乳酸合成丙交酯的研究现状

聚乳酸是目前应用最为广泛的可降解材料之一,丙交酯是由乳酸制备聚乳酸的中间体,其产率偏低是制约聚乳酸大规模应用的关键。对乳酸合成丙交酯近20年来的现状作了比较全面的回顾,包括乳酸合成丙交酯的主要方法、工艺及影响丙交酯产率的主要因素。进而提出了提高丙交酯产率应采取的相应措施。     

丙交酯精制工艺研究进展

丙交酯是合成高分子量聚乳酸的中间原料,其化学纯度决定聚乳酸的分子量及分子量分布,光学纯度影响聚乳酸材料的力学性能,丙交酯提纯精制是两步法聚乳酸合成中非常重要的一步。本文对丙交酯提纯最常用的方法:溶剂结晶法、蒸馏法、水萃法、熔融结晶法及耦合法逐一进行了阐述,并详细分析了各种方法的优缺点,展望了各种丙交酯精制工艺的工业应用前景,认为熔融结晶法与其它方法的耦合技术将是丙交酯最有发展前途的绿色提纯工艺。     

聚乳酸的合成研究

聚乳酸是一种脂肪族聚酯类可生物降解高分子材料,己成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。本文以D,L-乳酸（两种光学异构体）为原料,通过二步开环聚合法实验,探讨了乳酸合成D,L-丙交酯,以及丙交酯经重结晶提纯并充分干燥后,作为聚合单体进行聚合反应的反应历程中各种反应参数包括温度、反应时间、溶剂、催化剂种类等对丙交酯的产率和聚合产物的分子量的影响。     

离子液体催化合成丙交酯

丙交酯是合成可降解材料聚乳酸的重要中间体。以D、L-乳酸为原料,在离子液体催化剂存在下脱水环化合成丙交酯,研究了反应过程中离子液体的种类及用量等因素对丙交酯产率的影响,粗产品经重结晶纯化得到高纯度D、L-丙交酯,通过熔点、红外光谱和紫外光谱对产品进行了表征;实验表明,以离子液体为催化剂制备丙交酯具有可行性,体系粘度降低,反应条件温和,有利于丙交酯的生成;确定了[NH(C₂H₅)₃][HSO₄]为催化剂时的适宜工艺条件为催化剂用量5 wt%,缩聚温度110～140℃,解聚温度190～250℃。     

合成丙交酯工艺的改进

聚乳酸是一种重要的生物医用高分子材料，一般由中间体丙交酯开环聚合得到。合成丙交酯的收率是影响聚乳酸大规模生产及降低生产成本的关键因素。丙交酯的制备方法主要有减压法和常压气流法。在合成丙交酯的过程中，低聚体解聚为丙交酯的反应是在高温下进行的，很容易造成乳酸低聚体炭化变黑，导致丙交酯的收率大大降低。     

开环聚合法合成聚乳酸的研究

采用D,L-乳酸为原料,在丙交酯合成工艺中,以ZnO/Sn(Oct)2为催化剂,用量为反应物总质量的2.0%,同时采用减压气流法,能使丙交酯的收率高达39.2%;在丙交酯开环聚合工艺中,反应温度为160℃,制备出聚乳酸的分子量达到8.9×104。使用微机熔点仪、红外光谱(IR)分别对丙交酯的纯度与聚乳酸的结构进行了表征。     

乳酸一步法制备丙交酯的研究进展

丙交酯是合成可降解材料聚乳酸的中间单体,其生产成本和产品纯度决定聚乳酸产品的竞争力。一步法合成丙交酯具备工艺流程简单、能耗低、产品光学纯度高等优势,有望解决现有两步法工艺存在的问题。以催化剂和反应机理为切入点,分析了不同类型催化剂应用于乳酸一步法制备丙交酯的研究进展,并对比了两步法和一步法制备丙交酯的工艺路线和反应条件等差异。研究指出液相一步法有望成为未来丙交酯的主流生产工艺,开发稳定性高的分子筛催化剂是关键。     

D,L-丙交酯提纯溶剂的选择

考察了两种绿色无毒溶剂乙酸乙酯和乙醇在D,L-丙交酯提纯过程中的使用情况. 以熔点为指标表征重结晶后D,L-丙交酯的纯度，考察了重结晶温度、时间及D,L-丙交酯/溶剂比例对D,L-丙交酯重结晶收率的影响. 结果表明，在不同重结晶温度、时间及溶剂用量下，两种溶剂提纯3次后D,L-丙交酯的熔点均能达到聚合的要求. 使用两种溶剂提纯的经济性对比表明，乙醇较适宜作为D,L-丙交酯扩大生产中的提纯溶剂，其最佳的提纯条件为温度4℃或更低，重结晶时间在1 h以上，乙醇使用量为2.5 mL/g. 在此条件下，提纯3次后D,L-丙交酯的收率约为63%. 对重结晶所得物质进行了元素分析、FT-IR分析及1H-NMR分析，结果表明所得产物为环状D,L-丙交酯结构.     

几种L-丙交酯提纯方法的比较与优化

采用直接抽滤法、重结晶法和综合法对粗合成的L-丙交酯提纯,对精制L-丙交酯的熔点、旋光纯度以及其中水和乳酸含量进行测定.结果表明,根据粗L-丙交酯中各组份的物理性质的差异对其进行提纯(综合法)是一种较为有效的方法,用综合提纯方法能够得到光学纯度在99.5%以上的精制L-丙交酯.     

L-丙交酯合成技术现状与进展

丙交酯作为合成聚乳酸(PLA)的中间体, 其化学及光学纯度决定着PLA的品质。本文阐述了以乳酸为原料, 两步法制备丙交酯过程中温度、压力、反应时间、催化剂种类及用量等工艺条件对最终产品收率及纯度的影响。针对高温裂解所引起的问题, 提出采用新技术、新型反应设备及开发高效均相催化剂等方法使反应在较温和的条件下进行。同时, 对溶剂重结晶法、萃取法、精馏法及熔融结晶法在丙交酯提纯上的应用及特点作了介绍, 指出综合各种精制技术的耦合法精制工艺路线将具有较好的发展前景, 而将熔融结晶技术与其他方法相耦合则是一种更为绿色可行的技术路线。最后, 指出不断研发新的绿色提纯工艺技术, 仍是丙交酯合成技术的关键所在。     

丙交酯及聚乳酸的合成条件研究

以D, L-乳酸为单体、氧化锌为催化剂,使乳酸先缩聚后解聚制备了D, L-丙交酯;再以辛酸亚锡为催化剂,使丙交酯单体开环本体聚合制备了聚乳酸.考察了乳酸脱水温度、氧化锌用量对丙交酯收率的影响;考察了聚合温度、辛酸亚锡用量对聚乳酸相对分子质量的影响;用红外光谱(IR)、核磁共振光谱( 1H-NMR)对丙交酯及聚乳酸的结构进行了表征.结果表明,乳酸在130℃、氧化锌质量分数为1.3%时,仅用3h就可制得丙交酯,且其收率大于24%;丙交酯聚合时,当n(单体)/n(辛酸亚锡)＝ 5000、聚合温度在160℃时,常压聚合5h即可得到粘均分子质量为6.3×104的聚乳酸;IR、 1H-NMR测试结果表明环状丙交酯在辛酸亚锡催化剂作用下发生了开环反应.聚乳酸在氢氧化钠水溶液中降解实验表明,聚乳酸具有很好的降解性,在碱溶液中降解速度较快.     

低真空条件下D,L-丙交酯的合成研究

为了提高D,L-丙交酯的收率,研究了D,L-乳酸为单体,低真空条件下使乳酸单体先缩聚后解聚制备D,L-丙交酯的工艺条件。考察了制备过程中脱水温度、脱水率、催化剂量、聚合温度和解聚温度对丙交酯产率的影响。结果表明,以ZnO为催化剂,用量为1.2%,在全程低真空条件下,乳酸分别在120~160℃脱水和220~250℃解聚,以无水乙醇和乙酸乙酯作为溶剂改进了粗产品的提纯方法,可得到产率达40.2%的丙交酯。毛细管熔点法测定了产物的熔点,并用红外光谱、差示扫描量热法、X-射线衍射分析对产物进行了分析表征。所得产物为高纯的环状丙交酯。     

2-乙基己酸亚锡催化合成丙交酯的合成工艺研究

丙交酯是以乳酸为原料制备高分子量聚乳酸的中间体。研究以2-乙基己酸亚锡为催化剂,以D,L-乳酸为原料,在催化剂存在下通过脱水环化合成D,L-丙交酯。研究了催化剂用量、脱水时间、解聚温度对丙交酯产率的影响。实验结果表明,采用2-乙基己酸亚锡为催化剂,最佳催化剂用量为1.3%,最佳脱水温度为140℃,最佳解聚时间为90 min。用乙醇作为重结晶溶剂,可获得总产率达25.3%的纯D,L-丙交酯。通过熔点、红外光谱(IR)对产品进行了表征。     

新一代聚乳酸材料制备技术

<正>产品和技术简介:聚乳酸(PLA)是第一个商业化的生物塑料。构成聚乳酸的碳100%来自可再生生物质资源。生产聚乳酸的现行工艺由两段组成,首先从碳水化合物发酵制得乳酸,接着将乳酸脱水得到丙交酯(乳酸的二聚体)、丙交酯开环聚合得到聚乳酸(聚丙交酯)。乳酸发酵生产和丙交酯生产已经有成熟可靠的工艺。     

聚乳酸研究和产业发展情况及面临的主要问题探讨

聚乳酸是一种具有良好生物相容性、在环境中可降解的高分子材料,可取代石油基不能降解的塑料制品,广泛应用于各个领域,受到越来越多的关注。本文主要介绍的是以有机胍为催化剂,采用丙交酯开环聚合法生产聚乳酸的工艺。并对聚乳酸的改性研究、发展前景及急需解决的主要问题作了简要论述和讨论。     

关于二苯丙酸十二烷二酰肼对聚乳酸结晶作用的研究

聚乳酸(PLA)是一种可降解塑料,聚乳酸作为生物可降解高分子材料可实现从源头上减少对环境的污染,成为防治“白色污染”重要的始端控制技术。聚乳酸(PLA)是由乳酸脱水直接缩聚形成或由丙交酯开环聚合制得的线型聚酯类聚合物,PLA具有高透性、高强度、光泽度好等优点,但其本身还存在一些固有缺陷如耐热性差、结晶度低、结晶速率慢等,严重制约了其工业应用。了解PLA的结晶行为,改善PLA的结晶速度,从而改善材料的加工和使用性能,由此可见,加快聚乳酸(PLA)的结晶无论对基础研究还是技术应用都非常关键。     

丙交酯与聚乳酸的合成

以D,L-乳酸为单体,氧化锌为催化剂,将乳酸合成D,L丙交酯;再以辛酸亚锡为催化剂,使丙交酯单体开环聚合制备聚乳酸。结果表明,乳酸在130℃、氧化锌质量分数为1.1%时,其粗产品产率大于60%;丙交酯聚合时,辛酸亚锡用量为0.02 mL时,聚合温度为160℃,常压聚合5 h即可得到粘均分子质量为6.0×104的聚乳酸;测试结果表明丙交酯在辛酸亚锡作用下发生了开环反应。     

氦气鼓泡法制备L-丙交酯的新工艺

聚乳酸是一大类可生物降解的合成聚酯，在生物材料及生态材料领域有广阔的应用前景，引起工业及学术界广泛的研究兴趣，尤其是其单体L-丙交酯的制备一直是人们研究的重点和难点。传统的工艺主要是将乳酸预聚物解聚减压蒸馏而得。这种工艺存在反应温度高，工艺流程不连续，反应时间长，产物易被氧化及消旋化，且反应釜结焦现象严重；同时，反应需在高真空条件下进行，对设备密封要求高，该工艺难以大规模工业化。     

L-丙交酯制备技术的改进

为提高L-丙交酯的纯度和产率,对L-丙交酯的制备技术进行改进。根据聚乳酸合成、裂解、环化反应和重结晶过程的特点和规律,优化了L-乳酸的脱水、聚合温度、裂解温度、L-丙交酯蒸出速度和粗产品的重结晶等工艺条件,改进了冷凝装置及接收装置。在制备过程中注意控制裂解温度不超过230℃,使用自行设计的接收装置控制L-丙交酯蒸出速度,采用重结晶和水洗交替进行的纯化方法,使粗品产率超过80％,纯品产率达到40％。     

扩链法合成赖氨酸改性聚乳酸的研究

以D,L-丙交酯为原料,辛酸亚锡为催化剂,赖氨酸为引发剂,丙交酯开环聚合制备双端羟基聚乳酸（HO-PLA-Lys-PLA-OH）寡聚体,经16,-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）扩链获得赖氨酸改性的聚乳酸材料。用傅里叶红外光谱、核磁共振、接触角、粘度法等手段对赖氨酸改性聚乳酸结构和性能等进行了表征。结果表明：赖氨酸可以引发丙交酯聚合,产物为含赖氨酸的双端羟基聚乳酸寡聚体;扩链产物的粘均分子量是寡聚体的3.6倍,其接触角变大,亲水性降低。