[發(fā)明專利]一種環(huán)保型催化劑改進(jìn)制備的聚乳酸樹(shù)脂及其用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410112385.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103923305A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪平;陳雷;楊玉淳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興潤(rùn)博化工科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/06
• 分類號(hào): C08G63/06;C08G63/08;C08G63/87;C08G63/85;A61L31/06;B65D65/46;A01G13/02
• 代理公司: 嘉興君度知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 諸佩艷

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種環(huán)保型催化劑改進(jìn)制備的聚乳酸樹(shù)脂及其用途，屬于聚乳酸環(huán)保材料領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，綠色環(huán)保問(wèn)題已成為大眾最為關(guān)注的話題之一，其影響幾乎遍及所有產(chǎn)業(yè)，食品與紡織產(chǎn)業(yè)也不例外。聚乳酸是土壤中的微生物可以自然分解的聚合物，它可用于制造綠色環(huán)保型的食品包裝材料、醫(yī)用手術(shù)縫合線、可吸收的骨折內(nèi)固定物、無(wú)紡布、建筑用材及各種日用品等。由甜菜、谷物或馬鈴薯等農(nóng)產(chǎn)品為原料而制得的聚乳酸（PLA）纖維，是一種研究較多、性能較好、可生物降解的包裝材料或合成纖維。其廢棄后在自然界中可完全分解成CO₂和H₂O，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，因而是一種完全自然循環(huán)的可生物降解包裝材料。尤其在石油資源日益短缺、木材資源日益受到保護(hù)的21世紀(jì)，PLA原料（甜菜、谷物或馬鈴薯等農(nóng)產(chǎn)品）“可種植、易種植”的特性正好滿足人們追求自然、綠色、環(huán)保的要求，因此聚乳酸（PLA）材料被公認(rèn)為是21世紀(jì)優(yōu)異的“綠色環(huán)保材料”。?

聚乳酸材料除了具有普通塑料的特性外，還有良好的透明度、光澤度以及二次印刷性能。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和石油資源的減少，聚乳酸樹(shù)脂成為了石油基塑料的理想替代品。?

制備聚乳酸產(chǎn)品的縮合聚合或/開(kāi)環(huán)聚合工藝是以乳酸為原料，在一定的溫度下以有機(jī)錫等為催化劑進(jìn)行反應(yīng)而制得。乳酸聚合物的合成中，乳酸本身縮合的反應(yīng)較弱，要使用催化劑以降低反應(yīng)的活化能，降低反應(yīng)的溫度，縮短到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)的時(shí)間。常用的添加助劑有胺類和有機(jī)錫類。?

傳統(tǒng)有機(jī)錫類催化劑的使用，極大的方便了聚乳酸的生產(chǎn)，但是由此造成的環(huán)境問(wèn)題得到了廣泛的關(guān)注，這些金屬有機(jī)化合物催化劑會(huì)不可避免地在產(chǎn)品中殘留。有機(jī)錫、胺類等催化劑不僅會(huì)造成環(huán)境污染，還可導(dǎo)致生物畸形和慢性中毒，因此不適宜用于制備醫(yī)用聚乳酸材料及日用聚乳酸材料。該類催化劑已被歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家列入禁止使用名單。在我國(guó)，隨著人們對(duì)健康和環(huán)保的重視，逐漸減少乃至徹底廢除這類有毒有害催化劑也是大勢(shì)所趨。?

目前有機(jī)錫類雖然能滿足正常聚乳酸生產(chǎn)的催化合成反應(yīng)，但有機(jī)錫類催化劑選擇性差，尤其是水這一特殊介質(zhì)存在的條件下，使產(chǎn)品分子量分布較寬，分子規(guī)整性也較差，更為重要的是合成中不可避免地有重金屬的殘留，帶來(lái)了環(huán)境和安全的隱患。?

近年來(lái)，環(huán)境因素使聚乳酸生產(chǎn)中尋找環(huán)保型的催化劑變得迫切的需要，尤其是在醫(yī)藥工業(yè)以及包裝材料等領(lǐng)域，日益需要具有較低毒性問(wèn)題的替代物。鉍催化劑是傳統(tǒng)錫催化劑的另一種替代物。在美國(guó)專利US-353642和US-9516516中，公開(kāi)了以羧酸鉍為催化劑制備環(huán)保型聚氨酯材料及其使用方法；其中使用了有機(jī)鉍或/和有機(jī)鋅為催化劑。這些技術(shù)提供了使用環(huán)保催化劑制造聚氨酯材料的途徑，但是環(huán)保催化劑可以制造環(huán)保型聚乳酸樹(shù)脂的方法都沒(méi)有明確提供。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型催化劑改進(jìn)制備的聚乳酸樹(shù)脂，該聚乳酸樹(shù)脂不含有機(jī)錫、鉛和有機(jī)胺等重污染物質(zhì)；該聚乳酸樹(shù)脂可用于制造環(huán)保包裝材料革和醫(yī)用材料。?

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的聚乳酸合成中催化效率低、安全性能差、對(duì)環(huán)境影響大等缺陷。?

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種環(huán)保型催化劑改進(jìn)制備的聚乳酸樹(shù)脂，以羧酸和羧酸金屬鹽組合物為催化劑，以乳酸單體或者丙交酯單體為原料，通過(guò)直縮合聚合法或開(kāi)環(huán)聚合法制備而成。所述的縮合聚合法是將脫水后的原料乳酸、適量由羧酸和羧酸金屬鹽組成且羧酸質(zhì)量比為0～80％的催化劑組合物以及一定量的溶劑一起加入反應(yīng)釜中，控制最高反應(yīng)溫度及真空度，反應(yīng)一定時(shí)間后，停止加熱，冷卻至室溫，終止反應(yīng)。開(kāi)環(huán)聚合法是以本體聚合的方式進(jìn)行，將脫水后的原料丙交酯單體、適量由羧酸和羧酸金屬鹽組成且羧酸質(zhì)量比為0～80％的催化劑組合物溶液加入反應(yīng)釜中，使得丙交酯在120～200℃的溫度下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合，得到線型高分子量（平均分子量40萬(wàn)），較窄分子量分布的聚乳酸（亦稱聚丙交酯）。所述縮合聚合法或開(kāi)環(huán)聚合法制備得到的聚乳酸樹(shù)脂經(jīng)后處理得到成品；所述聚乳酸樹(shù)脂成品具有10meq/kg或低于10meq/kg的酸度和100000～1000000的重均分子量。?

對(duì)原料乳酸或丙交酯進(jìn)行脫水處理，脫水處理采用減壓除水工藝：除水溫度為70~120℃，真空度為20~80mmHg；在減壓脫水過(guò)程中，使用攪拌器進(jìn)行攪拌，脫水時(shí)間為2~6h?。?