[發明專利]一種α-羥基酸的聚合方法

在審

• 申請號: 201910134982.6
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN111607070A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 譚昊明;付其璋;陳和粲
• 申請（專利權）人: 上海泰初化工技術有限公司
• 主分類號: C08G63/06
• 分類號: C08G63/06;C08G63/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明名稱：一種α?羥基酸的聚合方法摘要：一種α?羥基酸的聚合方法，所述聚合方法在微波薄膜反應裝置中進行，利用所述微波薄膜反應裝置中的成膜裝置，使反應液體在反應器壁上沿著反應器壁運動，形成一層薄薄的反應液膜，用微波照射所述的反應液膜促進酯化反應進行，加速聚α?羥基酸的生成。

技術領域

本發明屬于聚合物的聚合方法領域，特別是涉及到一種在微波反應裝置中用微波促進α-羥基酸聚合制備聚α-羥基酸的方法。

背景技術

在越來越重視環境問題的今天，難降解的塑料對于人和自然的危害日益嚴重，以聚乙烯或者聚氯乙烯、聚苯乙烯為代表的生物難降解的高分子材料的使用受到限制。相反，以乙醇酸和乳酸為代表的聚α-羥基酸樹脂等親生物材料，由于其優秀的組織相容性、生物可降解性和可塑性，越來越得到廣泛的應用。

以聚乳酸為例，聚α-羥基酸樹脂的聚合方法有如下幾種：1. 直接聚合法：直接聚合法主要包括熔融聚合法、溶液聚合法和熔融-固相聚合法。直接聚合法合成聚乳酸見如下反應式：

1）熔融聚合法：在催化劑的作用下，乳酸分子經縮聚反應直接合成聚乳酸的方法稱為熔融聚合法。該方法成本低、成品率高、不需要分離物質就能得到較純的產物，但是所得到的產物相對分子量不高。

2）溶液聚合法：在反應體系中加入一種有機溶劑，該溶劑能夠溶解聚合物但不參與反應，并且能夠與反應體系中的水分形成共沸物，通過共沸回流，可以不斷將水從反應體系中帶出，保證反應向正方向進行，從而合成聚乳酸的方法稱為溶液聚合法。溶液聚合法需要消耗大量的溶劑，而且容易對環境造成污染。

3）熔融-固相聚合法：先將乳酸通過熔融縮聚得到低分子的預聚物，再將該預聚物處于高于其玻璃化轉變溫度且低于其熔點溫度的條件下進行進一步的聚合，從而得到相對分子量較高的聚乳酸的合成方法稱為熔融-固相聚合法。進一步聚合的機理是無定形區的低分子與大分子的端基進行反應生成高分子聚合物，使合成的聚乳酸的分子量和結晶度都得到了顯著提升。該方法制備的聚乳酸相對分子量較高，但是反應時間較長。

從以上的幾種聚合方法來看，第二種溶液聚合會導致有機溶劑對于自然環境的污染，第三種熔融-固相法則明顯地不適合工業化生產。只有第一種熔融聚合法才能真正有工業化應用前景。

然而，當熔融聚合法應用到聚α-羥基酸樹脂的制備和生產時，該技術路線面臨著一系列問題：1）首先，由于聚乙醇酸或者聚乳酸的聚合方式是逐步聚合，在這類反應進行的時候，由于樹脂的粘度較大，傳熱成為巨大的問題；2)其次，由于樹脂的粘度比較大，生成的水不能夠有效地從反應體系中移除。正是這種原因，導致聚酯的分子量較小，分布不夠均勻，材料的應用受到限制。為了解決這樣的問題，傳統的解決方式往往都是在150-300℃的高溫下，通過減壓脫出水分的方式制備，一般聚酯纖維的生產方式都是這樣進行的。

然而，這些手段的反應周期比較長，更為主要的是這些技術手段應用到α-羥基酸樹脂的制備和生產的時候就明顯地不太適用。這是因為，α-羥基酸樹脂會在聚合反應中裂解產生分子內交酯化產物。以乙醇酸或者乳酸聚合為例，乙醇酸和乳酸在聚合過程中會產生乙交酯和丙交酯這樣的產物。在150-300℃高溫和高真空度下，乙交酯和丙交酯會和反應所產生水一同從反應體系中蒸出來，從而使得α-羥基酸樹脂的品質受到影響。

為了制備品質比較好的聚乙醇酸或者聚乳酸，一般都是用乙交酯或者丙交酯開環聚合制備。 通過交酯制備聚α-羥基酸無形中提高了的生產成本，更為主要的是添加了一些催化劑，如醇鈉、金屬的烷基化合物以及路易斯酸等化合物。其中金屬有機化合物都是極端易燃易爆的，這有提高了聚合的安全風險。