本发明属于新材料，涉及一种制备聚乳酸的高效催化剂，利用该催化剂能够利用生物质基碳水化合物全碳链催化转化制备聚乳酸。
背景技术：
1、以乳酸为原料化学合成聚乳酸的方法有直接缩聚法和丙交酯开环聚合法，相比直接缩聚法，开环聚合法具有反应副产物少、聚合设备简单、聚乳酸分子量高的优势，是大规模工业化生产聚乳酸的主要方法。
2、然而该方法仍存在着合成路线长、工艺复杂、成本高等缺点，影响了聚乳酸产品的推广应用。其中，开环聚合的催化剂对高相对分子质量聚乳酸制备以及降低生产成本起到关键作用。目前，开环聚合的催化剂包括质子酸、路易斯酸、烷基化试剂、碱金属烷氧化物、以及过渡金属的有机化合物和氧化物等，其中辛酸亚锡是目前公认的效果较好的催化剂，具有活性高、催化剂用量少、制得的聚合物相对分子质量高等特点，成为丙交酯开环聚合催化体系研究的热点之一。例如，东华大学以辛酸亚锡为催化剂，用超临界二氧化碳作溶剂，成功地实现了l-丙交酯的开环聚合。中国科学院长春应用化学研究所将l-乳酸经高温催化反应得到低聚(l-乳酸)，再经高温裂解减压蒸馏制得单体l-丙交酯(lla)，再以辛酸亚锡为催化剂开环聚合得到聚(l-乳酸)plla，其相对分子质量可达到40万。中山大学以辛酸亚锡为催化剂进行丙交酯本体聚合制备plla，当单体与催化剂摩尔比为8000:1，反应温度130℃、反应时间48小时，制得的plla重均分子量高达198万。
3、尽管利用辛酸亚锡配位插入开环聚合制备高相对分子质量的聚乳酸，但该反应只适合高温本体聚合体系，且转化率较低，严重制约高性能聚乳酸的工业化生产推广。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种制备聚乳酸的高效催化剂，该催化剂是利用化学修饰方法，将具有er(otf)3类似的结构路易斯酸负载到sn-β分子筛上，获得能同时高效催化葡萄糖异构化及果糖逆醛醇两个反应的新型非均相催化剂即有机磺酸铒修饰纳米sn-β分子筛催化剂，从而为生物质资源高效催化转化为乳酸提供新的途径。利用该均相路易斯酸催化剂对糖类转化为乳酸具有特别的催化效果。
2、本发明的目的是通过以下方式实现的：
3、一种制备聚乳酸的高效催化剂，该催化剂是以金属离子掺杂纳米sn-β分子筛为母体，通过化学修饰反应将爪形甜菜碱头基三磺酸接枝到其表面，经三氯化铒处理制得有机磺酸铒修饰纳米sn-β分子筛催化剂。
4、进一步地，所述的爪形甜菜碱头基三磺酸改性剂以三溴新戊醇、二甲胺、1，3-丙烷磺酸内酯为原料制备得到。
5、进一步地，所述的金属离子掺杂纳米sn-β分子筛是以纳米β分子筛为原料，经脱铝处理、sn4+掺杂制得sn-β沸石分子筛，再与金属离子进行交换反应制得金属离子掺杂纳米sn-β分子筛。
6、利用上述高效催化剂制备聚乳酸的方法，是以木质纤维素为原料，经预处理后、加入催化剂、经过水解、异构化、逆羟醛缩合、脱水、水合重排反应制得乳酸，再经乳酸开环聚合制备得到聚乳酸。以乳酸为原料化学合成聚乳酸的方法有直接缩聚法和丙交酯开环聚合法，相比直接缩聚法，开环聚合法具有反应副产物少、聚合设备简单、聚乳酸分子量高的优势，是大规模工业化生产聚乳酸的主要方法。
7、本发明以金属离子掺杂纳米sn-β分子筛为母体，通过化学修饰反应将爪形甜菜碱头基三磺酸接枝到其表面，经三氯化铒处理制得有机磺酸铒修饰纳米sn-β分子筛催化剂。将该催化剂应用于纤维素催化转化乳酸，能够有效高选择性催化纤维素转化为乳酸的催化工艺，应用于纤维素催化转化制备聚乳酸生产。该催化剂对于纤维素高效转化乳酸起到关键作用。
8、该催化剂的母体为金属离子掺杂纳米sn-β分子筛，对葡萄糖异构化反应具有优异的催化效果；修饰部分为具有er(otf)3类似的结构路易斯酸，能高选择性果催化糖逆羟醛缩合反应。因此，本发明催化剂兼有高效催化葡萄糖异构化反应和果糖逆醛醇反应的功能，大幅提升了纤维素转化乳酸过程的产率，为生物质资源高效催化转化为乳酸提供新的途径。
9、与现有技术比较本发明的有益效果：
10、本发明催化剂的开发，将打破国外企业对生物质基资源催化转化技术的垄断，实现生物质资源可再生利用技术自主开发，提高我国生物降解材料企业的生产水平，改善了产品的性能和质量，解决了生物质碳水化合物转化为乳酸规模化生产中的难题。
1.一种制备聚乳酸的高效催化剂，其特征在于所述的催化剂是以金属离子掺杂纳米sn-β分子筛为母体，通过化学修饰反应将爪形甜菜碱头基三磺酸接枝到其表面，经三氯化铒处理制得有机磺酸铒修饰纳米sn-β分子筛催化剂。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述的爪形甜菜碱头基三磺酸改性剂以三溴新戊醇、二甲胺、1，3-丙烷磺酸内酯为原料制备得到。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于所述的金属离子掺杂纳米sn-β分子筛是以纳米β分子筛为原料，经脱铝处理、sn4+掺杂制得sn-β沸石分子筛，再与金属离子进行交换反应制得金属离子掺杂纳米sn-β分子筛。
4.一种利用权利要求1所述的高效催化剂制备聚乳酸的方法，其特征在于以木质纤维素为原料，经预处理后、加入催化剂、经过水解、异构化、逆羟醛缩合、脱水、水合重排反应制得乳酸，再经乳酸开环聚合制备得到聚乳酸。
