아크릴을 만드는 더 나은 방법

2019년 2월 8일 | Kim Krieger - UConn 커뮤니케이션즈

UConn과 ExxonMobil의 연구원들은 에너지 효율성을 높이고 독성 부산물을 줄이는 아크릴 제조의 새로운 공정을 설명합니다.

아크릴과 밀접하게 관련된 아크릴레이트는 다양한 종류의 플라스틱, 접착제, 직물, 염료, 페인트 및 종이의 구성 요소입니다. 이제 UConn과 ExxonMobil의 연구원들은 에너지 효율성을 높이고 독성 부산물을 줄이는 아크릴 제조의 새로운 공정을 설명합니다. (게티 이미지)

아크릴은 기저귀부터 매니큐어까지 모든 종류의 제품에 사용되는 매우 다양하고 유용한 화학 물질입니다. 이제 UConn과 ExxonMobil의 연구진이 이를 만드는 새로운 공정을 설명합니다. 새로운 방법은 에너지 효율을 높이고 독성 부산물을 줄일 것이라고 Nature Communications 2월 8일자에 보고했습니다.

아크릴산의 세계 시장은 엄청납니다. 산업 그룹인 PetroChemicals Europe에 따르면, 2013년 전 세계적으로 약 500만 미터톤의 석유가 사용되었습니다. 그리고 아크릴과 밀접하게 관련된 아크릴레이트가 다양한 종류의 플라스틱, 접착제, 직물, 염료, 페인트 및 종이의 구성 요소라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 긴 사슬로 함께 엮이면 온갖 유용한 재료를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 아크릴레이트와 수산화나트륨을 혼합하면 기저귀에 사용되는 고흡수성 소재가 됩니다. 메틸기(탄소 + 3개의 수소)를 추가하면 아크릴레이트가 플렉시유리를 만듭니다.

현재 아크릴을 제조하는 산업 공정에서는 450F에 가까운 고온이 필요하며 에틸렌, 이산화탄소, 시안화수소와 같은 원치 않는 때로는 유해한 부산물이 생성됩니다.

UConn 화학자 Steve Suib, 대학 재료 과학 연구소 소장, UConn 및 ExxonMobil의 동료들은 온화한 온도에서 아크릴을 만드는 새로운 방법을 설계했습니다. 그들의 기술은 원치 않는 화학물질의 생성을 방지하기 위해 미세하게 조정될 수 있습니다.

"ExxonMobil 연구 및 엔지니어링의 과학자들은 UConn의 Suib 교수 그룹과 협력하여 아크릴 생산 과정에서 에너지 강도를 낮추고, 단계를 건너뛰고, 에너지 효율성을 개선하고, CO2 배출량을 줄일 수 있는 새로운 기술을 조사해 왔습니다."라고 화학자 Partha Nandi는 말합니다. 엑슨모빌에서. "Nature Communications의 최근 간행물은 잠재적으로 더 적은 단계와 더 적은 에너지로 아크릴레이트 유도체 종류를 생산하는 새로운 경로의 발견을 설명합니다."

이 기술은 망간과 산소로 만들어진 다공성 촉매를 사용한다. 촉매는 반응 속도를 높이는 데 사용되는 물질입니다. 종종 그들은 분자가 서로 반응하는 동안 앉을 수 있는 표면을 제공하여 올바른 구성으로 만나 작업을 수행하도록 돕습니다. 이 경우 모공이 그 역할을 대신합니다. 기공의 폭은 20~500옹스트롬으로 상당히 큰 분자가 내부에 들어갈 수 있을 만큼 충분히 큽니다. 물질의 망간 원자는 근처의 산소와 전자를 교환할 수 있으므로 올바른 화학 반응이 더 쉽게 일어날 수 있습니다. 출발 성분에 따라 촉매는 폐기물이 거의 없이 모든 종류의 아크릴과 아크릴을 촉진할 수 있다고 Suib은 말합니다.

"우리는 이것이 확장될 수 있기를 바랍니다"라고 그는 말했습니다. "우리는 수율을 최대화하고 온도를 최소화하며 더욱 활성인 촉매를 만들고 싶습니다"라고 하면 반응이 더 빠르게 진행되는 데 도움이 될 것입니다. 연구팀은 또한 약간의 리튬을 추가하면 속도를 높이는 데 도움이 된다는 사실도 발견했습니다. 그들은 현재 리튬의 정확한 역할을 연구하고 있으며, 망간과 산소 촉매를 개선하는 방법을 실험하고 있습니다.

이 연구는 미국 에너지부, 기초 에너지 과학 사무국, 화학, 생물학 및 지질 과학부, DE-FG02-86ER13622.A000 보조금 및 ExxonMobil의 자금 지원을 받았습니다.