探究聚乳酸的立构选择性聚合研究

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1、南京林业大学硕士学位论文聚乳酸的立构选择性聚合研究姓名：董晓申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：高勤卫20070601摘要聚乳酸(PLA)具有优异的力学性能、生物相容性和生物降解性能，是一类重要的环境友好高分子材料，在医学材料、纺织材料、塑料和涂料等领域具有广阔的应用前景。此外，PLA的原料可以由谷物发酵制备，是一种可再生的资源，可以替代石化产品类原料。因此，聚乳酸的研究越来越引起人们的关注。聚乳酸具有聚L一乳酸(PLLA)和聚D一乳酸(PDLA)两种手性结构，一般采用丙交酯开环聚合或由乳酸直接缩聚制备。聚乳酸的微结构决定了材料宏观性能。因此，人们开始关注PLA的可控

2、聚合，调控聚乳酸的手性结构。目前，可控聚合研究主要集中于丙交酯的开环聚合领域，而乳酸的可控聚合研究极少。本论文以D，L．乳酸为原料，以锡盐，质子酸体系为催化剂，熔融缩聚合成PLA，并采用粘度法、旋光法、红外光谱法、差示扫描量热法、广角x衍射法、凝胶渗透色谱法、核磁共振等方法对所得PLA的分子量、光学活性、热性能、微结构等进行了详细的研究，探讨了催化剂种类、反应时间、反应温度，催化剂用量(锡盐与预聚物的质量百分比)、催化剂配比(锡盐与质子酸的摩尔比)等反应条件对PLA的结构与性能的影响。本文比较了六种锡盐／质子酸催化剂体系对D，L．乳酸聚合的立构选择性，PLA的光学活性与分子

3、量取决于催化剂体系，其中萘二磺酸／SnCl2(B体系)与萘二磺I骏／Sn(Oct)2(E体系)可以制备较高分子量和高光学活性的以L一构型为主的PLA。以B体系作为催化剂时，PLA的光学活性与分子量随着反应时间，．反应温度、催化剂用量以及催化剂配比而改变。反应温度过高或反应时间过长易导致聚合物颜色加深。在反应时间15小时、反应温度180"C、SnCl2用量0．5wt％、SnCl2，萘二磺酸摩尔比为O．5、真空度．0．1MPa时，可以制备光学活性97％，特性粘数为O．24的PLA。以E体系作为催化剂时，PLA的光学活性与分子量也同样随反应时间、反应温度、催化剂用量、催化剂配比而

4、改变。反应温度过高，反应时间过长易导致聚合物变色。在反应时间15小时、反应温度180"(2、Sn(Octh用量为O．5wt％、Sn(Ocl)2，砉l二磺酸摩尔比0．5、真空度-0．1MPa时，可以制备光学活性98％，特性粘数为O．26的PLA。总之，本论文以D，L．乳酸为原料，以锡甜质子酸体系为手性催化剂，采用熔融缩聚法成功合成了具有较高光学活性的以L．构型为主聚乳酸，避免了有机溶剂的使用，这将减少环境污染，提高生产效率，降低产品成本。该研究目前尚未见报道。关键词：D，L-乳酸，聚乳酸，立构选择性聚合，光学活性，熔融聚合AbstractPoly(1acticacid)feE

5、A、polymersareoneofthemostimportantenvironmentalfriendlypolymersbecauseoftheirbiodegradability,renewableresources，andexcellentproperties．PLApolymerscanbeemployedasapromisingcost—effectivealternativetocommoditypetro·-chemical—basedplasticsSOastolessenthedependenceofplaSticsonoilanddiminishth

6、epollutioncausedbywasteplasticproducts．PLAhastwochiralstructures-PLLDandPDLA．Bothpolycondensationoflacticacidandring-openingpolymerization(ROP)oflactidescailbeutilizedtopreparepo!v(1acticacid)．PropertiesofPLAarcdecidedbyitsmicrostructure．Therefore，thestereoseletivepolymerizationofPLAispaid

7、moreattentiontocontrolPLAmicrostructure．Sofar,thestereoselectivepolymerizationmainlyfocusesonthering—openingpol’y。“menzationoflactide．whilethestereoselectivepolymerizationoflacticacidislessstudied．Inthispaper,PLAispreparedthroughdirectsynthesisofmeltpolycondeu