离子液体催化合成丙交酯研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
离子液体催化合成丙交酯的研究
姓名:王晓磊
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:韩金玉
20070101
摘要关键词:丙交酯是制备生物可降解材料聚乳酸的重要中间体。聚乳酸因具有良好的生物相容性和优异的加工性能越来越广泛地应用于医学、制药和生物材料等领域。合成丙交酯工艺条件的改进与催化剂的选择优化一直是研究的重点。本文从改善催化条件入手,通过对丙交酯合成反应机理的分析,使用若干种离子液体作为催化剂催化合成丙交酯,并对比传统的催化剂,考察了影响丙交酯产率的各种因素。ü员货ズ铣煞从Φ幕斫蟹治觯衔1货サ暮铣墒欠肿幽的酯交换反应;诖炒呋裂趸俊⑽邸⒙然俏托了嵫俏拇呋潞铣杀酯,对比催化效果显示:辛酸亚锡催化活性最高,锡粉、氯化亚锡的活性大于豢疾炝瞬煌呋撂跫碌牟煌ひ仗跫Q芯啃的催化体系提供了参照;以离子液体为催化剂催化合成丙交酯,考察了三种离子液体的催化活性:两种中性离子液体没有明显的催化活性,另一种酸性离子液体的催化活性低于传统催化剂:考察了在酸性离子液体催化下,丙交酯合成过程的缩聚温度、解聚温度和催化剂用量等因素对产率的影响,并最终选定了合成的适宜工艺条件为:催化剂用量ィ蹙畚露群解聚温度分别为婧妫岢隽艘阂毫较啻呋逑涤τ糜诒货ズ铣傻乃悸罚醪街票噶烁春催化体系,并对今后的研究方向提出了建议。聚乳酸,丙交酯,离子液体,催化,合成,液液两相表征,.
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办撅学位论文作者签名:彦撅签字隰叩年/月岁日签字日期:沙辏挛¨学位论文版权使用授权书独创性声明或撰写过的研究成果,:堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。有关保留、使用学位论文的规定。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得八本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表学位论文作者签名:导师签名签字日期日≯,‘、
前言分布较宽。聚乳酸合成的另一种方法是以乳酸的环状二聚体——丙交酯为单体的二十世纪年代以聚烯烃为代表的大规模高分子合成工业的发展,质地轻、性能优异和廉价的各类高分子材料制品给工业社会和人们的生活方式带来了前所未有的变革,极大地推进了社会的发展和进步。然而,世界上每年高达数千万吨的难分解、难降解的塑料废弃物的产生,成为环境污染的主要问题之一,被形象地称为“白色污染”。使用和开发生物降解性材料,己成为消除“白色污染”的重要手段之一。生物降解性材料是指在使用期间性能优良,而使用后又可迅速地被酶或微生物降解的高分子材料。在各种生物降解性材料中,聚乳酸以其独特的性能和优良的可加工性,正受到世人广泛的关注。聚乳酸制品废弃后能在土壤或水中被微生物分解成二氧化碳和水,因而是一种可生物降解性材料,不会对环境产生污染。聚乳酸制品在农业、生活领域、服装和医疗行业等方面都有广阔的应用前景,如农用地膜、农药化肥缓释材料、一次性饭盒、各种食品饮料外包装材料以及各种抗皱性强、透气性好、穿着舒适的纺织品等。此外,聚乳酸还具有优良的生物相容性,在体内降解的最终产物为虷,中间产物乳酸也是体内正常糖代谢的产物,不会在重要器官聚集而产生不良反应,己被美国食品医药局准,可用作医用手术缝合线、体内植入材料、骨科支撑材料、注射用胶囊、微球及埋植剂等。有关聚乳酸的合成方法主要有两种:一种是乳酸直接缩聚,该法生产工艺简单,但是得到的聚乳酸相对分子质晕较小,强度差而无实用价值;为提高相对分子质量,须将缩聚出的副产物水从反应混合物中有效地除去,为此可使用高沸点溶剂作为反应介质,与水形成共沸物在减压下除去,这样制得的聚乳酸重均相对分子质量可达至万,但性能仍不能满足生物医用材料的需要,且相对分子质量开环聚合反应。此法通过离子聚合或配位聚合可得到上百万的高相对分子质量产物,成为合成聚乳酸的主要方法。聚乳酸作为可生物降解性材料已引起人们的足够重视,但是随着聚乳酸及相应共聚物研究的深入,聚乳酸的高成本问题越来越凸现,目前聚乳酸的应用主要限制在生物医学领域。探索新的高效催化剂,开发新的合成工艺和技术,是解决成本问题的根本出路。日舌
本文从制备聚乳酸的中间体——丙交酯的工艺过程入手,考察离子液体在这自二十世纪~年代以来,对离子液体的研究开始深入。由于离子液体符合绿色化学从源头上根除化学化工过程对环境污染的原则,更因为离