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，且具有一定的機械強度，是理想的環(huán)保及醫(yī)療材料。然而中間體丙交酯的生產成本過高卻限制了聚乳酸的工業(yè)化生產。本文以乳酸為原料，采用微波輻射法制備高產率丙交酯，系統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，開發(fā)出了綠色微波輻射合成工藝。該工藝制備時間短，能耗低，降低了丙交酯的生產成本，制備出的丙交酯適用于開環(huán)法大規(guī)模生產聚乳酸。
　　微波輻射制備丙交酯的工藝過程分為脫自由水-預

2、聚合-裂解環(huán)化三個階段。通過實驗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，時間10min；預聚合階段微波功率80W，壓力0.095MPa，時間30min；裂解環(huán)化階段微波功率200W至不再有明顯餾出物，最終反應溫度不超過250℃。研究采用SnCl2與助催化劑A的復合催化體系，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溶劑

3、，最佳提純條件為：重結晶溫度4℃，乙醇用量2.5mL/g，重結晶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率為36%，制備時間比文獻報道縮短了1/2至4/5。
　　對丙交酯的生產規(guī)模進行了初步擴大，將乳酸用量100mL下的反應溫度與壓力隨時間的變化關系應用于350mL乳酸，得到丙交酯產率32%。對工藝進行了進一步改進，包括將粗丙交酯水洗后的洗液回用作原料，反應結束時的殘留物回用作催化

4、劑，提純后的廢乙醇蒸餾回收等。改進后的工藝制得的粗丙交酯經無水乙醇重結晶3次，得到適于聚合使用的純丙交酯，產率為53.6%。回用的催化劑可至少使用8次，節(jié)省了費用，簡化了工序，減少了廢物生成量，提高了丙交酯產率；洗液反復回用后減少了廢水生成量，提高了丙交酯產率；提純后的廢乙醇蒸餾回收使用，節(jié)省了費用，最大程度地減少了有機廢液生成量。整個工藝過程符合清潔生產的要求，適于生產規(guī)模的擴大。
　　將本工藝制得的丙交酯用于開環(huán)法制備聚乳酸。