聚乳酸合成
乳酸聚合成聚乳酸的条件
乳酸聚合成聚乳酸的条件
1. 温度得合适呀，就像你烤面包要控制好温度一样。
比如在一定温度范围内，乳酸才能更好地聚合成聚乳酸，不然可就不行啦！
2. 催化剂很重要哦，这就好比汽车要有油才能跑起来！没有合适的催化剂，乳酸聚合可就没那么顺利啦！
3. 反应时间也得把握好呀，你想想，做饭还得掌握好火候和时间呢！时间太短或太长，都可能影响聚乳酸的形成呀！
4. 纯度也不能忽视呢，就像你喝果汁肯定希望纯纯的呀！乳酸的纯度高，聚合成聚乳酸才更靠谱嘛！
5. 环境要稳定呀，这就跟人睡觉需要安静的环境一样。
要是环境乱糟糟的，乳酸聚合能安心进行吗？
6. 搅拌也很关键呀，你想想搅拌蛋液才能让它更均匀呀！适当的搅拌能让乳酸更好地聚合呢！
7. 压力也有影响哟，好比气球，压力合适才能保持好形状。
压力不对，乳酸聚合可就不那么完美啦！
8. 原料的质量可不能差呀，就像盖房子要用好材料一样。
质量不好的乳酸，怎么能聚合成好的聚乳酸呢？
9. 反应容器也有讲究呢，这就好像你选个合适的杯子喝水一样。
选对了反应容器，乳酸聚合更顺利呀！
10. 工艺条件要精细呀，这就如同雕刻一件艺术品，得精心雕琢！只有这样，乳酸才能完美地聚合成聚乳酸呀！
我的观点结论就是：要想乳酸成功聚合成聚乳酸，这些条件都得好好把控呀，一个都不能马虎！。
聚乳酸 合成生物学
聚乳酸合成生物学
聚乳酸（PLA）是一种生物可降解聚合物，由乳酸分子通过缩合反应聚合而成。
PLA具有优异的可降解性、生物相容性和机械性能等特点，已广泛应用于医疗、包装、纺织、隔热和建筑等领域。
生物合成PLA的过程可分为以下几个步骤：
1. 乳酸的生产
乳酸可以通过柠檬酸循环、糖酵解或生物发酵等途径生产。
其中，生物发酵法是目前应用最广泛的方法。
生物发酵法是利用乳酸菌、酵母等微生物将可再生资源如糖、淀粉等转化为乳酸。
在乳酸菌发酵中，优良的发酵菌株可提高乳酸产量、纯度和产率等参数。
2. PLA合成
PLA的生物合成可由两种化学方法实现，即酯交换聚合和缩合聚合。
酯交换聚合是指乳酸分子通过开环反应形成环丙烷二酸酯（PDLA）和乙醇，再与另一个乳酸分子缩合形成PLA。
缩合聚合是指先将L-乳酸和D-乳酸与过量的酸催化剂在高温下缩合生成PLA。
3. PLA的后处理
在生物合成PLA后，需要进行后处理以获得所需的物理性质和化学性质。
后处理的过程包括拉伸、热压、改性等。
拉伸可增加PLA的强度和韧性，热压可提高PLA的透明性和耐热性，改性可改善PLA 的耐候性和机械性能等。
综上所述，生物合成PLA是一种高效、可持续和环保的制备方法。
未来，生物合成PLA的技术将进一步发展和完善，为PLA的广泛应用提供更好的支持和保障。
聚乳酸的合成与改性ppt课件
聚乳酸属于合成脂肪族聚酯，是一种用途非常广泛的 完全可生物降解的新型高分子材料，它以绿色植物经过现 代生物技术生产出的乳酸为原料，再经过特殊的聚合反应 过程生成的高分子材料，也被称为生物质塑料。它是以可 再生能源而非石油资源的生物基高分子，摆脱了人来对石 油资源的过分依赖。
聚乳酸的特点
法
CH3
3-methoxybutan-2-one
1
3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione
丙交酯
聚乳酸(PLA)
丙交酯合成原理
开始人们认为，直接缩合法只
能得到相对分子质量低的低聚物。
聚
直接
如今在反应过程中及时除去产生
乳
缩聚
的小分子水的技术，已有所突破。
酸
直接缩聚的方法日渐成熟
合
成
把乳酸单体进行直接缩合已经成为制备聚
的 乳酸的重要方法，其直接缩聚反应过程如下：
方 法 2
O H
H O C C OH
CH3
2-hydroxypropanoic acid
催化剂
O
H OCC
+
2n
CH3
3-methoxybutan-2-one
nH2O
•
COOH
COOH
OH
H
H
OH
CH3
CH3
左旋的L-PLA
开环 阳离子聚合及配位聚合。用于阳离子聚合的
聚
聚合 引发剂主要包括质子酸、路易斯酸及烷基化
乳
试剂，如三氟甲磺酸、甲基三氟甲磺酸等， 阳离子外消旋不可避免，难以得到高相对分
酸
子质量的聚乳酸。阴离子开环聚合的引发剂
聚乳酸的性能、合成方法及应用
聚乳酸的性能、合成方法及应用一、本文概述聚乳酸（Polylactic Acid，简称PLA）是一种由可再生植物资源（例如玉米）提取淀粉原料制成的生物降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。
随着全球环保意识的日益增强和可持续发展理念的深入人心，聚乳酸作为一种环保型高分子材料，其研究和应用受到了广泛的关注。
本文将全面介绍聚乳酸的性能特点、合成方法以及在实际应用中的广泛用途，旨在为读者提供关于聚乳酸的深入理解，推动其在各个领域的应用和发展。
本文首先将对聚乳酸的基本性能进行概述，包括其物理性能、化学性能以及生物相容性和降解性等方面的特点。
接着，将详细介绍聚乳酸的合成方法，包括开环聚合和缩聚法等，并分析不同合成方法的优缺点。
在此基础上，文章还将深入探讨聚乳酸在各个领域的应用情况，如包装材料、医疗领域、汽车制造、农业等。
文章还将对聚乳酸的未来发展趋势进行展望，以期为读者提供全面的聚乳酸知识，并为其在实际应用中的创新和发展提供参考。
二、聚乳酸的性能聚乳酸（PLA）作为一种生物降解塑料，具有一系列独特的性能，使其在众多领域中具有广泛的应用前景。
聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性。
由于其来源于可再生生物质，聚乳酸在自然界中能够被微生物分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
这使得聚乳酸在医疗、包装、农业等领域具有广阔的应用空间。
聚乳酸具有较高的机械性能。
通过调整合成方法和工艺条件，可以得到具有优异拉伸强度、模量和断裂伸长率的聚乳酸材料。
这些特性使得聚乳酸在制造包装材料、纤维、薄膜等方面具有显著优势。
聚乳酸还具有良好的加工性能。
它可以在熔融状态下进行热塑性加工，如挤出、注塑、吹塑等，从而制成各种形状和尺寸的制品。
同时，聚乳酸的表面光泽度高，易于印刷和染色，为其在装饰、包装等领域的应用提供了便利。
另外，聚乳酸还具有较好的阻隔性能。
它可以有效地阻止氧气、水分和其他气体的渗透，从而保护包装物品免受外界环境的影响。
丙交酯合成聚乳酸化学方程式
丙交酯合成聚乳酸化学方程式聚乳酸（Poly Lactic Acid，PLA）是一种从可再生植物资源中合成的聚合物，被广泛应用于塑料制品、包装材料、纺织品等领域。
其中，丙交酯是聚乳酸的一种前体，是通过对乳酸进行酯化反应而得到的。
聚乳酸化学方程式如下：C3H6O3 (乳酸) + C4H6O3 (丙交酯) → C6H8O4 (聚乳酸) +C2H4O2 (乙酸)在化学方程式中，左边为反应物，右边为产物。
乳酸和丙交酯在酯化反应的催化下生成聚乳酸和乙酸。
聚乳酸合成的步骤分为乳酸生成和聚合反应两个阶段。
1.乳酸生成阶段：乳酸可以通过多种途径合成，常用的方法是从可再生资源如玉米、甘蔗、木薯等中提取淀粉，再经过转化反应得到乳酸。
具体步骤如下：1.1淀粉水解：将淀粉加入水中形成淀粉糊状物，加热水解成葡萄糖。
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O61.2葡萄糖发酵：将葡萄糖溶液与酵母一起培养，酵母通过发酵作用将葡萄糖转化为乳酸。
C6H12O6 → 2C3H6O3通过以上两个步骤可以得到乳酸。
2.聚合反应阶段：2.1酯交换反应：将乳酸和丙二醇加入反应釜中，加入酯化催化剂（如硫酸锌），进行酯交换反应。
C3H6O3 + C4H10O2 ⇌ C7H14O5 + C2H8O2在该反应中，乳酸和丙交酯通过交换酯基的方式反应生成酯化产物。
2.2改性反应：为了提高聚乳酸的性能，常常会进行改性反应。
如引入其他共聚单体（如乙酸乙烯酯）或添加剂（如增塑剂、抗氧化剂等）。
2.3聚合反应：将酯交换产物加入聚合反应釜中，以加热的方式进行聚合反应。
在适当的温度和压力下，酯交换产物发生聚合反应，形成高分子聚乳酸。
C7H14O5 → (C6H8O4)n最终得到聚乳酸的产物。
3.产品纯化阶段：得到的聚乳酸需要进行纯化处理，一般包括溶剂抽提、沉淀、干燥等步骤。
最终得到纯净的聚乳酸产品。
综上所述，聚乳酸的合成主要包括乳酸生成和聚合反应两个阶段。
聚乳酸合成
聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性，具有与聚酯相似的防渗透性，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性，可采用熔融加工技术，包括纺纱技术进行加工。
因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，农业、建筑业用的塑料型材、薄膜，以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。
适合的加工方式有：真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜，融溶纺丝等。
聚乳酸（PLA）的原料主要为玉米等天然原料，降低了对石油资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。
为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖，大力开发环境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料产品，已成为当前研究开发的热点。
根据我国可持续发展战略，以再生资源为原料，采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸（PLA）市场潜力巨大。
将粮食产品深加工，生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。
国内聚乳酸市场分析：我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国，年生产各类塑料制品近1900多万吨。
大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品，势在必行，这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。
目前，国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作，国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。
但是，目前国内PLA产业化步伐缓慢，产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效，江阴杲信也开发了粒子，纤维和无纺布等产品，PLA聚酯材料主要依赖国外进口，由于PLA 原料进口价格比较昂贵，这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。
聚乳酸的合成
聚乳酸的合成聚乳酸有两种合成方法，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。
丙交酯开环聚合生产工序为：先将乳酸脱水环化制成丙交酯；再将丙交酯开环聚合制得聚乳酸。
其中乳酸的环化和提纯是制备丙交酯的难点和关键，这种方法可制得高分子量的聚乳酸，也较好地满足成纤聚合物和骨固定材料等的要求。
乳酸直接缩聚是由精制的乳酸直接进行聚合，是最早也是最简单的方法。
该法生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且分子量分布较宽，其加工性能等尚不能满足成纤聚合物的需要；而且聚合反应在高于180℃的条件下进行，得到的聚合物极易氧化着色，应用受到一定的限制。
由于原料原因，聚乳酸有聚d-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚dL-乳酸（PDLLA）之分。
生产纤维一般采用PLLA。
聚乳酸的发展意义聚乳酸在中国应用的意义不仅仅体现在环保方面，对于循环经济、节约型社会的建设也将有积极的作用。
化工塑料的原料提取自不可再生的化石型资源---石油，而石油正在成为一种稀缺的消耗性资源。
提取自植物的聚乳酸显然有着取之不尽的原料供应量，而分解后的聚乳酸又将被植物吸收，形成一个物质的循环利用。
所以聚乳酸有“在地球环境下容易被生物降解的”塑料之称。
而且相对于化工塑料，聚乳酸不会产生更多的二氧化碳。
因为聚乳酸的原料---玉米在生长过程中通过植物的光合作用，又会消耗二氧化碳。
此外，聚乳酸的产业化将大大提高农作物的附加值。
以玉米为例，中国每年库存达3000多万吨，且大部分被当作了饲料，如果用于生产聚乳酸，形成“玉米－乳酸－聚乳酸－共聚共混物－各种应用制品”的产业链，可大大提高玉米的价格，提高农民收益。
之前，农用薄膜和方便食品的包装或餐具已经使用了聚乳酸。
但是，同利用石油和天然气制造的塑料比较起来，利用植物制造的这种聚乳酸塑料，成本较高，而且在60℃左右就会变形。
由于存在着这些缺点，这种材料至今难以普及。
尽管如此，人们还是非常看好聚乳酸。
pla的合成路线及方法
pla的合成路线及方法PLA（聚乳酸）是一种可生物降解的聚合物材料，具有广泛的应用领域。
本文将介绍PLA的合成路线及方法。
一、聚乳酸的合成路线聚乳酸的合成主要有两种路线，即乙酯化法和直接聚合法。
1. 乙酯化法：该方法是将乳酸酯进行酯交换反应，生成聚乳酸。
具体步骤如下：（1）将乳酸酯与过量的醇反应，生成酯化产物。
（2）将酯化产物进行酯交换反应，去除副产物。
（3）将反应产物经过脱溶剂和脱色处理，得到纯净的聚乳酸。
乙酯化法的优点是反应条件温和，反应产率较高，但醇的选择和酯交换反应的副产物处理对产品质量有一定影响。
2. 直接聚合法：该方法是将乳酸进行聚合反应，生成聚乳酸。
具体步骤如下：（1）将乳酸加热至一定温度，使其熔化。
（2）在惰性气氛下，通过开环聚合反应，将乳酸分子连接成长链聚合物。
（3）得到的聚乳酸产品经过冷却、固化和后处理，得到所需的产品。
直接聚合法的优点是反应简单，无需醇的参与，但反应条件要求高，且聚合产物的分子量分布较广。
二、聚乳酸的合成方法1. 乙酯化法的合成方法：（1）醇的选择：常用的醇有甲醇、乙醇等，选择不同的醇会对最终聚乳酸的性能产生影响。
（2）酯交换反应：乳酸酯与醇反应时，通常需要在催化剂的作用下进行。
催化剂可以选择碱性催化剂或金属盐类。
（3）脱溶剂和脱色处理：通过蒸馏和活性炭吸附等方法，去除反应中产生的溶剂和色素等杂质。
2. 直接聚合法的合成方法：（1）乳酸的纯化：通过蒸馏和结晶等方法，将乳酸纯化，去除杂质。
（2）开环聚合反应：在惰性气氛下，将乳酸加热至熔点以上，通过催化剂的作用，实现乳酸分子间的酯键开裂和聚合。
（3）冷却、固化和后处理：将聚合反应得到的聚乳酸冷却，固化成固体，然后经过后处理，如热处理、抽真空等，得到所需的产品。
三、PLA的应用领域PLA具有良好的生物降解性、可加工性和可塑性，因此在许多领域得到广泛应用。
1. 包装领域：PLA可用于食品包装、药品包装等。
由于其生物降解性，可以减少对环境的污染。
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聚乳酸合成方法研究进展
聚乳酸的合成主要有两条路线：一条是乳酸
(lacti
c acid)
由乳酸预聚生成低分子量物质，其解聚得丙交酯环聚
合(ROP)得到聚乳酸。
具体过程如下
图2-1 聚乳酸的两条合成路线
1、直接聚合法JK]
乳酸同时具有-OH和-COOH是可直接缩聚的，采用高效脱水剂和催化剂使
乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸：
式1.1 采用直接法合成的聚乳酸，原料乳酸来源充足，大大降低了成本，有利于聚乳酸材料的普及，但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低，机械性能较差。
2、丙交酯开环聚合法[L]
开环聚合法是先将乳酸缩聚为低聚物，低聚物在高温、高真空等条件下发生分子内酯交换反应，解聚为乳酸的环状二聚体-丙交酯。
丙交酯经过精制提纯后，由引发剂如辛酸亚锡、氧化锌等许多化合物催化开环得到高分子量的聚合物
第一步是乳酸经脱水环化制得丙交酯。
式1.2
2
n<20
丙交酯
直接聚合•另一条是
(lactide)，丙交酯重结晶后开
H
I
□ OH ----- C—COOH ------- ►
CH a
+ (n-l) H20
脫水
环化
第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯由于此方法可通过
式1.3
由于此方法可通过催化剂的种类和浓度使得聚乳酸分子量高达 70万到100 万【M
,机械强度高，适合作为医用材料。
乳酸直接聚合与乳酸先制成丙交酯后再开环聚合制备聚乳酸相比，工艺简 单，成本低廉。
但以往的研究表明采用乳酸直接聚合法难以获得具有实用价值的 高分子量聚乳酸，但丙交酯开环聚合的高成本限制了聚乳酸的应用。
随着化工技 术的进步，研究者们对乳酸缩聚制各聚乳酸又重新重视起来。
常有的缩聚方法有：熔融缩聚、溶液缩聚、乳液缩聚和界面缩聚。
本实验室 采用了熔融缩聚和溶液缩聚制得分子量较高的聚乳酸。
实验部分
实验原料：乳酸（85-90%）;二水和氯化亚锡（S“Cl 2.2H 2O ;三氧化二锑（SbO ）; 甲醇；高纯氮；二丁基氧化锡（Sn0E 2）;月桂酸二丁基锡；醋酸锰（Mn （CHCOO ）： 五氧化二磷（P2Q ）;苯；氯仿；甲苯；四氢呋喃
实验仪器：温度计；通气管；三口烧瓶；油浴锅；磁力搅拌器一套；分馏头；冷 凝管；尾接管；圆底烧瓶；干燥瓶；真空抽滤机；分析天平；
图2-1 实验装置图
开环囊夕 催化刑■
【J K L ]
2.1、熔融聚合
熔融缩合试验主要分两部分：原料脱水和缩合，其中聚合部分又分前期缩合
（130匕以前），后期缩合（160—180°C）。
（1）原料脱水。
将原料乳酸置于500ml三口瓶中，水泵抽真空，60o C减压蒸馏一小时，除去原料乳酸中10%-208的自由水，然后放入分子筛中，出去剩余的微量水。
（2）熔融缩聚。
在装有控温器、真空搅拌器以及蒸馏装置的250ml的三口
烧瓶中，加入（1）脱水处理后的乳酸100g,安装好减压蒸馏装置后，加入催化剂，温度控制130°C,水泵减压，低真空下反应一小时后将温度升至160o C-180°C,直至不出水；通氮气，换油泵，压力逐步降低至70pa,再将温度升至1600180 °C,反应8-12小时后出料，真空烘干
熔融聚合是将乳酸除水后加入一定比例的催化剂，在氮气保护下于高于聚乳酸熔点的温度下熔融聚合19-30h后得到聚乳酸。
此方法工艺简单，生产成本较低，一般用来制备低分子量的药物缓释材料。
2.2、溶液聚合
在250mL圆底烧瓶中，加入41mL经初步脱水干燥的L-乳酸、60mL溶剂和0. 25g 催化剂SnCl 2 -2H>0（催化剂/单体质量比0. 5%）,搅拌，升温至105〜110 C，用循环水式多用真空泵减压，反应3h。
继而升温至160 C,改用油泵减压，进一步降低体系的真空度（真空表读数为-0. 095Mpa ）,继续反应，经不同的时间间隔取样。
将所得试样蒸去溶剂后，加入一定量的丙酮溶解，再将所得溶液在大量水中沉淀、抽滤，所得聚乳酸经真空干燥至恒重，为白色粉状产物。
2.3聚乳酸分子质量测定及结构鉴定
2.3.1黏度法测定聚乳酸分子质量
测定液体粘度的方法有：毛细管法、转筒法、落球法。
在测定高聚物溶液粘度时以毛细管法最简单。
当溶液从毛细管粘度计中因重力流下时遵循泊稷公式：
7 _ nhgtr^ v
p drdt
式2.4
式中：是液体粘度；p是液体密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h是流经毛细管的平均液柱高度；g是重力加速度：v是流经毛细管的液体体积。
对于确定粘度计，上式可简化为：
W P=At-B/t
已知四氢呋喃在40C下的n l、p l和30C下的q o、p o，测出溶剂在40C下的流出时间tI和溶剂在30C下的流出时间to，带入上式即得方程组：
由上述方程组即可求出A 和B 。
30 C 时稀溶液的密度可近似的以四氢呋喃纯溶剂的密度来代替， 以乌式粘度 计测得溶液流出时间t ，即可求得稀溶液的粘度 。
r 称为相对粘度，他表示溶 液粘度的相对值。
它
与sp 之间存在如下关系：
2.3.1聚乳酸数均分子质量测定
准确称取W(g)聚乳酸样品，用甲醇和二氯甲烷的混合液溶解后，用一定浓 度C(mol / L)的氢氧化钾-乙醇标准溶液进行滴定(以溴百里香酚兰作指示剂) 按下式计算其分子量
式2.5
式中V —滴定所消耗的氢氧化钾溶液的体积(mL)
222熔点的测定
用WRS-1B 数字熔点仪测定聚乳酸的熔点。
3、结果讨论
乳酸直接聚合的反应原理如下式
0H 0
I III
n CH 3—CH —C —OH
由乳酸直接缩聚，发生分子间脱水、酯化，为逐步缩合聚合反应。
由于副反应的 发生，反应体系中存在着游离乳酸、水、聚乳酸及副产物丙交酯间的复杂平衡。
因此依据反应条件的不同，当某一反应达到平衡时，聚合反应随之停止。
要得到
高分子量的聚乳酸，关键是从反应体系中及时移去游离的水和反应生成的水， 并 抑制副产物丙交酯的生成，同时还要考虑脱水时间过长或温度过高会使产品色泽
加深等问
Po
(I)
催化剂
题。
直接聚合主要受三个因素的影响[M] : (1)动力学控制；(2)水分的移除，(3)分解反应的抑制。
结合具体的实验过程，详细讨论如下：
编号
E E2E3
原料L-乳酸L- 乳酸L-乳酸
原料的脱水干燥干燥干燥未干燥
溶剂二苯醚十氢萘二苯醚
溶剂的预处理真空干燥蒸馏纯化未处理
催化剂氯化亚锡氯化亚锡氯化亚锡
产物性状白色粉末浅黄色粉末白色粉末
数均分子质量5333886 4532
熔点(°C) 162-163.1104-111.5 157.4-1598.2
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