[发明专利]分子筛催化裂解法合成L-丙交酯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及L-丙交酯的合成，特别是一种分子筛催化裂解法合成L-丙交酯的工艺方法。 本发明具有反应时间短，产率高，成本低的特点。

背景技术

当前聚烯烃塑料等非降解材料应用广泛，所产生的各类废弃塑料对环境的危害也日趋 严重，白色污染已构成全球性的威胁；此外随着石油资源的逐渐枯竭，必将导致PE，PP， PS等石油基塑料价格上涨，直至最后淡出市场。各国都在寻找和发现可以生物降解的塑料， 取代石油基塑料。聚乳酸材料作为可降解材料的一种重要代表物，具有很好的应用前景。 聚L-乳酸是一种可生物降解高分子材料，具有优良的生物相容性和可生物降解性，在生物 体内经酶解分解成CO₂和H₂O。具有良好的机械性能及物理性能，适用于吹塑、热塑等各种 加工方法。

利用开环聚合法，以L-乳酸为原料，首先合成L-丙交酯，然后经L-丙交酯开环聚合， 可以获得高分子量(Mw＞5x10⁵)聚L-乳酸。使用高分子量聚L-乳酸制备的材料具有优异的 力学性能，可以代替金属材料制备生物可降解骨科植入材料。

制备L-丙交酯的反应历程，包括聚L-乳酸寡聚体的形成以及寡聚体高温裂解成L-丙交 酯两个步骤。制备L-丙交酯周期长，耗时、耗能。本发明专利可以缩短L-丙交酯的制备周 期，同时提高L-丙交酯的收率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子筛催化裂解法合成L-丙交酯的工艺方法，特别是利用 分子筛催化裂解合成L-丙交酯，可以克服现有技术的不足和缺陷，缩短了蒸馏L-丙交酯的 反应时间，提高了制备L-丙交酯的精产率，节约了制备L-丙交酯的成本，为扩大开环聚合 法制备的高分子量PLLA的应用创造了技术条件。本发明制备方法步骤简单可靠，能够满 足生产和生活的需要。

本发明提供的一种分子筛催化裂解法合成L-丙交酯的工艺方法是首先选用L-乳酸单体 和ZnO反应，减压蒸馏生成的低聚产物，再与ZSM-5型分子筛催化裂解反应，减压蒸馏； 或是L-乳酸单体与ZnO以及ZSM-5型分子筛催化裂解反应，减压蒸馏，产品经有机溶剂 (例如：无水乙醇、无水乙醚)洗涤，重结晶制备L-丙交酯，反应过程：

本发明提供的分子筛催化裂解法合成L-丙交酯的工艺方法包括的具体步骤：

1)在反应容器中加入L-乳酸单体和ZnO，搅拌均匀，于80～140℃温度和4～10KPa 压力下反应6～12h，蒸出水，生成低聚产物。反应产物于减压蒸馏反应容器中加入ZSM-5 型分子筛，搅拌均匀，在170℃～210℃和10²～10³Pa压力下减压蒸馏，至无产品馏出，时 间为7～15h，得粗产品。计算粗产率。

或在反应容器中加入L-乳酸单体、并同时加入ZnO和ZSM-5型分子筛，搅拌均匀， 于70～130℃温度和4～10KPa压力下反应6～12h，蒸出水，生成低聚产物。在170℃～200℃ 和10²～10³Pa压力下减压蒸馏，至无产品馏出，时间为7～15h，得粗产品。计算粗产率。

2)用无水乙醇、无水乙醚各洗涤两次，再用甲苯重结晶三次，真空(10Pa)条件下 45℃烘干得到L-丙交酯精产品。计算精产率。

ZnO与L-乳酸单体的质量比为1∶50～80；ZnO粒径在60目以下；ZSM-5型分子筛 与L-乳酸单体的质量比为1∶144～720。

本发明使用的分子筛包含但不限于ZSM-5型分子筛，其它类型的分子筛也可以用。

本发明制备L-丙交酯缩短了蒸馏L-丙交酯的反应时间，提高了制备L-丙交酯的产率， 节约了制备L-丙交酯的成本。为减少合成高分子量PLLA的成本，扩大高分子量PLLA的 应用创造了技术条件。本发明制备方法步骤简单可靠。

附图说明

图1L-丙交酯(未加入分子筛催化剂)的FTIR谱图。

图2L-丙交酯(未加入分子筛催化剂)的¹HNMR谱图。

图3L-丙交酯(加入5g ZSM-5型分子筛催化剂)的¹HNMR谱图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不限制本发明。