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中文摘要

L-丙交酯是合成可降解材料聚乳酸的中间体,而 L-丙交酯的纯度对合成聚
乳酸起着至关重要的作用。目前对 L-丙交酯的研究多侧重于合成方法的选择,
没有关于 L-丙交酯溶液结晶的系统研究,而对于物质的晶体结构等形态学研究
也未见报道。因此,对 L-丙交酯的结晶过程进行研究,具有重要的理论和实际
应用价值。本文在前人研究的基础上,对 L-丙交酯的结晶过程进行了系统研究。
晶体结构和形态学研究是了解物质结晶过程的理论基础。本文采用溶剂蒸发
法培养出 L-丙交酯两种多晶型(晶型 A,晶型 B)的单晶,其中 B 晶型是本文首
先发现的一个新晶型;利用 X 射线单晶衍射分析了两种晶型的晶体结构,得到
了其晶胞参数和空间群等数据;采用 BFDH 模型、AE 模型,通过 Materials Studio
软件对晶型 A 的晶习进行了模拟预测,通过与实验结果的对比,发现 AE 模型的
适用性较好;考虑了不同结晶方式、不同溶剂体系对晶习的影响,实验表明这些
因素会影响晶体的粒度大小,但不会对产品的晶习产生显著影响。
结晶过程热力学数据对结晶过程开发和优化具有重要的指导作用。本文采用
动态法测定了 L-丙交酯在六种不同溶剂体系中的溶解度,利用 Apelblat 简化经
验方程、Wilson 方程、NRTL 方程、UNIQUAC 方程对溶解度数据进行了关联,
同时利用 van’t Hoff 方程计算了 L-丙交酯在不同纯溶剂中的溶解焓、溶解熵以
及溶解过程的吉布斯自由能。实验发现 L-丙交酯在所测量的溶剂体系中溶解度
均随温度的升高而增大,联合采用 Apelblat 简化经验方程和 NRTL 方程可以较准
确的关联 L-丙交酯在不同溶剂中的溶解度数据;计算证明 L-丙交酯在纯溶剂中
的溶解过程是吸热过程,也是非自发的熵增过程。
L-丙交酯冷却结晶过程最佳操作时间表的确定是本文研究的最终目的。本文
在前述晶体结构、形态学特点以及溶解度数据测定的基础上,选择A-B 混合溶剂
提纯 L-丙交酯,利用 XRD、DSC 等离线分析方法和 FBRM、ATR-FTIR、PVM
等在线分析手段,对 L-丙交酯的结晶过程进行了优化,主要考察了溶剂配比、
溶液初始浓