使用更绿色的方法增强聚合物性能

罗文大学利用沃特斯和塔工具技术来开发材料研究,以实现可持续的使用自然化学来优化材料的性能。亚博网站下载

技术:TA仪器发现分析仪TGA 550,TA仪器发现混合流变仪(HR-2),Waters Alliance HPLC,TA Instruments Discovery差异扫描卡路里量表DSC 2500,TA Instruments Q800动态机械分析仪,Acerity APC系统

工程对聚合物的绿色方法

关于利用可再生原料代替化石原材料的调查正在接受工业,学术和政府组织对现代聚合物科学的兴趣。亚博网站下载亚博老虎机网登录

正在生产基于生物的塑料,以限制使用源自石化的塑料。(生物)可降解,可回收和/或可持续聚合物的创建是解决与使用化石衍生化学物质有关的无吸引力的社会,环境和经济支出的关键解决方案。

居住在新泽西州格拉斯伯勒的罗文大学的亨利·罗恩工程学院开设了其可持续材料研究实验室(SMRL)。亚博网站下载

该实验室希望开发有关材料研究的应用和基本科学和工程技术。亚博网站下载亚博老虎机网登录

SMRL利用从水域进行的高级材料分析技术来增强亚博网站下载对可行的生物聚合物和聚合物复合材料的了解,并发现产品设计中的应用。

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图像1。SMRL居住的罗恩大学(Rowan University)的南泽西技术公园(西校园)。

罗恩大学化学工程副教授,约瑟夫·斯坦西奥(Joseph F. Stanzione),III,管理SMRL研究团队,该团队专注于使用来自生物质的构建块。

它们用于多种应用的聚合物添加剂,复合材料和聚合物的开发,例如包装,疗法,储能和捕获,高性能复合材料和聚合物,密封剂,粘合剂和涂料。

由于我们使用了结构性 - 托管关系方法,因此我们在此工作中拥有不断增长的基础知识基础,我们认为可以将其翻译成工业规模。而且,我们正与我们的政府,学术和工业伙伴一起做到这一点。此外,我们在不久的将来的目标是将我们的一些技术转变为生物医学应用。我们的技术在药物输送领域以及开发更好的假肢中都有潜在的应用。

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

SMRL的工作可能对整个聚合物供应链和使用塑料的任何领域都具有巨大影响,这几乎是每个行业都可以想象的。

Stanzione博士指出:“这是高风险,高级研究。但是,值得追求,我们收集的信息将有助于我们前进,并促进有意义的和希望,持久,转变为可持续性。透明

生物质构建块

过去,石油衍生化学药品的价格上涨和化石资源的耗尽一直是触发塑料制造和使用的重新考虑的因素。

目前,石油用于化学物质,非燃料使用和塑料的利用约为6%。科学家将这种消费预测到2050年,至20%左右,这些类别的材料的石油消耗量显着增加。

监管机构和客户都表现出对生产更可持续和环保的流程和材料的需求不断增加。亚博网站下载

例如,我们可以从甘油三酸酯中获取脂肪酸,而那些长长的脂肪族链可以为聚合物网络提供柔韧性,同时还提供了良好的耐化学耐药性和疏水性。另一方面,来自某些类型的生物量(例如木质素和其他来源)的芳香族分子具有高热稳定性,并增强了刚度。因此,如果要将这些分子与某些浓度和配方相结合,则可以定制材料强度与强度以及特定应用所需的热稳定性和耐化学性。有了这些知识,我们可以开发新的塑料,聚合物和复合材料与目前使用的塑料具有更好的特性。

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

罗文大学采用了水域和TA工具提供的技术,可以完整了解量化,识别,化学结构,配方以及增强其关于结构性培训关系的R&D项目的性能和身体因素。

Stanzione博士如何描述其研究方法的“分子混合方法”。该研究从战略上观察到大自然的基础,以确定其固有特征或属性是否可以混合在一起,以创建新,更安全,更好,更环保的聚合物和单体。

他的团队专门寻找可以:

  • 为循环经济和可持续性做出贡献
  • 降低毒性
  • 生产独特的复合材料,塑料和聚合物
  • 增强材料的特性

SMRL Ph.D.的可持续材料研究实验室中Stanzione博士亚博网站下载学生Tristan Bacha(中)和John Chea(右)

图2。SMRL Ph.D.的可持续材料研究实验室中Stanzione博士亚博网站下载学生Tristan Bacha(中)和John Chea(右)

SMRL进行的研究涵盖了完整的聚合物供应链,从材料的提取到产品的开发,再到更大范围的商业化,最后是处置和/或回收。亚博网站下载

整个过程的10,000英尺视角使Stanzione博士及其团队具有有效的方法来改变社会提取,使用和处置聚合物的方式。

Stanzione博士概述了这项研究如何适用于几个项目:我们的主要项目之一是确定我们可以从生物质中获得的构建块,与这些构件相关的功能以及我们如何以战略方式将它们结合起来,以制造最佳的结构复合材料。”

Stanzione博士继续,“这与热眠者的世界密切相关,因此我们一直使用分子混合方法从这些基于生物的基础块中开发出此类聚合物,并取得了良好的成功。透明

这导致了有关本研究潜在应用的进一步想法。

这些热固性可以用于涂料,粘合剂和结构复合材料。现在,我们正在研究是否可以将它们开发成热塑性薄膜和服装服装的纤维,或者使用降落伞等织物的其他物品。我们想退后一步,看看大图,然后说:‘好吧,我们有这些数据。我们有这些关系。这对其他应用程序如何有用?”

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

SMRL管理的越来越多样化的研究项目需要各种各样的分析仪器和科学技术,这是Waters和TA仪器在其研究中扮演至关重要的角色的地方。

Stanzione博士说:“来自水和TA仪器的仪器有助于我们获取数据,以更好地了解处理结构属性关系。例如,从水域的Acerity™高级聚合物色谱法(APC)和高性能液相色谱(HPLC)技术有助于我们了解热塑性聚合物开发中的提取。”

Stanzione博士补充说,“然后,热仪器的TA仪器套件确实有助于我们了解一些聚合动力学,其热稳定性和对变形的动态机械响应。透明

用于为特定挑战提供解决方案的仪器范围使SMRL的研究人员能够查看更大的情况以及开发新产品的可能性。

Stanzione博士概述了这些工具在证明其团队的假设和研究和测试的基础上的重要性:“有时,我们希望能够将这些基于生物的构件转换为可以在特定聚合化学中使用的单体。”

他继续, ”因此,这些乐器将帮助我们确认我们是否成功完成了这些工具。然后,一旦我们创建了这些聚合物系统,这些仪器就可以帮助我们理解聚合动力学,并一旦治愈它们的性能。透明

随着SMRL团队更加强烈地探究聚合物供应链

这些工具还可以帮助我们理解结构性绩效关系。他们的热稳定性是什么?他们的机械性能是什么?然后使用这些塑料会怎样?他们会被回收还是可以回收?还是可以分解或可以生物降解?因此,这些水和TA仪器技术从头到尾都可以帮助我们。

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

对材料分析的兴趣日益增加亚博网站下载

在各种领域工作的几家制造商开始了解材料分析的重要性和行业领导者的知识,例如水域和TA工具。亚博网站下载

定制技术的范围以及诸如Waters and ta Instruments和SMRL之间的广泛合作伙伴关系可以帮助行业,学术界和政府纠正类似的现实世界问题。

博士John Chea的学生,在罗文大学(Rowan University)与Waters仪器合作。

图3。博士John Chea的学生,在罗文大学(Rowan University)与Waters仪器合作。

罗文大学化学工程

SMRL的目的是智能地使用自然的化学作品,包括以化石储量形式提供的自然化学作品以及每年生物圈更新的化学储备,以增强全球可持续性并优化材料性能。

国家科学基金会(创建生物油的聚合物)和美国国立卫生研究院(调查复合材料和塑料中的组成部分的毒性)的项目需要。亚博老虎机网登录

倡议还由陆军部陆军研究办公室资助,从高性能材料和聚合物到发展添加剂制造技术的开发,再到检查由可再生能源创建的燃气材料等等。亚博网站下载

塞缪尔·H·琼斯(Samuel H.

图4。塞缪尔·H·琼斯(Samuel H.

我们非常有兴趣通过将聚合物和聚合物复合材料从可再生资源中制成可再生资源来推动可持续材料的科学,以进行各种应用。亚博网站下载亚博老虎机网登录但是与此同时,我们正在继续培养能够进入劳动力并使用他们在罗恩大学(Rowan University)的职业职业中学到的知识的高技能,知识渊博的学生。

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

培训下一代科学家

SMRL正在对下一代科学家和化学工程师进行培训,以允许本科生,研究生和罗恩大学的博士后研究研究员直接参加研究过程。

学生和研究员进行的研究领域包括热塑性,热塑性,能源材料,化学加工和添加剂制造。亚博网站下载

Stanzione博士现在正在与20多名本科生,三名硕士学生,八个博士生以及SMRL的多个博士后合作,从事这些尖端项目。

他的团队进行研究并协助满足合作伙伴和客户的关键要求的项目,同时获得他们在科学职业中需要的动手经验。

通过技术和仪器,获得了很多动手知识,同时获得了诸如沟通和向合作伙伴,潜在合作者或SMRL客户等软技能等技能。

Stanzione博士提供了最高程度的分析,但Waters和TA仪器的研究工具是专门选择的,但是它们的用户友好性使学生可以使用它们。

本科学位期间在研究级分析中合作的机会非常罕见。水域与TA仪器和罗文大学之间的合作伙伴关系为学生的教育计划提供了重要的机会,帮助他们为职业生涯的下一步做好了准备。

罗文大学的亨利·罗恩工程建筑学院

图5。罗文大学的亨利·罗恩工程大楼。

学生学习如何做科学并做得很好。亚博老虎机网登录他们收集数据并学习如何解释该数据。他们看到它是实时产生的,他们学会了破译任何趋势。现在,他们的口袋里有这个工具集。因此,当他们进入现实世界并从事非常相似的项目时,这使他们更加销售和富有成效,因为他们已经接触了所有这些不同的仪器,并且他们将这种经验带给他们未来的雇主。

罗文大学化学工程副教授Joseph F. Stanzione博士

参考和进一步阅读

1.“国立大学排名”。美国新闻和世界报道。可用网址:https://www.usnews.com/best-colleges/rankings/national-university[2019]。

此信息已从沃特斯公司提供的材料中采购,审查和改编。亚博网站下载

有关此消息来源的更多信息,请访问沃特斯公司。

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  • 哈佛大学

    沃特斯公司。2020。使用更绿色的方法增强聚合物性能。Azom,2021年6月22日,https://www.washintong.com/article.aspx?articleId=18995。

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