一种离子液体催化聚乳酸水解制备乳酸的方法

本发明属于废弃塑料回收利用，具体涉及一种离子液体催化聚乳酸水解制备乳酸的新方法。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)是一种优良的可降解聚合物材料，已被广泛用于农业、工业和医药业等领域。随着人类生产与消费的迅速增长，pla需求量迅猛增加，废弃的pla也越来越多。虽然pla能够自然降解，但所需降解时间长，降解产物为co2，不利于碳中和。因此，迫切需求人工方法进行pla的解聚转化。热解聚和化学解聚是降解pla的主要方法。热解聚法常需在高温下进行，副反应较多。化学解聚更有效，其中水解法是重要的化学解聚法之一，可将pla转化为单体乳酸。目前，报道的pla水解法通常需在高温(>150℃)、强酸(如盐酸)强碱(如氢氧化钠)条件下进行，造成生产成本增加，环境污染和设备腐蚀等问题。因此亟需发展绿色、高效、无金属催化的pla水解方法。

2、离子液体是由有机阳离子和无机/有机阴离子组成的一类低温熔融盐，兼具分子溶剂和熔盐的特性，并具有广泛的结构和功能可设计性，因此在诸多领域得到应用。在废弃塑料的资源化利用中，离子液体因其独特的溶解能力和催化特性，发挥了重要作用。利用离子液体的性质特点进行pla水解制备乳酸的相关技术研发具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通过乳酸根阴离子基离子液体催化聚乳酸(pla)水解制备乳酸的新方法。

2、本发明所提供的聚乳酸(pla)水解制备乳酸的方法，包括下述步骤：以乳酸根阴离子基离子液体为溶剂和催化剂，使聚乳酸与水进行水解反应，生成乳酸。

3、上述方法中，所述乳酸根阴离子基离子液体为溶剂和催化剂催化pla水解。

4、所述乳酸根阴离子基离子液体，其阳离子可为胍基阳离子(如四甲基胍基阳离子)、咪唑基阳离子、吡啶基阳离子、季铵盐、季膦盐等。

5、所述乳酸根阴离子基离子液体中部分离子液体的名称和化学结构式如下所示：

6、

7、上述方法中，所述离子液体与pla(单体单元)的摩尔比选为10:1～1:1，优选2:1～5:1，具体如5:1、2:1、3:1。

8、上述方法中，所述pla(单体单元)与水的摩尔比选为1:1.1～1:15，优选1:2～1:3，具体如1:1.1、1:1.5、1:3、1:4。

9、上述方法中，所述反应的反应温度为60～150℃，优选为90℃。

10、上述方法中，所述反应的反应时间为2～20h，优选为6h。

11、所述方法还包括：反应结束后从反应体系中蒸馏得到乳酸的步骤。

12、本发明所提供的方法具有高效、绿色、反应条件温和、无金属参与等优点，能高效催化pla水解，具有较强的工业应用价值。

技术特征：

1.一种聚乳酸水解制备乳酸的方法，包括下述步骤：以乳酸根阴离子基离子液体为溶剂和催化剂，使聚乳酸与水进行水解反应，生成乳酸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述乳酸根阴离子基离子液体，其阳离子选自下述至少一种：胍基阳离子、咪唑基阳离子、吡啶基阳离子、季铵盐、季膦盐。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述乳酸根阴离子基离子液体选自下述至少一种：四甲基乳酸胍、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑乳酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐、四丁基乳酸膦、四甲基乳酸铵、四乙基乳酸铵、四丙基乳酸铵、四丁基乳酸铵。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述离子液体与聚乳酸的单体单元的摩尔比选为10:1～1:1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述聚乳酸的单体单元与水的摩尔比选为1:1.1～1:15。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述水解反应的反应温度为60～150℃。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：所述水解反应的反应时间为2～20h。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：反应结束后从反应体系中蒸馏得到乳酸的步骤。

技术总结
本发明公开了一种离子液体催化聚乳酸水解制备乳酸的新方法。该方法包括下述步骤：以乳酸根阴离子基离子液体为溶剂和催化剂，使聚乳酸与水进行水解反应，生成乳酸。本发明以离子液体作溶剂和催化剂，无需其他过渡金属催化剂，反应条件温和，无副产物，分离过程简单，具有很强的工业应用价值。

技术研发人员：刘志敏,吴丰田,赵燕飞,韩布兴,曾伟
受保护的技术使用者：中国科学院化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11