一种乳酸直接制备丙交酯的方法技术

本发明专利技术提供了一种乳酸直接制备丙交酯的方法，包括以下步骤：将乳酸溶液和有机溶剂混合，在催化剂的作用下反应，得到丙交酯；所述催化剂为氧化铝骨架和H

【技术实现步骤摘要】
一种乳酸直接制备丙交酯的方法


[0001]本专利技术涉及环境友好的可降解聚合物
，尤其涉及一种乳酸直接制备丙交酯的方法。

技术介绍

[0002]近年来传统塑料的不合理废弃带来的环境危害日益明显，这些塑料废弃物很难在自然环境中降解，造成了非常严重的危害；最新的研究表明微塑料颗粒已经出现在了远离人类社会的南极洲，这些肉眼不可见的微塑料颗粒甚至可以进入体内直接对人们的身体健康产生了威胁。因此，解决这一环境问题刻不容缓，在众多解决方法中，使用可降解塑料替代传统塑料是当前研究的热点。在众多可降解材料中，聚乳酸材料来源于生物，并且性能优异，成为了当前成功商业化生产的可降解材料之一。当前市场对聚乳酸塑料的需求旺盛，产品供不应求，国内多家公司的数十万吨的生产线都在计划建设之中，聚乳酸产业化快速发展。
[0003]目前，实际商业应用的聚乳酸材料是通过丙交酯开环聚合的方法生产，原料丙交酯的纯度与成本对聚乳酸的商业化开发影响明显。而当前丙交酯主要通过低聚再裂解的两步法生产，这一生产路线技术成熟，已经得到了规模化的应用。但是这一技术方法需要较高的温度与较长的时间，例如，CN102675277A公开了一种两步法制备丙交酯的方法，首先在低于100℃下减压对原料乳酸脱水处理，再加入催化剂升高反应温度继续脱水处理得到乳酸的低聚物，之后升温到接近200℃催化低聚物裂解得到丙交酯粗产物；粗丙交酯需要进一步的减压精馏才能得到满足聚合要求的高纯丙交酯。而其他的两步法生产丙交酯的研究中，通过催化剂的筛选可以提高丙交酯的生产效率，但仍然需要通过低聚再裂解的技术工艺。
[0004]虽然丙交酯的两步法的生产技术路线成熟，但其生产过程需要较高的温度与真空度，这对生产设备的需要较高，需要较高的投入并且丙交酯的生产成本较高，同时较高的裂解温度往往带来主要副产物内消旋丙交酯含量的提高；内消旋丙交酯的存在会在接下来的聚合中影响聚乳酸材料的熔点，降低产品的品质，而除去内消旋丙交酯的工艺流程也带来了成本的提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题在于提供一种丙交酯的制备方法，其可利用乳酸直接制备丙交酯，且高选择性的制备丙交酯。
[0006]有鉴于此，本申请提供了一种乳酸直接制备丙交酯的方法，包括以下步骤：
[0007]将乳酸溶液和有机溶剂混合，在催化剂的作用下反应，得到丙交酯；
[0008]所述催化剂为氧化铝骨架和H
‑
Beta分子筛组成的多孔框架材料。
[0009]优选的，以所述催化剂的质量为基础，所述H
‑
Beta分子筛的含量为70～85％，所述氧化铝骨架的含量为15～30％。
[0010]优选的，所述多孔框架材料中还键合有Sn的氧化物和Ti的氧化物中的一种或两
种，所述氧化物的负载量为0～5wt％。
[0011]优选的，所述制备丙交酯的过程具体为：
[0012]将乳酸溶液与有机溶剂混合，将得到的混合物流过装有催化剂的固体床反应装置，乳酸转化为丙交酯，控制床层温度实现丙交酯粗产物与有机溶剂在床层底部的分离与收集，进一步重结晶得到丙交酯。
[0013]优选的，所述乳酸的进料质量空速为每克催化剂每小时0.1～5g；所述催化剂与所述有机溶剂的固液比为1g：(5～50)mL；所述固体床反应装置的催化剂床层的温度为100～200℃；所述固定床反应装置底部加热段的温度为120～160℃。
[0014]优选的，所述多孔框架材料的制备方法具体为：
[0015]将骨架铝源、酸源、扩孔剂和水混合，再加入H
‑
Beta分子筛，混合后静置晶化，得到的产物依次进行干燥和焙烧，得到多孔框架材料。
[0016]优选的，所述铝源选自氧化铝、铝溶胶和拟薄水铝石中的一种或多种，所述酸源选自盐酸、硝酸和醋酸中的一种或多种，所述扩孔剂选自聚乙烯醇和田菁粉中的一种或两种，所述H
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Beta分子筛的粒径尺寸为10nm～2μm，硅铝比为10～300。
[0017]优选的，所述骨架铝源、酸源、扩孔剂和水的质量比为(1～5)：(0.1～0.5)：(0.2～0.4)：(4～6)。
[0018]优选的，所述铝源和所述H
‑
Beta分子筛的质量比为(1～1.5)：(2～5)。
[0019]优选的，所述干燥的温度为80～120℃，时间为10～15h，所述焙烧的升温速率为1～5℃/min，温度为500～600℃，时间为4～6h。
[0020]本申请提供了一种乳酸直接制备丙交酯的方法，其具体将乳酸溶液和有机溶剂混合，在催化剂的作用下反应，即可得到丙交酯，其中催化剂为氧化铝骨架和H
‑
beta分子筛组成的多孔框架材料；在制备丙交酯的过程中，本专利技术采用氧化铝骨架和H
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beta分子筛组成的多孔框架材料作为催化剂，利用催化剂的框架材料的微观孔道结构，催化了乳酸直接制备丙交酯，可以高选择性制备丙交酯；同时本申请采用的多孔框架材料具有多级孔效应，提高了乳酸在微观孔道内的催化效率。
[0021]进一步的，本申请可以将活性金属中心键合到多孔框架材料上，得到了双功能催化剂，进一步提高其对乳酸的催化性能；本专利技术所述多孔框架材料成型强度高，可以装填在固定床反应装置中，实现了乳酸原料连续进料下的催化以及丙交酯产品的连续出料，相比于其它采用粉末分子筛溶剂搅拌法的一步法制备丙交酯，本专利技术所述催化剂具有乳酸原料在催化剂床层停留时间短的、单程丙交酯转化效率高、催化剂床层可以连续应用的优势，具有良好的应用前景。
具体实施方式
[0022]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0023]针对目前两步法合成丙交酯工艺中的不足，本专利技术的目的在于提供一种丙交酯的制备方法，该方法以氧化铝骨架与H
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Beta分子筛组成的多孔框架材料作为催化剂，催化乳酸直接转化为丙交酯。与现有丙交酯两步法制备工艺相比反应条件温和，工艺流程简化，适
用于固定床的连续化生产，相比现有的间歇溶剂法生产丙交酯具有较高的效率，且可实现制备丙交酯的高选择性。具体的，本专利技术实施例公开了一种乳酸直接制备丙交酯的方法，包括以下步骤：
[0024]将乳酸溶液和有机溶剂混合，在催化剂的作用下反应，得到丙交酯；
[0025]所述催化剂为氧化铝骨架和H
‑
Beta分子筛组成的多孔框架材料。
[0026]在丙交酯的制备过程中，所述催化剂为氧化铝骨架和H
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Beta分子筛复合而成的多孔框架材料；为了进一步提高催化剂的催化性能，所述多孔框架材料上还键合有Sn的氧化物和Ti的氧化物中的一种或两种。在本申请的催化剂中，所述H
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Beta分子筛的含量为70～85wt％，所述氧化铝骨架的含量为15～30wt％，所述Sn的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乳酸直接制备丙交酯的方法，包括以下步骤：将乳酸溶液和有机溶剂混合，在催化剂的作用下反应，得到丙交酯；所述催化剂为氧化铝骨架和H
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Beta分子筛组成的多孔框架材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述催化剂的质量为基础，所述H
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Beta分子筛的含量为70～85％，所述氧化铝骨架的含量为15～30％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多孔框架材料中还键合有Sn的氧化物和Ti的氧化物中的一种或两种，所述氧化物的负载量为0～5wt％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备丙交酯的过程具体为：将乳酸溶液与有机溶剂混合，将得到的混合物流过装有催化剂的固体床反应装置，乳酸转化为丙交酯，控制床层温度实现丙交酯粗产物与有机溶剂在床层底部的分离与收集，进一步重结晶得到丙交酯。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述乳酸的进料质量空速为每克催化剂每小时0.1～5g；所述催化剂与所述有机溶剂的固液比为1g：(5～50)mL；所述固体床反应装置的催化剂床层的温度为100～200℃；所述固定床反应装置底部加热段的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：段然龙，边新超，陈学思，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：