Курсовая работа: Разработка технологического процесса получения биоразлагаемых полимеров на основе молочной кислоты

Выход сополимера и кинетику расхода мономеров в ходе процесса синтеза исследовали методами гравиметрии и ЯМР-спектроскопии. Спектры ЯМР-образца сополилактида, полученного при соотношении концентраций 1-лактид: гликолид, равном 6,1: 2,74, снимали в диметилсульфоксида при 100 "С на спектрометре "TeslaBS-497" с рабочей частотой 100 МГц. Химические сдвиги определяли по тетраметилсилану и растворителю как внутренним стандартам. Результаты исследования микроструктуры гликолида с лакти-дом представлены на рис.2 и в табл. I.

Для интерпретации спектров полимеризующейся системы использовали литературные и экспериментальные значения химических сдвигов сигналов мономеров. В ЯМР-спектре сополимера гликолида с L-лакти-дом присутствуют сигналы, имеющие химические сдвиги гомополимеров гликолида и L-лактида, а также два новых сигнала (синглет 4,81 млн доли и квартет 5,27 млн доли), которые следует отнести к сигналам протонов (см. рис.1), соответствующих перекрестному акту роста ц$пи (а, в). Можно предположить, что химические сдвиги метильных протонов лактида в перекрестном акте и в последовательности лактидных звеньев отличаются, по-видимому, очень мало (т.е. с'=с):

Путем интегрирования сигналов ЯМР-спектров сополимеров, выделенных на различных стадиях сополимеризации, проанализировано изменение их микроструктуры в ходе процесса. Обнаружено, что содержание лактидных СН-групп в сополимере, относящихся к перекрестным актам роста цепи, по сравнению с общим содержанием этих групп на ранних стадиях сополимеризации выше, чем в конце процесса. Это хорошо согласуется с данными о кинетике расхода сомономеров в исследуемой системе.

Образующиеся при синтезе сополимеры имеют блочную структуру, причем близкий по составу к чередующемуся сополимер можно получить в случае сополимеризации смеси с соотношением 1-лактид: гликолид, равным 6,1: 2,74, причем процесс должен быть остановлен сразу после конверсии гликолида.

Поэтому в качестве базового соотношения 1-лактид: гликолид было выбрано указанное соотношение. Кроме того, данные по биоабсорбции сополилактидов в воде при t= 37 *С указывают на тот факт, что наименьшими сроками разложения обладают именно сополимеры лактида и гликолида в диапазоне концентраций i-лактида 25 - 75 % по массе.

На основании результатов выполненных лабораторных исследований были определены условия получения образцов сополилактидов на экспериментальной лабораторной установке, которая включает в себя реактор из коррозионно-стойкой стали объёмом 0,01 м снабжённый ленточной мешалкой со шнековым наконечником и фильерой, и узел литья и гранулирования.

После загрузки реакционной смеси в реактор аппарат герметизировали и, с целью удаления кислорода и влаги воздуха, попеременно вакуумировали и азотировали. После этого включали электрообогрев и мешалку. Устанавливали число оборотов мешалки 5 - 10 мин. Расплавление реакционной смеси проводили при температуре 100 "С под азотной подушкой в течение 30 - 40 мин. По окончании расплавления температуру в аппарате повышали до рабочей и начинали синтез сополимера. О ходе процесса судили по изменению расхода энергии (AU) на перемешивание реакционной смеси. По достижении AUравной 0,2 - 0,25 та сополимер выгружали через фильеру давлением азота до 3 кгс/см^! при работающей мешалке и гранулировали.

Процесс синтеза экспериментальных образцов сополилактидов проводили при температуре 172 ±2°С. Состав реакционной смеси, г: 670 /. - лактид (75 %); 220 гликолил (25 %). В качестве инициатора реакции использовали хлорид олова SnCl) - 2HiO (масса 0,225 г), а регулятора - лауриловый спирт (9,0 г).

Таким образом, введение в состав PLAгликолидных звеньев приводит к существенному сокращению сроков биоабсорбции в биологической среде сополимеров на базе лактонов молочной и гликолевой кислот по сравнению с гомопол и мерами.

В настоящее время исследования продолжаются в направлении разработки технологии и аппаратурного оформления процесса получения PLAи ее сополимеров.

В заключение следует подчеркнуть, что для успешного решения проблемы