CN106432695A - 一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。

Description

一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体的，涉及一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法。
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。聚乳酸乙醇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。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:1-3。
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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的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MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的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可降解聚乳酸乙醇酸。
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
一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:3。
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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的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MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的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
一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:1。
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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的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MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的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
一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:1.5。
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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的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MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的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
一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:2。
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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的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MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的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
一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，制备步骤包括：
1)将摩尔比为1:3的工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制约3小时，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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 20.5万 66.8MPa 15天
聚合物2 22.3万 65.9MPa 16天
聚合物3 21.6万 66MPa 15天
聚合物4 20.8万 67.2MPa 14.5天
对比聚合物1 4.3万 43MPa 13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)

1.一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，其特征在于,制备步骤包括：
1)将工业级乳酸水溶液和乙醇酸为原料，在真空条件下进行脱水精制，得到乳酸乙醇酸低聚物；
2)将步骤1)得到的乳酸乙醇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，得到聚乳酸乙醇酸中间产物；
3)在步骤2)中的反应容器中加入扩链剂MDI，在真空条件下，加热反应，得到高分子量聚乳酸乙醇酸。
2.根据权利要求1所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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℃，所述乳酸与乙醇酸的摩尔比为1:1-3。
3.根据权利要求1所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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所述的一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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，其总质量为乳酸乙醇酸低聚物质量的0.3％～2％。
5.根据权利要求1所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，其特征在于,步骤3)中的扩连剂MDI的质量为聚乳酸乙醇酸中间产物质量的0.05％～1.2％。
7.根据权利要求1-6任一所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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任一所述一种可降解聚乳酸乙醇酸的制备方法，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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