[发明专利]一种聚乳酸的直接聚合制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与制备技术领域，涉及一种聚乳酸的直接聚合制备方法，具体涉及通过综合溶液聚合与熔融聚合两种直接聚合法制备聚乳酸的技术优势来制备聚乳酸。 

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种可完全生物降解、对环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料，具有良好的化学惰性和生物相容性、极易于加工，以及其相应制品废弃后能在微生物、酸碱等自然条件下完全分解成对环境无毒无害的二氧化碳和水等优点。 

聚乳酸的制备方法主要包括直接聚合法和丙交酯开环聚合法。直接聚合法具有乳酸来源广、价格便宜、工艺简单等优点，但是，随着反应的进行，整个反应体系粘度上升，从而难以除尽反应体系中的水，进而难以获得高分子量的聚乳酸。丙交酯开环聚合法可获得高分子量的聚乳酸，但其需通过消耗大量溶剂的复杂提纯过程获得高纯度的丙交酯，因此相较于直接聚合法，具有投资大、工艺复杂等不足。丙交酯聚合法的高投资以及工艺复杂严重限制了该方法在合成聚乳酸领域的应用，随着现代工业的高速发展，投资小且工艺简单的直接聚合法合成聚乳酸逐渐引起了科研工作者的重视。 

为了充分发挥直接聚合制备法合成聚乳酸的优势，人们尝试通过熔融聚合法和溶液聚合法等直接聚合法合成聚乳酸。熔融聚合法随反应进行，反应体系粘度逐渐增大，缩聚反应产生的水难以排出，对聚合真空度要求极高，设备投资较大。溶液聚合法通过溶剂与水形成共沸物，从而将水排出，随着反应的进行，溶剂被完全蒸出，此时整个反应仍是熔融聚合，缩聚产生的水由于体系粘 度上升而难以排出，不利于获得高分子量的聚乳酸。综上所述，目前人们采用直接聚合制备法和丙交酯开环聚合制备法合成聚乳酸，但是还未达到理想的结果。 

因此，本发明的目的是提供一种聚乳酸的直接聚合制备方法，该方法通过多次少量加入溶剂使整个反应自加入溶剂起始终处于溶剂环境中，保持溶液聚合状态，可获得纯净的聚乳酸产品，具有可高效脱除缩聚反应产生的水、溶剂消耗量远低于一般溶液聚合法所需溶剂、合成工艺简单、投资低和操作简单的特点，具有良好的应用前景。 

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚乳酸的直接聚合制备方法，该方法通过多次少量加入溶剂使整个反应自加入溶剂起始终处于溶剂环境中，保持溶液聚合状态，可获得纯净的聚乳酸产品。本发明所采用的直接聚合制备聚乳酸的合成步骤如下： 

(1)量取65g乳酸，将其加入三颈烧瓶中，在氮气保护下减压并缓慢加热，将温度控制在60～80℃并搅拌除水； 

(2)待水除尽后，加入0.1～0.6g含锡催化剂，升温至90～150℃，向三颈烧瓶中加入0～80mL含有苯环的溶剂，在搅拌下充分反应1～4小时； 

(3)再将反应温度升至160～180℃，向三颈烧瓶中加入20～80mL含有苯环的溶剂，在搅拌下反应1～4小时； 

(4)然后重复上述步骤，即加入20～80mL含有苯环的溶剂和搅拌反应1～4小时共6～10次； 

(5)反应结束后，向三颈烧瓶中加入50～300mL三氯甲烷，将反应所得的聚乳酸溶解，用醇溶剂沉淀洗涤，然后将其溶于50～300mL丙酮，并用蒸馏水过滤 洗涤，最后在30～80℃干燥，得到白色粉末状的聚乳酸。 

本发明中，所述的乳酸为左旋乳酸(L-乳酸)、右旋乳酸(D-乳酸)或其组合。 

本发明中，所述的含锡催化剂为二水合氯化亚锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡或其组合。 

本发明中，所述的含有苯环的溶剂为苯、甲苯、乙苯或其组合。 

本发明中，所述的醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇或其组合。 

本发明中，所述的一种聚乳酸的直接聚合制备方法是通过多次少量加入溶剂使整个反应自加入溶剂起始终处于溶剂环境中，保持溶液聚合状态。 

本发明中，所述的一种聚乳酸的直接聚合制备方法可高效脱除缩聚反应产生的水。 

本发明中，所述的一种聚乳酸的直接聚合制备方法的溶剂消耗量远低于传统的溶液聚合法所需溶剂量。 

本发明中，所述的一种聚乳酸的直接聚合制备方法在反应结束后可快速除去溶剂，从而避免聚合物在高温下降解，可获得纯净的聚乳酸产品。 

本发明中，所述的一种聚乳酸的直接聚合制备方法具有合成工艺简单、投资低和操作简单的特点。 

附图说明

图1是本发明的聚乳酸合成路线图。 

具体实施方案

实施例1