In a review recently published in the open-access journal亚博网站下载，研究人员讨论了木质素用作环保聚氨酯的重新采购成分的最新进展。
学习：Lignin as a Renewable Building Block for Sustainable Polyurethanes.图片来源：Ali DM/Shutterstock.com
Background
聚氨酯（PU）是最通用的聚合物化合物之一。用于创建脓液的几乎所有工业构建块都来自石油资源。用可再生和更安全的产品替换或减少使用石化资源和危险产品，至少具有与传统产品相同的品质，这是行业和学术界一直在努力实现的目标。多醇是聚氨酯的成分之一，已经使用可再生资源制造。
多元醇和二异氰酸酯之间的反应的示意图形成了氨基甲烷键。图片来源：Vieira，F。R等，材料亚博网站下载
木质素是生物质中发现的最普遍的芳族聚合物的可再生能源，并且有可能部分替代源自石化的多元醇。目前，纸浆和造纸行业每年生产50至7000万吨木质素，其中大部分被燃烧以恢复能量。
Although lignin has the essential chemical properties to be utilized as a polyol and can be added directly to PU formulations, the type and number of OH groups depend on a number of variables, including the extraction method and the type of wood. PUs are among the most significant polymers that may be produced from lignin. Consequently, PUs must undergo chemical alterations to turn them into liquid polyols, a process which is known as liquefaction. Furthermore, the usage of hazardous isocyanate persists despite substantial research to create bio-based polyols.
About the Study
在这项研究中，作者讨论了可用于将木质素与制浆过程分开的方法，这是将固体木质素转变为液态多元醇的主要方法，以制造基于生物的聚氨酯，与其表征相关的困难以及评估这项技术最近的高级。考虑了木质素等生物多元醇制成的脓液的作用，以支持循环经济。
The team reviewed the primary methods that were employed to replace isocyanates to make non-isocyanate polyurethanes (NIPUs) derived from lignin. In this review, the authors discussed the primary chemical methods for using lignin as a component of bio-based polyurethanes.
研究人员通过考虑木质素的质量，技术木质素的来源，生产的木质素多元醇的特性，液化方法的变量，提出并辩论了技术木质素转化为液态元素的技术状态，例如以及将木质素转化为液纤维多醇及其表征的主要障碍。此外，还涵盖了从木质素产生的尼普和生产可生物降解和更安全的商品的方法。
来自木质素的聚醇（LBP）的聚氨酯产物。图片来源：Vieira，F。R等，材料亚博网站下载
Observations
几项研究报道了同一范围中同一聚合物的多个生命周期评估（LCA）方法的实用性，结果导致结果200-400％。来自加拿大的一家名为West Fraser Timber Company的林业公司于2016年在希尔顿开设了一家设施，每天有能力每天生产30吨Kraft木质素粉。当合成过程扩大时，很难维持插入CO所需的20-40 bar的高压2into epoxidized lignin.
双烷基氨基甲酸酯和多元元在更大的温度为100-200°C，长期超过24小时，并且与甲醇等低分子量副产物的产生。在异氰酸酯的工业合成中，初级胺和磷酸盐之间的反应需要高温。
为了产生聚氨酯（PU）弹性体，高度可取的机械特性，例如拉伸强度，韧性和高伸长率。事实证明，在PU弹性体的合成中使用改性或未修饰的木质素在改善这些特征中起着重要作用，其中一定比例的木质素最高40％适合维持其机械性能。
未修饰的木质素通常用作由pu的PU中的部分替代木质素，以减少由于传统石油基多元醇在传统的木质素中的不良木质素的差而导致的相位分离。该浓度通常低于30％wt。％。根据最近的一些研究，环状碳酸盐的浓度在10到30层磨牙之间，随着浓度的增加，木质素链的接枝也略有增加。
观察到醇，胺和硫醇的氧烷基化的温度在100至200°C之间，而据报道，循环碳酸盐与醇的反应报告了150至200°C的温度。
Summary of lignin-based polyurethane patents from 2013 to June 2022 obtained at the WIPO. Image Credit: Vieira, F. R et al., Materials
Conclusions
总之，这项研究阐明了技术木质素是纸浆和造纸工业的废物，是由具有高碳含量的天然芳香聚合物制成的有用能源。它可用于替代用于创建PU产品的基于石油的多元醇。
作者提到，为了防止化学修饰的需求，必须将木质素分离和将木质素分离为明确定义的寡聚者。他们还指出，研究人员和行业应考虑LCA研究和技术经济分析，作为有关基于木质素的聚氨酯的最终建议。
The team believes that technological lignin could be used as a raw material for the creation of polymeric goods like polyurethanes rather than only being burned for electricity, helping to create a society that is more sustainable.
参考
Vieira, F. R., Magina, S., Evtuguin, D. V., et al. Lignin as a Renewable Building Block for Sustainable Polyurethanes.亚博网站下载材料，15（17），6182（2022）。https://www.mdpi.com/1996-1944/15/17/6182
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