一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，采取以下技術(shù)方案：a、在反應(yīng)釜中加入計量的3-羥基丁酸乙酯和計量的復(fù)合催化劑，充入氮?dú)庵脫Q釜中空氣，并以氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，加熱至150℃，充分?jǐn)嚢?~6小時；b、緩慢抽真空至絕壓為0.6~1.5Kpa，降溫至135℃，反應(yīng)6~15小時，回收乙醇；c、反應(yīng)完畢，得產(chǎn)物聚羥基丁酸酯，本發(fā)明新工藝中催化劑用量少，反應(yīng)時間短，收率明顯提高，成本大大降低，工藝操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有可生物降解性的聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料曾給人們帶來諸多方便和巨大財富，但是它所造成的白色污染己經(jīng)成為威脅生態(tài)環(huán)境的一個重要因素，因此，生物降解高分子材料的研制與生產(chǎn)，作為解決難以降解的廢棄物導(dǎo)致的環(huán)境污染和石油基產(chǎn)品原料短缺的有效途徑，越來越受到人們的關(guān)注，聚羥基脂肪酸酯(PHAs)是一類由微生物細(xì)胞內(nèi)合成的熱塑性和生物降解性較理想的生物高聚物，其單體成分可以是含3 — 11個碳的羥基脂肪酸，聚羥基丁酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長條件下儲存于細(xì)胞內(nèi)的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。聚羥基丁酸酯具有天然塑性，具有生物降解性、生物相容性、光學(xué)活性、壓電性等優(yōu)點，是一種硬而脆的熱塑性聚合物，在常溫下其力學(xué)性能與聚丙烯PP和聚苯乙烯相當(dāng)。具有與PP相仿的常溫力學(xué)性能、相近的熔融溫度、較低的耐溶劑性能和較好的耐紫外光老化性能。PHB的應(yīng)用前景十分廣闊，除了在醫(yī)用生物材料領(lǐng)域之外，還可在包裝材料、粘合材料、噴涂材料和衣料、器具類材料、電子產(chǎn)品、耐用消費(fèi)品、化學(xué)介質(zhì)和溶劑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，目前國內(nèi)外均無大規(guī)模的工業(yè)化，PHB主要通過生物發(fā)酵法生產(chǎn)。生物發(fā)酵法制備PHB生產(chǎn)成本高，大大限制了其推廣應(yīng)用?；瘜W(xué)合成PHB，可降低其生產(chǎn)成本，是最終將其推向市場的有效方法。
[0003]聚羥基丁酸酯化學(xué)合成路線有多種，主要實驗室合成方法包括以下幾種工藝路線:第一種是以B —丁內(nèi)酯為單體原料，開環(huán)聚合制備PHB，該法采用的催化劑復(fù)雜且價格昂貴，制備產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量也很低，與產(chǎn)品的應(yīng)用還有很大的距離；另外丁內(nèi)酯是一種致癌物，這與目前提倡的綠色環(huán)保產(chǎn)品相悖。第二種路線是以3-羥基丁酸為原料聚合制備PHB,由于3-羥基丁酸分子中含有一`個羥基和一個羰基，3-羥基丁酸本身受熱不穩(wěn)定，因此反應(yīng)過程中必須保護(hù)分子中的羥基和羰基，反應(yīng)非常復(fù)雜，每步反應(yīng)要求的反應(yīng)條件非常嚴(yán)格很難實現(xiàn)，經(jīng)過四步反應(yīng)后，聚合物的聚合度只能達(dá)到3，因此該法也不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。第三種如王加寧等在《聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成及生物降解性》一文中報道，以3-羥基丁酸乙酯為單體，選用了鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行本體聚合，制備PHB，其聚合反應(yīng)方程式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，采取以下技術(shù)方案:a、在反應(yīng)釜中加入計量的3-羥基丁酸乙酯和計量的復(fù)合催化劑，充入氮?dú)庵脫Q釜中空氣，并以氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，加熱至150°C，充分?jǐn)嚢?飛小時；b、緩慢抽真空至絕壓，降溫至135°C，反應(yīng)6~15小時，回收乙醇；c、反應(yīng)完畢，得產(chǎn)物聚羥基丁酸酯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，復(fù)合催化劑為鈦酸四異丙酯、二氧化硅和草酸鋰。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，復(fù)合催化劑中鈦酸四異丙酯、二氧化硅和草酸鋰的質(zhì)量比為14:3:3。
4.如權(quán)利要求1所述的一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，3-羥基丁酸乙酯和復(fù)合催化劑的質(zhì)量比為3000-30000:1。
5.如權(quán)利要求4所述的一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，3-羥基丁酸乙酯和復(fù)合催化劑的質(zhì)量比為5000-18000:1。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種聚羥基丁酸酯的化學(xué)合成方法，其特征在于，絕對壓力為0.6~1.5Kpa。
【文檔編號】C08G63/06GK103483562SQ201310444103
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】譚美蘭 申請人:南京年吉冷凍食品有限公司