[发明专利]一种高收率高纯度丙交酯的提纯方法

说明书

本发明涉及一种高收率高纯度丙交酯的提纯方法，包括（1）将预处理后粗丙交酯加水进行快速反应，反应时间≤10min，反应温度低于18℃，得到水萃料液；（2）向水萃料液中加入溶剂S1反应，反应后过滤得滤饼和滤液；（3）向步骤（2）滤液中加入溶剂S2，静置分层得到以溶剂S2相为主的料液，再经降温、静置后过滤，滤饼与步骤（2）滤饼经水洗、干燥，得到纯化丙交酯。本发明方法能够高效脱除粗丙交酯中的m‑丙交酯、乳酸、乳酸多聚体及色素等杂质，在获得高品质丙交酯的同时，进一步提高了丙交酯的收率。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高收率高纯度丙交酯的提纯方法。

背景技术

聚乳酸（PLA），具有良好的力学强度、生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性，是一种绿色高分子材料，具有广泛的应用前景和应用领域。随着聚乳酸生产技术的不断成熟及其应用市场的不断开拓，以非粮食作物→乳酸→聚乳酸为路线生产聚乳酸已开始进入产业化发展时期。美国Natureworks公司是目前世界上最大的聚乳酸生产商，产能14万吨，其中L-丙交酯产能达到了15万吨。预计至2020年，全球L-丙交酯和D-丙交酯的产能将突破50万吨。而目前，国内外生产的高分子量PLA多是由丙交酯开环聚合得到的。因此，高品质PLA的合成技术关键不仅在于其本身的聚合工艺，还在于其原料L-丙交酯的纯度和品质。

当前，丙交酯合成是以乳酸为原料，通过一步法和两步法制得，其中两步法是目前工业中常用的方法，即乳酸脱水缩合形成乳酸低聚物，然后低聚物高温催化裂解得到丙交酯。该过程所得丙交酯一般为淡黄色或黄色，其中含有乳酸、水、乳酸多聚体（二聚体、三聚体为主）、内消旋丙交酯（m-丙交酯）等杂质组分。这些杂质的存在都会对聚乳酸的品质造成一定的影响，如水、乳酸等酸性介质的存在会影响PLA的稳定性及聚合分子量，m-丙交酯的存在会降低丙交酯产品纯度，进而影响聚乳酸的力学性能。再者，丙交酯有较高的沸点、凝固点，具有热敏性，极易吸水开环，使得其提纯精制难度很大。

常用的L-丙交酯提纯精制工艺主要有溶剂重结晶、精馏、水萃取、熔融结晶等。目前，可工业化的L-丙交酯提纯技术是采用精馏工艺对粗丙交酯进行预处理，再用熔融结晶进行精制，但由于丙交酯的高沸点、高凝固点及热敏性，使精馏操作必须在高真空条件下进行，以降低操作的温度减少结焦、氧化，还需采取保温措施以免丙交酯因凝华而堵塞管道。同时，由于粗丙交酯中杂质水与酸性组分的存在，会促进丙交酯的聚合，丙交酯收率不高，因此采用精馏预处理粗丙交酯存在一定的难度。而溶剂重结晶工艺，效果很难达到高纯度产品的工业化要求；尽管通过增加结晶次数可提高产品的纯度但会使产品损失增大，降低产率，尤其是当粗丙交酯中含有较多的 m-丙交酯时，该方法提纯L-丙交酯的效果更差。水萃工艺能较好地脱除m-丙交酯，但同时会造成L-丙交酯开环水解，降低其收率；而且对乳酸二聚体、三聚体及有色物质等脱除效果不好。

CN101857585A公开了一种丙交酯的连续高真空提纯方法，该方法采用三塔串联操作，首次采用第一精馏塔脱除粗丙交酯中的水、乳酸和部分内消旋丙交酯，然后采用第二精馏塔脱除全部的内消旋丙交酯，最后采用第三精馏塔脱重，在塔顶得到纯度在99.0%以上、收率在90%以上的L-丙交酯产品。三个塔的操作压力分别为200Pa、200Pa、100Pa，该过程需要的真空度很高，以使精馏过程温度不至过高，减少丙交酯在精馏过程中发生的分解和热聚合，保证其收率和品质。但三塔串联精馏会导致提纯成本很高，且由于各组分沸点接近，所需的理论板数也较多。

CN101696204 A公开了一种采用水萃工艺提纯丙交酯的方法，将粉末状的粗L-丙交酯置于水洗装置中重复水洗，得到水洗丙交酯，然后将其脱水，得到精制丙交酯；丙交酯得率达到了 80%以上。但是该方法重复水洗易造成L-丙交酯开环水解，而且对粗丙交酯中的二聚体、三聚体及有色物质脱除效果较差，所得产品的纯度也不高。