[发明专利]一种乳酸低聚物及其制备方法与用途

说明书

本发明属于可降解材料技术领域，具体涉及一种乳酸低聚物及其制备方法与用途。本发明在乳酸单体酯化缩聚形成乳酸低聚物的工艺中，将多元伯醇作为分子量控制剂，包括二元伯醇、三元伯醇、四元伯醇等，以乙二醇为例，将所述乙二醇作为分子量控制剂，控制所述乳酸低聚物的分子量。通过该工艺制备得到一种新的乳酸低聚物。在利用该乳酸低聚物进一步裂解制备丙交酯的过程中，该乳酸低聚物不易形成高分子量聚合物，从而能够减少乳酸低聚物碳化，提高丙交酯的产率，且避免了碳化物在生产装置中沉积造成的问题。因而本发明的技术方案具有很高的应用潜力。

技术领域

本发明属于可降解材料技术领域，具体涉及一种乳酸低聚物及其制备方法与用途。

背景技术

聚乳酸(Poly(lactic acid),PLA)是以乳酸为原料合成的可降解高分子材料，在自然环境中可被完全降解为二氧化碳和水。高分子量的PLA具有力学性能优良，易加工，产品光泽度、透明度等感观性能良好的优点。因此，PLA是传统聚合物工业中最突出的完全生物可降解材料，常用于替代一些目前常用的石油基塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，是解决日益严重的白色污染问题的最优秀材料。目前为响应国家的号召，减少不可降解塑料的使用，PLA的应用前景将会更广阔，其需求量将会进一步扩大。

高分子量PLA的合成方法主要是以乳酸为原料合成丙交酯，丙交酯再开环聚合(Ring-opening Polymerization,ROP)而得到。其中，以乳酸为原料合成丙交酯的方法又包括一步法和两步法两种，两步法是目前常采用的方法，其路线如下：(1)在一定压力和温度条件下脱除乳酸单体中的自由水，使其浓度达到工艺要求；(2)在一定压力、温度和催化剂存在的条件下乳酸单体间酯化缩聚形成乳酸低聚物；(3)乳酸低聚物在高温下裂解环化形成丙交酯。

为了提高上述工艺的收率，中国发明专利申请“CN101108844B一种多羟基乳酸寡聚物制备丙交酯的方法”对工艺进行了改进，其公开了一种其通过将乳酸与多元醇聚合得到的多羟基乳酸寡聚物，该多羟基乳酸寡聚物相比于传统工艺中的乳酸低聚物具有更多的链端羟基。该多羟基乳酸寡聚物进行热降解时，可由链端多头同时开始裂解反应，反应速率加快，副反应减少，这使得丙交酯得率提高。同时放宽了裂解反应对乳酸寡聚物分子量范围的限制要求。

然而，乳酸低聚物裂解形成丙交酯的能力与分子量密切相关。乳酸低聚物在裂解形成丙交酯的过程中还会聚合形成分子量更高的聚合物(分子量大于等于3000)。这些分子量较高的聚合物解聚形成丙交酯的能力差，而且在长时间高温条件下极易碳化，沉于反应器底部。这会导致产率严重降低，同时阻碍丙交酯生产中的传质，给生产带来安全、成本等诸多问题。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷，本发明提供一种乳酸低聚物及其制备方法与用途，目的在于通过加入多元伯醇，包括乙二醇、三元伯醇、四元伯醇等，以乙二醇为例调节乳酸合成得到乳酸低聚物的分子量，避免乳酸低聚物解聚形成丙交酯时高分子量聚合物的生成，提高两步法合成丙交酯的收率。

一种多元伯醇的用途，其是在乳酸单体酯化缩聚形成乳酸低聚物的工艺中，将所述多元伯醇作为分子量控制剂，控制所述乳酸低聚物的分子量。

优选的，所述多元伯醇为二伯元醇、三元伯醇或四元伯醇中的至少一种，所述二元伯醇优选为乙二醇。

本发明还提供一种乳酸低聚物，它的结构式中具有如下结构：

它是通过将乳酸和进行酯化缩聚而得到的；

其中，为大分子多元醇单元，为多元伯醇，n的取值选自2、3或4。

优选的，所述多元伯醇为二元伯醇、三元伯醇或四元伯醇中的至少一种，所述二元伯醇优选为乙二醇。

优选的，它的结构式中具有如下结构：