科研人员研究将木质素高效转化为制造尼龙的关键原料“环己酮”
时间:2026-05-22 10:02:55 来源:中国纺织科技
尼龙6全球年产量高达600万吨,然而它的制造长期依赖石油。在“碳中和”的背景下,科学家们将目光投向自然界最丰富的芳香族资源——木质素,也就是树木等植物细胞壁的主要成分。如果能将木质素高效转化为制造尼龙的关键原料“环己酮”,无疑将开辟一条绿色的可持续发展道路。
浙江工业大学、北京大学和浙江大学的研究团队合作,研发出一种巧妙的“无氢光热催化”策略,成功破解了这一难题。他们设计了一种双金属催化剂,在150℃全光谱光照下,无需额外通入高压氢气,就能以极高的选择性(94%),将木质素衍生的酚类生物油选择性转化为环己酮类化合物。
研究团队进一步将烷基取代的环己酮转化为相应的己内酰胺单体,并与常规己内酰胺共聚,获得了丙基功能化的聚酰胺6共聚物。与常规尼龙6(透明率71.5%、断裂伸长率120%)相比,新型共聚物的透光率提升至88.9%,断裂伸长率飙升至523%,展现出突破性的透明性和弹性。同时,它还保持了传统尼龙6的高强度,密度却比水还小,能漂浮在水面上。这一成果近日发表在了《自然·通讯》上。
这种集透明、高弹、轻质、高强度于一身的高性能生物基塑料有着广阔的应用前景。研究团队已经用它成功制备了抗冲击护目镜、透明可漂浮眼镜框架、透明牙齿矫治器、高弹性纤维和透明管材等多种产品。利用30%功能单体含量的共聚物独特的弹性特性,还能制成高回弹泡沫珠粒,用于高性能运动器材。
这项研究不仅为木质素的高值化利用提供了精准高效的催化策略,更重要的是证明了通过保留生物质天然结构,不仅能减少转化步骤,更能赋予最终材料超越石油基产品的性能,为设计下一代高性能、可持续的生物基塑料开辟了全新路径。
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