[发明专利]一种由乳酸制备聚乳酸的方法

说明书

本发明提供一种由乳酸制备聚乳酸的方法，所述方法包括三步，分别为：合成低聚合乳酸；合成提纯乳酸；合成聚乳酸。本发明中将乳酸先预聚得到低聚合乳酸，在合成聚乳酸的时候相比乳酸不易被抽走，减少了原料的损失，提高了产品的产率。本发明在合成低聚合乳酸后，分两步先合成了提纯乳酸再合成聚乳酸，这样的制备方法能保证最终制备的聚乳酸的纯度，同时两步合成也能保证催化剂的活性，保证聚乳酸的分子量的增长，合成相对分子量较高的产物。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种由乳酸制备聚乳酸的方法。

背景技术

目前主流可降解塑料主要原材料为PLA(聚乳酸)和PBAT(聚己二酸和对苯二甲酸丁二酯共聚物)。PBAT属于石油基生物降解塑料，产业链较为成熟，拥有良好的使用性能和经济性，是目前生物降解塑料研究中市场应用最广泛的可降解材料之一，但最终在自然界的降解能力有待观察。

PLA(聚乳酸)是以淀粉发酵(或化学合成)得到的乳酸为基本原料制备得到的一种材料。PLA具有可生物降解，可再生，生物相容性好，高机械强度和易加工等特点。PLA在自然界中可分解为二氧化碳和水，对生态环境没有污染，属于一种绿色环保的聚合物。PLA的合成方法大体可以分为两类，一类是直接缩聚法，直接缩聚法中又包括熔融缩聚法和溶液共沸聚合法，其中熔融缩聚是发生在聚合物熔点温度以上的聚合反应，其优点是得到的产物纯净，不需要分离介质，但单纯依靠熔融聚合很难得到具有较高分子量和熔点的聚乳酸。溶液共沸聚合法可以得到具有较高分子量的产物，但这个方法需要引入沸点较高的溶剂，如二甲苯、二苯醚、苯甲醚、二苄醚等，都具有比较大的毒性，一来影响环境，二来也限制了聚乳酸产品的应用。另一类是丙交酯的开环聚合法。中国专利CN1068011C中公开了一种由丙交酯熔融/固相缩聚法制备聚乳酸的方法，该方法采用了丙交酯的开环聚合法，但是需要对原料丙交酯进行多次重结晶后再聚合，否则得不到高分子量的聚乳酸，成本偏高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种由乳酸制备聚乳酸的方法，通过对制备方法进行改进，制备出的聚乳酸产品纯度稳定、产量高、且相对分子量较高。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种由乳酸制备聚乳酸的方法，所述方法为：

S1：合成低聚合乳酸：在压强为0.01Kpa～10Kpa下，将乳酸于110℃～180℃加热4～8h，合成低聚合乳酸；

S2：合成提纯乳酸：在压强为0.1Kpa～10Kpa下，向S1中合成的所述低聚合乳酸中加入0.1wt.％～2.0wt.％的催化剂，在200℃～260℃下反应2～20h，反应结束后加入结晶剂进行结晶得到提纯乳酸；

S3：合成聚乳酸：在压强为0.1Kpa～10Kpa下，以90℃～110℃的温度加热步骤S2中合成的所述提纯乳酸，并向其中加入0.1wt.％～2.0wt.％的催化剂，加热搅拌所述提纯乳酸与所述催化剂的混合物0.5～1h；搅拌后将温度升至150℃～180℃后逐步降温，降温到120℃～140℃之间保温，直至彻底蒸馏后得到聚乳酸。

进一步地，所述乳酸包括L-乳酸、D-乳酸中的至少一种。

进一步地，合成低聚合乳酸之前，所述乳酸需先除去水分，所述除去水分方法为：在60℃～160℃下蒸馏1～10h。

进一步地，S2和S3中所述的催化剂包括锡类催化剂、锡类催化剂与磺酸类化合物的复合催化剂。

进一步地，所述锡类催化剂包括氯化亚锡、四氯化锡、氧化锡、氧化亚锡、醋酸亚锡、辛酸锡、辛酸亚锡、草酸亚锡、甲硫酸亚锡；

所述磺酸类化合物包括甲磺酸、甲苯磺酸、乙磺酸、丙磺酸、丁磺酸、己磺酸、辛磺酸。

进一步地，S2中所述结晶剂包括乙酸乙酯。