一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法技术

本发明专利技术提供一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，包括以下步骤：将由丙交酯、乙交酯和己内酰胺组成的原料分别在干燥箱中于50℃和100Pa以内的真空条件下干燥2‑5小时；将干燥过的原料加入到反应器中，同时加入催化体系，所述催化体系为辛酸亚锡和氯化钯的复合物；所述反应器真空抽到100Pa以内，然后通入99.99％的氮气至0.11MPa，同等条件下真空充氮多于3次；保持反应器处于氮气压力0.3‑0.8MPa条件下反应。本发明专利技术通过乙交酯的加入量调控降解速率，使用该方法制备的丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物韧性好，应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法
本专利技术属于新材料合成
，具体涉及一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法。
技术介绍
传统塑料的广泛使用消耗了大量宝贵的不可再生的石油资源，在石油资源日益短缺的今天更加剧了能源危机。更为严重的是有百分之五十以上的塑料制品用后被废弃，而这些废弃物可在自然环境中存在几百年，不仅造成“白色污染”，还持续污染地下水和土壤，妨碍动植物生长，危及人类健康和生存。废弃物处理的传统做法是回收集中焚烧、掩埋或者再生利用，但前两种方式都会产生新的污染，阻断土壤水循环，增加有害气体排放。而以可再生的农作物为原料的生物质塑料作为塑料家族中的一员，它在使用前和使用中与传统石油基塑料具有相当或相近的使用性能和卫生性能，而在完成其使用功能后，能在自然环境中较快地降解为二氧化碳和水，最终回归自然，从而彻底解决塑料的“白色污染”问题。正是对能源危机的和环境污染的忧虑促使世界各国科研人员加大了生物质塑料的研发力度。各国政府也加强了法律建设和制度管理，鼓励和支持技术创新研究可降解的生物质塑料，限制使用传统石油基塑料。在所有可作为生物质塑料的材料中，聚乳酸是产业化最有前景的材料，丙交酯是合成聚乳酸的重要原料。然而聚乳酸在应用过程中有一些性能缺陷，降解速率不可控，韧性较差，本专利技术提供一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺的共聚物，可以优化聚乳酸的物化性能，通过乙交酯的加入量调控降解速率，改善韧性，拓宽应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，本专利技术通过乙交酯的加入量调控降解速率，使用该方法制备的丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物韧性好，应用范围广。本专利技术提供了如下的技术方案：一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，包括以下步骤：1)将原料丙交酯、乙交酯和己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和100Pa以内真空条件下干燥2-5小时；2)将干燥过丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到反应器中，同时加入催化体系，催化体系为辛酸亚锡和氯化钯的复合物，辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.5-1.5；添加量为原料的0.01-0.5％wt，优选辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.9-1.3，添加量为原料的0.05-0.2％wt；3)反应器真空抽到100Pa以内，然后通入99.99％的氮气至0.11MPa，同等条件下真空充氮不少于3次；最后保持反应器处于氮气压力0.3-0.8MPa条件下反应，优选压力0.4-0.6MPa；4)升温至120-200℃，优选温度在150-190℃，反应10-15小时后得到共聚物，共聚物的数均分子量35,000-70,000，分子量分布1.3-2.0。本专利技术涉及的开环共聚物：a)丙交酯、乙交酯与己内酰胺的重量比(10-20):(5-10):2；b)共聚物的数均分子量35,000-70,000；c)共聚物的分子量分布1.3-2.0。本专利技术的有益效果是：使用本专利技术的方法制备丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物，通过乙交酯的加入量调控降解速率，使用本专利技术方法制备的丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物韧性好，应用范围广。具体实施方式丙交酯的原料乳酸具有旋光立体结构，有L-乳酸、D-乳酸和D,L-乳酸三种。二份乳酸通过脱两份水得到丙交酯，丙交酯是合成生物降解材料聚乳酸的重要原材料。丙交酯有L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯和meso-丙交酯四种。本专利技术所述的丙交酯、乙交酯和己内酰胺共聚物，丙交酯可以是L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯和meso-丙交酯中的一种或多种，优选的丙交酯为L-丙交酯和D-丙交酯，进一步优选为丙交酯为L-丙交酯。丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法包括以下步骤：1)将原料丙交酯、乙交酯和己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和100Pa以内真空条件下干燥2-5小时；2)将干燥过的丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到反应器中，同时加入催化体系，催化体系为辛酸亚锡和氯化钯的复合物，辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.5-1.5；添加量为原料的0.01-0.5％wt，优选辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.9-1.3，添加量为原料的0.05-0.2％wt；3)反应器真空抽到100Pa以内，然后通入99.99％的氮气至0.11MPa，同等条件下真空充氮不少于3次；最后保持反应器处于氮气压力0.3-0.8MPa条件下反应，优选压力0.4-0.6MPa；4)升温至120-200℃，优选温度在150-190℃，反应10-15小时后得到共聚物，共聚物的数均分子量35,000-70,000，分子量分布1.3-2.0。实施例15公斤L-丙交酯、5公斤乙交酯和1公斤己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和50Pa真空条件下干燥5小时，将干燥过的L-丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到50L的反应釜中；同时加入催化体系辛酸亚锡和氯化钯的复合物50克，其中辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为1.5；抽真空充氮反复5次，最后保持反应系统压力为0.6MPa；反应釜升温至190℃，并开启搅拌，搅拌速率为60转/分钟，20分钟后停止搅拌，反应12小时后得到共聚物10.91公斤。GPC分析得出共聚物的数均分子量为41,000，分子量分布1.3；产物收率为99.2％。实施例25公斤L-丙交酯、3公斤乙交酯和0.6公斤己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和50Pa真空条件下干燥3小时，将干燥过的L-丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到50L的反应釜中；同时加入催化体系辛酸亚锡和氯化钯的复合物1克，其中辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.9；抽真空充氮反复5次，最后保持反应系统压力为0.3MPa；反应釜升温至200℃，并开启搅拌，搅拌速率为60转/分钟，20分钟后停止搅拌，反应10小时后得到共聚物8.5公斤。GPC分析得出共聚物的数均分子量为68,000，分子量分布1.5；产物收率为98.8％。实施例35公斤L-丙交酯、0.5公斤D-丙交酯、2公斤乙交酯和0.8公斤己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和50Pa真空条件下干燥3小时，将干燥过的L-丙交酯、D-丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到50L的反应釜中；同时加入催化体系二丁基锡和乳酸锌的复合物5克，其中辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为1.3；抽真空充氮反复5次，最后保持反应系统压力为0.4MPa；反应釜升温至155℃，并开启搅拌，搅拌速率为60转/分钟，20分钟后停止搅拌，反应15小时后得到共聚物8.25公斤。GPC分析得出共聚物的数均分子量为39,000，分子量分布1.6；产物收率为99.4％。实施例45公斤L-丙交酯、0.3公斤meso-丙交酯、2.5公斤乙交酯和0.8公斤己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和50Pa真空条件下干燥2小时，将干燥过的L-丙交酯和己内酰胺加入到50L的反应釜中；同时加入催化体系二丁基锡和乳酸锌的复合物1.5克，其中辛酸亚锡和氯化钯的摩尔比为0.5；抽真空充氮反复5次，最后保持反应系统压力为0.8MPa；反应釜升温至120℃，并开启搅拌，搅拌速率为60转/分钟，20分钟后停止搅拌，反应13小时后得到共聚物8.49公斤。GPC分析得出共聚物的数均分子量为46,000，分子量分布1.4；产物收率为98.6％。以上所述仅为本专利技术的优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将原料丙交酯、乙交酯和己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和100Pa以内的真空条件下干燥2‑5小时；2)将干燥过的丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到反应器中，同时加入催化体系，所述催化体系为辛酸亚锡和氯化钯的复合物；3)所述反应器真空抽到100Pa以内，然后通入99.99％的氮气至0.11MPa，同等条件下真空充氮多于3次；保持反应器处于氮气压力0.3‑0.8MPa条件下反应；4)所述反应器内升温至120‑200℃，反应10‑15小时后得到共聚物。

【技术特征摘要】
1.一种丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将原料丙交酯、乙交酯和己内酰胺分别在干燥箱中于50℃和100Pa以内的真空条件下干燥2-5小时；2)将干燥过的丙交酯、乙交酯和己内酰胺加入到反应器中，同时加入催化体系，所述催化体系为辛酸亚锡和氯化钯的复合物；3)所述反应器真空抽到100Pa以内，然后通入99.99％的氮气至0.11MPa，同等条件下真空充氮多于3次；保持反应器处于氮气压力0.3-0.8MPa条件下反应；4)所述反应器内升温至120-200℃，反应10-15小时后得到共聚物。2.根据权利要求1所述的丙交酯、乙交酯和己内酰胺三元共聚物的开环聚合方法，其特征在于，所述辛酸亚锡和所述氯化钯的摩尔比为0.5-1.5；所述催化体系的添加量与所述原料的重量百分比为0.01-0.5％。3.根据权利要求2所述的丙交酯、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金燃，
申请(专利权)人：盐城天顺机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32