1、隨著高分子材料聚乳酸(PLA)及其共聚物在生物材料領(lǐng)域的應用日益廣泛。制備聚乳酸的中間體丙交酯(Lactide)的合成也越來越受到重視。丙交酯的合成長期以來存在合成溫度高，收率較低的現(xiàn)狀，以致生產(chǎn)成本偏高，限制了聚乳酸這一環(huán)境友好高分子材料的大規(guī)模生產(chǎn)和應用。目前，丙交酯的研究熱點主要包括合成工藝條件的改進，催化劑的選擇與優(yōu)化兩方面。 丙交酯整個反應是一個酯化和分子內(nèi)的酯交換反應過程。本文從改善合成反應的催化條件入手，從催化劑效

2、率和成本的綜合因素考慮，對比傳統(tǒng)的催化劑辛酸亞錫，本文提出了使用稀土化合物(第二部分)、坡縷石及其負載輕稀土氯化物(第三部分)和蒙脫土及其負載輕稀土氯化物(第四部分)作為合成反應的催化劑。 論文主要工作和結(jié)論如下： 第一部分：綜述聚乳酸是目前應用最為廣泛的可降解材料之一，丙交酯是由乳酸制備聚乳酸的中間體，產(chǎn)率偏低是制約聚乳酸大規(guī)模應用的關(guān)鍵。對乳酸合成丙交酯近20年來的現(xiàn)狀作了比較全面的回顧，包括乳酸合成丙交酯的主要方法

3、、工藝及影響丙交酯產(chǎn)率的主要因素。進而提出了提高丙交酯產(chǎn)率應采取的相應措施。 第二部分：稀土化合物催化合成丙交酯用于酯化反應的路易斯酸催化劑目前也同樣應用于丙交酯的合成反應，如AlCl3、SnCl4等；氧化物催化劑如氧化亞錫，氧化鈦。大量的稀土氧化物可作酯化反應的催化劑，這些氧化物和氯化物在本質(zhì)上也屬于路易斯酸。所以我們認為乳酸寡聚體的解聚成環(huán)反應本質(zhì)上屬于酸催化反應；并且由于稀土元素極易與羰基氧配位絡合，從而促進了低聚體的解聚

4、成環(huán)反應。本文主要是選擇了一些配位能力較強，原子核外層空電子軌道較多的輕稀土元素作催化劑，如Nd、Pr、Sm、Y等的氧化物、氯化物、及其有機化合物，如與8-羥基喹啉、乙酰丙酮等形成的配合物。本文所用的稀土化合物對合成丙交酯具有較好的催化作用，和傳統(tǒng)催化劑相比，有用時短，產(chǎn)率高，產(chǎn)品色澤好等優(yōu)點。用稀土化合物作催化劑，不但原料來源廣泛，價格低廉，而且制備過程簡單，因此具有潛在的市場應用前景。 第三部分：酸化坡縷石及其負載稀土氯化物

5、催化合成丙交酯坡縷石是最近引起注意的一種新型無機高分子載體。隨產(chǎn)地不同而在其中含有其它金屬離子如Al3+、Fe3+、Fe2+等。由于結(jié)構(gòu)中有0.37nm×0.64nm的空腔，所以其表面和空腔表面都具有良好的吸附功能，因而在工業(yè)中經(jīng)常將含坡縷石粘土進行活化或改性處理，用作催化劑載體。前期的實驗證明稀土化合物對合成丙交酯有一定的催化活性，為了進一步提高它的催化活性，我們將幾種輕稀土氯化物負載到鹽酸酸化的坡縷石上，并且和坡縷石原土及酸活化坡縷

6、石的催化性能作了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)酸化坡縷石比未處理的原土活性有所提高，而坡縷石負載的輕稀土化合物的催化活性更好，尤其坡縷石負載的三氯化鐠作催化劑時丙交酯的收率高達66.6％，并且反應條件溫和。由于坡縷石資源廣泛，價格低廉，對丙交酯的工業(yè)化生產(chǎn)有一定的推動作用。 第四部分：酸化蒙脫土及其負載稀土氯化物催化合成丙交酯膨潤土是以蒙脫石為主的一類天然層狀鋁硅酸鹽礦物，在裂化、氧化、加氫和聚合等方面的催化活性已被人們所證實。但在酯化催化方面

7、的研究很少。隨著蒙脫土插入化學方面的研究新進展，作為催化劑或催化劑載體材料方面的價值已越來越引起人們的關(guān)注。本文旨在利用稀土和蒙脫土兩方面的催化性能，研究一類新的高活性、低成本及綜合性能好的制備丙交酯的催化劑的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)未用酸活化的蒙脫土對此催化活性較低，酸活化可以使蒙脫土的催化活性得到較大幅度的提高，而稀土的加入則可以使蒙脫土的催化活性得到進一步的提高。反應條件比使用辛酸亞錫催化溫和了許多。脫水時間縮短了，脫水溫度和解聚溫度都有所