Лучший способ изготовления акрила

8 февраля 2019 г. | Ким Кригер - UConn Communications

Исследователи из UConn и ExxonMobil описывают новый процесс изготовления акрила, который повысит энергоэффективность и уменьшит количество токсичных побочных продуктов.

Акрилы и близкие к ним акрилаты являются строительными блоками для многих видов пластмасс, клеев, текстиля, красителей, красок и бумаги. Теперь исследователи из UConn и ExxonMobil описывают новый процесс изготовления акрила, который повысит энергоэффективность и уменьшит количество токсичных побочных продуктов. (Гетти Изображения)

Акрилы — это невероятно разнообразное и полезное семейство химикатов, используемых во всех видах продукции, от подгузников до лака для ногтей. Теперь группа исследователей из UConn и ExxonMobil описывает новый процесс их изготовления. Новый метод повысит энергоэффективность и уменьшит количество токсичных побочных продуктов, сообщают они в выпуске журнала Nature Communications от 8 февраля.

Мировой рынок акриловой кислоты огромен. По данным промышленной группы PetroChemicals Europe, в 2013 году в мире было использовано около 5 миллионов тонн этого вещества. И неудивительно, ведь акрил и близкие к нему акрилаты являются строительными блоками для многих видов пластмасс, клеев, текстиля, красителей, красок и бумаги. Связанные в длинные цепи, они могут создавать всевозможные полезные материалы. Например, смесь акрилата с гидроксидом натрия образует суперабсорбирующий материал, используемый в подгузниках. Добавьте дополнительные метильные группы (углерод плюс три водорода), и из акрилата получится оргстекло.

Современные промышленные процессы изготовления акрила требуют высоких температур, близких к 450 F, и производят нежелательные, а иногда и вредные побочные продукты, такие как этилен, диоксид углерода и цианистый водород.

Химик Калифорнийского университета в Коннектикуте Стив Суиб, директор Университетского института материаловедения, и его коллеги из Калифорнийского университета в Коннектикуте и ExxonMobil разработали новый способ изготовления акрила при умеренных температурах. Их технику можно точно настроить, чтобы избежать образования нежелательных химикатов.

«Ученые из ExxonMobil Research & Engineering в партнерстве с группой профессора Суиба в Калифорнийском университете исследуют новые технологии, которые могут снизить энергоемкость, пропустить этапы, повысить энергоэффективность и сократить выбросы CO2 в процессе производства акрила», — говорит Парта Нанди, химик. в ЭксонМобил. «Недавняя публикация в журнале Nature Communications описывает открытие нового пути производства класса производных акрилата с потенциально меньшим количеством шагов и с меньшими затратами энергии».

В технологии используется пористый катализатор, изготовленный из марганца и кислорода. Катализаторы – это материалы, используемые для ускорения реакций. Часто они обеспечивают поверхность, на которой молекулы могут сидеть во время реакции друг с другом, помогая им встретиться в нужных конфигурациях для совершения дела. В данном случае эту роль выполняют поры. Поры имеют ширину от 20 до 500 ангстрем, достаточно большие, чтобы внутри могли поместиться довольно крупные молекулы. Атомы марганца в материале могут обмениваться электронами с близлежащими атомами кислорода, что облегчает протекание правильных химических реакций. По словам Суиба, в зависимости от исходных ингредиентов катализатор может способствовать получению всех видов акрила и акрилатов с минимальными отходами.

«Мы надеемся, что это можно будет расширить», — говорит он. «Мы хотим максимизировать выход, минимизировать температуру и создать еще более активный катализатор», который поможет реакции идти быстрее. Группа также обнаружила, что добавление небольшого количества лития также помогло ускорить процесс. В настоящее время они изучают точную роль лития и экспериментируют со способами улучшения марганцевого и кислородного катализатора.

Это исследование финансировалось Министерством энергетики США, Управлением фундаментальных энергетических наук, Отделом химических, биологических и геологических наук в рамках гранта DE-FG02-86ER13622.A000, а также ExxonMobil.