[发明专利]基于原位干燥除水提高聚乳酸分子量的方法

说明书

本发明涉及聚乳酸合成领域，旨在提供一种基于原位干燥除水提高聚乳酸分子量的方法。包括：将丙交酯、催化剂、引发剂和干燥剂粉末添加至聚合釜中，机械搅拌混匀；所述干燥剂为无水钙盐、钠盐或铝氧化物；在50～200Pa条件下，将聚合釜温度升至40～80℃，保持0.5～2h；向聚合釜中充入保护气，保持机械搅拌；将温度升至170～210℃，反应0.5～4h；从釜底出料后造粒，得到高分子量聚乳酸。本发明将微量无水干燥剂的运用至聚乳酸聚合反应过程中，能够有效提高聚乳酸的分子量。无水干燥剂使用量极少，且化学活泼性低，不会对聚乳酸产品的性质产生明显影响。本发明采用机械搅拌法混合，工艺简单、技术成本低、无污染，可实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及聚乳酸合成领域，更具体地说涉及一种基于原位干燥除水提高聚乳酸分子量的方法。

背景技术

全球每年塑料产量超过3.5亿吨，产生超过1亿吨白色垃圾。由于传统塑料制品的原料——高分子树脂具有极强的稳定性，在自然环境状态下需上百年才能降解，不仅占用大量土地资源，也会对水体、空气造成严重污染。聚乳酸是在目前合成树脂中性价比最高的生物可降解塑料，力学性能优良，可以替代部分通用塑料用于农业、包装材料及服装等领域，且其制品可以完全降解成水和二氧化碳，减少白色污染。另外，聚乳酸因其生物质来源的特性，具备碳捕获属性，其进行“种植固碳-发酵排碳-生产排碳- 分解排碳”的自闭环系统，能够大幅减少塑料的碳排放。

目前，高分子量聚乳酸的制备主要采用“两步法”，即乳酸先脱水缩聚制备聚乳酸低聚物；而后解聚环化制备丙交酯，丙交酯经提纯后可开环聚合制备高分子量聚乳酸。但是，在丙交酯开环制备聚乳酸的工艺过程中，痕量水的存在会引发丙交酯的开环聚合，导致聚乳酸的分子量降低、分子量分布变宽、耐热性变差，不利于聚乳酸工业化生产过程中的质量控制。因此，对微量水的控制与去除在丙交酯开环聚合制备高分子量聚乳酸的工艺中至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于原位干燥除水提高聚乳酸分子量的方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于原位干燥除水提高聚乳酸分子量的方法，包括以下步骤：

(1)将丙交酯、催化剂、引发剂和干燥剂粉末添加至聚合釜中，机械搅拌混匀；所述干燥剂为无水钙盐、钠盐或铝氧化物，其质量占丙交酯质量的0.01～0.1％；

(2)在50～200Pa条件下，将聚合釜温度升至40～80℃，保持0.5～2h；

(3)向聚合釜中充入惰性气体作为保护气，保持机械搅拌；将温度升至170～210℃，反应0.5～4h；从釜底出料后造粒，得到高分子量聚乳酸。

作为本发明的优选方案，所述干燥剂是无水硫酸钙、无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠和无水氧化铝中的一种。

作为本发明的优选方案，所述干燥剂粉末的平均粒径在0.01～100微米之间。

作为本发明的优选方案，所述催化剂为锡类催化剂、钛类催化剂或锌类催化剂中的一种，其质量占丙交酯质量的0.01～1％。

作为本发明的优选方案，所述催化剂是辛酸亚锡、氯化亚锡、钛酸四异丙酯或氧化锌中的一种。

作为本发明的优选方案，所述引发剂为醇类，其质量占丙交酯质量的0.01～1％。

作为本发明的优选方案，所述引发剂是月桂醇、苯甲醇、乙二醇、丙三醇或季戊四醇中的一种。

作为本发明的优选方案，所述惰性气体是氮气或氩气。

发明原理描述：