盡管工業(yè)界為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性做出了最大努力，但大多數(shù)塑料(或聚合物)仍然使用不可再生的化石燃料制造。然而，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種生產(chǎn)生物基丙烯酸酯樹脂的經(jīng)濟(jì)方法。該研究發(fā)表在Angewandte Chemie雜志上，展示了如何在單個(gè)反應(yīng)器(一個(gè)罐)中進(jìn)行所有合成步驟，從最初的構(gòu)建塊到聚合，從而最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響。

最清漆，粘合劑和涂料是從丙烯酸酯樹脂，其是丙烯酸類的聚合物制成的酸酯和甲基丙烯酸酯。形成這些酯的原料是丙烯酸或甲基丙烯酸和醇。醇賦予塑料特性，例如柔軟度或硬度，以及吸水性或排斥性。

為了使這些聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯更具可持續(xù)性，法國巴黎化學(xué)研究所的 Christophe Thomas 和他的團(tuán)隊(duì)使用了生物基或天然來源的醇，而不是化石來源。這些包括基于植物的月桂醇、薄荷醇、四氫香葉醇(一種類似信息素的物質(zhì))、香草醛和乳酸乙酯。

除了通過可再生資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性之外，該團(tuán)隊(duì)還以盡可能少的步驟為目標(biāo)進(jìn)行合成，換句話說，就是一鍋法。這意味著他們必須找到適合該過程多個(gè)步驟的催化劑，并且還要精細(xì)調(diào)整所有其他合成條件，例如溶劑、濃度和溫度。

這種合成的第一步是丙烯酸或甲基丙烯酸的活化。研究人員能夠從簡單的鹽中識(shí)別出催化劑。這些物質(zhì)也適用于下一步，使生物基醇與丙烯酸或甲基丙烯酸酐(酸的縮合形式)反應(yīng)得到相應(yīng)的酯，它們是后續(xù)聚合物的結(jié)構(gòu)單元。

“這個(gè)單體制備步驟非常高效，使我們能夠在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行聚合，”托馬斯說。因此，在不純化中間產(chǎn)品的情況下，該團(tuán)隊(duì)最終能夠從分別生產(chǎn)的兩種或三種不同的單獨(dú)聚合物中生產(chǎn)出廣泛用于塑料生產(chǎn)的嵌段共聚物。

該團(tuán)隊(duì)的生物基塑料具有許多有益特性，具體取決于構(gòu)成它們的單體。例如，用乳酸側(cè)鏈(聚(ELMA))生產(chǎn)的樹脂硬而脆，而用更柔韌的四氫香葉醇側(cè)鏈(聚(THGA))生產(chǎn)的樹脂在室溫下是柔韌的。作者強(qiáng)調(diào)了許多可用的可能性，這要?dú)w功于他們可以使用的各種生物基醇。

除了團(tuán)隊(duì)方法的多功能性外，他們的一鍋合成還有助于減少環(huán)境足跡。由于后處理溶劑在塑料合成的 E 因子或環(huán)境影響中占很大比例，因此無需后處理的一鍋法顯然大大降低了這一因素。他們最成功的合成將 E 因子降低了四分之三，證明了這項(xiàng)研究的重要性。