CN106279643A - 一种高分子量聚乳酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。

Description

一种高分子量聚乳酸的制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体的，涉及一种高分子量聚乳酸的制备方法。
背景技术
高分子材料的用途已渗透到工业、农业以及日常生活的各个领域。合成高分子材料主要来源于石油化工产品，不易腐烂、难降解，对于废弃的高分子材料制品，除少量回收利用外，其余多采用焚烧、填埋，对生态环境造成了严重的污染和破坏。生物降解高分子材料生物降解性能良好、原料来源丰富，同时具有与传统石油基高分子材料相近的机械性能而倍受青睐。聚乳酸作为一种化学合成的生物降解高分子材料，来源丰富，生产过程清洁，无毒无害，性能优良，已在农业、纺织、包装、生物医学等领域有广泛的应用。
聚乳酸有两条合成路线，分别为乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法。开环聚合法是目前聚乳酸工业化生产最主要的合成路线，条件较为温和，且易于得到高分子量产物。但开环法工艺复杂、路线冗长、成本高，得到的产物价格与传统塑料相比竞争力不强。直接法的优势在于操作简单，降低了成本，得到的产物也较为纯净。但是直接缩聚的反应条件较为苛刻，反应时间长、温度高、真空度高，后期粘度增大，导致脱水困难，分子量难以明显提高，限制了该方法的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高分子量聚乳酸的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
进一步，所述步骤1)中的真空度为1kPa～3.3kPa，脱水时间为2-8小时，脱水温度范围60-120℃。
进一步，所述步骤2)中的真空度为1kPa～1.5kPa，反应温度范围120-180℃，反应时间为2-8小时，反应时伴随机械搅拌。
进一步，所述步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的0.3％～2％。
进一步，所述步骤3)中的真空度为1kPa～1.5kPa，反应温度范围120-150℃，反应时间为0.5-3小时，反应时伴随机械搅拌。
进一步，所述步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的0.05％～1.2％。
进一步，所述步骤3)中扩链剂的添加方法，是直接加入反应体系，熔融混合后，再发生扩链反应。
进一步，所述步骤3)中扩链剂的添加方法，是将扩链剂溶于溶剂中注射加入，混合过程中，溶剂被真空系统排出。
本发明的有益效果是：得到一种具有较高机械拉伸强度的高分子量聚乳酸。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
步骤1)中的真空度为3.3kPa，脱水时间为8小时，脱水温度范围120℃。
步骤2)中的真空度为1.5kPa，反应温度范围180℃，反应时间为8小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的2％。
步骤3)中的真空度为1.5kPa，反应温度范围150℃，反应时间为3小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的1.2％。
步骤3)中扩链剂的添加方法，是直接加入反应体系，熔融混合后，再发生扩链反应。
实施例2
一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
步骤1)中的真空度为1kPakPa，脱水时间为2小时，脱水温度范围60℃。
步骤2)中的真空度为1kPakPa，反应温度范围120℃，反应时间为2小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的0.3％。
步骤3)中的真空度为1kPa，反应温度范围120℃，反应时间为0.5小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的0.05％。
步骤3)中扩链剂的添加方法，是将扩链剂溶于溶剂中注射加入，混合过程中，溶剂被真空系统排出。
实施例3
一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
步骤1)中的真空度为2.5kPa，脱水时间为4小时，脱水温度范围80℃。
步骤2)中的真空度为2kPa，反应温度范围150℃，反应时间为6小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的0.5％。
步骤3)中的真空度为1.2kPa，反应温度范围130℃，反应时间为2小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的0.5％。
步骤3)中扩链剂的添加方法，是将扩链剂溶于溶剂中注射加入，混合过程中，溶剂被真空系统排出。
实施例4
一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
步骤1)中的真空度为2.2kPa，脱水时间为6小时，脱水温度范围100℃。
步骤2)中的真空度为1.2kPa，反应温度范围140℃，反应时间为4小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的1％。
步骤3)中的真空度为1kPa～1.5kPa，反应温度范围120-150℃，反应时间为2小时，反应时伴随机械搅拌。
步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的0.8％。
步骤3)中扩链剂的添加方法，是直接加入反应体系，熔融混合后，再发生扩链反应。
对比例1
一种高分子量聚乳酸的制备方法，制备步骤包括：
1)乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制约3小时，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂辛酸亚锡混合，加入反应容器 中，在真空条件下(1kPa～1.5kPa)，搅拌加热反应12h，反应温度为120°，得到对比聚合物1。
分别将实施例1-4中得到的聚合物1-4进行分子量，拉伸强度和降解性能的测试，其数据见下表：
重均分子量 拉伸强度 降解周期
聚合物1 40.8万 81MPa 25天
聚合物2 35.1万 78MPa 24.5天
聚合物3 38.9万 77MPa 25天
聚合物4 36.5万 80MPa 24天
对比聚合物1 3.2万 46MPa 12天
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于,制备步骤包括：
1)将乳酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸低聚物与催化剂混合，加入反应容器中，在真空条件下，加热反应，得到聚乳酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂HDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸。
2.根据权利要求1所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于,步骤1)中的真空度为1kPa～3.3kPa，脱水时间为2-8小时，脱水温度范围60-120℃。
3.根据权利要求1所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于,步骤2)中的真空度为1kPa～1.5kPa，反应温度范围120-180℃，反应时间为2-8小时，反应时伴随机械搅拌。
4.根据权利要求3所述的一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于，步骤2)中的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲苯磺酸中的两种或三种的混合物，其总质量为乳酸低聚物质量的0.3％～2％。
5.根据权利要求1所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于,步骤3)中的真空度为1kPa～1.5kPa，反应温度范围120-150℃，反应时间为0.5-3小时，反应时伴随机械搅拌。
6.根据权利要求5所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于,步骤3)中的扩连剂HDI的质量为聚乳酸中间产物质量的0.05％～1.2％。
7.根据权利要求1-6任一所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于，步骤3)中扩链剂的添加方法，是直接加入反应体系，熔融混合后，再发生扩链反应。
8.根据权利要求1-6任一所述一种高分子量聚乳酸的制备方法，其特征在于，步骤3)中扩链剂的添加方法，是将扩链剂溶于溶剂中注射加入，混合过程中，溶剂被真空系统排出。
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