Scheikundigen maken duurzame coating uit groene grondstof

De Rijksuniversiteit Groningen ontwikkelde met AkzoNobel een nieuw proces, op basis van zichtbaar licht, zuurstof en UV-licht, om biomassa om te zetten in een coating van hoge kwaliteit.

Trefwoorden: #acrylaat, #AkzoNobel, #Ben Feringa, #biomassa, #CFK's, #coating, #furfural, #hydroxybutenolide, #katalysator, #licht, #lignocellulose, #methylformaat, #Rijksuniversiteit Groningen, #RUG, #zuurstof

Lees verder

Techniek

( Foto: RUG )

ENGINEERINGNET.BE - Om meer duurzame coatings te maken werkten RUG-wetenschappers, onder leiding van hoogleraar organische chemie Ben Feringa, samen met coating- en verfproducent AkzoNobel.

‘We wilden lignocellulose gebruiken als basis’, zegt promovendus George Hermens. Lignocellulose is namelijk de meest voorkomende vorm van biomassa op aarde: circa 20-30% van de houtige delen van planten bestaat eruit.

‘Je kunt lignocellulose met zuur kraken tot de chemische bouwsteen furfural, en vervolgens aanpassen om er coatings mee te maken’, legt Hermens uit.

Hij gebruikte een proces dat de Groningse groep in de afgelopen decennia heeft ontwikkeld om furfural om te zetten in een verbinding met de naam hydroxybutenolide, die lijkt op acrylaat.

‘Voor de chemische omzetting zijn alleen licht, zuurstof en een simpele katalysator nodig. Ook ontstaat er geen afval. Het enige bijproduct is methylformaat, dat weer nuttig is als vervanger van chloorfluorkoolstof in andere processen.’

Een deel van de structuur van het hydroxybutenolide lijkt erg op acrylaat, maar omdat het deel van het hydroxybutenolidemolecuul dat sterk kan reageren aanwezig is in een ringstructuur, is het minder reactief dan acrylaat.

‘Onze uitdaging was om het molecuul verder aan te passen zodat er bruikbare polymeren mee te maken zijn.’ Dit gebeurde door diverse groene of van bio-grondstoffen gemaakte alcoholen te koppelen aan het hydroxybutenolide. Zo ontstonden vier alkoxybutenolidemonomeren.

Deze monomeren zijn met behulp van een starterverbinding en UV-licht relatief gemakkelijk om te zetten in polymeren en coatings. ‘Coatings bestaan uit verknoopte netwerken van polymeerketens. Door diverse monomeren te combineren konden we zulke netwerken maken met allerlei eigenschappen.’

Alle coatings hechtten bijvoorbeeld op glas, maar slechts een combinatie deed dat op plastic. Door stijvere monomeren te gebruiken ontstond een hardere coating, met eigenschappen die lijken op de coatings die bij auto’s worden toegepast. Op die manier zijn de coatings af te stemmen op verschillende toepassingen.

Hermens: ‘De kwaliteit is vergelijkbaar met bestaande coatings op basis van acrylaat.’ Voor twee verschillende stappen in het proces is door AkzoNobel een patent aangevraagd.