本發明涉及高分子材料，具體涉及一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法。
背景技術：
1、聚乳酸(pla)是一種重要的可降解生物高分子材料，由于其具有優異的生物相容性和可降解性，廣泛應用于臨床骨科、藥物緩釋系統、醫用手術縫合線、骨折固定材料及組織工程材料中。目前合成聚乳酸的方法有許多，其中，通過丙交酯開環聚合制備pla是研究較早也是目前應用較廣泛的聚合方式之一，該方法多采用有機錫類化合物作為催化劑，但是該類化合物具有一定的生理毒性，由此合成的醫用材料在人體內是否安全有待考證，且存在著工序復雜、純度不夠、分子量分布不均等問題。
2、中國專利cn202010662506.4公開了一種分子量可控的醫用聚乳酸及其制備方法，包括以下組分及重量份數：丙交酯150份；催化劑0.1-1份；乳酸0.005-10份；乳酸選自外消旋乳酸和左旋乳酸中的至少一種，且乳酸的純度為50-90％。雖然該發明的分子量可控的醫用聚乳酸及其制備方法，避免了引發劑的毒性問題，并確保了醫用聚乳酸分子量的穩定可控，但是，采用的催化劑辛酸亞錫具有潛在毒性，存在醫用毒性風險。
3、中國專利cn202010409375.9公開了一種醫用聚乳酸及其制備方法，其包括：準備丙交酯單體、催化劑和引發劑，并在聚合反應容器中混合得到混合物；加熱所述混合物以使所述丙交酯單體在所述催化劑和所述引發劑的作用下發生聚合反應，并獲得聚合物；并且將聚乳酸粗產品進行干燥以獲得醫用聚乳酸，醫用聚乳酸的重均分子量大于或等于400kda，其中，在混合物中，丙交酯單體與催化劑之間摩爾比為8000︰1至60000︰1，丙交酯單體與引發劑之間摩爾比為4000︰1至30000︰1，丙交酯單體的純度為95％至100％。雖然該公開能夠提供一種能夠提高反應效率、降低成本的醫用聚乳酸及其制備方法，但是，催化劑使用的是錫類化合物，同樣具有潛在細胞毒性，長期使用風險較大。
4、中國專利cn202210419689.6公開了一種新型生物醫用聚乳酸合成方法，包括以下步驟：（1）在常壓狀態下，不加任何催化劑，進行脫水；（2）經除水之后的乳酸，加入催化劑-1，先在低真空狀態下反應，然后在高真空狀態下繼續預縮聚，是為聚合脫水；（3）以催化劑-2結合異氰酸酯，采用預聚工藝得到的乳酸預聚物進行熔融真空縮聚聚合反應。雖然該方法具有更高的生產效率，聚合活性高，降低生產成本，所得產品基本無金屬殘留，無生物毒性。但是，使用的催化劑復雜，難以控制，而且異氰酸酯在一定溫度下會釋放出氰化氫，為劇毒物質，存在潛在安全隱患。
5、因此，現有技術亟待解決。
技術實現思路
1、本發明的目的旨在針對現有技術的不足，提供一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法。
2、本發明的技術方案是這樣實現的：
3、一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，包括以下步驟：
4、s1.丙交酯的制備和純化：加入乳酸、第一催化劑，真空下升溫至一定溫度并保持一定時間進行脫水，蒸干，抽濾，重結晶，干燥，得到精丙交酯晶體；
5、s2.無毒醫用級聚乳酸的制備和純化：
6、s21.取步驟s1所得的丙交酯、第二催化劑和引發劑，混合攪拌均勻，水浴，真空下旋轉混合0.5～2?h，先抽真空后加入氮氣保護，再次抽真空后置于120～150?℃的油浴中反應12～48?h，冷卻后加入二氯甲烷溶解，再用乙醇析出、洗滌，經20～40?℃干燥12～36?h后得到聚乳酸；
7、s22.取聚乳酸加二氯甲烷溶解，進行酸洗，后加入干燥劑干燥后過濾，濾液蒸干，即得精制的無毒醫用級聚乳酸。
8、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s1中的第一催化劑為乙酸鋅或者氧化鋅。在此條件下，脫水更加測定，且鋅為人體必須微量元素，安全可靠。
9、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s1中，真空下升溫至一定溫度并保持一定時間進行脫水，蒸干，具體包括以下步驟：
10、（1）真空下升溫至30～40℃，維持時間0.2～0.6h；
11、（2）真空下升溫至80～90℃，維持時間0.2～0.6h；
12、（3）真空下升溫至90～110℃，維持時間0.2～0.6h；
13、（4）真空下升溫至110～130℃，維持時間1.0～2.5h；
14、（5）真空下升溫至130～150℃，維持時間1.0～2.5h；
15、（6）真空下升溫至210～230℃，直至蒸干脫水。
16、優選的，所述步驟s1中，真空下升溫至一定溫度并保持一定時間進行脫水，蒸干，具體包括以下步驟：
17、（1）真空下升溫至35℃，維持時間0.2～0.6h；
18、（2）真空下升溫至86℃，維持時間0.2～0.6h；
19、（3）真空下升溫至100℃，維持時間0.2～0.6h；
20、（4）真空下升溫至120℃，維持時間1.0～2.5h；
21、（5）真空下升溫至140℃，維持時間1.0～2.5h；
22、（6）真空下升溫至220℃，直至蒸干脫水。
23、在此條件下，脫水更加徹底，減少了水分殘留，為后面聚合提供了高純度原料。一定壓力下，混合物組成不同，則對應的沸程不同。若升溫過快，則有更多的乳酸蒸出，降低收率，升溫過慢，則脫水過慢，脫水不徹底。
24、最優選的，所述步驟s1中，真空下升溫至一定溫度并保持一定時間進行脫水，蒸干，具體包括以下步驟：
25、（1）真空下升溫至35℃，維持時間0.5h；
26、（2）真空下升溫至86℃，維持時間0.2～0.6h；
27、（3）真空下升溫至100℃，維持時間0.2～0.6h；
28、（4）真空下升溫至120℃，維持時間1.0～2.5h；
29、（5）真空下升溫至140℃，維持時間1.0～2.5h；
30、（6）真空下升溫至220℃，直至蒸干脫水。
31、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s1中乳酸與第一催化劑的質量比為（30～50）:1。在此條件下，達到最佳脫水效果，如果所述步驟s1中乳酸與第一催化劑的質量比低于30：1，則脫水不充分；如果所述步驟s1中乳酸與第一催化劑的質量比為高于50：1，過高則浪費原料，且低聚乳酸分子量太大，使下一步解聚困難，降低收率。
32、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s21中的第二催化劑為辛酸亞錫、烷氧鋁、氯化亞錫中的任意一種。優選的，所述步驟s21中的第二催化劑為辛酸亞錫。
33、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s21中的引發劑為十二醇或者對甲苯磺酸。優選的，所述步驟s21中的引發劑為十二醇。
34、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s21中丙交酯與第二催化劑的質量比為20000：（1～5）。在此條件下，聚合反應充分發生。所述步驟s21中丙交酯與第二催化劑的質量比高于20000：1，則反應時間慢，消耗時間長，浪費能量；所述步驟s21中丙交酯與第二催化劑的質量比低于20000：5，則金屬離子殘留太高，浪費了催化劑，而且給后面的酸洗過程造成壓力。
35、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s22中的酸洗的具體步驟為：加入0.1～0.2?mol/l無機酸或者水溶性有機酸，以2000～3000r/min充分攪拌20～40?min后靜置分層，分取二氯甲烷層，用同體積同濃度的無機酸或者水溶性有機酸重復萃取3～5次。在此條件下，有機錫采用酸水萃取法去除，即將含有有機錫的聚合物溶于與水完全不互溶的二氯甲烷有機溶劑中，然后將該溶液加至含有無機酸或水溶性有機酸的水中進行萃取，分離有機相，蒸除溶劑后干燥即得純化物。可以充分除去錫離子，降低了材料的細胞毒性。可選的，所述無機酸為鹽酸。可選的，所述水溶性有機酸為枸櫞酸。
36、如上所述的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，所述步驟s21的抽真空條件為達到-0.1mpa，整個實驗過程抽真空。
37、基于同一個發明構思，本發明還提供了一種無毒醫用級聚乳酸，通過如上所述的方法制備而成。
38、基于同一個發明構思，本發明提供了一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法制備的無毒醫用級聚乳酸或者如上所述的無毒醫用級聚乳酸在制備臨床骨科材料、藥物緩釋材料、醫用手術縫合線、骨折固定材料及組織工程材料中有著廣泛的應用。
39、本發明的有益效果是：
40、1、本發明提供的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，采用了階段控溫法，不同溫度區間有助于不同階段不同混合物的水分蒸發，實現高效脫水；通過逐步提高溫度，可以有效控制脫水反應的速率，避免因溫度驟高導致的副反應或產物分解，從而保證反應的定向性和產物丙交酯晶體的純度；階段升溫可以保護催化劑免受高溫破壞，維持其活性，確保催化效率和產物質量；真空環境配合階段升溫有助于減少丙交酯內部蒸汽壓，使水分更容易從丙交酯中逸出，同時避免了因內部壓力驟增可能導致的丙交酯結構破壞。以上丙交酯晶體的純度為保證無毒醫用級聚乳酸純度的關鍵。
41、2、本發明提供的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，丙交酯晶體制備的階段升溫不僅是為了有效脫水，還間接影響到后續聚乳酸合成中分子量分布的控制。一方面，階段升溫有助于更徹底地去除丙交酯中的水分和其他揮發性雜質，由于這些雜質的存在可能在后續的開環聚合反應中成為鏈轉移劑，導致聚合物鏈的提前終止，影響分子量的增長，進而影響分子量分布的寬度，因此，純度更高的丙交酯原料有利于得到分子量分布更窄的聚乳酸產品。另一方面，階段升溫過程中對溫度的精細控制有助于優化丙交酯的晶體形態和熔融特性，這對開環聚合反應條件的選擇至關重要，合適的晶體形態有助于在聚合過程中形成更均勻的反應環境，從而保證了分子量的均一性。
42、3、本發明提供的一種有毒催化劑制備無毒醫用級聚乳酸的方法，采用酸洗法可以徹底去除錫離子，確保了最終聚乳酸材料的生物相容性和生物安全性，這對于需要植入人體的臨床骨科材料、藥物緩釋材料、醫用手術縫合線、骨折固定材料及組織工程材料等應用至關重要，進一步提高了聚乳酸的純度，解決了現有技術中產品潛在毒性的問題。