L型聚乳酸的合成开题报告

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1、开题报告L型聚乳酸的合成聚乳酸(PLA)属于完全生物降解型高分子材料，它具有良好的生物可降解性、机械性能、物理性能以及生物相容性，正受到世人广泛的关注，但它高昂的成本极大地限制着它的应用。聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是以乳酸为原料直接聚合法，另一条是由乳酸缩聚生成低分子量聚乳酸，缩聚物解聚得到丙交酯，丙交酯纯化后开环聚合得到聚乳酸。目前为止由于直接缩聚法合成的聚乳酸分子量低，使得聚合物强度低，易分解。一直以来，人们比较关注的还是丙交酯的开环聚合这一路线上。L一丙交酯作为乳酸合成聚乳酸的中间产品，其生产成本和纯度直接影响聚乳酸产品的成本和性能。因此，开发L一丙

2、交酯提纯新技术,实现丙交酯的规模化生产十分重要。实验表明，采用熔融分步结晶法可有效的脱除粗丙交酯中的水、乳酸及内消旋丙交酯(M一丙交酯)，得到符合要求的L一丙交酯，利用短程蒸发法可有效脱除结晶母液中的有机物焦油，蒸发过程中的气相冷凝物再用熔融结晶法回收丙交酯，此时得到的结晶母液中富集了大量的乳酸和M一丙交酯，根据L一丙交酯和M一丙交酯水解速度差异，通过水萃去除结晶母液中M一丙交酯及可溶于水的乳酸。聚乳酸（PLA）是一种以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备的典型的可生物讲解高分子材料。聚乳酸也被称为聚丙交酯，是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度和熔点分别为6

3、0°C和175°C，在室温下是一种出于玻璃态的硬质高分子。聚乳酸不仅具有良好的机械强度、化学稳定性，还具有优良的完全生物降解性能、植物来源性、生物相容性、可吸收性以及染色性，已被广泛在服装、纺织、包装、农业、林业、土木建筑、医疗卫生用品、日常生活用品领域。聚乳酸在高分子科学诞生之际就已出现，但经过了漫长曲折的发展道路。Pelouze首先发现了乳酸线型二聚体-乳酸的形成，它是通过乳酸在高温（130°C）下脱水的酯化反应形成的。1913年法国科学家Nef首先用乳酸直接聚合合成了低分子量的粘稠体和质脆的玻璃体。1932年Carothers等人证实可以用丙交酯开环聚合的

4、方法得到分子量仅仅只有几千的聚乳酸。1954年Lowe又将其进一步完善。由于PLA在潮湿的环境中会缓慢水解，不像其它聚酯纤维耐久性强，PLA未能进入实用领域。然而，当年Carothers所认为的“易水解”缺点，正是目前科学家们普遍认为的可降解聚酯的优点，即存在酯兼得脂肪族高分子材料最易于生物降解。1962年美国的Cyanamid公司发现用PLA做成可吸收的手术缝合线，克服了以往用多肽制备的缝合线所具有的过敏性，且具有良好的生物相容性和可生物降解性。1966年，Kulkarni等人发现高分子量的PLA在人体内也是可降解的，从此PLA作为短期组织替换材料和药物释放机

5、制得到了广泛深入的研究。最具有实用价值的PLA纤维是1970年左右美国Ethicon公司制备的能够背人体吸收的手术缝合线，DeSantis等分析了等规的PLLA和它们的共聚物在医药学上的应用。而且人们发现PLA也具有通用塑料的性能。因此，PLA分子量的提高，促进了PLA应用领域的迅速扩大。1987年Leenslag等研究出高分子量的PLA，其机械强度有了很大改善，PLA作为骨折内固定材料的研究开始显示出广阔的前景。20世纪90年代PLA研究开发形成高潮。但是，利用丙交酯的开环聚合合成PLA，由于聚合单体丙交酯成产和纯化的步骤冗长，成本高，限制了PLA的商品化生产

6、，使PLA得实际使用仅限于生物医学领域，而无法满足当今世界对此完全降解材料的需求。合成高分子量的聚乳酸，需要化学纯度和光学纯度均很高的L一丙交酯，国内外许多学者对丙交酯的合成与精制开展了大量的研究工作。粗丙交酯中主要杂质有M一丙交酯、乳酸、乳酸二聚体、乳酸三聚体以及水，其中乳酸及其二聚体和三聚体等为酸性，它们的存在会使聚乳酸分子链因酸解而遭到破坏，微量水也会使形成的丙交酯水解，严重影响聚乳酸分子量，M一丙交酯的存在大大降低聚乳酸的力学性能，因此，首先需要对粗丙交酯进行提纯。而长期以来，丙交酯的生产成本一直是制约聚乳酸大规模生产及推广应用的最重要因素之一。通过文献

7、可知各种最新的工艺，比如以合成制备的粗丙交酯为原料，分别采用了熔融结晶法及水萃法对丙交酯提纯进行了实验研究。详细研究了熔融结晶过程中结晶时间、结晶温差、发汗时间对产品浓度、结晶率、母液浓度、产品组分收率以及提纯能力的影响；水萃过程中研究了水萃时间、水萃温度、原料中乳酸含量对产品浓度、产品组分收率的影响。在上述研究基础上提出了可工业化的L一丙交酯绿色提纯新工艺路线。实验表明，采用熔融分步结晶法可有效的脱除粗丙交酯中的水、乳酸及内消旋丙交酯(M一丙交酯)，得到符合要求的L一丙交酯，利用短程蒸发法可有效脱除结晶母液中的有机物焦油，蒸发过程中的气相冷凝物再用熔融结晶法回

8、收丙交酯，此时得到的结晶