專利名稱：聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聚乳酸的制備系統(tǒng)，特別涉及一種利用乳酸直接縮聚制備高分子量聚乳酸的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)與社會的發(fā)展，環(huán)境和資源問題越來越受到人們的重視，成為全球性問題。石油為原料的塑料材料應(yīng)用廣泛，這類材料使用后很難回收利用，造成了目前比較嚴(yán)重的“白色污染”問題；而且石油這一類資源不可再生，大量不合理的使用給人類帶來了嚴(yán)重 的資源短缺問題。降解材料的出現(xiàn)，尤其是降解材料的原材料的可再生性為解決這一問題提供了有效的手段。聚乳酸(PLA)是目前研究應(yīng)用相對較多的一種降解材料，它是以淀粉發(fā)酵(或化學(xué)臺成)得到的乳酸為基本原料制備而成的一種環(huán)境友好型材料，它不僅具有良好的物理性能，還具有良好的生物相容性和降解性能，且對人體無毒無刺激。但是，目前應(yīng)用性聚乳酸絕大部分是通過兩步法制備得到的。即先由乳酸經(jīng)齊聚和高溫裂解得到丙交酯，然后進(jìn)行催化開環(huán)聚合制備得到聚乳酸，兩步法制備過程繁瑣、成本高，得到的聚乳酸的價格比普通的材料高出好多倍，僅在高值的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了一些應(yīng)用。通過乳酸直接縮聚(一步法)制備聚乳酸可以簡化生產(chǎn)過程，減低生產(chǎn)成本。然而，一步法聚合過程中，縮聚裝置的合理設(shè)計(jì)對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。針對上述不足，需要研制出一種結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，而且效率較高的縮聚裝置，以滿足聚乳酸低成本、高效率工業(yè)化生產(chǎn)的需要。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，使其能夠采用一步聚合方法實(shí)現(xiàn)聚乳酸的低成本、高效率工業(yè)化生產(chǎn)，節(jié)約成本。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，包括本體聚合裝置和溶液聚合裝置；所述本體聚合裝置包括四口容器、冷凝器和單口接收容器I ;四口容器的端口 I與冷凝器的一端相連通，四口容器的端口 II用于連接惰性氣管；四口容器的端口 III插入攪拌套管，冷凝器的另一端與單口接收容器I相連通，冷凝器的管口設(shè)有用于連接真空泵的接口 ；所述溶液聚合裝置包括一端與四口容器的端口 IV相連通的恒壓干燥器，恒壓干燥器的另一端口與油水分離器連通，油水分離器的上端口與冷凝器連通，下端口與單口接收容器II連通，中部設(shè)有控制閥門I ;冷凝器上口設(shè)有用于連接真空泵的抽真空口 ；所述四口容器的端口 I和端口 IV分別設(shè)置控制閥門II和控制閥門III。本實(shí)用新型的有益效果為采用本實(shí)用新型所述的聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，采用乳酸作為原料，通過本體聚合裝置進(jìn)行脫水和初步聚合反應(yīng)后，再利用溶液聚合裝置進(jìn)行二次充分聚合，可以得到大分子量的聚乳酸。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，而且制備成本大大降低，極具推廣價值。以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述附圖I是本實(shí)用新型所述的聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示本實(shí)施例的聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，包括本體聚合裝置和溶液聚合裝置；所述本體聚合裝置包括四口容器I、冷凝器I 2和單口接收容器13 ;四口容器的端口I與冷凝器的一端相連通，四口容器的端口 II用于連接惰性氣管；四口容器的端口 III插入攪拌套管4，冷凝器I的另一端與單口接收容器I 3相連通，冷凝器的管口設(shè)有用于連接真空泵的接口 2a;所述溶液聚合裝置包括一端與四口容器的端口 IV相連通的恒壓干燥器5，恒壓干燥器5的另一端口與油水分離器6連通，油水分離器6的上端口與冷凝器II 7連通，下端口與單口接收容器II 8連通，中部設(shè)有控制閥門I 9;冷凝器II 7上口設(shè)有用于連接真空泵的抽真空口 6a;所述四口容器的端口 I和端口 IV分別設(shè)置控制閥門IIlO和控制閥門11111。使用時，先將控制閥門IIIll關(guān)閉，打開控制閥門1110，對四口容器I加熱、通氮?dú)?、攪拌和抽真空，原料乳酸中的水揮發(fā)成水蒸汽進(jìn)入冷凝管，在冷凝管的作用下，水蒸氣又冷凝為水滴注入左端單口接收容器I 3，從而實(shí)現(xiàn)對原料乳酸脫水過程。當(dāng)脫水過程結(jié)束后，在四口容器中加入催化劑，預(yù)定實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的水與脫水過程一樣流入單口接收容器I 3中，一段時間后得到一定分子量的聚乳酸；此過程稱為本體聚合過程。然后將控制閥門IIlO關(guān)閉，控制閥門IIIll打開，向四口容器中加入催化劑和溶劑；向油水分離器中加入同樣的溶劑，使溶劑的液面與分水器的出口處相平。實(shí)驗(yàn)設(shè)定條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程中生成的水和溶劑一起揮發(fā)進(jìn)入冷凝器中，在冷凝器的作用下轉(zhuǎn)為液態(tài)滴入油水分離器中由于水和溶劑不溶，且水的密度大于溶劑的密度，從而水沉于油水分離器的底部，而溶劑處于油水分離器的上部，這樣冷凝的溶劑與水分開，經(jīng)干燥器回流到四口瓶中循環(huán)使用；當(dāng)油水分離器底部的水積累較多時，可通過打開閥門I 9放水至單口接收容器II 8中，從而保證水不至于過多溢至四口容器中完成二次聚合反應(yīng)。采用本實(shí)用新型所述的聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，采用乳酸作為原料，通過本體聚合裝置進(jìn)行脫水和初步聚合反應(yīng)后，再利用溶液聚合裝置進(jìn)行二次充分聚合，可以得到大分子量的聚乳酸。通過實(shí)驗(yàn)證明采用本裝置制備聚乳酸，其效率比傳統(tǒng)的“兩步法”(即齊聚和高溫裂解)高出2. 5-3倍，生產(chǎn)成本節(jié)約2倍以上，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，極具推廣價值。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，其特征在于包括本體聚合裝置和溶液聚合裝置；所述本體聚合裝置包括四口容器(I)、冷凝器I (2)和單口接收容器1(3);四口容器的端口 I與冷凝器的一端相連通，四口容器的端口 II用于連接惰性氣管；四口容器的端口III插入攪拌套管(4)，冷凝器I的另一端與單口接收容器I (3)相連通，冷凝器I的管口設(shè)有用于連接真空泵的接口(2a)； 所述溶液聚合裝置包括一端與四口容器的端口 IV相連通的恒壓干燥器(5)，恒壓干燥器(5)的另一端口與油水分離器(6)連通，油水分離器(6)的上端口與冷凝器11(7)連通，下端口與單口接收容器Π(8)連通，中部設(shè)有控制閥門1(9)； 冷凝器II (7)上口設(shè)有用于連接真空泵的抽真空口(6a)； 所述四口容器的端口 I和端口 IV分別設(shè)置控制閥門II(IO)和控制閥門111(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚乳酸的縮聚制備系統(tǒng)，包括本體聚合裝置和溶液聚合裝置；通過本體聚合裝置進(jìn)行脫水和初步聚合反應(yīng)后，再利用溶液聚合裝置進(jìn)行二次充分聚合，可以得到大分子量的聚乳酸；通過實(shí)驗(yàn)證明采用本裝置制備聚乳酸，其效率比傳統(tǒng)的“兩步法”(即齊聚和高溫裂解)高出2.5-3倍，生產(chǎn)成本節(jié)約2倍以上，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，極具推廣價值。
文檔編號C08G63/78GK202415425SQ20122005875
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者何震, 張健榮, 曾小梅, 陳奎 申請人:重慶恒遠(yuǎn)晉通科技有限公司