聚乳酸合成及应用研究(doc 9页)
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Hiltunen等研究了不同催化剂对乳酸直接聚合的影响,在适合催化剂和聚合条件下,可制得相对分子质量达3万的聚乳酸。日本Ajioka等开发了连续共沸除水直接聚合乳酸的工艺,PLA相对分子质量可达30万,使日本Mitsui Toatsu化学公司实现了PLA的商品化生产。国内赵耀明1以D,L-乳酸为原料,联苯醚为溶剂,锡粉为催化剂(200目),在130℃、4000Pa条件下共沸回流,通过溶液直接聚合制得相对分子质量为4万的聚合物。秦志中2等用锡粉作催化剂,分阶段升温减压除水,通过本体及溶液聚合制备了相对分子质量达到20万的高分子量聚乳酸;他们的研究表明在直接法制备聚乳酸的过程中,为防止前期带出大量的低聚物,并且确保在聚合反应过程中所生成的水排除干净,宜用低温高真空,中温高真空,高温高真空的工艺路线;还对聚乳酸的降解性能进行了研究。王征3等采用精馏-聚合耦合装置SnCl2•2H2O的催化体系研究了直接聚合过程中温度、时间、压力对聚合物相对分子质量的影响;研究表明延长聚合时间,适当提高反应温度,采用高真空度可以有效降低体系水分含量,从而提高聚合物的相对分子质量。现已可由直接聚合方法制得具有实用价值的PLA聚合物,并且此聚合方法工艺简单,化学原料及试剂用量少,但直接聚合的PLA相对分子质量仍偏低,需进一步提高,才能使其具有更加广泛的用途。
从上式可以看出,在一定温度下,由于K为常数,因此只有降低水分子的含量,才能达到提高聚合度的目的,反应中微量的水分都可能使产物聚乳酸的相对分子质量大大减少。有利于小分子水分排除的方法比较多,如增加真空度,提高温度以及延长反应时间等等。此外,在聚合反应后期,聚合物可能会降解生成丙交酯,从而限制聚乳酸的相对分子质量的提高。因此,水分的脱出和降解副反应的控制是反应的关键。
熔融聚合方法熔融聚合是发生在聚合物熔点温度以上的聚合反应,是没有任何介质的本体聚合。其优点是得到的产物纯净,不需要分离介质,大幅降低了成本,但是产物相对分子质量不高,因为随着反应的进行,体系的粘度越来越大,小分子难以排出,平衡难以向聚合方向移动。在熔融聚合过程中,催化剂、反应时间、反应温度等对产物相对分子质量的影响很大。任杰4等对此进行了研究所得的最佳反应条件为反应30h、温度160℃、真空度为0-1333Pa、0.5%的氯化亚锡为催化剂。
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