[发明专利]丙交酯的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙交酯的提纯方法，由提纯所得到的丙交酯作为制备聚乳酸的中间体供聚乳酸聚合用。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种具有生物相容性和生物降解性的高分子材料，也是可以取代以石油为来源的传统聚合物的新一代环境友好的高分子材料。制备3万至10万以上高分子量聚乳酸的方法是采用丙交酯开环聚合。丙交酯是乳酸的环状二聚物，乳酸是通过对农产品如玉米、红薯、甜菜、土豆等的发酵获得，目前我国对聚乳酸尚未商业化生产，而美国于2002年就进入了工业化生产。

丙交酯由乳酸制备，乳酸存在两种光学异构体，即：左旋的L型乳酸和右旋的D型乳酸，等量的L型乳酸和D型乳酸混合则成为DL型乳酸。相应的丙交酯也有不同的光学异构体，其中：常用的是左旋的L型丙交酯(LLA)和DL型丙交酯(DLLA)，分别能聚合成聚L乳酸(PLLA)和聚DL乳酸(PDLA)。PLLA和PDLA在性质上有很大区别：前者具有光学活性，有一定的结晶度，力学强度较好；而后者则无光学活性，是非结晶材料，力学性能较差。粗丙交酯制备方法较多，如常压法、减压法、常压减压结合法、微波辐射法(CN1583740A、CN1821240A)等。国外目前工业化一般采用减压法，即乳酸水溶液在反应装置内不断地被加热至100℃以上在减压状态下，乳酸内的游离水及反应生成水被基本排出，然后加入0.3％左右的催化剂如辛酸亚锡等，在减压状态下乳酸不断地被加热至120℃以上进行预聚合，停留数小时后当预聚乳酸分子量达到1000左右后，连续进入裂解反应器解聚汽化，裂解反应器在减压状态下其控制温度在200℃以上，裂解反应器为釜式或薄膜式即乳酸预聚体成薄膜流态在反应器内构件热表面上流动，并迅速汽化蒸发，在减压的作用下汽化物被不断地抽出冷凝收集成为粗丙交酯，其过程有两种：一种是间隙式，二是连续式即连续进入乳酸连续收集丙交酯。

目前，国外大规模生产聚乳酸的方法均为丙交酯开环聚合，即由L型乳酸制得L型丙交酯。由于丙交酯的品质优劣会直接影响聚乳酸品质，因此对于丙交酯的纯度要求特别高，故在乳酸至丙交酯制备过程中由于粗产物丙交酯内含有乳酸及乳酸低聚物等副产物，因此需要将粗丙交酯提纯，藉以满足聚合要求。

鉴于目前我国尚无工业化生产聚乳酸材料的先例，所以对丙交酯的提纯仅局限于大专院校、科研院所的实验室内进行，最普通的方法是公知的重结晶提纯，具体是：将粗丙交酯与溶剂如乙酸乙酯或乙醇按比例配合后一同进行加热，使丙交酯完全溶解于溶剂中，然后冷却到室温后，使溶解在溶剂中的粗丙交酯重新结晶成片状物，再经过过滤，将溶剂与丙交酯分离，这一重结晶过程对于丙交酯提纯通常要重复2-5次。

上述重结晶提纯方法，在工业化大规模生产中会受到制约，其原因之一，成本高，因为每次加热需要耗费大量能源，同时溶剂挥发大；原因之二，丙交酯得率低，仅为50％左右，对此可以由中国专利申请公开号CN1821240A得到印证。由于上述原因，丙交酯重结晶提纯的成本较高，从经济角度而言缺乏市场竞争优势。

目前，国外如美国的工业化生产主要采用精馏法对粗丙交酯进行提纯，其是利用粗丙交酯内的微量水分、微量乳酸及乳酸低聚物等副产品的不同沸点的物理特性，将粗丙交酯加热至沸点温度，使粗丙交酯完全汽化进入精馏塔冷却，利用物理特性使精丙交酯在精馏塔设定的精馏口成液态状流出，而其它杂质在不同的冷却高度的出口部位流出。该精馏提纯法虽然适合于工业化生产，但投资太大、能耗也高。由于粗丙交酯内所需分离的物料之间的沸点温差较小，对精馏塔的设计和制造要求十分严苛，我国个别企业在这方面也作了大量的尝试，然而均未果而终。

综上所述，目前业界对丙交酯的提纯的技术思路往往锁定在重结晶法或精馏法，然而这两种方法俱不适合我国企业应用，因此有必要从产业自主角度予以改进，本发明在下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务是要提供一种可有效地降低投资成本、节约能源、得率高的丙交酯的提纯方法。

本发明的任务是这样来完成的，一种丙交酯的提纯方法，包括水洗提纯和溶剂洗提纯及干燥，水洗提纯的水洗过程是将粗丙交酯置入水中，混合，再脱去水，得到水洗丙交酯；溶剂洗提纯的溶剂洗过程是将水洗丙交酯投入到溶剂中，混匀，再脱去溶剂，得到精丙交酯，经干燥后得到干精丙交酯。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的水洗所用的水为洁净水，水洗次数至少一次以上，所述的脱水的次数是与水洗的次数相同的；所述的水洗温度为1-40℃。