專利名稱：一種廢聚乳酸材料水解回收乳酸鈣的新方法
技術領域：
本發明涉及一種以離子液體為反應介質和催化劑，將廢聚乳酸材料進行化學解聚回收乳酸鈣的新方法。技術背景
聚乳酸(PLA)是一種優良的生物基聚合材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，是聚酯和聚苯乙烯等石油基聚合物的潛在替代品，可廣泛用于工業、包裝業和醫藥業等領域。近年來，隨著石油資源的日益匱乏和PLA生產技術的不斷發展，PLA的生產與消費增長迅速，PLA產銷量的迅猛增加將導致廢舊PLA的量越來越多。雖然PLA能夠在自然條件下降解，但降解周期過長，其廢棄物堆放或填埋會占用大量空間、污染環境。另外，其降解產物CO2和H2O因無法直接進行循環再利用，也是巨大的資源浪費。因此，在不斷加強PLA 材料制備技術研究的同時，對廢PLA的循環利用技術研究也日益受到人們的重視。
目前，對廢聚乳酸材料循環利用的方法主要有熱解聚和化學解聚。熱解聚法由于溫度較高，導致副反應多，難以獲得高純度的目的產物。因此，與熱解聚相比，化學解聚法更為有效，其中水解法是重要的化學解聚法之一，通過該方法，可以將廢PLA水解生成乳酸等產品。由于PLA是一種剛性高分子材料，在一般條件下很難與水相溶而進行反應，因此，目前該方法主要是在高溫高壓或較大量傳統強堿存在下進行的。例如Hideto Tsuji 等(Biomacromolecules, 2003,4 :835-840)研究了在 180-350 °C 條件下 PLA 的水解反應。 Masaru 等(Ind. Eng. Chem. Res. 2010,49 :1247-1251)研究了 PLA 在 NaOH 水溶液中的降解反應。
這些方法的缺點是反應條件苛刻或需要應用較大量的傳統強堿作催化劑、催化劑不能重復回用、設備腐蝕、需中和水洗而導致廢水量大。因此引入新方法來改善現有工藝弊端，實現廢聚乳酸材料的化學循環利用具有重要意義。發明內容
本發明提出了一種通過水解反應對廢PLA進行化學解聚回收乳酸鈣的新方法。該方法采用對廢PLA具有一定溶解性且可以重復回收利用的離子液體作反應介質和催化劑， 將廢PLA進行水解反應，一方面無需采用傳統的強堿催化劑，避免了中和水洗過程，顯著改善了設備腐蝕和廢水排放問題。另一方面，由于采用對聚乳酸材料具有一定溶解性的離子液體作為反應介質和催化劑，緩和了反應條件，并且離子液體可實現重復利用，克服了背景技術中催化劑不能重復利用問題。
本發明的目的是提供一種廢PLA催化水解回收乳酸鈣的新方法，克服傳統方法中存在的需消耗大量傳統強堿、設備腐蝕和環境污染嚴重、催化劑不能重復回用以及反應條件苛刻等缺點。
本發明通過以下方案解決這些問題，采用對廢PLA具有一定溶解性的離子液體為反應介質和催化劑,在一定壓力和溫度下,將廢PLA進行水解反應。反應結束后，向反應液中加入一定質量的碳酸鈣，過濾，濾液經減壓蒸餾除水后，加入適量的無水乙醇，將乳酸鈣結晶析出，過濾、干燥后得乳酸鈣，濾液經蒸餾分離回收乙醇和離子液體循環回用。
本發明方法所述的離子液體具有以下結構通式
權利要求
1.一種廢聚乳酸材料水解回收乳酸鈣的新方法，即將廢聚乳酸、離子液體和水加入反應釜中，在一定溫度下，攪拌反應一定時間，然后向反應液中加入一定質量的碳酸鈣，過濾，濾液經減壓蒸餾除水后，加入適量的無水乙醇，將乳酸鈣結晶析出，過濾、干燥后得乳酸鈣，濾液經蒸餾分離回收乙醇和離子液體循環回用。
2.根據權利要求I所述的方法，其中所采用的離子液體具有以下結構通式
3.根據權利要求I所述的方法，其中水解反應溫度為110 130°C。
4.根據權利要求I所述的方法，其中離子液體與廢聚乳酸的質量比一般為0.I 0.5 I。
全文摘要
本發明涉及一種化學解聚廢聚乳酸材料生成乳酸鈣，實現廢聚乳酸材料回收利用的新方法。其特征是采用對聚乳酸材料具有一定溶解性并且易重復回用的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽等離子液體為反應介質和催化劑，在110-130℃下進行水解反應，反應結束后，加入一定量的碳酸鈣，過濾，濾液經減壓蒸餾除水后加入適量的無水乙醇，將乳酸鈣結晶析出，過濾、干燥后得乳酸鈣，濾液經蒸餾分離回收乙醇和離子液體循環回用。乳酸鈣收率90％以上。本發明與傳統的方法相比，其特點是(1)無需采用傳統的強堿催化劑，顯著改善了設備腐蝕和廢水排放問題。(2)由于采用對聚乳酸材料具有一定溶解性的離子液體作為反應介質和催化劑，一方面緩和了反應條件，另一方面離子液體可實現重復利用，克服了背景技術中催化劑不能重復利用問題。
文檔編號C07C51/41GK102976922SQ201210442800
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者劉福勝, 宋修艷, 于世濤, 楊學群, 劉仕偉 申請人:青島科技大學