图解聚乳酸(25)聚乳酸的一步法聚合之亚锡催化熔融聚合法

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聚乳酸的合成是以乳酸为原料,可以以一步法和二步法两种形式进行,其中一步法是以乳酸直接聚合而成,其聚合的方法有共沸精馏、熔融缩聚、熔融固相缩聚等方法。
为了解决共沸精馏法最终产品中溶剂不能分离清爽的问题,Kimura、Takasu和Wu等人研究发展并改进出了熔融聚合方法。利用Sn(
)类催化剂进行熔融聚合得到聚乳酸。
上图为聚合的路线图,该法为二价缩聚,首先90%的乳酸水溶液在150下进行自催化的脱水生成聚合度在8左右的低聚物(数均分子量在570左右),第二步,加入Sn(
)类催化剂在高真空度(10torr)、180条件下进行熔融聚合,通过减压蒸馏去除反应产生的水,最终得到的聚合物的平均分子量(Mw)最高达到1.0*105。
Wu利用p-TSA进行催化体系的改进;Takasu利用两种Lewis酸--Sc(OTf)3和Sc(NTf2)3作为催化剂进行改进。更利于工业化生产。
用该方法进行聚合时,容易产生变色问题,加入一定量的质子酸(如TSA)可以改善;变色的机理一般认为是聚合反应后期,分钟末端的羟基和羧基的量大幅减少,导致催化剂无法与它们配位,从而产生副产品导致,加入质子酸后,可以与催化剂形成配位减少副反应的发生,具体机理如下图:
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