RU2426749C1

RU2426749C1 - Method of producing biodegradable copolymer

Info

Publication number: RU2426749C1
Application number: RU2009148157/04A
Authority: RU
Inventors: Генрих Маркович Цейтлин (RU); Генрих Маркович Цейтлин; Сергей Геннадьевич Бексаев (RU); Сергей Геннадьевич Бексаев
Original assignee: Федеральное агентство по науке и инновациям
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-08-20
Also published as: RU2009148157A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method of producing a biodegradable copolymer based on polylactide is a process for copolymerisation of lactide and lactone of general formula

, where n ranges from 0 to 3, while heating in the presence of a tin (IV) chloride catalyst. The weight ratio lactide: lactone: catalyst ranges from 99:1:0.03 to 85:15:0.4.

EFFECT: obtaining a biodegradable copolymer based on polylactide which, when heated at atmospheric pressure, retains number-average molecular weight less than 60000.

Description

Изобретение относится к способу получения биоразлагаемого полимера, который может использоваться в производстве упаковочных материалов.The invention relates to a method for producing a biodegradable polymer, which can be used in the production of packaging materials.

Известен способ получения полимолочной кислоты [патент США 5821327, 17.03.1997] путем проведения реакции полимеризации лактида в одну стадию с использованием в качестве катализатора солей олова в присутствии 1-35 мол. % циклического имида. Введение последнего в реакционную массу позволяет снизить концентрацию катализатора, уменьшить температуру синтеза и степень деполимеризации. Недостатком данного способа является наличие в готовом полимере значительных количеств низкомолекулярного вещества, которое может сильно ухудшить его эксплуатационные характеристики.A known method of producing polylactic acid [US patent 5821327, 03/17/1997] by carrying out the polymerization of lactide in one stage using tin salts as a catalyst in the presence of 1-35 mol. % cyclic imide. The introduction of the latter into the reaction mass allows a decrease in the concentration of the catalyst, a decrease in the synthesis temperature and the degree of depolymerization. The disadvantage of this method is the presence in the finished polymer of significant quantities of low molecular weight substances, which can greatly impair its performance.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение, отраженное в [патент США 5446123, 25.04.1994]. Авторы предлагают получать композицию на основе полимера лактида путем полимеризации мономера в присутствии октоата олова при температуре 120-180°C и последующего введения дезактиваторов. В указанной композиции при нагревании при 180°C в течение 15 мин при атмосферном давлении образуется менее 2% лактида и сохраняется среднечисловой молекулярный вес не менее 30000. Однако для ряда изделий необходим полимер с большей термической стойкостью и большей величиной молекулярной массы, например для получения полимерных волокон необходим полимер с молекулярной массой не менее 60000.The closest in technical essence is the invention, reflected in [US patent 5446123, 04.25.1994]. The authors propose to obtain a composition based on a lactide polymer by polymerization of a monomer in the presence of tin octoate at a temperature of 120-180 ° C and the subsequent introduction of deactivators. In this composition, when heated at 180 ° C for 15 min at atmospheric pressure, less than 2% of lactide is formed and the number average molecular weight of at least 30,000 is retained. However, for some products, a polymer with higher thermal stability and a higher molecular weight, for example, to obtain polymer fiber requires a polymer with a molecular weight of at least 60,000.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения биоразлагаемого сополимера на основе полилактида, который при нагревании при 180°C в течение 15 мин при атмосферном давлении сохраняет среднечисловой молекулярный вес не менее 60000.An object of the present invention is to provide a method for producing a biodegradable polylactide-based copolymer which, when heated at 180 ° C. for 15 minutes at atmospheric pressure, maintains a number average molecular weight of at least 60,000.

Поставленная задача решается разработанным способом, в котором процесс сополимеризации лактида ведут при нагревании с использованием в качестве катализатора хлорида олова (IV), а в качестве сомономера используют лактон, общей формулойThe problem is solved by the developed method, in which the process of copolymerization of lactide is carried out when heated using tin (IV) chloride as a catalyst, and lactone is used as a comonomer, by the general formula

,

где n=0 до 3, причем массовое соотношение лактид:лактон:катализатор составляет от 99:1:0,03 до 85:15:0,4.where n = 0 to 3, and the mass ratio of lactide: lactone: catalyst is from 99: 1: 0.03 to 85: 15: 0.4.

Изобретение иллюстрируется следующими примером.The invention is illustrated by the following example.

Пример.Example.

В емкость объемом 10 мл загружают 4,95 г лактида, 0,05 г капролактона, 0,0015 г хлорида олова (IV). Реакционную массу продувают азотом, нагревают при температуре 140°C в течение 5 часов, затем вводят 0,015 г тригексиламина. Через 15 минут нагревание прекращают, охлаждают емкость с продуктом и полученный полимер извлекают. Получают продукт с молекулярной массой 112000.4.95 g of lactide, 0.05 g of caprolactone, 0.0015 g of tin (IV) chloride are loaded into a 10 ml capacity. The reaction mass is purged with nitrogen, heated at a temperature of 140 ° C for 5 hours, then 0.015 g of trihexylamine is introduced. After 15 minutes, heating was stopped, the product container was cooled, and the resulting polymer was recovered. A product with a molecular weight of 112,000 is obtained.

Условия проведения процесса и данные по изменению молекулярной массы продукта при нагревании при 180°C в течение 15 минут сведены в Таблицу 1.The process conditions and data on the change in the molecular weight of the product when heated at 180 ° C for 15 minutes are summarized in Table 1.

Как видно из приведенного примера, использование в качестве сомономера лактона, общей формулойAs can be seen from the above example, the use of lactone as a comonomer, the general formula

,

где n=0 до 3, и в качестве катализатора хлорида олова (IV) с его последующей нейтрализацией позволяет увеличить термостойкость полилактида в 2 раза.where n = 0 to 3, and as a catalyst of tin (IV) chloride with its subsequent neutralization, it is possible to increase the heat resistance of polylactide by 2 times.

Увеличение термостойкости биоразлагаемого полимера расширяет возможности его переработки в изделия путем экструзии, литьем под давлением и т.п. способами, требующими перевода перерабатываемого вещества в расплав.An increase in the heat resistance of a biodegradable polymer expands the possibilities of its processing into products by extrusion, injection molding, etc. methods requiring the transfer of the processed substance into the melt.

Claims

A method of producing a biodegradable polylactide-based copolymer by copolymerizing lactide in the presence of a catalyst by heating, characterized in that the process is carried out using tin (IV) chloride as a catalyst, and the lactone is used as a comonomer, by the general formula

,
where n = 0 to 3, and the mass ratio of lactide: lactone: catalyst is from 99: 1: 0.03 to 85: 15: 0.4.