政府和要求更安全和高性能材料的消费者的压力增加正在影响所有行业,而油漆和涂料部门也不例外。188金宝搏bet官网从封闭的生产单元到业余DIY客户以及介于两者之间的许多组合中,该行业众多的用户众多的用户都有独特的关注和需求,以减少毒性和碳足迹 - 但没有简单的答案。

为了应对这种需求,澳大利亚生物技术公司大约在英国Cyrene™的约克大学(CAS 53716-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82-82)是一种新溶剂,具有与传统偶极毒性溶剂(如N-甲基 - 吡咯烷酮(NMP)和N-二甲基甲酰胺(DMF))相似的溶解特性。

该溶剂是在澳大利亚塔斯马尼亚州大约的FC5原型工厂的两步距离废木屑(通过化学构建块左旋葡萄糖酮)分为两步的。该工厂是与挪威纸浆和纸公司Norske Skog合资的一部分建造的,现在正在上网,并定期供应99%的纯酸元。

如表1所示,与色散有关(DD),极性(DP)和氢键(DH)相互作用的汉森溶解度参数与NMP和DMF紧密匹配,表明它具有可比的溶剂能力。像NMP,DMF和其他传统的偶极催化溶剂一样,新溶剂在水中也可不用,闪光和沸点高以及蒸气压力低。重要的是,Cyrene不含通常存在于极性质子溶剂中的任何氮或硫杂原子。

Cyrene的物理特性和选定的偶极催化溶剂
表格1 ”Cyrene的物理特性和选定的偶极催化溶剂。11

除了具有独特的特性集(包括高粘度,表面张力和质极性)外,该溶剂还可以比传统溶剂更安全,更可持续的替代品。与NMP和DMF相比,它已被证明很容易生物降解,并且具有改善的健康,环境和安全性(HES)。表2中提供了其HES配置文件的摘要。

Cyrene的毒性和生态毒性特征
表2»Cyrene的毒性和生态毒性。

至关重要的是,与NMP,DMF和二甲基乙酰氨酰胺(DMAC)不同,Cyrene并未归类为毒性,这些NMP由于其毒性而在欧盟非常关注的欧盟物质(SVHC)的候选列表中。最近还采用了新的NMP限制,这意味着2020年5月之后的使用将进一步监管,除非保持运营条件以确保对工人的暴露水平低于指定的水平,否则它将无法在欧盟制造或使用。1

此外,Cyrene具有> 98%的Bio基含量(基于所有原子,包括氢),它来自经过认证和可再生的废物来源 - 木屑 - 与绝大多数偶极毒溶剂不同,这些溶剂来自化石 -基于资源。独立的生命周期分析还表明,使用Circa工艺的溶剂生产正朝向温室气中心。2

大约在获得Anto Annex VIII批准后,欧洲联盟的欧洲化学局(ECHA)最近授予了欧盟的授权。

申请

对产品的最初兴趣围绕反应化学旋转,在反应化学中,极性抗溶剂的溶剂已经广泛应用(即作为制药行业的加工溶剂)。3-4

最近,全球学术团体和行业进行的研究表明,溶剂也可能是NMP和DMF的合适替代方法,用于涂料行业中使用的聚合物的生产和分散。188BET竞彩

例如,Cyrene已成功地应用于聚酰胺酰亚胺(PAIS)的生产中,这些酰亚胺酰亚胺(PAIS)用于广泛的应用中,包括生产电线绝缘(电线搪瓷)。该聚合物的聚合和固化都可以使用新溶剂进行。此外,专利WO2017050541指出,使用Cyrene代替NMP作为羧酸酸酐和双氰酸酯的溶剂均匀固定,不仅可以促进快速固化,还可以促进具有增强溶剂耐药性的涂层。5

涂料和涂料部门常规使用的其他聚合物和聚合物系统已被证明可以溶解在Cyrene中,并且这些试验的结果有望在同行评审的科学论文中不久发布。同时,Fei等人的最新出版物。证明该溶剂能够在某种程度上溶解聚合物,例如聚酰亚胺(PI),聚丙烯硝基硝酸酯(PAN),多硫磺酮(PSF),聚乙烯二氟乙烯(PVDF),聚苯胺二唑唑(PBI)(PBI)(PBI)和聚二甲基甲基氧烷(Plodydimethylysiloxane)。6此外,阿伯特(Abbott)进行的HSPIP建模表明,苯甲烯烯:Cyrene的55:45混合物是溶解基于生物的聚合物聚合物酸(PLA)的几乎完美匹配的。7

此外,已显示它具有近乎理想的物理特性,可用于去角质,并至关重要的是,稳定,高浓度的石墨烯分散剂和墨水的产生。8-9

约克大学和西班牙国家研究委员会(CSIC)的一项联合研究表明,通过从NMP(选择的溶剂)转换为塞伦(Cyrene),可以实现石墨烯加载13倍(图1)。此外,在赛瑞(Cyrene)中产生的石墨烯具有明显更高的质量,其中93%的薄片包含10层或更少,并且具有更大的纵横比和更低的边缘缺陷。It is believed that the solvent’s relatively high viscosity (14.5 mPa.s at 20 °C vs 1.9 mPa.s for NMP) both improves the stability of graphene dispersions by reducing settling velocity under centrifugation, according to Stokes’ law, and helps to preserve the integrity of the graphene flakes.

石墨烯分散在Cyrene和NMP中。通过使用Cyrene而不是NMP,实现了较高的负载
图1 ”石墨烯分散在Cyrene和NMP中。通过使用Cyrene而不是NMP实现了大大较高的负载。8

As graphene is being increasingly incorporated into coatings and materials to enhance performance (e.g. heat and thermal conductivity, increasing chemical resistance, anti-microbial performance and reduce fouling), Circa and its customers continue to explore the solvent’s unique properties, which could potentially be used to incorporate greater concentrations of other (solid) additives.10

最后,约克大学(University of York)尚未发表的一项尚未发表的研究调查了Cyrene在从各种多孔材料中清除普通涂料(油漆脱衣舞娘)和涂鸦中的使用。188金宝搏bet官网作为由英国创新机构支持的项目的一部分,测试了广泛的溶剂。如图2所示,该溶剂能够成功清洁本研究中测试的材料,并与该特定应用的常用溶剂进行了有利的比较。188金宝搏bet官网

在多孔材料上除去油漆中各种溶剂的清洁性能的视觉示例
图2»在多孔材料上除去油漆中各种溶剂的清洁性能的视觉示例(分数取出涂料–1总计,4个受到限制)。像NMP一样,Cyrene取得了出色的成果(排名1)

结论

对于寻求高性能,无毒,可持续产生的溶剂的公司,一种新的基于生物的溶液为油漆和涂料行业传统上使用的有毒偶性杂质溶剂提供了更安全,更高效的替代品。188BET竞彩

凭借其现在在线的FC5原型工厂,可以通过Circa的分销商Will&Co和Merck Kgaa在全球范围内进行商业数量的Cyrene,该产品在美国和加拿大用作Milliporesigma,并以Sigma-Aldrich品牌销售。

对去年产品业绩的积极市场反馈为大约及其合作伙伴提供了向FC6进行可行性研究所需的基础,这是一种更大的商业规模工厂。

参考

1https://echa.europa.eu/substances-restricts-restricted-under-reach/-/dislist/details/0b0236e1827f617f。

2Mellentine,将木质纤维素废物转变为碳足迹,美国化学学会(ACS)在8月21日至25日在宾夕法尼亚州费城举行的美国化学学会(ACS)全国会议和博览会。

3Wilson等人,Cyrene作为HATU介导的酰胺耦合的基于生物的溶剂。生物元。Chem。,2018,16,2851-2854。

4Wilson等人,Cyrene作为Suzuki – Miyaura交叉耦合的基于生物的溶剂,Synlett,2018年;29(05):650-654

5Wedmann,《聚酰胺酰亚胺的准备》,wo2017050541。

6Fei等人,定制有机溶剂纳米过滤膜的性能,使用生物烯醇涂层,Mendeley Data,2019年,V1。

7雅培,《溶解度科学:原理与实践》,2018年。https://www.stevenabbott.co.uk/practical-solubility/the-book.php。

8Salavagione等人,鉴定石墨烯可持续加工的高性能溶剂,绿色化学,2017,19,2550-2560。

9Pan等人,可持续产生的高度导电多层石墨烯墨水用于无线连接和物联网应用,自然通信,2018,9,5197。

10Nine等人,石墨烯:一种用于保护涂层的多功能材料,J。Mater。化学A,2015,3,12580-12602

11Sherwood等人,Dihydrolevoglucosonone(Cyrene)作为基于生物的偶极催化溶剂的替代品,Chem。Commun。,2014,50,9650。