[发明专利]一种提纯丙交酯的方法

说明书

本发明涉及一种提纯丙交酯的方法，首先将粗丙交酯进行预处理，然后加水进行快速反应，反应时间≤10min，反应温度低于18℃，得到水萃料液；向水萃料液中加入低碳醇溶剂，反应后过滤、洗涤、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‑丙交酯等杂质，得到高品质丙交酯产品，且操作简单、方便、安全。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种提纯丙交酯的方法。

背景技术

传统高分子材料给人们带来无数便利的同时，也给环境带来了诸多负担，“白色污染”正在成为一个日趋严重的问题。在此背景下，聚乳酸作为一种可完全生物降解的高分子材料，得到了越来越多的关注。2019年，全球及中国聚乳酸规划产能已达百万吨。最近几年国内聚乳酸产业呈现爆发式增长，一些企业有5-30万吨聚乳酸装置建设规划，预计未来5年内国内产能也将达到百万吨。而其关键单体原料丙交酯，目前主要的生产企业为荷兰的Purac和美国的Natureworks；国内的丙交酯合成工艺和装备与国际水平差距较大，产品收率、光学纯度较低，开环聚合得到的聚乳酸分子量较低，产品适用面窄，已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。

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，Natureworks公司工业上L-丙交酯提纯工艺主要是通过精馏工艺进行精制，经脱轻塔、脱重塔脱除其中的杂质组分，得到L-丙交酯产品。但精馏操作必须在高真空、高温条件下进行，且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。而溶剂重结晶工艺，重结晶效果不好，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-丙交酯的效果会进一步降低。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。