer malzemeler sorununu çözmek için olumlu bir çaba sarf eder. Bu yazıda lignin gibi biyokütleden tamamen çıkarılabilen biyobazlı yarı aromatik polyesterlerin üretimi açıklanmış ve görselleştirilmiştir. Bu makalede açıklanan polimer poli-S, PET gibi yaygın olarak kullanılan bazı plastiklere benzer termal özelliklere sahiptir. Aromatik aldehitler ve tonik asitten monomerleri verimli bir şekilde üretebilen yeşil bir Knoevenagel reaksiyonu geliştirdik. Bu reaksiyonnun ölçeklenebilir olduğu kanıtlanmıştır ve oldukça düşük hesaplanmış bir E faktörüne sahiptir. Başlangıç noktası ligno-fitokimyasallara sahip bu polyesterler, en az kayıpla verimli bir moleküler geri dönüşüm göstermektedir. Polyester poli(dihidrosinapinik asit) (poli-S) bu yarı aromatik poliesterlere örnek olarak sunulmuştur ve polimerizasyon, depolimerizasyon ve yeniden polimerizasyon açıklanmaktadır.

Giriş

Polimerik atıkların yakılmasının aksine, kimyasal geri dönüşüm monomerleri geri kazanma imkanı sunar. Kimyasal geri dönüşüm, polimerik malzemelerin teknik ömrünün sonunda mantıklı bir seçimdir, çünkü bu polimerik malzemeler kimyasal olarak üretilir^1. Polimerik malzemeyi kimyasal olarak geri dönüştürmenin iki yolu vardır, piroliz ve moleküler geri dönüşüm^2. Piroliz ile polimerik malzeme, aşırı koşullar kullanılarak daha yüksek değerli ürünlere dönüştürülür^3,4. Moleküler geri dönüşüm, depolimerizasyon kullanarak başlangıç malzemelerinin geri kazanılması için etkili....

Protokol

1. Yeşil Knoevenagel yoğuşması şırındaldehit doğru sinapinik asit ile 5 mol% amonyum bikarbonat

1. 250 mL yuvarlak alt şişeye şırındaldehit (36,4 g, 200,0 mmol) ile birlikte malonik asit (20,81 g, 200,0 mmol) ekleyin. Her iki bileşeni de 20,0 mL etil asetat içinde çözün ve şişeye amonyum bikarbonat (790 mg, 10,0 mmol) ekleyin.
   NOT: Yoğuşma reaksiyonunun tam olarak tamamlanmasını sağlamak için, döner evaporatör etil asetat ve reaksiyon karışımını konsantre etmek için kullanılabilir ve çözücüsüz reaksiyona neden olur.
2. Reaksiyon karışımını sinapinik aside tam dönüşüm için karıştırmadan açık şişede 90 °C'de 2 saat tutun.
   NOT: Bu reaksiyon sırasında ....

Sonuçlar

Sinapinik asit, Yeşil Knoevenagel yoğuşması kullanılarak şırındyaldehitten yüksek saflıkta ve yüksek verimde (%> 95) sentezlendi. (Destekleyici Bilgiler: Şekil S1) E-faktörü, daha yüksek bir sayının daha fazla israfı gösterdiği atık üretiminin bir göstergesidir. E faktörü, toplam malzeme girişi alınarak, istenen son ürün miktarı çıkarılarak ve tamamının son ürün miktarına bölünmesiyle hesaplanır. Bu Yeşil Knoevenagel yoğuşması 1.0 E faktörüne sahiptir. hesap.......

Tartışmalar

Dihidrosinapinik asit bir reaksiyon kabında ısıtıldığında, başlangıç malzemesinin süblimasyonu meydana geldi ve vakum uygulandığında bu etki arttı. Süblimasyonu önlemek için dihidrosinapinik asit üzerinde asetilasyon yapıldı. Kricheldorf ve ark.^12,27 sadece asetilasyon değil, aynı zamanda di- ve oligomerizasyonun meydana geldiğini kabul etti. Bununla birlikte, bu esterleşmiş monomerler ve oligomerler artık sublimate değildir ve eriyik .......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reaction 1: Green Knoevenagel condensation
Ammonium bicarbonate	Sigma Aldrich	>99%
Ethanol	Boom	Technical grade
Ethyl acetate	Macron	99.8%
Hydrochloric acid	Boom	37%
Malonic acid	Sigma Aldrich	99%	used as received
Sodium bicarbonate	Sigma Aldrich	>99.7%
Syringaldehyde	Sigma Aldrich	98%	used as received
Reaction 2: Hydrogenation
Magnesium sulfate	Macron	99%	dried
Raney™ nickel	Sigma Aldrich	>89%
Sodium hydroxide	Boom	Technical grade	dissolved
Reaction 3: Acetylation
Acetic anhydride	Macron	>98%
Acetone	Macron	>99.5%
Sodium acetate	Sigma Aldrich	>99%
Reaction 4A: Polymerisation
1,2-xylene	Macron	>98%
Sodium hydroxide	Boom	Technical grade	finely powdered
Zinc(II)acetate	Sigma Aldrich	99.99%
Reaction 4B: Depolymerisation
Sodium hydroxide	Boom	Technical grade	dissolved
Sulfuric acid	Macron	100%
Analysis
CDCl3	Cambride Isotope Laboratories, Inc.	99.5%
CF3COOD	Cambride Isotope Laboratories, Inc.	98%
Dimethylformamide	Macron	>99.9%
Hexafluoro-2-propanol	TCI Chemicals	>99%
Methanol	Macron	>99.8%
Tetrahydrofuran	Macron	>99.9%