微波輻射法制備丙交酯的清潔工藝研究.pdf

1、聚乳酸類材料具有良好的可生物降解性及生物相容性，且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，是理想的環(huán)保及醫(yī)療材料。然而中間體丙交酯的生產(chǎn)成本過高卻限制了聚乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)。本文以乳酸為原料，采用微波輻射法制備高產(chǎn)率丙交酯，系統(tǒng)考查了各工序操作條件對制備工藝的影響并優(yōu)化了工藝參數(shù)，開發(fā)出了綠色微波輻射合成工藝。該工藝制備時(shí)間短，能耗低，降低了丙交酯的生產(chǎn)成本，制備出的丙交酯適用于開環(huán)法大規(guī)模生產(chǎn)聚乳酸。
　　微波輻射制備丙交酯的工藝過程分為脫自由水-預(yù)

2、聚合-裂解環(huán)化三個(gè)階段。通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳制備工藝條件為：以100mL乳酸為原料，脫自由水階段體系溫度170℃，壓力0.08MPa，時(shí)間10min；預(yù)聚合階段微波功率80W，壓力0.095MPa，時(shí)間30min；裂解環(huán)化階段微波功率200W至不再有明顯餾出物，最終反應(yīng)溫度不超過250℃。研究采用SnCl2與助催化劑A的復(fù)合催化體系，其用量為ω(SnCl2)0.4％，n(SnCl2)：n(助催化劑A)為1：2。選擇乙醇作為粗丙交酯提純?nèi)軇?/p>

3、，最佳提純條件為：重結(jié)晶溫度4℃，乙醇用量2.5mL/g，重結(jié)晶3次。提純后丙交酯在40℃，真空度0.098MPa下干燥20h后備用。本工藝制得的丙交酯產(chǎn)率為36%，制備時(shí)間比文獻(xiàn)報(bào)道縮短了1/2至4/5。
　　對丙交酯的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行了初步擴(kuò)大，將乳酸用量100mL下的反應(yīng)溫度與壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系應(yīng)用于350mL乳酸，得到丙交酯產(chǎn)率32%。對工藝進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，包括將粗丙交酯水洗后的洗液回用作原料，反應(yīng)結(jié)束時(shí)的殘留物回用作催化

4、劑，提純后的廢乙醇蒸餾回收等。改進(jìn)后的工藝制得的粗丙交酯經(jīng)無水乙醇重結(jié)晶3次，得到適于聚合使用的純丙交酯，產(chǎn)率為53.6%?；赜玫拇呋瘎┛芍辽偈褂?次，節(jié)省了費(fèi)用，簡化了工序，減少了廢物生成量，提高了丙交酯產(chǎn)率；洗液反復(fù)回用后減少了廢水生成量，提高了丙交酯產(chǎn)率；提純后的廢乙醇蒸餾回收使用，節(jié)省了費(fèi)用，最大程度地減少了有機(jī)廢液生成量。整個(gè)工藝過程符合清潔生產(chǎn)的要求，適于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。
　　將本工藝制得的丙交酯用于開環(huán)法制備聚乳酸。