Наука НАУКА ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ

Разработана методика "зеленого" синтеза нейлона

23.08.2021 10:24
Просмотров: 533

Химики из США создали новую методику синтеза сверхпрочного нейлона, которая не требует использования катализаторов на базе цинка и других дорогих и потенциально токсичных металлов. Об этом в воскресенье сообщила пресс-служба Американского химического общества (ACS).

"По текущим оценкам экспертов, мировые запасы цинка могут закончиться в ближайшие 100 лет. Сейчас этот металл используется в качестве катализатора для производства циклогексена, ключевого компонента первой стадии синтеза нейлона. Мы обнаружили, что его можно заменить железом без существенных потерь в эффективности производства", - заявила научный сотрудник университета Огасты (США) Амина Али, чьи слова приводит пресс-служба ACS.

Нейлон относится к числу полимеров из числа полиамидов, первая вариация которых была создана в лабораториях американской компании DuPont в 1935 году. В последующие десятилетия было создано несколько разновидностей нейлона, чьи физические и механические свойства заметным образом отличаются друг от друга.

Али и ее коллеги разработали новый способ производства самой популярной марки этого полимерного материала, нейлона-6:6. Он активно используется для изготовления различных высокопрочных нитей, тканей, труб, изоляции для проводов, автомобильных деталей и массы других изделий. Процесс производства этого полимера состоит из пяти стадий, на первой из которых промышленники производят циклогексен, циклический углеводород.

"Зеленый" нейлон

Для синтеза этого вещества обычно используются катализаторы на базе цинка, стоимость которых может существенным образом вырасти в ближайшие десятилетия в том случае, если человечеству не удастся обнаружить новые месторождения этого металла. Руководствуясь подобными соображениями, химики попытались найти ему замену.

Для этого ученые проанализировали то, как исходные продукты реакций, в ходе которых возникает циклогексен, будут взаимодействовать с "соседями" цинка по периодической таблице Менделеева, в том числе с соединениями никеля, железа, кобальта, алюминия и меди. Кроме того, ученые использовали концентратор солнечной энергии для замены системы подогрева реактора, а также подобрали набор экологически чистых химикатов, необходимых для его работы.

Как обнаружили Али и ее коллеги, соединения железа были наиболее оптимальной заменой для катализаторов на базе цинка. Они отличались почти столь же высоким уровнем активности, как и их цинковые аналоги, но при этом их себестоимость была заметно ниже. Кроме того, ученые усовершенствовали другие стадии производства циклогексена, позволяющие заметно повысить КПД реакции.

В ближайшее время химики планируют проверить, можно ли использовать для производства катализатора обычную железную ржавчину. Если это действительно так, то переход на подобное сырье еще больше удешевит производство и позволит найти практическое применение для металла со свалок и отходов металлургического производства.

Фото: Солнечный отражатель использует энергию солнца для нагрева химической реакции для изготовления нейлона 6-6. Brian Agee / newswise.com