一種可降解聚乳酸的製備方法與流程
2023-07-23 10:50:41 2
本發明涉及材料領域，具體的，涉及一種可降解聚乳酸的製備方法。
背景技術：
：高分子材料的用途已滲透到工業、農業以及日常生活的各個領域。合成高分子材料主要來源於石油化工產品，不易腐爛、難降解，對於廢棄的高分子材料製品，除少量回收利用外，其餘多採用焚燒、填埋，對生態環境造成了嚴重的汙染和破壞。生物降解高分子材料生物降解性能良好、原料來源豐富，同時具有與傳統石油基高分子材料相近的機械性能而倍受青睞。聚乳酸作為一種化學合成的生物降解高分子材料，來源豐富，生產過程清潔，無毒無害，性能優良，已在農業、紡織、包裝、生物醫學等領域有廣泛的應用。聚乳酸有兩條合成路線，分別為乳酸直接縮聚法和丙交酯開環聚合法。開環聚合法是目前聚乳酸工業化生產最主要的合成路線，條件較為溫和，且易於得到高分子量產物。但開環法工藝複雜、路線冗長、成本高，得到的產物價格與傳統塑料相比競爭力不強。直接法的優勢在於操作簡單，降低了成本，得到的產物也較為純淨。但是直接縮聚的反應條件較為苛刻，反應時間長、溫度高、真空度高，後期粘度增大，導致脫水困難，分子量難以明顯提高，限制了該方法的發展。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是提供一種可降解聚乳酸的製備方法。本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)將乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑混合，加入反應容器中，在真空條件下，加熱反應，得到聚乳酸中間產物；3)在步驟2)中的反應容器中加入擴鏈劑MDI，在真空條件下，加熱反應，得到高分子量聚乳酸。進一步，所述步驟1)中的真空度為1kPa～3.3kPa，脫水時間為2-8小時，脫水溫度範圍60-120℃。進一步，所述步驟2)中的真空度為1kPa～1.5kPa，反應溫度範圍120-180℃，反應時間為2-8小時，反應時伴隨機械攪拌。進一步，所述步驟2)中的催化劑為氯化亞錫、辛酸亞錫、對甲苯磺酸中的兩種或三種的混合物，其總質量為乳酸低聚物質量的0.3％～2％。進一步，所述步驟3)中的真空度為1kPa～1.5kPa，反應溫度範圍120-150℃，反應時間為0.5-3小時，反應時伴隨機械攪拌。進一步，所述步驟3)中的擴連劑MDI的質量為聚乳酸中間產物質量的0.05％～1.2％。進一步，所述步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是直接加入反應體系，熔融混合後，再發生擴鏈反應。進一步，所述步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是將擴鏈劑溶於溶劑中注射加入，混合過程中，溶劑被真空系統排出。本發明的有益效果是：得到一種具有較高機械拉伸強度的可降解聚乳酸。具體實施方式以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。實施例1一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)將乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑混合，加入反應容器中，在真空條件下，加熱反應，得到聚乳酸中間產物；3)在步驟2)中的反應容器中加入擴鏈劑MDI，在真空條件下，加熱反應，得到高分子量聚乳酸。步驟1)中的真空度為3.3kPa，脫水時間為8小時，脫水溫度範圍120℃。步驟2)中的真空度為1.5kPa，反應溫度範圍180℃，反應時間為8小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟2)中的催化劑為氯化亞錫、辛酸亞錫、對甲苯磺酸中的兩種或三種的混合物，其總質量為乳酸低聚物質量的2％。步驟3)中的真空度為1.5kPa，反應溫度範圍150℃，反應時間為3小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟3)中的擴連劑MDI的質量為聚乳酸中間產物質量的1.2％。步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是直接加入反應體系，熔融混合後，再發生擴鏈反應。實施例2一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)將乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑混合，加入反應容器中，在真空條件下，加熱反應，得到聚乳酸中間產物；3)在步驟2)中的反應容器中加入擴鏈劑MDI，在真空條件下，加熱反應，得到高分子量聚乳酸。步驟1)中的真空度為1kPakPa，脫水時間為2小時，脫水溫度範圍60℃。步驟2)中的真空度為1kPakPa，反應溫度範圍120℃，反應時間為2小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟2)中的催化劑為氯化亞錫、辛酸亞錫、對甲苯磺酸中的兩種或三種的混合物，其總質量為乳酸低聚物質量的0.3％。步驟3)中的真空度為1kPa，反應溫度範圍120℃，反應時間為0.5小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟3)中的擴連劑MDI的質量為聚乳酸中間產物質量的0.05％。步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是將擴鏈劑溶於溶劑中注射加入，混合過程中，溶劑被真空系統排出。實施例3一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)將乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑混合，加入反應容器中，在真空條件下，加熱反應，得到聚乳酸中間產物；3)在步驟2)中的反應容器中加入擴鏈劑MDI，在真空條件下，加熱反應，得到高分子量聚乳酸。步驟1)中的真空度為2.5kPa，脫水時間為4小時，脫水溫度範圍80℃。步驟2)中的真空度為2kPa，反應溫度範圍150℃，反應時間為6小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟2)中的催化劑為氯化亞錫、辛酸亞錫、對甲苯磺酸中的兩種或三種的混合物，其總質量為乳酸低聚物質量的0.5％。步驟3)中的真空度為1.2kPa，反應溫度範圍130℃，反應時間為2小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟3)中的擴連劑MDI的質量為聚乳酸中間產物質量的0.5％。步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是將擴鏈劑溶於溶劑中注射加入，混合過程中，溶劑被真空系統排出。實施例4一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)將乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑混合，加入反應容器中，在真空條件下，加熱反應，得到聚乳酸中間產物；3)在步驟2)中的反應容器中加入擴鏈劑MDI，在真空條件下，加熱反應，得到高分子量聚乳酸。步驟1)中的真空度為2.2kPa，脫水時間為6小時，脫水溫度範圍100℃。步驟2)中的真空度為1.2kPa，反應溫度範圍140℃，反應時間為4小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟2)中的催化劑為氯化亞錫、辛酸亞錫、對甲苯磺酸中的兩種或三種的混合物，其總質量為乳酸低聚物質量的1％。步驟3)中的真空度為1kPa～1.5kPa，反應溫度範圍120-150℃，反應時間為2小時，反應時伴隨機械攪拌。步驟3)中的擴連劑MDI的質量為聚乳酸中間產物質量的0.8％。步驟3)中擴鏈劑的添加方法，是直接加入反應體系，熔融混合後，再發生擴鏈反應。對比例1一種可降解聚乳酸的製備方法，製備步驟包括：1)乳酸為原料，在真空條件下進行脫水精製約3小時，得到乳酸低聚物；2)將步驟1)得到的乳酸低聚物與催化劑辛酸亞錫混合，加入反應容器中，在真空條件下(1kPa～1.5kPa)，攪拌加熱反應12h，反應溫度為120°，得到對比聚合物1。分別將實施例1-4中得到的聚合物1-4進行分子量，拉伸強度和降解性能的測試，其數據見下表：重均分子量拉伸強度降解周期聚合物118.8萬65.8MPa15天聚合物216.5萬64.8MPa14.5天聚合物317.2萬68.5MPa15天聚合物419.1萬66.7MPa15天對比聚合物13.2萬46MPa12天以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3