[发明专利]关于聚合物合成的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造丙交酯的方法及装置，以及用于使用它们制造聚乳酸的方法及装置。

背景技术

聚乳酸是以乳酸为原料作成的脂肪族聚酯。作为合成聚乳酸的一个方法，如下所述：浓缩乳酸而使含有水分降低后，通过使其缩合而生成乳酸低聚物，在其中添加氧化锑等催化剂而使其发生一次解聚，由此生成环状二聚物(丙交酯)，根据需要进行结晶等的精制后，在丙交酯中添加异辛酸锡等催化剂而进行开环聚合。

在浓缩工序中存在作为不纯物而在单体的乳酸中含有10～15％左右的水分的情况，由于该水分容易引起单体间的酯化处理，因此需要除去该水分。在该浓缩工序中，通过120～250℃的加热及根据需要而使用真空泵等的减压来除去水分。

缩合工序通过120～250℃的加热及由真空泵等产生的减压环境、优选10Torr以下的减压而使乳酸单体间的酯化反应生成的水气化，将其除去。在此的减压与浓缩工序的减压不同，是用于使酯化反应进展的必要条件。通过该缩合工序从单体的乳酸生成乳酸低聚物。

缩合工序生成的乳酸低聚物被传送给解聚工序，在120～250℃的加热及由真空泵等产生的减压环境下、优选100Torr以下的减压环境下，通过与异辛酸锡、三氧化锑等解聚催化剂的接触，生成乳酸环状二聚物(丙交酯)。生成的丙交酯在解聚工序的环境下通常多为气体，通过冷却、冷凝进行回收。

作为聚乳酸合成中的丙交酯的制造方法开发有各种技术。例如如下的具有丙交酯反应器的丙交酯制造装置，该丙交酯反应器使含有乳酸低聚物的预聚物解聚，能够将丙交酯反应器内的非反应性的高沸点聚乳酸或其它的不挥发性不纯物的清洗流的一部分在丙交酯反应器的前一级进行再利用或供应给后一级的聚合用(专利文献1)。在该装置中，能够使从丙交酯反应器排出的反应液(含有乳酸低聚物和催化剂，以下称为残渣)向解聚工序回流，并使其向解聚工序前一级的浓缩工序或缩合工序回流，或向解聚工序后一级的开环聚合工序传送。

在专利文献1所记载的装置中，通过使残渣返回丙交酯反应器入口来提高原料收获率，通过使逆反应的开环聚合反应同时发生来增大分子量并使残渣的粘度高于乳酸低聚物的初始状态。因此，残渣中含有的催化剂的活性成为扩散速率而表观上降低，解聚反应速度降低。其结果，存在设备的运转不稳定的问题。使残渣向浓缩工序或缩合工序回流时，由于残渣中含有催化剂，因此存在妨碍缩合反应而乳酸低聚物的分子量降低的问题。向开环聚合工序传送时，存在聚乳酸中混入分子量低的乳酸低聚物、分子量分布广、结晶性降低等聚合物物性劣化的问题。

专利文献1：日本专利第3258324号公报

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，在对乳酸低聚物进行解聚并对得到的丙交酯进行开环聚合的聚乳酸的制造中，提供一种高效地得到丙交酯的方法及装置。

本发明者们为了实现上述目的而锐意研讨的结果，发现了通过使解聚装置内残留的粘度高的残渣再次发生解聚反应而使残渣中含有的乳酸低聚物的分子量降低，而残渣的粘度降低，解聚反应效率提高，从而完成了本发明。

即，本发明包含以下方面。

(1)一种丙交酯的制造方法，通过对乳酸低聚物进行解聚而连续或间歇地制造丙交酯，其中，包括：

a)在解聚装置中使乳酸低聚物发生解聚反应而合成丙交酯的工序；

b)在比解聚装置的反应容器的每单位液量的蒸发面积大的反应容器中使解聚装置内的残渣发生解聚反应，使残渣中含有的乳酸低聚物的分子量降低的工序；

c)对通过解聚反应而作为气体生成的丙交酯进行冷凝并回收的工序。

(2)根据(1)所述的方法，其中，还包含使b)的工序中生成的分子量降低了的乳酸低聚物返回解聚装置的工序。

(3)根据(1)或(2)所述的方法，其中，在b)的工序中，使用外力使熔融物即残渣薄层化。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的方法，其中，在b)的工序中，使用离心薄膜蒸发器进行解聚反应。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的方法，其中，还包含通过缩合乳酸而合成乳酸低聚物的工序。

(6)一种聚乳酸的制造方法，包含：通过使用(1)～(5)中任一项所述的方法对乳酸低聚物进行解聚而制造丙交酯，并对得到的丙交酯进行开环聚合的步骤。