一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法技术

本发明专利技术公开了一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法，属于聚酯解聚技术领域。本发明专利技术是在双(六甲基二硅基氮烷)镁或二丁基镁催化剂催化下，在醇类化合物参与下实现聚乳酸及其类似物的醇解获得有机小分子，从而实现废弃聚乳酸及其类似物的有效利用。本发明专利技术采用结构简单绿色环保的镁催化剂催化，工艺绿色环保，在温和条件下即可高效进行反应，且该催化剂具有很好的普适性，对于各种不同结构的聚乳酸及其类似物材料均具有很好的解聚效果。乳酸及其类似物材料均具有很好的解聚效果。乳酸及其类似物材料均具有很好的解聚效果。

【技术实现步骤摘要】
一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法


[0001]本专利技术涉及一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法，属于聚酯解聚


技术介绍

[0002]脂肪族聚酯类的生物质材料作为石油衍生材料完美的替代品，可由大气中可用的二氧化碳、水和阳光通过生物光合作用产生的，已被用于生产燃料和精细化学品，实现净碳排放量为零的目标。而聚酯材料由于其生物相容性和降解性，尤其是聚乳酸材料，其广泛用于包装材料和制药行业。因此得到了全世界的越来越多的关注。但是大量生产的聚乳酸材料也引发人们思考废弃聚酯的后处理问题。尽管聚乳酸作为一种可降解聚合物能够降解为二氧化碳和水，但这通常需要特定苛刻的环境条件，且耗时较长。寻求高效便捷实现聚乳酸材料后处理的方法，是目前亟需解决的环境问题。
[0003]目前实现聚合物的回收利用的方法主要有高温热解、水解、酶解法等。但是热解和水解通常需要高温的参与，损耗能量较多，提高了操作成本；而酶解法具有特异性，只能针对某些特定聚酯材料有解聚作用，也具有一定的局限性。另一种化学循环的方法是通过醇参与的酯交换反应，在转酯催化剂催化下，将聚酯醇解为有机小分子。这种方法不仅能够实现聚合物的解聚，完成废弃聚合物的后处理，同时，生成的醇解产物作为一种有用的化学品得到有效利用从而将废弃聚合物变废为宝，符合可持续发展的原则，因此具有重要的研究意义。
[0004]关于聚乳酸的酯交换醇解，目前仅有很少的文献报道。Enthaler等人报道了一种利用辛酸亚锡催化的聚丙交酯的解聚方法(Polym.Chem.，2020，11，2625
–
2629)，在甲醇的参与下，微波加热至160℃将聚丙交酯解聚为乳酸甲酯。但是，金属锡具有一定毒性，且高温的条件使得生产成本升高。
[0005]由此看见，对于废弃聚酯材料的后处理，通过醇解实现聚合物的循环利用具有诸多优势，但亟需一种简单高效、绿色环保的催化体系，从而在温和条件下快速实现聚酯材料的解聚。这对于环境保护以及可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法，在常压、惰性气体保护、一定温度下，以聚乳酸或聚乳酸类似物为聚合单元，在有机溶剂或无溶剂条件下，在双(六甲基二硅基氮烷)镁Mg[N(SiMe3)2]2或二丁基镁MgBu2催化剂催化下，在醇类化合物中催化聚合单元解聚。
[0009]进一步限定，聚合单元为以下结构中的一种或两种以上：
[0010][0011]其中，R1、R2为氢、烷基、烷氧基、芳基或卤原子，n的值大于等于1。
[0012]进一步限定，聚合单元的数均分子量为102～107g/mol。
[0013]进一步限定，醇类化合物为C1～C50醇中的一种或两种以上以任意比例混合。
[0014]更进一步限定，醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇、苄醇、苯丙醇中的一种或两种以上以任意比例混合。
[0015]更进一步限定，醇类化合物为甲醇。
[0016]进一步限定，有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或两种以上以任意比例混合。
[0017]进一步限定，催化剂的添加量为聚合单元的0.1～10wt％。
[0018]进一步限定，温度为20℃～200℃。
[0019]进一步限定，惰性气体为氩气或氮气。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术所采用的催化剂为结构简单绿色环保的双(六甲基二硅基氮烷)镁或二丁基镁催化剂，在醇类化合物的参与下，通过该催化剂催化的酯交换反应，在温和条件下即可将聚乳酸及其类似物解聚为有机小分子实现废弃聚乳酸的再利用，符合可持续发展原则。
[0022](2)本专利技术采用结构简单的镁催化剂催化聚乳酸及其类似物解聚，金属镁无毒、无色、廉价易得，生物相容性好，使得生产工艺更加绿色环保；且催化剂结构简单合成步骤少，使得生产成本更加经济。
[0023](3)本专利技术所采用的催化体系具有很好的普适性，对于多种结构各异的聚乳酸及其类似物，均具有良好的解聚效果。
附图说明
[0024]图1为实施例2的聚乳酸解聚产物的核磁谱图；
[0025]图2为实施例2中聚乳酸解聚过程中各阶段的状态。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
[0028]实施例1：
[0029]聚乳酸的解聚
[0030][0031]实验过程包括以下步骤：
[0032]取5mL的Schlenk瓶，抽烤并置换氩气后，于手套箱中，加入288mg聚乳酸(M
n
＝26000g/mol，PDI＝1.09)，然后加入3.8mg的Mg[N(SiMe3)2]2催化剂，于手套箱外，加入2mL甲醇和2mL二氯甲烷，常温搅拌反应。反应1.5h后，核磁检测反应体系，聚合物转化率为99％，获得醇解产物为乳酸甲酯。
[0033]实施例2：
[0034]聚乳酸的解聚
[0035][0036]实验过程包括以下步骤：
[0037]取500mL的三口烧瓶，抽烤并置换氩气后，于手套箱中，加入16.32g商业化的聚乳酸产品(生产厂家：义乌市双童日用品有限公司；直径：12mm)，然后加入1.15g的Mg[N(SiMe3)2]2催化剂，于手套箱外，加入113mL甲醇和113mL的二氯甲烷，常温搅拌反应。反应2小时后，核磁检测反应体系，聚合物转化率为99％，获得醇解产物为乳酸甲酯。过蒸馏去除剩余甲醇，获得20.84g乳酸甲酯，产率为80％。
[0038]实施例3：
[0039]聚乳酸的解聚
[0040][0041]实验过程包括以下步骤：
[0042]取5mL的Schlenk瓶，抽烤并置换氩气后，于手套箱中，加入144mg聚乳酸(M
n
＝11300g/mol，PDI＝1.17)，然后加入7.0mg的Mg[N(SiMe3)2]2催化剂，于手套箱外，加入1mL甲醇，常温搅拌反应。反应2h后，核磁检测反应体系，聚合物转化率为99％，获得醇解产物为乳酸甲酯。
[0043]实施例4：
[0044]聚乳酸的解聚
[0045][0046]实验过程包括以下步骤：
[0047]取50mL的Schlenk瓶，抽烤并置换氩气后，于手套箱中，加入11.0g聚乳酸(M
n
＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁催化体系催化解聚聚乳酸及其类似物的方法，其特征在于，在常压、惰性气体保护、一定温度下，以聚乳酸或聚乳酸类似物为聚合单元，在有机溶剂或无溶剂条件下，在双(六甲基二硅基氮烷)镁Mg[N(SiMe3)2]2或二丁基镁MgBu2催化剂催化下，在醇类化合物中催化聚合单元解聚。2.根据权利要求1所述的一种镁催化体系可控解聚聚乳酸及其类似物的方法，其特征在于，所述的聚合单元为以下结构中的一种或两种以上：其中，R1、R2为氢、烷基、烷氧基、芳基或卤原子，n的值大于等于1。3.根据权利要求1所述的一种镁催化体系可控解聚聚乳酸及其类似物的方法，其特征在于，所述的聚合单元的数均分子量为102～107g/mol。4.根据权利要求1所述的一种镁催化体系可控解聚聚乳酸及其类似物的方法，其特征在于，所述的醇类化合物为C1～C50醇中的一种或两种以上以任意比例混合。5.根据权利要求4所述的一种镁催化体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆刚，徐广强，周先悦，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：