[發明專利]CaO/MCF介孔堿性分子篩催化醇解聚乳酸的方法

有效

• 申請號: 201710682183.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107382718B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉福勝;趙玉軍;宋修艷;趙瑞陽
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C07C67/03
• 分類號: C07C67/03;C07C69/68;B01J29/03
• 代理公司: 山東博睿律師事務所 37238
• 代理人: 常銀煥

本發明公開了一種CaO/MCF介孔堿性分子篩催化醇解聚乳酸的方法，屬于廢棄資源高值轉化技術領域，其為以CaO/MCF型介孔堿性分子篩為催化劑、以甲醇為反應物降解聚乳酸的反應，反應結束后，經過濾、蒸餾等操作回收乳酸甲酯產品，聚乳酸（PLA）的醇解率可達98%以上，產品乳酸甲酯的選擇性可達90%以上。本方法以CaO/MCF為催化劑，甲醇為反應原料，反應條件溫和，反應方法簡單，原料價格低廉，產物回收工藝簡單，催化劑可以重復利用，降解效率高，能夠大大工業降低降解廢聚乳酸的成本，實為一種經濟有效地方式，值得推廣。

技術領域

本發明屬于廢棄資源高值轉化技術領域，主要涉及以CaO/MCF介孔堿性分子篩作為催化劑催化醇解廢聚乳酸的一種CaO/MCF介孔堿性分子篩催化醇解聚乳酸的方法。

背景技術

近年來，隨著以石油為原料的塑料、橡膠及纖維工業的迅速發展，地球上能源存儲量日趨減少、環境污染問題愈來愈嚴重，各國都在考慮可持續發展和環境保護問題。如何解決這些污染并開發出可自然降解的新型纖維材料已經成為近年來世界各國的重要研究目標。其中，以聚乳酸(PLA)為原料加工而成的可降解纖維材料尤其引人關注。聚乳酸(PLA)是一種優良的生物基聚合材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，是聚酯和聚苯乙烯等石油基聚合物的潛在替代品，可廣泛用于工業、包裝業和醫藥業等領域。隨著聚乳酸(PLA)生產與消費增長迅速，廢舊聚乳酸(PLA)的量越來越多。雖然聚乳酸(PLA)能夠在自然條件下降解，但降解周期過長，廢棄物堆放或填埋會占用空間、污染環境；另外，其降解產物CO2和H2O因無法直接進行循環再利用，也是巨大的資源浪費。因此，在不斷加強聚乳酸(PLA)材料制備技術研究的同時，對廢聚乳酸(PLA)的循環利用技術研究也日益受到人們的重視。

目前所報道的化學回收法主要有熱解聚和化學解聚。熱解聚法由于溫度較高，導致副反應多，難以獲得高純度的目的產物。因此，與熱解聚相比，化學解聚法更為有效，其中醇解法是重要的化學解聚法之一，通過該方法，可以將廢聚乳酸(PLA)醇解生成相應的乳酸烷基酯產品。目前，醇解法主要是在傳統強酸及離子液體存在下進行的，例如Brake(USPatent 5264617)利用硫酸、對甲苯磺酸和甲基磺酸等催化聚乳酸(PLA)的醇解反應。專利(CN 201510253141.9)采用液體路易斯酸催化聚乳酸(PLA)的醇解反應。這些方法的缺點是需要應用大量的傳統強酸作催化劑、催化劑不能重復回用、設備腐蝕、需中和水洗而導致廢水量大。專利(CN 201210146906.5)報道了采用離子液體為催化劑催化聚乳酸(PLA)的醇解反應。該系列方案可有效的降解聚乳酸(PLA)回收相應的產品，但離子液體不僅合成步驟繁瑣、成本高、用量大，而且也存在催化劑難以與產品簡單分離，難以重復利用，損失嚴重等缺點。申請號為201610407510.X的中國專利公開了將PLA廢棄物加熱溶解在丙交酯中，再加入水進行反應后，得到反應混合物；然后將上述步驟得到的產物與鈣源混合反應后，得到乳酸鈣的技術方案，該方案可將廢聚乳酸轉化成乳酸鈣產品，然而需要加入高沸點的丙交酯作為溶劑，熱熔聚乳酸過程能耗高(溶解溫度高達170℃以上)，乳酸鈣合成過程步驟繁瑣、水用量大，反應混合物(高沸點的丙交酯、乳酸鈣、鈣源、水、未轉化的聚乳酸)分離困難，會產生大量的廢水。

因此引入新方法來改善現有工藝弊端，實現廢聚乳酸(PLA)材料的化學循環利用具有重要意義。

發明內容

為了解決現有技術中存在的催化劑難以簡單分離、重復使用性能差或者合成步驟繁瑣、成本高、用量大以及反應條件苛刻等缺點，本發明提供了一種以CaO/MCF介孔堿性分子篩為催化劑催化醇解廢聚乳酸的CaO/MCF介孔堿性分子篩催化醇解聚乳酸的方法，該方法首次把負載型固體堿應用于廢聚乳酸(PLA)的降解，得到的產品純度高，同時催化劑性能穩定，環境友好，簡單分離，顯著避免設備腐蝕，可以進行良好的重復使用。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：