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科學(xué)家嘗試用鐵來替代鋅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制備尼龍6-6

2021-09-17 10:25:20前瞻網(wǎng)閱讀量：1713 我要評論


　　【興旺寶五金網(wǎng) 科技前沿】從室外體育場座椅、滑雪板固定器、輪胎加固物，到其他對強(qiáng)度、耐用性和耐候性要求比較高的產(chǎn)品，都是由一種被稱為尼龍6-6的尼龍制成。然而，生產(chǎn)尼龍6-6的過程對環(huán)境十分不友好——需要使用瀕危元素鋅作為催化劑?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)為這一步開發(fā)了“更環(huán)保”的方法，使用替代金屬。他們甚至可以用鐵銹或氧化鐵形式的廢鐵代替鋅。
 
　　該研究題為"Investigating alternative metals for Zinc for the first step of Nylon 6-6 synthesis using green as well as conventional techniques"。研究人員將在美國化學(xué)學(xué)會(huì) (ACS) 秋季會(huì)議上展示他們的結(jié)果。
 
　　“根據(jù)ACS綠色化學(xué)研究所的估計(jì)，鋅距離滅絕只有50到100年的時(shí)間，”在會(huì)議上介紹這項(xiàng)工作的本科生Amina Aly說，“目前，制造商使用鋅作為還原劑和催化劑，從反式-1,2-二溴環(huán)己烷制備環(huán)己烯，這是尼龍6-6五步合成的第一步。”
 
　　“尼龍”是一系列合成聚合物的總稱，稱為聚酰胺，由重復(fù)單元制成。不同類型的尼龍，如尼龍6和尼龍6-6，使用不同的構(gòu)建塊，因此具有獨(dú)特的性能。尼龍6-6之所以如此命名，是因?yàn)樗蓛蓚€(gè)分子組成，每個(gè)分子都有六個(gè)碳原子，它們作為重復(fù)單元連接在一起。
 
　　為了尋找鋅的替代品，奧古斯塔大學(xué)Brian Agee博士實(shí)驗(yàn)室的Aly研究了元素周期表中附近具有相似化學(xué)性質(zhì)的其他金屬。其他標(biāo)準(zhǔn)是金屬需要比鋅更豐富并且可以安全使用。
 
　　該團(tuán)隊(duì)選擇研究鈷、鋁、鐵、銅和鎳作為生產(chǎn)環(huán)己烯的可能催化劑。在眾多選擇當(dāng)中，鐵是迄今為止測試過的最好的催化劑，其產(chǎn)率僅略低于鋅。
 
　　此外，研究人員還想找出更環(huán)保的方法，既能節(jié)省能源和水，又能減少刺激性化學(xué)品的使用。因此，他們采用了太陽能反射盤而不是電熱板和節(jié)水冷凝器來代替常規(guī)冷凝器。此外，該團(tuán)隊(duì)還更換了丙二醇 對于更危險(xiǎn)的乙二醇作為節(jié)水冷凝器中的傳熱劑，它可以冷卻反應(yīng)，而無需像常規(guī)冷凝器那樣連續(xù)流動(dòng)冷水。
 
　　太陽能表現(xiàn)出槍金的加熱性能——在室外用太陽能反射器進(jìn)行合成只需要30分鐘，而在實(shí)驗(yàn)室中使用熱板需要3-4小時(shí)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，增加回流時(shí)間——將反應(yīng)加熱特定時(shí)間并使用冷凝器連續(xù)冷卻產(chǎn)生的蒸汽以將其轉(zhuǎn)化變回液體形式——從15分鐘到30分鐘大大增加了產(chǎn)量。“由于我們使用的是太陽的輻射能，因此我們不會(huì)因額外加熱而浪費(fèi)電力，”Agee指出。研究人員說他們的方法可以可輕松用于尼龍6-6的工業(yè)化制造。
 
　　雖然鐵是一種豐富的金屬，但Aly和Agee想嘗試用一種更加環(huán)保的鐵廢料來催化反應(yīng)，這種廢料可以在任何金屬被留在外面弄濕的地方找到：氧化鐵或鐵銹。目前為止，他們?nèi)匀辉诔掷m(xù)進(jìn)行嘗試和試驗(yàn)。
 
　　原標(biāo)題：如何更加環(huán)保高效地制備尼龍6-6？科學(xué)家嘗試用鐵來替代鋅進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)
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