[发明专利]一种丙交酯的合成方法及装置

说明书

本发明公开了一种丙交酯的合成方法及装置，采用乳酸单组分或乳酸加入催化剂双组分经过混合器进入寡聚物制备系统，经过底部循环增加停留时间，合成寡聚乳酸，气相组分经过精馏系统提高寡聚乳酸产率；寡聚乳酸经过提纯装置去除未反应乳酸和水；脱轻后的寡聚乳酸加入催化剂后经过混合器，进入解聚反应器解聚为丙交酯，重组分经过回流再次进入解聚反应器，轻组分经过提纯回收系统后得到丙交酯产物。采用此装置可以高效合成丙交酯，在短停留时间0.5‑5分钟内可获得产率为94‑98％的粗丙交酯，重组分聚乳酸分子量增加较慢，可以返回解聚；利用轻组分经过简单纯化系统后丙交酯产品中L‑丙交酯、D‑丙交酯或DL‑丙交酯含量为94‑98％，meso丙交酯含量0.5‑5.5％。

技术领域

本发明属于环境友好/生物医用可降解材料合成单体领域，尤其涉及丙交酯的高效合成工艺，具体是一种快速高产丙交酯的合成方法及装置。

背景技术

随着时代的发展，基于石油基的不可降解塑料的使用越来越广泛，但也随之带来很多环境污染问题，同时通用塑料对非再生石油资源的需求也影响到可持续发展的问题。聚乳酸是一种用途广泛的绿色高分子材料，适合于挤出、注塑、吸塑等加工，废弃后在自然环境中可降解为二氧化碳和水，对环境污染小，是解决“白色污染”的最佳选择之一。它具有良好的机械强度、化学稳定性、生物相容性和生物可吸收性；同时，它无毒、无污染，其降解产物可用于人体新陈代谢，可广泛应用于医疗行业、农业、食品包装、日常用品等领域。

目前，聚乳酸的合成方法主要有一步法和两步法：一步法以乳酸、乙醇酸及其衍生物为原料直接合成，如JP733861、JP599612、CN198764C中所述将乳酸直接缩聚成聚乳酸，但时间长、分子量不高，应用价值不高；两步法是将上述原料经缩聚-解聚得到丙交酯，经精制提纯后的单体开环聚合得到聚乳酸，如US5142023、EP261572、JP564688B、WO2009121830，所合成的聚乳酸相对分子量高。目前工业上主要用的是两步法合成，而丙交酯作为合成中间体，其制备与提纯成为了研究的重点。目前丙交酯合成时间较长如，ZL201510648014.9中解聚40min，ZL201310146469.1中解聚1-4h，放大后可能效率低、运行成本高。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的商品化丙交酯合成中停留时间长、效率低、成本高这一问题，提供了一种快速高产合成丙交酯的合成方法，使得反应器停留时间缩短，产率提高，为丙交酯工业化生产提供了低成本解决方案。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种丙交酯的合成方法，包括如下步骤：

(1)以L-乳酸或D-乳酸或DL-乳酸为原料，在100-180℃，压力为1-100KPa下进行聚合合成反应，轻组分回收乳酸提高收率，重组分回流提高寡聚乳酸分子量，得到重均分子量为500-3000Da的寡聚乳酸；

(2)步骤(1)得到的寡聚乳酸经提纯，去除未反应的乳酸和水；

(3)经步骤(2)提纯后的寡聚乳酸在催化剂作用下，于200-260℃，压力为0.1-1KPa下，进行解聚反应，轻组分进行纯化收集得到丙交酯产品，重组分回流重新解聚。

进一步地，步骤(1)中，聚合合成反应也可以在寡聚催化剂存在下进行反应，所述寡聚催化剂包括但不限定为氧化锌、乳酸锌、醋酸锌、异辛酸锌、硬脂酸锌、氧化亚锡、氧化锡、辛酸亚锡、氯化亚锡等锌类或锡类催化剂。

本发明进一步提供一种丙交酯的合成装置，包括：

寡聚物制备系统，用于以L-乳酸或D-乳酸或DL-乳酸为原料，进行聚合合成反应，得到寡聚乳酸，并将反应产物导入寡聚物纯化系统；

寡聚物纯化系统，用于对寡聚物制备系统导入的反应产物进行提纯，去除未反应的乳酸和水，并将提纯后的寡聚乳酸导入寡聚物解聚系统；