[发明专利]聚乳酸和高导电性聚乳酸聚合物的制造方法及其制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸和高导电性聚乳酸聚合物的制备方法及其设备，更具体而言，本发明涉及一种聚乳酸的制备方法，所述方法能够提高聚乳酸的产率、降低聚乳酸的制造成本、并根据聚乳酸的用途制造高分子量的聚乳酸，本发明还涉及高导电性聚乳酸聚合物的制备方法，因为可以有效地制造高导电性聚乳酸因而该方法就时间和成本而言是经济的，此外本发明还涉及聚乳酸和高导电性聚乳酸聚合物的制备设备。

背景技术

塑料材料因具有各种各样且优异的功能和较低的材料制造成本而为现代人的丰富生活和工业发展做出了贡献，不过，塑料材料也成为各种严重的环境污染的根源，例如，排放因焚烧或掩埋生产量大的各种废乙烯基树脂、泡沫聚苯乙烯、塑料容器等产生的环境激素、检测到毒性极强的二噁英、因废料的不完全燃烧所致产生的空气污染等等。为了解决这些塑料废物的问题，进行了各种研究通过以下方式能够获得塑料的便利又解决环境污染问题：在使用塑料后额外维持其降解性，同时在使用塑料时保持其可加工性、耐久性和机械性质。

同时，可降解的塑料包括通过诸如利用太阳光的光氧化、酮光解等化学反应而降解的光降解性塑料、在温度的影响下通过氧化反应降解的氧化降解性塑料、通过水解降解的塑料和通过微生物、酶等降解的塑料。此处，纤维素、果胶、半纤维素、木质素和淀粉是来源于植物的天然聚合物，基于稻秸制备的生物降解性聚合物指的是基于天然聚合物的生物降解性聚合物。在各领域应用这些生物降解性聚合物可减少环境污染。

通过利用固有的粘附性、热或水产生的泡沫的发泡性质将淀粉应用于淀粉类泡沫容器、淀粉类泡沫包装材料、减震器等，相应的产品目前已商品化。使用通过以微生物发酵淀粉等而制备的L-乳酸作为单体而化学合成的聚乳酸(PLA)的价格低于现有技术的合成的PLA，因此前者得以大量使用，二次加工成膜或织物的聚乳酸也具有优异的耐水解性。

然而，聚乳酸存在的问题是在乳酸的发酵过程中反应溶液的pH降低，乳酸菌的活性往往受到抑制，因而无法获得高浓度的乳酸。

因此，必须严格地控制pH和温度，特别是，问题在于需耗费长达24小时～35小时的时间用于淀粉的液化以及降解为单体，而且需花费很多来实现单体化。图1是描述现有技术的电渗析装置的概念性视图。尽管如图1所示在聚乳酸的制备过程中存在一个对乳酸进行电渗析的工序，但是现有技术的过程的问题在于需要高成本来安装设施，这是因为该设施必须包括用于执行将乳酸盐从发酵溶液分离的工序的设备和使乳酸盐分别分解为乳酸和氢氧化钠的设备。另外，通过电渗析装置提取并分离的乳酸含有各种有机酸，因而必须除去这些有机酸并将酸类纯化为纯乳酸。该工序称为乳酸纯化工序。尽管根据源自离子交换树脂的选择性吸附性的离子吸附分离法或电渗析法在现有技术中已经执行了该工序，但仍然存在的局限是诸如预处理等工序必须反复数次。

在合成聚合性PLA的方法中，已知使用微波来促进反应，已经公开了研究用试验装置，该装置包括其中安装有玻璃容器的微波炉，通过将少量的样品注入到相应的容器中来进行试验。不过，由于频率或输出不适合其中的内容物的量，因而该方法的效率低下，从而导致生产成本增加，这一直是个问题。

然而，仍然缺乏对通过聚乳酸的二次处理而制得的电子波屏蔽材料或用于各种导电性部件、电池、电容器等的材料的研究。

发明内容

技术问题

完成本发明旨在提供聚乳酸的制造方法，该方法就加工时间和成本而言是有效的，因为所述方法不会受到乳酸发酵工序中的反应的pH的影响，且温度控制的范围宽泛。

此外，本发明提供了聚乳酸的制造方法，该方法是更为有效的，因为用于使乳酸盐从发酵溶液分离的工序和用于分离乳酸与氢氧化钠的工序可在乳酸的电渗析工序中通过使用一个工序和设备进行，并且不需要预处理。

另外，本发明提供聚乳酸的制造方法，该方法允许方便地制造具有所期望的聚合物分子量的聚乳酸。

本发明还提供高导电性聚乳酸聚合物的制造方法，该方法允许应用诸如温度、压力、重量比等最适条件来确保高电导率，以使聚乳酸可用于电子零件，并且该方法还允许制造成本得以降低。

此外，本发明提供高导电性聚乳酸聚合物的制造方法，该方法允许方便且有效地制造所期望的高导电性聚乳酸聚合物。

另外，本发明提供高导电性聚乳酸聚合物的制造设备，其允许通过使用单一的设备来进行取代和聚合反应。

技术方案