CN102976922B - 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法 - Google Patents

一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102976922B
CN102976922B CN201210442800.XA CN201210442800A CN102976922B CN 102976922 B CN102976922 B CN 102976922B CN 201210442800 A CN201210442800 A CN 201210442800A CN 102976922 B CN102976922 B CN 102976922B
Authority
CN
China
Prior art keywords
calcium lactate
ionic liquid
reaction
polylactic acid
pla
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210442800.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102976922A (zh
Inventor
刘福胜
宋修艳
于世涛
杨学群
刘仕伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN201210442800.XA priority Critical patent/CN102976922B/zh
Publication of CN102976922A publication Critical patent/CN102976922A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102976922B publication Critical patent/CN102976922B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种化学解聚废聚乳酸材料生成乳酸钙,实现废聚乳酸材料回收利用的新方法。其特征是采用对聚乳酸材料具有一定溶解性并且易重复回用的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐等离子液体为反应介质和催化剂,在110-130℃下进行水解反应,反应结束后,加入一定量的碳酸钙,过滤,滤液经减压蒸馏除水后加入适量的无水乙醇,将乳酸钙结晶析出,过滤、干燥后得乳酸钙,滤液经蒸馏分离回收乙醇和离子液体循环回用。乳酸钙收率90%以上。本发明与传统的方法相比,其特点是:(1)无需采用传统的强碱催化剂,显著改善了设备腐蚀和废水排放问题。(2)由于采用对聚乳酸材料具有一定溶解性的离子液体作为反应介质和催化剂,一方面缓和了反应条件,另一方面离子液体可实现重复利用,克服了背景技术中催化剂不能重复利用问题。

Description

一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法
技术领域
本发明涉及一种以离子液体为反应介质和催化剂,将废聚乳酸材料进行化学解聚回收乳酸钙的新方法。
技术背景
聚乳酸(PLA)是一种优良的生物基聚合材料,具有良好的生物相容性和生物可降解性,是聚酯和聚苯乙烯等石油基聚合物的潜在替代品,可广泛用于工业、包装业和医药业等领域。近年来,随着石油资源的日益匮乏和PLA生产技术的不断发展,PLA的生产与消费增长迅速,PLA产销量的迅猛增加将导致废旧PLA的量越来越多。虽然PLA能够在自然条件下降解,但降解周期过长,其废弃物堆放或填埋会占用大量空间、污染环境。另外,其降解产物CO2和H2O因无法直接进行循环再利用,也是巨大的资源浪费。因此,在不断加强PLA材料制备技术研究的同时,对废PLA的循环利用技术研究也日益受到人们的重视。
目前,对废聚乳酸材料循环利用的方法主要有热解聚和化学解聚。热解聚法由于温度较高,导致副反应多,难以获得高纯度的目的产物。因此,与热解聚相比,化学解聚法更为有效,其中水解法是重要的化学解聚法之一,通过该方法,可以将废PLA水解生成乳酸等产品。由于PLA是一种刚性高分子材料,在一般条件下很难与水相溶而进行反应,因此,目前该方法主要是在高温高压或较大量传统强碱存在下进行的。例如Hideto Tsuji等(Biomacromolecules,2003,4:835-840)研究了在180-350℃条件下PLA的水解反应。Masaru等(Ind.Eng.Chem.Res.2010,49:1247-1251)研究了PLA在NaOH水溶液中的降解反应。
这些方法的缺点是反应条件苛刻或需要应用较大量的传统强碱作催化剂、催化剂不能重复回用、设备腐蚀、需中和水洗而导致废水量大。因此引入新方法来改善现有工艺弊端,实现废聚乳酸材料的化学循环利用具有重要意义。
发明内容
本发明提出了一种通过水解反应对废PLA进行化学解聚回收乳酸钙的新方法。该方法采用对废PLA具有一定溶解性且可以重复回收利用的离子液体作反应介质和催化剂,将废PLA进行水解反应,一方面无需采用传统的强碱催化剂,避免了中和水洗过程,显著改善了设备腐蚀和废水排放问题。另一方面,由于采用对聚乳酸材料具有一定溶解性的离子液体作为反应介质和催化剂,缓和了反应条件,并且离子液体可实现重复利用,克服了背景技术中催化剂不能重复利用问题。
本发明的目的是提供一种废PLA催化水解回收乳酸钙的新方法,克服传统方法中存在的需消耗大量传统强碱、设备腐蚀和环境污染严重、催化剂不能重复回用以及反应条件苛刻等缺点。
本发明通过以下方案解决这些问题,采用对废PLA具有一定溶解性的离子液体为反应介质和催化剂,在一定压力和温度下,将废PLA进行水解反应。反应结束后,向反应液中加入一定质量的碳酸钙,过滤,滤液经减压蒸馏除水后,加入适量的无水乙醇,将乳酸钙结晶析出,过滤、干燥后得乳酸钙,滤液经蒸馏分离回收乙醇和离子液体循环回用。
本发明方法所述的离子液体具有以下结构通式:
其中,n=3~4,R1为乙基、丁基和辛基,X为HSO4、H2PO4、CF3SO3和p-CH3C6H4SO3
最常用的为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑磷酸氢盐或其复配物等。
由于在反应条件下,所采用的离子液体对废PLA具有一定的溶解作用,从而可以促进水解反应,使得反应条件得到显著改善。另外,由于所采用的离子液体本身具有催化作用,因而可以避免传统强碱的使用,简化了工艺流程,降低了三废排放。本发明方法所述的温度一般在110~130℃,离子液体与废PLA的质量比一般为0.1~0.5。
本发明中涉及的反应原理如下:
本方法通过以下步骤实现:
将离子液体、水和废PLA按一定比例加入到反应釜中,在一定温度下,搅拌反应一定时间。反应结束后,向反应液中加入一定质量的碳酸钙,过滤,滤液经减压蒸馏除水后,加入适量的无水乙醇,将乳酸钙结晶析出,过滤、干燥后得乳酸钙,滤液经蒸馏分离回收乙醇和离子液体循环回用。
本方法与传统方法相比,其特点是:(1)无需采用传统的强碱催化剂,显著改善了设备腐蚀和废水排放问题。(2)由于采用对聚乳酸材料具有一定溶解性的离子液体作为反应介质和催化剂,一方面缓和了反应条件,另一方面离子液体可实现重复利用,克服了背景技术中催化剂不能重复利用问题。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明,但并不是对木发明的限定。
实施例1:将12.0g废PLA放入高压釜中,依次加入6g 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、18g水,在130℃下搅拌反应2h,降至室温后,加入一定质量的CaCO3,过滤,滤液经减压蒸馏除水后,加入一定量的无水乙醇,过滤,滤饼为乳酸钙,滤液经减压蒸馏回收离子液体。PLA水解率93.9%,乳酸钙收率91.8%。
实施例2:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐,PLA水解率93.0%,乳酸钙收率91.7%。
实施例3:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-辛基-3-甲基咪唑醋酸盐,PLA水解率93.2%,乳酸钙收率91.3%。
实施例4:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑硫酸氢盐,PLA水解率92.8%,乳酸钙收率90.3%。
实施例5:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑磷酸氢盐,PLA水解率92.4%,乳酸钙收率90.0%。
实施例6:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-甲基-3-(3-磺酸基丙基)咪唑对甲苯磺酸盐,PLA水解率92.6%,乳酸钙收率90.2%。
实施例7:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-甲基-3-(3-磺酸基丁基)咪唑硫酸氢盐,PLA水解率93.0%,乳酸钙收率91.0%。
实施例8:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-甲基-3-(3-磺酸基丁基)咪唑三氟甲基磺酸,PLA水解率93.1%,乳酸钙收率90.8%。
实施例9:实验条件与步骤同实施例1,只是将130℃下搅拌反应2h改为110℃下搅拌反应4h,PLA水解率93.2%,乳酸钙收率91.3%。
实施例10:实验条件与步骤同实施例1,只是将6g 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1.2g,PLA水解率91.4%,乳酸钙收率90.1%。
实施例11-16:实验条件与步骤同实施例1,只是将离子液体改为实施例1中回收的离子液体,进行六次重复使用实验。离子液体的重复回用结果见表1。
表1离子液体的重复回用结果
比较例1:实验条件与步骤同实施例1,只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为水,水解反应几乎没发生,未得到乳酸钙产品。

Claims (1)

1.一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法,即将废聚乳酸、离子液体和水加入反应釜中,在一定温度下,搅拌反应一定时间,然后向反应液中加入一定质量的碳酸钙,过滤,滤液经减压蒸馏除水后,加入适量的无水乙醇,将乳酸钙结晶析出,过滤、干燥后得乳酸钙,滤液经蒸馏分离回收乙醇和离子液体循环回用,其中所采用的离子液体具有以下结构通式:
其中,n=3~4,X为HSO4、H2PO4、CF3SO3和p-CH3C6H4SO3
CN201210442800.XA 2012-10-30 2012-10-30 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法 Active CN102976922B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210442800.XA CN102976922B (zh) 2012-10-30 2012-10-30 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210442800.XA CN102976922B (zh) 2012-10-30 2012-10-30 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102976922A CN102976922A (zh) 2013-03-20
CN102976922B true CN102976922B (zh) 2015-07-15

Family

ID=47851329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210442800.XA Active CN102976922B (zh) 2012-10-30 2012-10-30 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102976922B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104230700A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 杨俊� 一步合成法制备乳酸钙生产工艺
CN106083566B (zh) * 2016-06-12 2019-01-01 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚乳酸废弃物的回收方法
CN107761187B (zh) * 2017-09-30 2021-03-26 同济大学 一种通过溶液纺丝来制备聚乳酸纤维的方法
CN109761798B (zh) * 2018-12-24 2021-12-17 深圳光华伟业股份有限公司 乳酸盐的制备方法
CN110470760A (zh) * 2019-08-16 2019-11-19 谱尼测试集团吉林有限公司 塑料制品中聚乳酸含量的检测方法
CN114409529A (zh) * 2022-01-30 2022-04-29 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种从乳酸聚合物中回收乳酸的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407445A (zh) * 2008-09-05 2009-04-15 青岛科技大学 以离子液体为反应介质和催化剂的废聚酯材料回收方法
CN102517346A (zh) * 2011-12-16 2012-06-27 安徽中粮生化格拉特乳酸有限公司 L-乳酸和/或l-乳酸盐的制备方法
CN102659590A (zh) * 2012-05-06 2012-09-12 青岛科技大学 废聚乳酸材料在离子液体环境下的醇解回收方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04145043A (ja) * 1990-10-05 1992-05-19 Shimadzu Corp 有機酸塩の製造法
JP2819874B2 (ja) * 1991-07-11 1998-11-05 株式会社島津製作所 多孔質乳酸カルシウムおよびその製造法
BE1018716A3 (fr) * 2009-04-14 2011-07-05 Galactic Sa Recyclage chimique du pla par hydrolyse.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101407445A (zh) * 2008-09-05 2009-04-15 青岛科技大学 以离子液体为反应介质和催化剂的废聚酯材料回收方法
CN102517346A (zh) * 2011-12-16 2012-06-27 安徽中粮生化格拉特乳酸有限公司 L-乳酸和/或l-乳酸盐的制备方法
CN102659590A (zh) * 2012-05-06 2012-09-12 青岛科技大学 废聚乳酸材料在离子液体环境下的醇解回收方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田康明,等.L-乳酸的发酵生产和聚L-乳酸的化学加工.《中国生物工程杂志》.2011,第31卷(第2期), *
聚乳酸解聚方法研究进展;张晓静,等;《化工环保》;20120615;第32卷(第3期);第227-230页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102976922A (zh) 2013-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102976922B (zh) 一种废聚乳酸材料水解回收乳酸钙的新方法
CN102659590B (zh) 废聚乳酸材料在离子液体环境下的醇解回收方法
CN101407445B (zh) 以离子液体为反应介质和催化剂的废聚酯材料回收方法
JP2012523442A5 (zh)
CN101664700B (zh) 一种负载型离子液体催化剂及其制备方法和应用
CN101429100B (zh) 废聚碳酸酯材料在离子液体环境下的化学回收方法
CN103360260B (zh) 一种对苯二甲酸乙二酯的制备工艺和聚酯的制备方法
CN101429288A (zh) 聚苯硫醚生产过程中所产生的工艺液体的处理方法
CN108530278A (zh) 一种d,l-萘普生的制备方法
CN107599234B (zh) 一种废弃铝塑分离再回收工艺
CN104592024A (zh) 一种废聚乳酸材料的醇解回收方法
CN104030924B (zh) 苯甲酸苄酯的回收精制方法
CN102614919B (zh) 一种磺化交联壳聚糖树脂型固体酸催化剂及其制备方法
CN102381947B (zh) 手性2,2’-二烷氧基-1,1’联萘的合成方法
CN104844469A (zh) 一种邻氨基苯甲酸甲酯清洁生产工艺
CN103588639B (zh) 一种废聚3-羟基丁酸酯材料的醇解回收方法
CN105037589A (zh) 一种羧甲基半纤维素负载钯催化剂及其制备方法与应用
US20150018580A1 (en) Separation method of acetophenone and a-methylbenzly alcohol
CN101434539A (zh) 乙酸苄酯的制造方法
CN103073424B (zh) 一种丙戊酸衍生物的中间体的绿色制备方法
CN104877167A (zh) 聚苯硫醚树脂生产工艺中所用助剂氯化锂循环利用的方法
KR20180014056A (ko) 유기산의 암모늄 염을 함유하는 혼합물로부터의 유기산의 분리
CN105749967A (zh) 利用竹炭基固体磺酸催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法
CN102126943B (zh) 羰基化生产醋酸过程中重组份残液的回收分离工艺
CN104262143B (zh) 一种合成烯酯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant