[发明专利]得自生物质的甲基丙烯酸甲酯和相应的制造方法、用途和聚合物

说明书

本发明涉及得自生物质的甲基丙烯酸甲酯、其制造方法、该甲基丙烯酸甲酯的用途及该甲基丙烯酸甲酯的聚合物。

甲基丙烯酸甲酯是多种聚合或共聚反应的起始产品。

甲基丙烯酸甲酯是用于制造以商标和而闻名的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的单体。其以粉末、颗粒或片材(sheet)的形式存在，粉末或颗粒用于模塑多种制品例如用于汽车工业的制品、家庭用品和办公用品，片材用在标牌和陈列架(display)中，用在运输、建筑、照明和卫生设备领域中，例如抗噪音壁，用于艺术作品、平面屏幕等。

甲基丙烯酸甲酯还是用于更高级甲基丙烯酸酯的有机合成的起始产品，所述更高级甲基丙烯酸酯像甲基丙烯酸甲酯一样用在丙烯酸类乳液和丙烯酸类树脂的制造中，用作聚(氯乙烯)的添加剂，用作多种共聚物例如甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的制造中的共聚单体，用作润滑剂的添加剂，并且具有许多其它应用，其中可提及医学假体、絮凝剂、清洁产品等。丙烯酸类乳液和树脂应用于涂料、粘合剂、纸、织物、油墨等领域中。丙烯酸类树脂还用于片材的制造，具有与PMMA相同的应用。

甲基丙烯酸甲酯可以多种方式获得，最常见的途径是使用丙酮氰醇的方式(Techniques de l′Ingénieur，TraitéGénie des Procédés，J 64001-6)。

在该方法中，使丙酮与氰化氢在碱性催化下反应以形成丙酮氰醇。使丙酮氰醇与硫酸反应，通过高度放热的反应，导致α-羟基异丁酰胺单硫酸盐(α-oxyisobutyramide monosulfate)的形成，该α-羟基异丁酰胺单硫酸盐被转化为硫酸甲基丙烯酰胺(sulfuric methacrylamide)。该硫酸甲基丙烯酰胺随后被水解和用甲醇进行酯化以形成所需的甲基丙烯酸甲酯以及硫酸氢铵，硫酸氢铵被回收以使硫酸再生。

丙酮是通过氢过氧化枯烯的分解获得的苯酚的合成的副产物。氰化氢作为通过丙烯的氨氧化反应进行的丙烯腈的合成的副产物获得，或者通过甲烷或甲醇与氨的反应获得。氨通过氮气和氢气的反应获得，氢气自身通常通过甲烷的蒸汽转化和/或通过合成气的水煤气变换获得。

用于甲基丙烯酸甲酯的合成的原料主要是石油来源或合成来源的。因此该方法包括许多来源的CO₂排放，文献中已报道每合成1kg PMMA要排放5600g CO₂(Catalysis Today 99，2005，5-14)，因此该方法促成温室效应的增加。在世界石油储量下降的情况下，这些原料的来源将逐渐枯竭。

得自生物质的原料来自可再生来源并且对环境的影响较小。它们不需要石油产品的所有的精制步骤，所述精制步骤就能量而言是非常昂贵的。CO₂的产量降低，使得它们对全球变暖的贡献减小。植物尤其是为了其生长而以每摩尔碳(或每12g碳)44g CO₂的量消耗大气CO₂。因此，可再生来源的使用以减少大气CO₂的量开始。植物材料的优点是它们可以根据需求在行星地球的大部分上大量种植，包括海洋环境中的藻类和微藻类。

因此，看起来有必要具有不依赖于化石来源的原料而是使用生物质作为原料的合成甲基丙烯酸甲酯的方法。

术语“生物质”意在表示自然产生的植物或动物来源的原料。该植物材料的特征在于植物为了其生长而消耗大气CO₂并同时产生氧气。对于动物而言，动物为了其生长而消耗该植物原料并由此吸收得自大气CO₂的碳。

因此，本发明的目的是响应可持续发展的一些担心和提供这样的甲基丙烯酸甲酯，该甲基丙烯酸甲酯的碳的至少一部分是可再生来源的或基于生物的。

可再生的或基于生物的原料是动物或植物自然资源，在人类的尺度上，可在短期内再次建立动物或植物自然资源的储备。使该储备像其被消耗的那样快地再生是特别有必要的。