[发明专利]一种聚乙醇酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙醇酸的制备方法，属于聚乙醇酸制备技术领域。

背景技术

聚乙醇酸（简称PGA，又名聚羟基乙酸、聚乙交酯）是一种单元碳原子数最少、具有可完全分解的酯结构、可在自然环境中快速降解的脂肪族聚酯类高分子材料。聚乙醇酸特殊的分子结构赋予了这种材料诸多优异的性能，如：绝佳的气体阻隔性、优良的机械性能、出色的生物可降解性以及良好的生物相容性等。因此在食品包装材料、生物医学材料等领域具有广阔的应用前景。聚乙醇酸在1950年前后就被人所知，但由于复杂的生产工艺，高品质的聚乙醇酸生产成本异常高。近年来，随着绿色环保的理念不断被人们所重视，聚乙醇酸的优异性能也进一步体现出来。分子量高并且具有特定组成结构、降解速度可控、降解后无重金属残留的聚乙醇酸的合成等方面的研究显示出广阔的发展前景。采用乙交酯开环聚合制备聚乙醇酸是合成高分子量聚乙醇酸最成熟的方法，使用的催化剂主要有有机铝化合物、质子酸、锡盐类等，目前应用较多且催化效果最好的是辛酸亚锡。如杨飞等（聚乙交酯公斤级生产途径探索[J].北京理工大学学报.2001,21(4):518-523）报道了一种以辛酸亚锡为催化剂，通过乙交酯开环聚合制备聚乙醇酸的方法。该方法虽然可制得分子量可调的高分子量聚乙醇酸，但由于采用的催化剂中含有重金属锡，反应过程中无法将催化剂中的锡元素从合成的聚合物中彻底去除，致使聚合物中不可避免地残留重金属化合物，而医学研究表明，辛酸亚锡具有细胞毒性，这使得将此类材料作为与食品接触的包装材料或医用材料存在不安全的隐患。

聚乙醇酸可由乙交酯开环聚合制得，也可由乙醇酸或者乙醇酸酯直接缩聚制得。如催爱军等（生物降解材料聚羟基乙酸及其结晶性能研究，化工新型材料，2007，40(7):87-90）报道了一种采用乙醇酸为原料，通过直接缩聚制备高分子量聚乙醇酸的方法，但整个合成反应流程耗时超过40小时，并且合成反应需要极高的真空度为条件。该方法制备聚乙醇酸所需的反应时间长，生产效率低，制备过程中消耗了大量的能量，不符合环保低碳的需求。

因此，需要探索一种高效、安全合成聚乙醇酸的方法。使得产物具有较高的特性粘数，同时无重金属残留，对人体无细胞毒性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种聚乙醇酸的制备方法，所述方法耗时短，能耗低，且制备出的聚乙醇酸具有较高的特性粘数，无有毒金属元素残留，对人体无害。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种聚乙醇酸的制备方法，将乙交酯︰分子量调节剂︰二正丁基镁按摩尔比为10000－20000︰1－3︰1－2的配比加入反应釜中，将反应釜抽真空，然后再用氮气进行置换，将抽真空和氮气置换的操作进行2次，最后再抽真空使得反应釜内部的压力低于130Pa，然后关闭反应釜进行搅拌反应，首先将反应釜温度加热至150℃，然后以0.5－3℃/min的升温速率进行升温，最后将温度保持在230℃，反应60－180min后出料，即可制得聚乙醇酸。

上述的一种聚乙醇酸的制备方法，其中，所述分子量调节剂为月桂醇。

上述的一种聚乙醇酸的制备方法，其中，所述乙交酯的纯度大于99.5%（质量百分比含量）。

本发明一种聚乙醇酸的制备方法，所述方法以乙交酯为单体，以二正丁基镁为催化剂，并加入分子量调节剂来调控聚乙醇酸的特性粘数，得到分子量分布宽度适当的聚乙醇酸。所述方法耗时短，能耗低，使用的催化剂为金属镁的化合物，无有毒金属元素残留，对人体无毒害，因而可作为食品包装材料和医用材料的原料。且制备出的聚乙醇酸分子量较高，重均分子量可达到8万以上，具有较高的特性粘数，特性粘数最大可达到1.3dL/g。

与现有技术相比，本发明所述聚乙醇酸的制备方法具有以下优点：

1、本发明以含有无毒、对人体较友好的镁离子的二正丁基镁作为乙交酯开环聚合的催化剂，从而使制得的聚乙醇酸中无有毒金属元素残留。

2、本发明采用的催化剂二正丁基镁催化活性高，使得整个乙交酯开环聚合制备聚乙醇酸的合成工序耗时短，能耗低。

3、所制得的聚乙醇酸表面颜色好，分子量范围广且可控，非常适宜用作食品包装材料及医用材料。

4、制得的聚乙醇酸特性粘数较高，使得产品的力学性能较好，耐高温性能也更好。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。