[发明专利]一种以煅烧高岭土为催化剂催化一步法合成聚乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学技术领域，涉及一种生物医用降解材料聚乳酸的制备方法，具体涉及使用来源于煅烧高岭土作为催化剂用于合成聚乳酸的方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一类可降解的生物医用高分子材料。聚乳酸具有优良的生物降解性、生物相容性和生物安全性，其降解产物乳酸可参与人体内糖代谢，无残留，安全无毒，作为药物控制释放载体、手术缝合线、组织工程支架材料和骨修复材料等在生物医学领域有着广泛的研究和应用。

高分子量的聚乳酸通常是通过丙交酯(乳酸的环状二聚体)开环聚合得到的。专利U.S.Patent No.2,758,987中，先由L-乳酸制得L-丙交酯，再进而开环聚合得到聚乳酸。

虽然通过这种方法制得的聚乳酸具有优良的性能，但是在制备过程中诸如蒸馏、再结晶等工序需要耗费大量的人力和财力。高昂的成本使这种方法制得的聚乳酸无法作为通用塑料得到广泛的应用。聚乳酸也可以通过直接缩聚法制备得到。由于直接缩聚反应是一个乳酸、聚乳酸和水的动态平衡，并且在反应过程中存在的水解作用会降低聚乳酸的分子量，因此，通过直接缩聚法制得的聚乳酸分子量一般都比较低，从而限制了它的应用。日本人公开的专利SHO 59-96，123中，通过直接缩聚法制得的聚乳酸分子量在4000左右。我国同济大学任杰教授课题组则选用合适的扩链剂，成功的通过一步法合成工艺得到的高分子量聚乳酸(专利申请号：200410017212.7)。

进入21世纪以来，纳米矿物材料由于其优良特性被广泛应用于生产生活领域。高岭石类矿物是粒度极细的含铝硅酸盐，是高岭土矿石中的主要矿物成分。其基本矿物组成有高岭石组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈；埃洛石(多水高岭石)组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈·2～4H₂O；蒙脱石组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)2·nH₂O，与叶蜡石一致，但由于含有钠、钙、镁等碱金属元素，而又写成(Na，Ca)(Al·Mg)[Si₄O₁₀](OH)₂·nH₂O；伊利石(水云母)组矿物及叶蜡石等，并含有石英、长石、云母、褐铁矿、赤铁矿、明矾石及锐钛矿等杂质。质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。

与未煅烧高岭土相比，煅烧高岭土的结合水含量减少，二氧化硅和三氧化铝含量均增大，活性点增加，结构发生变化，粒径较小且均匀。特别是锻烧超细高岭土，需求旺盛，煤系锻烧高岭土与普通高岭土相比，白度高、粒度细，具有更好的化学稳定性、电绝缘性和油吸收性，并且耐火度提高，比表面积增大，比重减少，因此，锻烧高岭土被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料、橡胶、搪瓷、耐火材料、涂料、油漆、纺织、汽车等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种以煅烧高岭土为催化剂催化一步法合成聚乳酸的方法，该方法使用廉价、易得的锻烧高岭土作催化剂，反应产率高，制备得到的聚乳酸生物安全性高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种以煅烧高岭土为催化剂催化一步法合成聚乳酸的方法，其特征在于它包括如下步骤：(1)乳酸脱水：取乳酸，采用减压脱水工艺，脱水温度为70℃～150℃，真空度为10～200mmHg，在惰性气体存在条件下脱水，脱水1-5小时；(2)直接熔融缩聚：取脱水后的乳酸，以锻烧高岭土作为催化剂，在无水无氧条件下直接进行熔融缩聚反应，得到聚合物；再经后处理得到聚乳酸产品。

按上述方案，所述的乳酸是左旋乳酸、右旋乳酸中的一种或二种的混合，二种混合时为任意配比。

按上述方案，所述的惰性气体为氮气或氦气等。

按上述方案，所述的熔融缩聚反应中乳酸与锻烧高岭土按重量比(25-5000)∶1进行混合。

按上述方案，所述的熔融缩聚反应为25-280℃恒温反应12-96h。