[发明专利]一种无溶剂催化降解聚乳酸的方法

说明书

本发明涉及生物降解材料回收利用技术领域，具体为一种无溶剂催化降解聚乳酸的方法，包括以下步骤：1)将聚乳酸和金属加氢催化剂置于反应釜中，通入氢气排除反应釜中空气后，再通入2‑6MPa氢气，密闭反应釜，搅拌条件下升温，在200‑300℃下反应3‑48小时；2)反应完后冷却至室温，打开反应釜，通过离心分离残留的固体和金属加氢催化剂，收集得到液体产物。本发明通过一步无溶剂催化加氢反应，把聚乳酸转化为乳酸乙酯、丙酸乙酯、乙醇和丙酸仲丁酯等高价值的低分子化学品，在实现废旧聚乳酸高效降解的同时，实现废旧聚乳酸资源的高价值利用。

技术领域

本发明涉及生物降解材料回收利用技术领域，尤其涉及一种无溶剂催化降解聚乳酸的方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种生物降解材料，其可通过可再生的植物资源(如玉米、木薯等)中的淀粉为原料反应获得。聚乳酸的热稳定性好，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性都非常好，且还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性。因此，聚乳酸用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前已经广泛应用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。

随着不可降解塑料购物袋的限制使用，可生物降解的聚乳酸塑料将会大量的使用。而随着聚乳酸的广泛使用，必然产生大量的废旧聚乳酸。尽管聚乳酸具有生物可降解性，然而其在自然条件下将被完全降解为低价值的二氧化碳和水，资源浪费严重。因此，开发高效技术，把废旧聚乳酸快速转化为低分子的高价值化学品具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种无溶剂催化降解聚乳酸的方法，通过一步反应把聚乳酸转化为乳酸乙酯、丙酸乙酯、乙醇和丙酸仲丁酯等高价值的低分子化学品，在实现废旧聚乳酸高效降解的同时，实现废旧聚乳酸资源的高价值利用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种无溶剂催化降解聚乳酸的方法，包括以下步骤：

1)将聚乳酸和金属加氢催化剂置于反应釜中，通入氢气排除反应釜中空气后，再通入2-6MPa氢气，密闭反应釜，搅拌条件下升温，在200-300℃下反应3-48小时；反应时间过短(如3h)和温度过低(如200℃)不利于聚乳酸解聚合生成低分子化合物，反应时间过长(48小时)和温度过高(如300℃)会产生大量副产物。氢气压力升高有利于反应进行，但过高的氢气压力(如6MPa)对反应帮助较少，但会造成较高的成本。

2)反应完后冷却至室温，打开反应釜，通过离心分离残留的固体和金属加氢催化剂，收集得到液体产物，液体产物的主要成分为乳酸乙酯、丙酸乙酯、乙醇和丙酸仲丁酯等高价值化学品。

本发明通过一步无溶剂催化加氢反应，把聚乳酸转化为乳酸乙酯、丙酸乙酯、乙醇和丙酸仲丁酯等高价值的低分子化学品，实现废旧聚乳酸的高效降解处理，有效解决现有技术中，废旧聚乳酸自然降解耗时长以及废旧聚乳酸被完全降解为低价值的二氧化碳和水造成资源浪费的问题，同时实现废旧聚乳酸资源的高值化利用，且在反应过程中不使用任何溶剂，绿色环保，产物分离工艺简单，具有工业化前景。

作为本发明的一种优选的实施方式，步骤1)中所述金属加氢催化剂为负载钯催化剂、负载钌催化剂、负载铂催化剂、铜锌铝催化剂中的一种或多种组合。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的负载钯催化剂为钯碳催化剂，所述的负载钌催化剂为钌碳催化剂，所述的负载铂催化剂为铂碳催化剂。

作为本发明的一种优选的实施方式，步骤1)中所述聚乳酸与金属加氢催化剂之间的重量配比为10：(0.25-1)。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的无溶剂催化降解聚乳酸的方法，包括以下步骤：