生物基替代物

用生物基材料替代石化原材料用作UV/EB固化原材料引起廣泛關(guān)注[1]。可再生原材料源自蔬菜或動物原料。植物油、淀粉及稻草和木材中的纖維素只是用于制備化學(xué)結(jié)構(gòu)單元的部分可再生資源。

利用物理、化學(xué)和生物化學(xué)工藝，可將這些材料轉(zhuǎn)化為化學(xué)中間體、聚合物、潤滑劑、溶劑、表面活性劑和特殊化學(xué)品，以替代傳統(tǒng)石化燃料的原料。產(chǎn)品不僅可持續(xù)發(fā)展，且具有全新性能特征。

結(jié)果和討論

討論了用于環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯的可再生結(jié)構(gòu)單元的不同實例。

目前，動植物油和脂肪(油脂)是化工行業(yè)中最重要的可再生原料。植物油含有基于甘油和脂肪鏈(C10～C22)的甘油三酸酯，不飽和鍵數(shù)為1～3。按照雙鍵的數(shù)量可實現(xiàn)氧化固化[1-3]。棕櫚油、大豆油和菜籽油是三種全球消耗量最大的油[4]。此類油可用作醇酸樹脂合成的結(jié)構(gòu)單元，或進行水解生成脂肪酸。

環(huán)氧化豆油(ESBO)主要用作PVC中的穩(wěn)定劑(抑制氯化氫的產(chǎn)生)，還可充當增塑劑。不飽和鍵的環(huán)氧化反應(yīng)是生成活性更高的官能團的一種化學(xué)方法，進而能與不同的親核試劑(硫醇、醇、羧酸、胺等)發(fā)生反應(yīng)[1]。通過環(huán)氧基與丙烯酸反應(yīng)，可生成丙烯酸酯環(huán)氧化大豆油(AESO)。

脂肪酸二聚物(或二聚脂肪酸)是一種通過不飽和脂肪酸的二聚反應(yīng)而獲得的二聚羧酸。在聚酯的合成過程中，可作為生物基二元酸[5]：

琥珀酸[6-7]可作為聚酯和醇酸樹脂的生產(chǎn)過程中的結(jié)構(gòu)單元，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域使用。生物基琥珀酸通過酵母或細菌發(fā)酵生成。

1，4-丁二醇是生產(chǎn)聚酯、聚氨酯以及聚醚的一種重要二元醇。生物基1，4-丁二醇可通過蔗糖發(fā)酵或利用生物基中間體制成：

甘油(丙三醇)廣泛用于制藥中。甘油主鏈對各種油脂來說極為重要的，被稱為甘油三酸酯。它是油脂化工行業(yè)中最重要原料之一，也是生物柴油生產(chǎn)過程中通過油的酯交換所獲得的副產(chǎn)品以及脂肪和油的皂化反應(yīng)的副產(chǎn)品[8]。

甘油既能人工合成，也可源自動植物。近年來，全球生物柴油行業(yè)的增長使得全球甘油產(chǎn)能過剩。盡管如此，許多終端產(chǎn)品行業(yè)，如個人護理用品、藥品、食品和飲料，對甘油的需求不斷增長進一步推動了這種需求。同時，對環(huán)境友好型產(chǎn)品的需求也在不斷增長，也成為甘油市場的推動進因素[9]：

異山梨醇是源自生物原料的一種二元醇。這種雜環(huán)化合物的制備方法如下：將淀粉降解為D葡萄糖，加氫和脫水后轉(zhuǎn)化為異山梨醇。它可用作合成聚酯的二元醇，或可與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成環(huán)氧化異山梨醇，進一步可制成非雙酚A型環(huán)氧樹脂。因此，異山梨醇是一種十分有吸引力的可再生結(jié)構(gòu)單元，可用于合成聚酯和脂肪族環(huán)氧丙烯酸酯。