CN109280156A - 一种通过双螺杆挤出机制备高分子量聚乳酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过双螺杆挤出机制备高分子量聚乳酸的方法，以双螺杆挤出机为反应容器来制备聚乳酸；其原料各组分及重量份数如下：丙交酯100份；抗氧剂0.2‑0.4份；催化剂0.1‑0.3份；润滑剂0.1‑0.3份。本发明改进了传统的聚乳酸合成方法，在双螺杆挤出机中实现丙交酯开环聚合制备聚乳酸，该方法解决了分子量低，不能连续生产等问题；生产设备及工艺流程简单，反应速度快、生产效率高，合成工艺更稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过双螺杆挤出机制备高分子量聚乳酸的方法，属高分子材料制造领域。
背景技术
聚乳酸（PLA）是一种新型环保的热塑性聚合物，其优点是具有良好的生物相容性和生物降解性。因其具有无毒、降解产物可参与人体新陈代谢等有点，被美国食品药品管理局批准，可广泛用于缓释胶囊、手术缝合线、骨科固定材料以及作为通用高分子材料等使用。
聚乳酸（PLA）的合成方法主要有乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法。目前采用较多的是丙交酯开环聚合法，例如专利文献WO90/01521介绍了由丙交酯开环聚合生产聚乳酸的过程。虽然可以获得分子量较高的聚乳酸产物，但反应时间往往要在24小时以上，特别是丙交酯精制中需要多次提纯于重结晶，生产效率低下带来的成本问题很大程度的限制了聚乳酸产品大规模生产；乳酸直接缩聚法的主要缺点是水作为副产物难以从体系中排除，阻碍了反应向生成聚合物的方向进行，较难得倒高分子量的聚合产物。
采用双螺杆挤出反应法通过丙交酯开环制备聚乳酸，不仅生产设备简单，而且无需进行多次提纯与重结晶，大大简化生产工艺流程，提高生产效率，同时也避免了有机溶剂的使用，生产过程绿色安全环保。
本发明采用如下技术方案：
本发明以双螺杆挤出机为反应容器来制备聚乳酸；其原料各组分及重量份数如下：丙交
酯100份；抗氧剂0.2-0.4份；催化剂0.1-0.3份；润滑剂0.1-0.3份；所述的丙交酯为自制L-丙交酯；所述的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂626和抗氧剂1098中的一种或几种；所述的催化剂为辛酸亚锡，氧化锌中，氯化亚锡的一种；所述的润滑剂为硬脂酸，甘油，石蜡，环氧大豆油，硬脂酰胺中的一种或几种；
本发明加工反应工艺是以双螺杆挤出机为反应器来制备聚乳酸材料；
本发明具体实验步骤如下：
将L-丙交酯、催化剂和抗氧剂混合均匀加入到挤出机进料口，并通氮气保护，同时排气
口抽真空；丙交酯开环聚合时。螺杆转速控制在100-120r/min，聚合物经计量泵挤出，挤出温度依次为：150-160℃，165-175℃，175-185℃，185-190℃，180-185℃，模头温度210-220℃。
本发明的有益效果：作为反应容器的双螺杆挤出机有多个排气口，反应产生的副产物水
可以通过排气口即时排除；并且采用多个单元分段加热，各段温度通过冷却循环水能够独立进行，精准控制反应温度；产物无需溶剂进行提纯，绿色环保。
具体实施方式
实施例1
将各合成聚乳酸材料按下组分预混均匀，其原料各组分及重量份数如下：丙交酯100份、抗氧剂0.2份、催化剂0.1份、润滑剂0.1份；
将预混好的物料在通氮气保护下匀速加入到挤出机进料口，同时在排气口处抽真空，螺杆转速控制在120r/min,物料在双螺杆挤出机中经过15小时聚合反应后，产物经计量泵挤出，在空气中冷却成固态。挤出温度依次为：150-160℃，165-175℃，175-185℃，185-190℃，180-185℃，模头温度210-220℃。
所得的聚乳酸产品数均分子量为4.7×105。
实施例2
将各合成聚乳酸材料按下组分预混均匀，其原料各组分及重量份数如下：丙交酯100份、
抗氧剂0.3份、催化剂0.2份、润滑剂0.2份；
将预混好的物料在通氮气保护下匀速加入到挤出机进料口，同时在排气口处抽真空，螺杆转速控制在120r/min,物料在双螺杆挤出机中经过15小时聚合反应后，产物经计量泵挤出，在空气中冷却成固态。挤出温度依次为：150-160℃，165-175℃，175-185℃，185-190℃，180-185℃，模头温度210-220℃。
所得的聚乳酸产品数均分子量为6.8×105
实施例3
将各合成聚乳酸材料按下组分预混均匀，其原料各组分及重量份数如下：丙交酯100份、
抗氧剂0.4份、催化剂0.3份、润滑剂0.3份；
将预混好的物料在通氮气保护下匀速加入到挤出机进料口，同时在排气口处抽真空，螺杆转速控制在120r/min,物料在双螺杆挤出机中经过15小时聚合反应后，产物经计量泵挤出，在空气中冷却成固态。挤出温度依次为：150-160℃，165-175℃，175-185℃，185-190℃，180-185℃，模头温度210-220℃。
所得的聚乳酸产品数均分子量为5.2×105。
实施例4 对比实验
取实施例1中等质量的丙交酯、催化剂，采用传统的丙交酯开环聚合工艺合成聚乳酸
将丙交酯与催化剂一同加入三口烧瓶中，真空条件下加热反应24小时，反应结束后将产物溶于三氯甲烷中，待完全溶解后注入无水甲醇中沉降，将絮状沉降物取出，放置于干燥箱中40℃抽真空干燥12小时，得到产物聚乳酸。
所得的聚乳酸产品数均分子量为4.1×104。
实施例5 对比实验
取实施例2中等质量的丙交酯、催化剂，采用传统的丙交酯开环聚合工艺合成聚乳酸
将丙交酯与催化剂一同加入三口烧瓶中，真空条件下加热反应24小时，反应结束后将产物溶于三氯甲烷中，待完全溶解后注入无水甲醇中沉降，将絮状沉降物取出，放置于干燥箱中40℃抽真空干燥12小时，得到产物聚乳酸。
所得的聚乳酸产品数均分子量为6.8×104。
实施例6 对比实验
取实施例3中等质量的丙交酯、催化剂，采用传统的丙交酯开环聚合工艺合成聚乳酸
将丙交酯与催化剂一同加入三口烧瓶中，真空条件下加热反应24小时，反应结束后将产物溶于三氯甲烷中，待完全溶解后注入无水甲醇中沉降，将絮状沉降物取出，放置于干燥箱中40℃抽真空干燥12小时，得到产物聚乳酸。
所得的聚乳酸产品数均分子量为5.9×104。
Claims (8)
1.一种通过双螺杆挤出机制备高分子量聚乳酸的方法，其特征在于所述的聚乳酸材料包括如下按重量份计算的组成：
丙交酯100份；
抗氧剂0.2-0.4份；
催化剂0.1-0.3份；
润滑剂0.1-0.3份。
2.根据权力要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的丙交酯为自制L-丙交酯。
3.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂626和抗氧剂1098中的一种或几种。
4.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的催化剂为辛酸亚锡，氧化锌中，氯化亚锡的一种。
5.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸，甘油，石蜡，环氧大豆油，硬脂酰胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的加工反应工艺是以双螺杆挤出机为反应器来制备聚乳酸材料。
7.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的具体实验步骤如下：
将L-丙交酯、催化剂和抗氧剂混合均匀加入到挤出机进料口，并通氮气保护，同时排气口抽真空；丙交酯开环聚合时，螺杆转速控制在100-120r/min，聚合物经计量泵挤出，挤出温度依次为：150-160℃，165-175℃，175-185℃，185-190℃，180-185℃，模头温度210-220℃。
8.根据权利要求1中所述的一种高分子量聚乳酸材料及其制备方法，其特征在于所述的在双螺杆挤出机中丙交酯聚合反应时间为15小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190129 |
|
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