天然物质3-蒈烯是松节油的组成部分，同时也是木材制造纤维素过程中产生的废物。直到现在，这种副产品大部分都被烧毁了。Fraunhofer研究所的科学家正在采用新的催化方法将3-蒈烯改性成块状以制造生物基塑料。这种新制造的聚酰胺是透明的，并且具有很高的热稳定性。
从木材废料到高性能聚合物：松节油中的蒈烯在新的催化工艺下转化为生物基透明耐热聚酰胺。（©Fraunhofer IGB）
塑料是一种有益的金属或玻璃替代物。
聚酰胺在生产优质结构部件方面起着至关重要的作用，因为它们不仅耐冲击耐磨损，而且还耐多种溶剂和化学品的腐蚀。目前，聚酰胺主要由原油生产。
可持续的选择：木材废料中的单体
Fraunhofer界面工程和生物技术研究所IGB正在探索一种可持续的替代品，
他们利用富含树脂木材中的萜烯，来制造新型高性能塑料。这种天然物质可以从针叶林中获得，如落叶松、松树或云杉。在制造纸浆的过程中，木材被分解，经过分离得到纤维素纤维，这些萜烯作为松节油副产品被大量分离。
这是合作项目”terpa–terpenes作为生物基聚酰胺载体”的一部分。Fraunhofer IGB分部施特劳宾biocat的科学家，目前已经成功地从萜烯3-蒈烯合成了内酰胺，并且可以放大进行生产。内酰胺是构建聚酰胺的基石。施特劳宾的专家已经证明，诸如柠檬烯，α-蒎烯、3-蒈烯等萜类是合成生物基内酰胺的合适原料
经济的一步反应
3-蒈烯转化为相应的内酰胺需要四个连续的化学步骤。正在申请专利的Sstraubing溶液特征在于，在单个反应器中，转化可以以“一锅反应序列”发生，不需要对中间产物进行纯化。Paul Stockmann解释说：“通过仔细选择催化剂和反应条件，我们已经做到了这一点，这个过程节省了时间和金钱。” Paul Stockmann发展并完善了这个非常有前景的工艺。
“采用我们的方法，甚至在实验室规模上，每次生产都提供超过100克的纯内酰胺单体。
这个数量足以对新塑料的生产和评价进行初步研究。另一个好处是不需要有毒或污染环境的化学品来合成内酰胺。
生物基，透明，热稳定
然而，这还不是全部。由于3-蒈烯异常的化学结构，天然化合物的侧链限制了聚合物的结晶。“因此，我们的生物基聚合物主要是‘非晶’的，因此这种材料是透明的，这对于生物基聚酰胺来说是非常罕见的，”StraubingBioCat分部项目负责人HaraldStritt博士说。这使得新的聚酰胺可以成为理想的保护盾，例如滑雪护目镜或遮阳板。相比基于石油的透明聚酰胺，制造它们的能量输入也更少。与其他主要由小麦、玉米或马铃薯淀粉制成的生物塑料相比，生物基聚酰胺不与食品生产竞争。相反，它们给生产废物带来了价值，之前，这种废料最后都被燃烧处理了。
另一个好处是：
新的生物基聚酰胺也具有优异的热性能。“我们的聚酰胺玻璃化转变点是110℃。因此，它们也可以永久处于高温下，例如作为汽车发动机舱的组件，”Stritt.说。由化石资源产生的聚酰胺也具有类似的温度特性。但是，由于它们的芳香结构，在3-蒈烯基聚酰胺中不存在。这就导致石油聚酰胺在紫外光的影响下会随时间而变色，限制了它们在户外应用的潜力。
Carenlactams给予PA12和PA6新性质
研究人员还将生物基内酰胺与其他市售单体分子-月桂内酰胺（PA12单体）和己内酰胺（PA6单体）聚合形成共聚物。新共聚物的结晶度和透明度发生明显改变。原则上，广泛使用的塑料PA6和PA12应用概况具有很大的扩展潜力。
随着单体合成的进一步加强，位于奥伯豪森的Fraunhofer环境、安全和能源技术研究所（UMSICHT）的同事们将把这一过程转移到20升的中试规模上，生产更多的内酰胺样品。然后，他们将更详细地研究新聚合物和共聚物的性质，以识别可能的应用。研究人员还计划探索新聚酰胺的生物降解性。
Fraunhofer的科学家希望有兴趣的公司能够将研究结果转化为工业产品。
文章来自azom网站，原文题目为Transparent Bio-Based Polyamides with High-Thermal Stability，由材料科技在线汇总整理。
