专利名称：一种钛类复合催化剂催化乳酸制备聚乳酸的方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及聚乳酸材料的制备方法。
背景技术：
近年来通过化学合成方法开发的新产品越来越少，人们已经将注意力转移到安全无毒、可再生性、环保化方面上发展。今天，倡导“低碳”生活，反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧，以天然素材为原料合成新型材料已经成为材料科学一个新的发展方向，其中最具代表性的是新型生物降解材料——聚乳酸的研究[刘佳，张薇.新型生物降解材料聚乳酸综述[J].贵州化工，2008，33 (3) :18-20] o聚乳酸(Polylactic acid, PLA)是一种重要的乳酸衍生物，是以乳酸为单体经化 学合成或生物合成得到的一类高分子材料，经聚乳酸材料制成的产品最终可被降解为CO2和H2O,安全无污染。此材料已经广泛应用于药学、医疗、农业、服装业、包装业等领域中，尤其在医学工程(比如医药包裹、缓释药物、手术缝合线、骨折固定等)中具有广阔的应用前
旦
o聚乳酸的化学合成方法主要分两大类一步法(直接缩聚法)和两步法(丙交酯开环聚合法)。其中一步法是指将原料乳酸直接聚合生成聚乳酸，分为溶液聚合，熔融聚合和固相聚合等；两步法是指首先将乳酸分子间脱水，生成环状的丙交酯，然后丙交酯开环聚合，最后将丙交酯蒸馏去除，固化结晶生成高聚物[陈蕾，张炎，陈萍.生物可降解材料——聚乳酸的研究进展[J].化工时刊，2007, 21 (4) :47-49 ；ffang Kun. A new type of polymerbiological material-poly lactic acid[J] Journal of Shandong Institute of LightIndustry, 2006, 20 (4) :85-88]。即下图所示
权利要求
1.一种钛类复合催化剂催化乳酸制备聚乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)常压除水在常压状态下，不加任何催化剂，通过鼓吹惰性气体带走除去原料乳酸中的水分，其中，脱水温度为60 160°C，脱水时间为I 10小时； (2)逐步减压预聚经除水之后的乳酸，不加任何催化剂，先在低真空状态下反应，然后在高真空状态下继续预缩聚，其中，低真空度为1000 lOOOOPa，高真空度为20 lOOOPa，聚合脱水温度为60 160°C，总聚合脱水时间为2 20小时； (3)本体缩聚以钛类复合催化剂作为催化剂，采用预聚工艺得到的乳酸预聚物进行熔融真空缩聚，其中，真空度为20 lOOOPa，聚合温度为100 200°C，聚合时间为10 50小时； 其中，钛类复合催化剂为钛类催化剂与甲基苯磺酸复合的复合催化剂；钛类催化剂为四异丙氧基钛和四氯化钛中的一种或两种，其用量为乳酸预聚物质量的0. I 5. 0%，对甲基苯磺酸与钛类催化剂的摩尔比为I : I 10 : I。
2.按照权利要求I的方法，其特征在于，催化剂的用量为乳酸预聚物质量的0.4 0.6%，对甲基苯磺酸与钛类催化剂的摩尔比为4 I 6 : I。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，钛类复合催化剂为对甲基苯磺酸与四异丙氧基钛或四氯化钛的复合催化剂。
4.按照权利要求I的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)常压除水在常压状态下，不加任何催化剂，通过鼓吹氮气带走除去原料乳酸中的水分，其中，优选脱水温度为110 150°C，脱水时间为3 6小时； (2)逐步减压预聚经除水之后的乳酸，不加任何催化剂，先在低真空状态下反应，然后在高真空状态下继续预缩聚，其中，低真空度为3333 lOOOOPa，高真空度为30 lOOPa，脱水温度为110 150°C，脱水时间为5 8小时，最终制得的乳酸预聚物粘均分子量为 1000 10000 ； (3)本体缩聚以对甲基苯磺酸与四异丙氧基钛或四氯化钛作为复合催化剂，采用预聚工艺得到的乳酸预聚物进行熔融真空缩聚，其中，真空度为30 lOOPa，聚合温度为160 190°C，聚合时间为20 40小时，最终制得的聚乳酸分子量为3 20万。
5.按照权利要求I的方法，其特征在于，惰性气体为氮气、氩气或二氧化碳。
全文摘要
一种钛类复合催化剂催化乳酸制备聚乳酸的方法，属于高分子材料技术领域。包括常压下通过惰性气体鼓吹的方法脱除原料的水；逐步减压预聚在低真空度1000～10000Pa和高真空度20～1000Pa预缩聚，温度为60～160℃，时间为1～10小时，得到乳酸预聚物；在钛类复合催化剂的存在下，以乳酸预聚物为原料熔融缩聚，最终制得了聚乳酸。本发明不采用任何有机溶剂，生产设备简单，操作方便，易于实现工业化连续生产，所得产物聚乳酸分子量较高。
文档编号C08G63/85GK102643418SQ20121011887
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者杨晶, 路文 申请人:北京化工大学