聚乳酸的合成工艺及丙酯合成过程的模拟研究的中期报告

聚乳酸的合成工艺及丙酯合成过程的模拟研究的中期报告中期报告一、研究背景聚乳酸（PLA）是一种可生物降解聚合物，由乳酸单体聚合而成。具有良好的机械性能和生物相容性，可用于医疗、食品包装、土壤修复等领域，具有广泛的应用前景。但PLA的合成过程对环境影响较大，需要减少整个生产过程对环境的污染。丙酯是PLA的前体物，丙酯的生产过程也对环境有一定的影响，因此，对丙酯生产过程和PLA合成过程进行优化和控制，可减少污染，提高生产效率和质量，有利于PLA的工业化生产。本研究旨在通过对PLA合成过程和丙酯合成过程的模拟和优化，探讨减少环境污染、提高生产效率和质量的关键因素和控制策略。二、研究内容1.PLGA的合成工艺模拟研究由于PLA聚合过程中乳酸单体聚合活性较差，聚合反应通常采用催化剂辅助，本研究采用过渡金属催化剂进行单体聚合反应。在单体聚合反应过程中，需要控制催化剂浓度、反应温度、反应时间等条件，以获得高分子量、较均匀的聚合物分布和良好的机械性能。本研究采用MATLAB软件建立了PLA合成反应动力学模型，通过价格、催化剂浓度、反应温度等参数的变化，研究其对聚合反应速率和高分子量的影响。2.丙酯合成过程的模拟研究丙酯生产过程主要包括缩聚反应和分解反应两个步骤。缩聚反应是将甲醇和乙酸进行缩聚产生丙酯的反应；分解反应是将反应物丙酮、甲醇和二甲酸进行分解反应生成乙酸和甲醇，其中甲醇再用于缩聚反应中。本研究采用Aspensoftware建立丙酯生产过程的模拟模型，对反应条件如温度、压力、催化剂种类等影响进行分析，并优化反应条件，探讨提高产品纯度及减少副反应产物的方法。三、目前进展1.PLGA合成反应动力学模型的建立目前，已成功建立了PLGA合成反应动力学模型，包括反应速率预测模型、聚合物分子量分布模型等。模型可参考PLA合成过程的反应动力学和催化剂影响机制的文献，通过反应条件模拟和数据拟合，得到了一定的适用性和准确性。下一步，将通过实验验证和模拟优化，进一步完善模型。2.丙酯生产过程的模拟已成功建立了丙酯生产过程的Aspen模拟模型，包括缩聚反应和分解反应的模拟。通过模拟计算得出了在不同反应条件下产物纯度、副反应产物生成率、反应器体积等参数。下一步，将进行反应的实验验证，并对反应过程进行优化和控制。四、下一步工作1.实验数据的获取通过实验获得PLGA合成反应和丙酯生产过程的实验数据，将用于模型的验证和优化。2.模型优化和控制策略的研究基于实验数据和模拟模型，研究影响PLA和丙酯生产过程的关键因素及其控制策略，寻找最优化的生产条件和参数。3.分析环境污染因素对PLA合成和丙酯生产过程中的重点污染物质和排放量进行分析，为环境污染减排和治理提供参考。五、参考文献1.Kim,Y.H.,Yang,S.,Yoon,J.H.,etal.(2016).Synthesisandcharacterizationofhighmolecularweightpoly(lacticacid)throughaone-potprocessusingCuBr/Mn(OAc)2catalystsystem.Polymer84,141-152.2.Chua,J.S.,Rehmann,M.S.,Arola,D.D.,etal.(2016).Exploringtheeffectsofthermalhistoryonthephysical,chemicalandmechanicalpropertiesofstereocomplexedpoly(lacticacid).Polymer99,343-356.3.Koganti,N.,Saravanan,R.,Ayothi,R.,etal.(2016).Synthesisofpolylac