[发明专利]一种丙交酯的合成方法

说明书

一种丙交酯的合成方法，属于化工生产技术领域。将乳酸、铜盐、聚硒醚催化剂混合，先进行聚合反应，再进行裂解反应，蒸馏后收集馏分，得丙交酯。本发明合成方法产率较高，产品光学纯度也很高，能够用于制造高品质聚乳酸。催化剂多次循环使用不失活可以大幅度降低催化剂成本，从而降低了产品的生产成本。该方法不需要分离催化剂即可套用，能够开发为连续合成工艺，除了水之外，整体生产工艺无废弃物排放，对环境友好。

技术领域

本发明属于化工生产技术领域。

背景技术

聚乳酸是可降解材料，有望替代传统塑料，从而解决白色污染问题。聚乳酸合成方法主要有两种，一种是乳酸直接聚合法，另一种是丙交酯聚合法。其中，乳酸直接聚合法存在着催化体系复杂，反应设备易腐蚀等问题（设备腐蚀溶入的铁元素，会使得聚合物颜色变深，影响产品品相）。此外，乳酸聚合时脱去的水分子在体系内会导致材料结构发生变化，影响聚合物旋光纯度，从而可能使得制备的材料力学性能受到影响。丙交酯聚合法则可以解决上述问题。由于丙交酯聚合不生成水，采用这种方法制备的聚乳酸，有着优良的力学性能，可以做高端产品。因此，丙交酯是合成高品质聚乳酸的重要原料，有非常广阔的市场前景。

目前，合成丙交酯主要通过乳酸低聚-裂解两步来实现。存在着旋光纯度不佳、产率低、催化剂昂贵且不易套用等缺点。解决这些问题，在可接受的成本范围内合成高旋光纯度的丙交酯，可以为进一步生产高性能聚乳酸材料奠定基础，是该领域亟需解决的关键技术问题。

发明内容

针对以上现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种丙交酯的合成方法。

本发明提供的技术方案是：将乳酸、铜盐、聚硒醚催化剂混合，先进行聚合反应，再进行裂解反应，蒸馏后收集馏分，得丙交酯。

本发明方法采用铜盐作为催化剂，而铜盐是常见化合物，可以直接购买；而聚硒醚也可通过已知方法由可购原料合成（Sustainable Energy Fuels, 2020, 4, 730–736），聚硒醚催化剂合成简便，可以充分利用硒与金属的配位能力稳定金属催化剂，利用硒与正电中心的亲核力保持产品旋光构型，同时利用硒周围的化学环境使得催化剂更加稳定，从而可以多次循环使用而不失活。

本发明合成方法产率较高，产品光学纯度也很高，能够用于制造高品质聚乳酸。催化剂多次循环使用不失活可以大幅度降低催化剂成本，从而降低了产品的生产成本。该方法不需要分离催化剂即可套用，能够开发为连续合成工艺。除了水之外，整体生产工艺无废弃物排放，对环境友好。

进一步地，本发明使用的铜盐包括醋酸铜、硫酸铜、三氟甲磺酸铜、三氟醋酸铜、氯化铜、溴化铜、乳酸铜中的一种，其中优选三氟甲磺酸铜，该铜盐中含有强吸电子基团可以提高铜离子上电正性，有利于与乳酸中的氧络合，从而能够更好地催化聚合反应。

进一步地，本发明所使用铜盐质量为乳酸质量的0.1～0.5%，其中优选0.3%，使用这个剂量的铜盐催化剂，产品产率最高。

进一步地，使用聚硒醚质量为乳酸质量的0.5～2.5%，其中优选1.5%，使用这个剂量的聚硒醚催化剂，可以使得产品旋光纯度最高，并且性价比好。

进一步地，聚合温度在130～150℃之间，其中优选140℃，在此温度下聚合即可充分反应，又可避免副反应，从而产品产率最佳。

进一步地，真空裂解温度在180～200℃之间，其中优选185℃，在此温度下裂解充分，并且可避免更高温度带来的产品旋光纯度下降问题。

具体实施方式

一、聚硒醚的合成：

聚硒醚的合成方法已有文献报导。可以按照文献Sustainable Energy Fuels,2020, 4, 730–736中的方法来制备。

具体制备方法如下：