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摘 要

聚乳酸又名聚丙交酯，是一种廉价、环保的生物材料。其制备来源非常广泛且易得，但是只有分子量足够大的聚乳酸才能符合工业要求。聚乳酸可用于生物、医药、化工等各个行业，因其具有生物可降解和生物相容的特点，被认为是塑料制品的替代者。高分子量的PLA主要由丙交酯开环聚合制备，因此广大研究者纷纷研究高效、低成本的合成路线。

本文简单地介绍了氢键有机催化丙交酯开环聚合的机理，详细说明了近年来聚乳酸合成的常用方法。最后，本文提出使用硫脲加碱的二元氢键催化剂催化丙交酯，得到了分子量分布窄、分子量高的聚合物。

关键词：聚丙交酯（聚乳酸） 丙交酯 氢键有机催化 硫脲

ABSTRACT

Polylactic acid which is also known as polylactide is a cheap, environmentally friendly biological material. The source of the preparation is very extensive and easy to obtain, but only the molecular weight is large enough to meet the industrial requirements of polylactic acid. Polylactic acid can be used in biotechnology, medicine, chemical and other industries, because of its biodegradable and biocompatible characteristics, is considered as a substitute for plastic products. High molecular weight PLA is mainly prepared by ring-opening polymerization of lactide, so the majority of researchers have studied efficient, low-cost synthetic route. This paper briefly introduced the mechanism of ring-opening polymerization of lactide catalyzed by hydrogen bonds, and the common methods of polylactic acid synthesis were described in detail recently years. Finally, this paper proposes the use of thiourea plus alkali binary hydrogen bond catalyst to catalyze lactide, and obtains polymers with narrow molecular weight distribution and high molecular weight.

Key Words:Polylactide；Lactide；Hydrogen bond organic catalysis；Thiourea

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 丙交酯聚合的常用方法 1

1.3 氢键催化体系的介绍 2

1.3.1 一元氢键催化剂 3

1.3.2二元氢键催化剂 4

1.4 本课题要研究的问题和拟采用的研究手段 5

第二章 四氢键硫脲的合成 6

2.1 反应原理 6

2.1.1 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二甲醛的合成方法 6

2.1.2 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二羧酸的合成方法 6

2.1.3 双苄基(9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二烷基)双氨基甲酸酯的合成方法 6

2.1.4 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二胺的合成方法 6

2.1.5 1-1’-（9,9-二甲基-氧杂蒽-4，5-二烷基）双(3-(3,5-双(三氟甲基）苯基）硫脲）的合成方法 6

2.2 实验材料 7

2.2.1 实验仪器 7

2.2.2 实验试剂 7

2.3 实验方法 8

2.3.1 试剂的纯化 8

2.3.2 实验装置图 9

2.3.3 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二甲醛的制备 11

2.3.4 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二羧酸的制备 11

2.3.5双苄基(9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二烷基)双氨基甲酸酯的制备 11

2.3.6 9,9-二甲基-氧杂蒽-4,5-二胺的制备 12

2.3.7 1-1’-（9,9-二甲基-氧杂蒽-4，5-二烷基）双(3-(3,5-双(三氟甲基）苯基）硫脲）的制备 12

2.4 实验结果与讨论 12

第三章 聚丙交酯的合成 17

3.1 反应原理 17

3.1.1 聚丙交酯的合成原理 17

3.2 实验材料 17

3.2.1 实验仪器 17

3.2.2 实验试剂 17

3.3 实验方法 18

3.3.1 试剂的纯化 18

3.3.2 聚丙交酯的合成 18

3.4 实验结果与讨论 18

3.4.1 聚丙交酯 19

第四章 结语与展望 21

4.1结语 21

4.2展望 21

参考文献 22

致 谢 25

第一章 绪论

1.1 前言

对于来自可再生资源、可生物降解、可再吸收的生物材料以及商品热塑性材料的聚合物开发已经受到了极大的关注，这类聚合物的开发将成为微电子和生物医学应用的重要考虑^[1]。聚乳酸( Polylactic Acid，分子式( (C₃H₄O₂)n )是这类聚合物的重要代表之一，简称PLA，也叫作聚丙交酯，它是将大量原始可得的农作物经过一系列的生物处理，再经由特殊的化学反应过程生成的普通通用的聚合物材料。这种材料在生活中的应用非常广泛，因为聚乳酸没有毒性、无刺激性，能够在土壤中自行分解^[2]。聚乳酸不仅价格便宜，而且原料是农产品来源非常丰富，经过一系列的化学反应后便得到了聚乳酸，所以聚乳酸的储备很大，这可能会成为稀缺资源的重要替代品。聚乳酸的优点是具有生物可降解性和生物相容性^[3]，因此在自然界中，其本身对土地和大气不会产生污染，使得它成为一种新型环保材料研究的热点。同时PLA在人体内安全、无毒的生物降解也已得到了证实，因此它成为了医学界眼中最值得开发与研究的医用高分子材料。

聚乳酸的机械属性也比一般材料好很多，比如聚乳酸能够在200^oC下保持不变性，结构刚性不发生变化，可以做成一般的隔热材料，适合用于微电子行业^[4]。聚乳酸本身结构刚性完整、连续，具有良好的延展性，能够适应各种加工和敲打，所以对聚乳酸的加工方式可以多样化，能够得到各种满足需求的工艺制品。同时PLA具有一定的抗腐蚀性，简单的烃和醇是不能溶解聚乳酸的，所以PLA可用于化工中一些试剂的保护材料。聚乳酸属于脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特征，制成的薄膜不仅有较好的阻隔性能、透明度和光泽，还具有良好的透气性、透氧性^[5]。聚乳酸做成的医学常用注射材料，不仅能够有效阻挡病毒、霉菌沾附在制品表面，有效抑制外来病毒的侵入，而且用完的注射制品无需经过焚烧来处理，从而避免了污染土地的问题，因为它能够自行生物降解，真正做到绿色环保。综合以上几点可以得出这样一个结论：聚乳酸将有希望成为21世纪解决白色污染的重要替代品。

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