[发明专利]聚乳酸及其合成方法

说明书

本发明涉及生物基高分子材料技术领域，具体而言，涉及聚乳酸及其合成方法。本发明提供一种聚乳酸的合成方法，包括：在分子筛催化剂的作用下，将乳酸单体熔融并进行聚合反应，形成所述聚乳酸，其中，乳酸单体的含水量小于1.0％。该合成方法操作简单，合成条件易于实现，且副产物少，产率高，得到的聚乳酸的分子量高。

技术领域

本发明涉及生物基高分子材料技术领域，具体而言，涉及聚乳酸及其合成方法。

背景技术

聚乳酸(polylactide，PLA)是一种广受欢迎的可生物降解的脂肪族聚酯，PLA具有可生物降解，可再生，生物相容性好，高机械强度，高熔融温度和易加工等特点；PLA在自然界中最终的分解产物为二氧化碳和水，对生态环境没有污染，属于一种绿色环保的聚合物。基于以上固有优势，PLA已经被广泛应用于工业、医药、建筑、交通、农业、电子电气、汽车和环保材料等领域，同时，可作为石油基聚合物的一种有前途的替代物，PLA已经受到了越来越多的关注。PLA的合成方法众多，大体而言，可以分为两大类，一是直接缩聚法，也称一步法，二是丙交酯开环聚合法。目前，随着对PLA需求量的增加，近年来研究人员一直致力于从制备工艺和催化剂等方面入手，优化PLA制备工艺，以提高PLA产率，并得到高性能的PLA。

目前，出现了一些新的方法制备聚乳酸，例如：专利(CN106810677A)将含游离酸的丙交酯、噁唑啉类化合物与异氰酸酯类化合物混合，在锡类催化剂存在下进行丙交酯开环聚合制备聚乳酸。该工艺产率低，成本高，不利于增加生产效益。专利(CN101580582B)在惰性气氛中将L-乳酸与引发剂一起密封于反应器中，使反应物熔融并进行微波辐射引发聚合，制备高分子量的聚乳酸。该工艺需要在严格密封的条件下进行，需要具备微波源，设备要求高。现有技术中虽然有对聚乳酸的合成方法进行改进，但是仍然存在反应条件苛刻，副产物多，制备得到的聚乳酸分子量低，产率低等问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供聚乳酸及其合成方法。该合成方法操作简单，合成条件易于实现，且副产物少，产率高，得到的聚乳酸的分子量高。

本发明是这样实现的：

第一方面，实施例提供一种聚乳酸的合成方法，包括：在分子筛催化剂的作用下，将乳酸单体熔融并进行聚合反应，形成所述聚乳酸，其中，所述乳酸单体的含水量小于1.0％。

在可选的实施方式中，控制所述乳酸单体的含水量的操作包括：将乳酸单体在真空度为0.05-0.2MPa，55-85℃的条件下脱水1-6小时。

在可选的实施方式中，所述乳酸单体为手性乳酸，优选为L-乳酸或D-乳酸。

在可选的实施方式中，所述分子筛为含有两种金属的金属分子筛，优选为Zn-Sn-beta分子筛；优选地，所述Zn-Sn-beta分子筛中比表面积S_BET为581–610m²g^-1，总体积为0.348–0.374mlg^-1，微孔体积为0.184–0.191mlg^-1，硅铝比1700。

在可选的实施方式中，所述分子筛与所述乳酸单体的质量比为0.5-8.5:100。

在可选的实施方式中，聚合反应的温度为110-200℃，聚合反应的时间为2-36小时。

在可选的实施方式中，在进行聚合反应的同时除去反应体系中的水；

优选地，除去反应体系中的水的步骤包括：进行聚合反应期间，对所述反应体系持续抽真空，以除去反应体系中的水。

在可选的实施方式中，将温度上升至110-200℃的操作包括：将温度升至110-130℃，保持2-4小时，而后以10-20℃/小时的升温速率将温度提升至165-200℃。