アクリル絵の具を作るためのより良い方法

2019年2月8日 | キム・クリーガー - UConn Communications

UConn と ExxonMobil の研究者は、エネルギー効率を高め、有毒な副産物を削減するアクリル樹脂の新しい製造プロセスについて説明しています。

アクリルおよび密接に関連するアクリレートは、さまざまな種類のプラスチック、接着剤、繊維、染料、塗料、紙の構成要素です。 今回、UConn と ExxonMobil の研究者らは、エネルギー効率を高め、有毒な副産物を削減するアクリル樹脂の新しい製造プロセスについて説明しました。 （ゲッティイメージズ）

アクリルは、おむつからマニキュアに至るまで、あらゆる種類の製品に使用される信じられないほど多様で有用な化学物質です。 今回、UConn と ExxonMobil の研究者チームが、それらを製造するための新しいプロセスを説明しました。 新しい方法はエネルギー効率を高め、有毒な副産物を減らすだろうと、彼らはNature Communications誌2月8日号で報告している。

アクリル酸の世界市場は巨大です。 業界団体の石油化学ヨーロッパによると、2013年に世界では500万トン近くの石油が使用されたという。 それもそのはず、アクリルおよび密接に関連するアクリレートは、さまざまな種類のプラスチック、接着剤、繊維、染料、塗料、紙の構成要素であるためです。 長い鎖でつなぐと、あらゆる種類の有用な材料を作ることができます。 たとえば、アクリル酸塩と水酸化ナトリウムを混合すると、おむつに使用される超吸収性素材が作られます。 追加のメチル基 (炭素と 3 つの水素) を追加すると、アクリレートがプレキシガラスになります。

現在のアクリル製造の工業プロセスでは 450 F 近い高温が必要で、エチレン、二酸化炭素、シアン化水素などの望ましくない、場合によっては有害な副産物が生成されます。

同大学材料科学研究所所長で大学の化学者スティーブ・スイブ氏と、同大学とエクソンモービルの同僚らは、穏やかな温度でアクリルを製造する新しい方法を設計した。 彼らの技術は、望ましくない化学物質の生成を避けるために微調整することができます。

「エクソンモービル研究所の科学者たちは、ユニバーシティ大学のスイブ教授のグループと協力して、アクリルの製造プロセスにおいてエネルギー強度を下げ、工程を省略し、エネルギー効率を改善し、二酸化炭素排出量を削減できる新技術を研究してきました」と化学者のパーサ・ナンディ氏は言う。エクソンモービルで。 「Nature Communications 誌に掲載された最近の論文では、より少ない工程とより少ないエネルギーで、ある種のアクリレート誘導体を生成する新しいルートの発見について説明しています。」

この技術では、マンガンと酸素で作られた多孔質触媒を使用します。 触媒は反応を促進するために使用される物質です。 多くの場合、それらは分子が相互に反応する際に置かれる表面を提供し、分子が適切な配置で会合して動作するのを助けます。 この場合、細孔がその役割を果たします。 細孔の幅は 20 ～ 500 オングストロームで、かなり大きな分子が内部に収まるのに十分な大きさです。 材料内のマンガン原子は、その電子を近くの酸素と交換できるため、適切な化学反応が起こりやすくなります。 出発成分に応じて、この触媒は、ほとんど無駄なく、あらゆる種類のアクリル樹脂やアクリレートの製造を促進できるとスイブ氏は言います。

「これが拡大できることを願っています」と彼は言います。 「収量を最大化し、温度を最小限に抑え、さらに活性の高い触媒を作りたいと考えています。」それが反応の迅速化につながります。 同グループはまた、少量のリチウムを添加すると速度向上に役立つことも発見した。 彼らは現在、リチウムの正確な役割を研究し、マンガンと酸素の触媒を改良する方法を実験中です。

この研究は、補助金 DE-FG02-86ER13622.A000 のもと、米国エネルギー省基礎エネルギー科学局、化学、生物、地質科学部門、およびエクソンモービルから資金提供を受けました。