[發(fā)明專利]可降解塑料聚乳酸

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310669879.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN104693425A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐蘋;李博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島浩泰水務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/06
• 分類號(hào): C08G63/06;C08G63/78
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種塑料，是一種可降解的塑料聚乳酸，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從20世紀(jì)初開始，塑料已逐漸發(fā)展成為一種可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的材料。然而，由于塑料的不可降解性，對(duì)我們的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞。可降解塑料聚乳酸是由可再生原料制備的，在微生物的作用下能徹底分解成水和二氧化碳，具有完全降解性，加之其優(yōu)良的力學(xué)性能，是取代通用塑料的重要材料之一。

塑料作為一種新型材料，給我們的生活帶來了很大的便利。塑料的大規(guī)模應(yīng)用，是現(xiàn)代人類生活水平不斷提高的一個(gè)重要標(biāo)志。由于塑料比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、不銹蝕、有一定的絕熱和絕緣性能，因此，從20世紀(jì)初開始，塑料已逐漸發(fā)展成為一種廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的材料。我國塑料制品自1996年起已連續(xù)3年產(chǎn)量超過1500萬噸，居世界第2位，有些品種產(chǎn)量已居世界首位，如農(nóng)膜和地膜總產(chǎn)量超過100萬噸，人造革和合成革總產(chǎn)量達(dá)8.5億平方米，塑料編織袋總產(chǎn)量超過100萬噸等。以致于一些材料專家預(yù)言，過去曾經(jīng)占據(jù)天下的鋼鐵等金屬材料和玻璃、紙張，很可能要被塑料取而代之，塑料將作為萬能材料稱雄世界。

正當(dāng)塑料工業(yè)蓬勃發(fā)展之際，當(dāng)今的化學(xué)家和生態(tài)學(xué)家卻憂心忡忡。塑料的發(fā)展面臨著兩道難題：一是原料有限；二是污染環(huán)境。聚乳酸作為可降解塑料的成員，具有許多優(yōu)良的物理機(jī)械性能，良好的生物相容性及生物降解性，應(yīng)用前途廣大。聚乳酸及其共聚物的研究自上世紀(jì)50年代己經(jīng)開始，尤其是近30年來，國內(nèi)外對(duì)該領(lǐng)域的研究非常活躍，有關(guān)這方面的報(bào)道很多，研究領(lǐng)域從聚合到紡絲，后加工，從微觀結(jié)構(gòu)到宏觀性能都有涉及，但這些研究基本局限于實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模試驗(yàn)，受其工藝及價(jià)格的限制使工業(yè)化的實(shí)施存在很多困難，而且目前這些研究無很成熟的研究成果。因此，為了降低成本，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，在乳酸預(yù)聚物直接聚合機(jī)理研究基礎(chǔ)上，通過乳酸直接熔融聚合實(shí)驗(yàn)探索合理的合成工藝是有必要的。

目前由直接縮聚法制備聚乳酸所得到的相對(duì)分子質(zhì)量還不高，而許多方面的應(yīng)用都要求聚乳酸有較高的相對(duì)分子質(zhì)量，因此如何由直接縮聚法制備高相對(duì)分子質(zhì)量的聚乳酸是迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

聚乳酸材料具有完全可降解性，在自然界中微生物的作用下能徹底分解成水和二氧化碳，因而對(duì)環(huán)境沒有危害，克服了化工塑料的最大弊病。另外，聚乳酸來源于可再生資源(例如玉米)，所以能減少不可再生的石化產(chǎn)品的消耗，進(jìn)而緩解人類資源危機(jī)。

由于聚乳酸的基本原料乳酸是人體固有的生理物質(zhì)之一，對(duì)人體無毒無害。且聚乳酸有良好的機(jī)械性能及物理性能，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便。可用于加工從工業(yè)到民用的各種塑料制品、食品包裝、快餐飯盒和工業(yè)及民用布。聚乳酸有良好的防潮、防油脂和密閉性，在常溫下性能穩(wěn)定，但在溫度高于55℃或富氧及微生物的作用下會(huì)自動(dòng)分解，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利。

本品的各組分質(zhì)量份配比范圍為：乳酸30-100，丙酮30-80，分子篩3A型20-40，乳酸50-90，對(duì)甲苯磺酸50-90，辛酸亞錫30-70，鋅粉10-40，氯化亞錫30-90，四氫呋,40-100。

具體實(shí)施方式

直接由市場(chǎng)購得的分析純?nèi)樗嶂校刑穷愇镔|(zhì)，乳酸低聚體和水等雜質(zhì)，需要對(duì)乳酸進(jìn)行提純處理。提純方法：①首先，在四口燒瓶中加入180g乳酸，在加熱套上加熱減壓蒸餾，溫度保持在60℃左右，保持2h，脫出游離水。然后收集乳酸餾分，冷卻。②在上一步進(jìn)行的同時(shí)，稱取一定量的分子篩，裝入燒杯中放入真空干燥箱內(nèi)，加熱活化，待第一步完成后，將分子篩加入冷卻后的乳酸，進(jìn)一步的脫水，為防止光照和與空氣接觸，使乳酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，裝入遮光瓶密封儲(chǔ)存。經(jīng)蒸餾后的乳酸呈淺黃色，裝入遮光瓶中待進(jìn)一步處理。

在500ml燒瓶中加入180g乳酸，減壓蒸餾去水，溫度不超過60℃，時(shí)間2h到3h，壓強(qiáng)保持在640mmHg左右。在四口燒瓶中加入提純過的乳酸和適量的催化劑，同時(shí)向燒瓶中通入氮?dú)馀趴铡嚢杵鲾嚢瑁鸩郊訜幔セ磻?yīng)至一定程度后，加入活化后的分子篩進(jìn)一步去水并抽真空處理，升溫減壓，控制溫度逐漸升高，保持在170℃左右，壓強(qiáng)最后控制在100Pa左右，反應(yīng)時(shí)間大約為10h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫。取出聚乳酸成品。