CN105801555A - 一种聚合级丙交酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚合级丙交酯的制备方法,包括:将乳酸脱去自由水,然后加入催化剂,缩聚,得到乳酸低聚物;将耐高温介质加入到乳酸低聚物中,解聚,减压蒸馏收集粗产物,提纯,即得。本发明的制备方法简单且高效环保,得到的丙交酯高产率且高纯度。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料的制备领域,特别涉及一种聚合级丙交酯的制备方法。
背景技术
聚乳酸是一种绿色环保高分子材料,具有良好的生物降解性,可堆肥。在纺织、农业、生物医学及日用品等领域的有良好的应用前景。其制备方法主要有一步法和两步法。一步法是乳酸直接脱水缩聚制备较低分子量的聚乳酸,然后通过高温熔融聚合或者低温固相聚合制备高分子量的聚乳酸。两步法是先以乳酸为原料制备乳酸低聚物,齐-聚乳酸经高温裂解得到丙交酯中间体,丙交酯再进行开环聚合得到较高分子量的聚乳酸。目前国内外普遍采用两步法,但在丙交酯制备过程中存在产率低等问题。
丙交酯的合成步骤有关报道见CN102675277、CN102020628、CN104710401等。在裂解过程中,反应体系粘度不断增大造成传热缓慢,体系局部温度过高,易导致物料碳化,丙交酯产率降低,浪费严重;长时间高温加热也会导致丙交酯发生消旋化反应,影响产物光学纯度;且反应体系易发生堵塞,废渣难以清理。在提纯方法中,一般采用采用精馏、重结晶等方法,或难度大或产率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合级丙交酯的制备方法,该方法制备简单且环保,得到的丙交酯产率高,纯度高。
本发明的一种聚合级丙交酯的制备方法,包括:
(1)将乳酸脱去自由水,然后加入催化剂,缩聚,得到乳酸低聚物;
(2)将耐高温介质加入到步骤(1)中的乳酸低聚物中,解聚,减压蒸馏收集粗产物,提纯,得到聚合级丙交酯;其中,耐高温介质与乳酸低聚物的质量比为0.01―1.0:1。
所述步骤(1)中乳酸为L-乳酸、D-乳酸或者DL-乳酸。
所述步骤(1)中脱去自由水的方法:温度105-120℃,压强0.08-0.1MPa条件下,脱水1-4h。
所述步骤(1)中催化剂为辛酸亚锡,催化剂用量为反应原料质量的0.1-0.5%。
所述步骤(1)中缩聚反应条件:110-160℃,压强2000Pa-0.1MPa,搅拌条件下脱水缩聚3-6h。
所述步骤(2)中耐高温介质为聚丙二醇,分子量500~10000。
所述步骤(2)中解聚的条件为:190-250℃,压强<1000Pa,快速搅拌条件下进行解聚并蒸馏出粗产物丙交酯。
所述步骤(2)中提纯的方法为:升华法,升华温度为90-140℃,冷凝温度20-80℃,压强<1000Pa。
所述步骤(2)中聚合级丙交酯的产品收率>90%,纯度≥99.5%。
有益效果
本发明在现有合成工艺方法的基础上改进,解聚过程中加入可循环使用的高沸点聚丙二醇,使反应体系黏度大幅度降低,利于快速蒸馏丙交酯、减少碳化,提高丙交酯产率和产物化学纯度,采用升华方法提纯,是一种高效环保的制备高纯度丙交酯的方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
在反应器中加入含量80%的300gL-乳酸,105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到3000Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入100克聚丙二醇2000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯188g,产率98%。
将粗丙交酯在50Pa下,95℃升华,50℃收集,得到纯度为99.6%的丙交酯178克,总收率93%。
实施例2
在反应器中加入含量80%的300gL-乳酸,105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到2500Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入100克聚丙二醇3000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯190g,产率99%。
将粗丙交酯在25Pa下,105℃升华,40℃收集,得到纯度为99.5%的丙交酯180克,总收率94%。
实施例3
在反应器中加入含量80%的300gD-乳酸,105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到2000Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入80克聚丙二醇4000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯188g,产率98%。
将粗丙交酯在80Pa下,115℃升华,30℃收集,得到纯度为99.5%的丙交酯183克,总收率95%。
实施例4
在反应器中加入含量80%的300gD-乳酸,105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到3500Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入50克聚丙二醇6000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯186g,产率97%。
将粗丙交酯在500Pa下,120℃升华,30℃收集,得到纯度为99.5%的丙交酯182克,总收率95%。
实施例5
在反应器中加入300gDL-乳酸(80%),105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到3000Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入70克聚丙二醇1000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯190g,产率99%。
将粗丙交酯在15Pa下,85℃升华,60℃收集,得到纯度为99.8%的丙交酯176克,总收率92%。
实施例6
在反应器中加入含量80%的300gDL-乳酸,105℃、常压下反应2小时,脱去自由水约60g。然后在氮气氛围中,向反应器中加入0.48g(基于乳酸质量百分比0.2%)辛酸亚锡催化剂后,体系减压到4000Pa,体系逐步升温到140℃,反应时间4小时。向体系中加入实施例5中回收得到的70克聚丙二醇1000,5℃/min的速率升温至220℃,在500Pa下减压蒸馏收集产物,直到无丙交酯流出。搅拌速度在整个反应过程中保持在100RPM;得到粗丙交酯188g,产率98%。
将粗丙交酯在50Pa下,100℃升华,50℃收集,得到纯度为99.8%丙交酯179克,总收率93%。
Claims (9)
1.一种聚合级丙交酯的制备方法,包括:
(1)将乳酸脱去自由水,然后加入催化剂,缩聚,得到乳酸低聚物;
(2)将耐高温介质加入到步骤(1)中的乳酸低聚物中,解聚,减压蒸馏收集粗产物,提纯,得到聚合级丙交酯;其中,耐高温介质与乳酸低聚物的质量比为0.01―1.0:1。
2.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中乳酸为L-乳酸、D-乳酸或者DL-乳酸。
3.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中脱去自由水的方法:温度105-120℃,压强0.08-0.1MPa条件下,脱水1-4h。
4.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中催化剂为辛酸亚锡,催化剂用量为反应原料质量的0.1-0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中缩聚反应条件:110-160℃,压强2000Pa-0.1MPa,搅拌条件下脱水缩聚3-6h。
6.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中耐高温介质为聚丙二醇,分子量500~10000。
7.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中解聚的条件为:190-250℃,压强<1000Pa,搅拌条件下进行。
8.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中提纯的方法为:升华法,升华温度为90-140℃,冷凝温度20-80℃,压强<1000Pa。
9.根据权利要求1所述的一种聚合级丙交酯的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中聚合级丙交酯的产品收率>90%,纯度≥99.5%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160727 |