JP3357188B2 - Method for producing high molecular weight aliphatic polyester - Google Patents
Method for producing high molecular weight aliphatic polyesterInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、土壌中の微生物によっ
て分解し、かつ成形体として利用し得る高分子量の脂肪
族ポリエステルの製造方法に関するものであり、更に詳
しくは固相重合により高分子量の脂肪族ポリエステルを
製造する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a high molecular weight aliphatic polyester which can be decomposed by microorganisms in soil and used as a molded product. The present invention relates to a method for producing an aliphatic polyester.
【0002】[0002]
【従来の技術】合成繊維、フィルムその他成形体として
利用されているプラスチックは、軽くて丈夫である利点
に加えて、安価に、かつ大量に安定して供給できる等、
我々の生活に豊かさと便利さをもたらし、プラスチック
文明といえる現代の社会を構築してきた。しかしなが
ら、近年、地球的規模での環境問題に対して、自然環境
の中で分解する高分子素材の開発が要望されるようにな
り、その中でも特に微生物によって分解されるプラスチ
ックは、環境適合性材料や新しいタイプの機能性材料と
して大きな期待が寄せられている。2. Description of the Related Art Plastics used as synthetic fibers, films and other molded products can be supplied stably at low cost and in large quantities in addition to the advantages of being light and durable.
It has brought richness and convenience to our lives and built a modern society that can be called a plastic civilization. However, in recent years, there has been a demand for the development of a polymer material that can be decomposed in the natural environment in response to environmental problems on a global scale. And high expectations as a new type of functional material.
【0003】従来より、脂肪族ポリエスエテルに生分解
性があることはよく知られており、その中でも特に微生
物によって生産されるポリ−3−ヒドロキシ酪酸(PH
B)や合成高分子であるポリ−ε−カプロラクトン(P
CL)及びポリグリコール酸(PGA)は、その代表的
なものである。[0003] It is well known that aliphatic polyesters are biodegradable, and among them, poly-3-hydroxybutyric acid (PH
B) or synthetic polymer poly-ε-caprolactone (P
CL) and polyglycolic acid (PGA) are representative thereof.
【0004】PHBを主体とするバイオポリエステル
は、優れた環境適合性と物性を有しているので工業的に
生産が行われているが、生産性に乏しく、コスト面から
ポリエチレンに代表される凡用プラスチックとして代替
し得るには限界がある〔繊維と工業、47巻、532頁
(1991)参照〕。また、PCLについては、繊維、
フィルムに成形可能な高重合度のものが得られている
が、融点が65℃以下で耐熱性に乏しく、広い用途には
適用できない〔ポリマー サイエンス テクノロジー
(Polym. Sci. Technol.)、3巻、61頁(1973)
参照〕。さらに、生体適合性の縫合糸として実用化され
ているPGAやグリコライド−ラクチド(9:1)共重
合体は、非生物的な加水分解を受けた後、生体内で代謝
吸収されるが、高価であることに加えて耐水性に劣るの
で、凡用プラスチックとして使用するには適していな
い。[0004] Biopolyesters mainly composed of PHB are produced industrially because of their excellent environmental compatibility and physical properties. However, they are poor in productivity and are generally represented by polyethylene in view of cost. There is a limit to be able to substitute as a plastic for use (Fiber and Industry, vol. 47, p. 532 (1991)). For PCL, fibers,
Although a polymer with a high degree of polymerization that can be formed into a film is obtained, its melting point is less than 65 ° C and its heat resistance is poor, so it cannot be applied to a wide range of applications [Polym. Sci. Technol. 61 pages (1973)
reference〕. Furthermore, PGA and glycolide-lactide (9: 1) copolymers that have been put into practical use as biocompatible sutures are metabolically absorbed in vivo after undergoing abiotic hydrolysis. Since it is expensive and has poor water resistance, it is not suitable for use as ordinary plastic.
【0005】他方、α,ω−脂肪族ジオールとα,ω−
脂肪族ジカルボン酸との融解重縮合によって製造される
脂肪族ポリエステル、例えば、ポリエチレンサクシネー
ト(PES)やポリエチレンアジペート(PEA)及び
ポリブチレンサクシネート(PBS)は古くから知られ
たポリマーで、安価に製造でき、かつ土中への埋没テス
トでも微生物により生分解されることが確認されている
〔インターナショナルバイオディテリオレイション ブ
ルティン(Int. Biodetetn. Bull. )、11巻、127
頁(1975)及びポリマー サイエンス テクノロジ
ー(Polym. Sci. Technol.)、3巻、61頁(197
3)参照〕が、これらのポリマーは熱安定性に乏しく、
重縮合時に分解反応を併発するので、通常は2,000
〜6,000程度の分子量のものしか得られず、繊維や
フィルムとして加工するには十分でなかった。On the other hand, α, ω-aliphatic diols and α, ω-
Aliphatic polyesters produced by melt polycondensation with aliphatic dicarboxylic acids, such as polyethylene succinate (PES), polyethylene adipate (PEA) and polybutylene succinate (PBS) are long-known polymers that are inexpensive. It has been confirmed that it can be produced and is biodegraded by microorganisms in soil burial tests [Intert. Biodetetn. Bull., Vol. 11, 127].
(1975) and Polymer Science Technology (Polym. Sci. Technol.), Vol. 3, p. 61 (197)
However, these polymers have poor thermal stability,
Since a decomposition reaction occurs at the time of polycondensation, it is usually 2,000.
Only a molecular weight of about 6,000 was obtained, which was not sufficient for processing as a fiber or film.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、先にこ
のような脂肪族ポリエステルの分子量を増大させるべく
検討を行った結果、チタン、アンチモンやゲルマニウム
系化合物を触媒として用いると短時間でフィルムや繊維
として成形加工可能な程まで分子量を増大させることが
できることを見いだし、例えば特願平5−98851号
及び特願平5−297330号等ですでに提案してき
た。このようにして製造した脂肪族ポリエステルは、そ
れ自体でフィルムや繊維として様々な用途に成形加工で
きることはもちろんであるが、生分解性として要望の多
い釣り糸等の用途を考えた場合、強度が十分でなく、分
子量及び融点をさらに増大させることが必要となる。も
ちろん特願平5−98851号や特願平5−29733
0号に提示した方法を用いて溶融重合して分子量を増大
させることもできるが、製造時に非常に大きい回転動力
を必要とした。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have previously studied to increase the molecular weight of such aliphatic polyesters. As a result, when titanium, antimony or germanium compounds are used as catalysts, they can be used in a short time. It has been found that the molecular weight can be increased to such an extent that it can be formed into a film or fiber, and has been already proposed in, for example, Japanese Patent Application Nos. 5-98851 and 5-297330. The aliphatic polyester produced in this way can be formed into various applications as a film or a fiber by itself, but when considered for applications such as fishing lines, which are often required for biodegradability, the strength is sufficient. Instead, it is necessary to further increase the molecular weight and melting point. Of course, Japanese Patent Application No. Hei 5-98885 and Japanese Patent Application No. Hei 5-29733.
Although the molecular weight can be increased by melt polymerization using the method presented in No. 0, very high rotational power was required during manufacture.
【0007】本発明は、生分解性という本来の性質を損
なうことなく、しかも、特別の装置を用いることなく、
かつ釣り糸等として成形可能な高分子量で、かつ高融点
の脂肪族ポリエステルの製造方法を提供することを目的
とするものである。[0007] The present invention provides a biodegradable material without impairing its original property and without using any special equipment.
It is another object of the present invention to provide a method for producing a high-molecular-weight, high-melting-point aliphatic polyester that can be molded as a fishing line or the like.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々検討した結果、固相状態で重縮合
を行うことにより分子量が増大し、かつ融点が上昇する
という知見を得、この知見に基づいて本発明に到達し
た。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted various studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that polycondensation in a solid state increases the molecular weight and the melting point. As a result, the present invention has been achieved based on this finding.
【0009】すなわち、本発明は、相対粘度が1.5以
上を有する脂肪族ポリエステルを結晶化させた後、その
融点よりも低い温度で不活性ガス雰囲気下又は減圧下で
固相重合することを特徴とする高分子量の脂肪族ポリエ
ステルの製造方法を要旨とするものである。That is, the present invention relates to a method of crystallizing an aliphatic polyester having a relative viscosity of 1.5 or more, followed by solid-phase polymerization at a temperature lower than the melting point in an inert gas atmosphere or under reduced pressure. The gist of the invention is a method for producing a high-molecular-weight aliphatic polyester.
【0010】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明においては、まず相対粘度が2.00以上を有する
脂肪族ポリエステルを製造することが必要である。この
ような脂肪族ポリエステルは、ジオールとジカルボン酸
を反応させてオリゴマーを得、次いで得られたオリゴマ
ーを触媒の存在下で脱グリコール反応させることにより
製造することができる。Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, it is necessary to first produce an aliphatic polyester having a relative viscosity of 2.00 or more . Such an aliphatic polyester can be produced by reacting a diol with a dicarboxylic acid to obtain an oligomer, and then subjecting the obtained oligomer to a deglycol reaction in the presence of a catalyst.
【0011】このときに用いられるジオールとしては、
例えばエチレングリコール、トリメチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオー
ル、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シク
ロヘキサンジメタノール等とそれらの混合物が挙げられ
る。これらのなかでも、炭素数が偶数のもの、例えばエ
チレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール等を用いると融点の高い脂肪族ポリエ
ステルを得ることができる点で好ましく、エチレングリ
コール、1,4−ブタンジオールとこはく酸等とを組み
合わせて用いると融点が100℃以上の脂肪族ポリエス
テルを得ることができる点で最適である。さらに、グリ
セリン、トリメチロールプロパンやペンタエリスリトー
ル等の多価アルコールも併用することができる。The diol used at this time includes:
For example, ethylene glycol, trimethylene glycol,
1,4-butanediol, 1,5-pentanediol,
1,6-hexanediol, 1,10-decanediol, propylene glycol, neopentyl glycol,
Examples thereof include diethylene glycol, dipropylene glycol, cyclohexane dimethanol and the like, and mixtures thereof. Among them, those having an even number of carbon atoms, for example, ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-
The use of hexanediol or the like is preferable in that an aliphatic polyester having a high melting point can be obtained, and the use of ethylene glycol, 1,4-butanediol, and succinic acid in combination with an aliphatic polyester having a melting point of 100 ° C. or more It is optimal in that it can be obtained. Further, polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol can be used in combination.
【0012】また、このときに用いられるジカルボン酸
としては、例えばシュウ酸、こはく酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ド
デカン二酸、エイコサン二酸ならびにそれらの酸無水物
及びアルキルエステル化物、例えば無水こはく酸、無水
グルタル酸、ジメチルこはく酸、ジメチルアジピン酸等
とそれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも、炭
素数が偶数のもの、例えばこはく酸、アジピン酸、無水
こはく酸を用いると融点の高い脂肪族ポリエステルを得
ることができる点で好ましく、こはく酸、無水こはく酸
と1,4−ブタンジオール等とを組み合わせて用いると
融点が100℃以上の脂肪族ポリエステルを得ることが
できる点で最適である。また、生分解性を妨げない範囲
であれば、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカ
ルボン酸を併用することも可能である。さらに、リンゴ
酸、クエン酸、酒石酸等のオキシカルボン酸や、無水ト
リメリット酸、無水ピロメリット酸、トリメシン酸等の
多価カルボン酸を併用することもできる。The dicarboxylic acids used at this time include, for example, oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecane diacid, eicosane diacid and their acid anhydrides. And alkyl esterified compounds such as succinic anhydride, glutaric anhydride, dimethylsuccinic acid, dimethyladipic acid and the like, and mixtures thereof. Among them, those having an even number of carbon atoms, such as succinic acid, adipic acid, and succinic anhydride, are preferable in that an aliphatic polyester having a high melting point can be obtained, and succinic acid, succinic anhydride, and 1,4 are preferable. When -butanediol or the like is used in combination, it is optimal in that an aliphatic polyester having a melting point of 100 ° C or more can be obtained. An aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid or isophthalic acid can be used in combination as long as the biodegradability is not hindered. Further, oxycarboxylic acids such as malic acid, citric acid, tartaric acid and the like, and polyvalent carboxylic acids such as trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride and trimesic acid can be used in combination.
【0013】これらのジカルボン酸とジオールとの仕込
み比率としては、モル比で1:1〜1:2.5にするの
が好ましく、1:1.01〜1:2にするのがより好ま
しく、1:1.05〜1:1.8にするのが最適であ
る。The charge ratio of these dicarboxylic acids and diols is preferably from 1: 1 to 1: 2.5, more preferably from 1: 1.01 to 1: 2, by mole ratio. It is optimal to set the ratio to 1: 1.05 to 1: 1.8.
【0014】オリゴマーを合成するときの反応条件とし
ては、120〜250℃で1〜10時間の範囲が好まし
く、150〜220℃で2〜5時間の範囲で、大気圧
下、不活性ガス雰囲気下、特に窒素ガス気流下で行うの
がより好ましい。The reaction conditions for synthesizing the oligomer are preferably in the range of 120 to 250 ° C. for 1 to 10 hours, and in the range of 150 to 220 ° C. for 2 to 5 hours under atmospheric pressure and inert gas atmosphere. More preferably, it is performed under a nitrogen gas stream.
【0015】次に、オリゴマーを重縮合させる際に用い
られる触媒としては、金属化合物を用いればよく、金属
化合物としては、チタン、ゲルマニウム、アンチモン、
マグネシウム、カルシウム、亜鉛、鉄、ジルコニウム、
バナジウム、リチウム、コバルト、マンガン等が挙げら
れる。これらの金属化合物はその金属アルコキシド、金
属アセチルアセトナート、金属酸化物、金属錯体、金属
水酸化物、有機酸塩等の形態で用いられる。特に好まし
い触媒の例を挙げれば、テトラ−n−ブチルチタネー
ト、テトライソプロピルチタネート、テトラエチルチタ
ネート、チタンオキシアセチルアセトネート、ジブトキ
シジアセトアセトキシチタン、酢酸チタン、テトラ−n
−ブトキシゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウ
ム、テトラブチルゲルマニウム、酸化ゲルマニウム(I
V)、トリブトキシアンチモン、トリエトキシアンチモ
ン、三酸化アンチモン、酢酸アンチモン、酢酸亜鉛、カ
ルシウムアセチルアセトネート、マグネシウムアセチル
アセトネート、亜鉛アセチルアセトネート、テトラブト
キシジルコニウム等であり、これらの触媒は1種又は2
種以上使用してもよい。Next, a metal compound may be used as a catalyst used in the polycondensation of the oligomer, and titanium, germanium, antimony,
Magnesium, calcium, zinc, iron, zirconium,
Vanadium, lithium, cobalt, manganese and the like can be mentioned. These metal compounds are used in the form of metal alkoxides, metal acetylacetonates, metal oxides, metal complexes, metal hydroxides, organic acid salts and the like. Examples of particularly preferred catalysts include tetra-n-butyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetraethyl titanate, titanium oxyacetylacetonate, dibutoxydiacetacetoxytitanium, titanium acetate, tetra-n
-Butoxygermanium, tetraethoxygermanium, tetrabutylgermanium, germanium oxide (I
V), tributoxyantimony, triethoxyantimony, antimony trioxide, antimony acetate, zinc acetate, calcium acetylacetonate, magnesium acetylacetonate, zinc acetylacetonate, tetrabutoxyzirconium and the like. 2
More than one species may be used.
【0016】また、その際に使用する触媒量としては、
生成する脂肪族ポリエステル100重量部あたり、0.
01〜5重量部が好ましく、0.05〜2重量部の範囲
で用いるのがより好ましい。触媒量が0.01重量部未
満では、触媒としての効果が弱くなり、目的とする分子
量のポリマーが得られにくくなり、5重量部を超えて用
いても、その効果は大きく変わることがなく、逆に生成
したポリマーが着色し、好ましくない。これらの触媒は
重縮合するときに存在すればよく、脱グリコール化する
直前に加えてもよいし、エステル化の前に加えても差し
支えない。The amount of the catalyst used at that time is as follows:
0.1 parts by weight per 100 parts by weight of the aliphatic polyester produced.
The amount is preferably from 01 to 5 parts by weight, more preferably from 0.05 to 2 parts by weight. When the amount of the catalyst is less than 0.01 part by weight, the effect as a catalyst is weakened, and it is difficult to obtain a polymer having a target molecular weight. Even when the amount exceeds 5 parts by weight, the effect is not largely changed. Conversely, the formed polymer is undesirably colored. These catalysts need only be present at the time of polycondensation, and may be added immediately before deglycolization or may be added before esterification.
【0017】また、脱グリコール化して重合する際に
は、着色防止剤としてりん化合物を加えることもでき
る。そのりん化合物としては、りん酸、無水りん酸、ポ
リりん酸、メタりん酸、ピロりん酸、亜りん酸、次亜り
ん酸、トリポリりん酸、ビス(2,4−ジブチルフェニ
ル)ペンタエリスリトールジフォスフェートに代表され
るスピロりん化合物等とそれらの金属塩、アンモニウム
塩、塩化物、臭化物、硫化物、エステル化物等が挙げら
れるが、特に好ましくは、りん酸、ポリりん酸、メタり
ん酸、ビス(2,4−ジブチルフェニル)ペンタエリス
リトールジフォスフェート等が挙げられる。これらのり
ん化合物は単独で用いてもよいし、2種以上混合して用
いてもよい。In the course of deliquorization and polymerization, a phosphorus compound may be added as a coloring inhibitor. Examples of the phosphorus compound include phosphoric acid, phosphoric anhydride, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, tripolyphosphoric acid, bis (2,4-dibutylphenyl) pentaerythritol diphosphate. Spirophosphorus compounds represented by phosphates and their metal salts, ammonium salts, chlorides, bromides, sulfides, esterified compounds and the like are particularly preferred, and phosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, Bis (2,4-dibutylphenyl) pentaerythritol diphosphate and the like can be mentioned. These phosphorus compounds may be used alone or as a mixture of two or more.
【0018】また、その際に使用するりん化合物の量と
しては、生成する脂肪族ポリエステル100重量部あた
り0.001〜1重量部が好ましく、0.01〜0.5
重量部がより好ましい。また、これらのりん化合物は脱
グリコール化する直前に加えてもよいし、エステル化の
前に加えても差し支えない。The amount of the phosphorus compound used at this time is preferably 0.001 to 1 part by weight, preferably 0.01 to 0.5 part by weight, per 100 parts by weight of the aliphatic polyester to be produced.
Parts by weight are more preferred. Further, these phosphorus compounds may be added immediately before deglycolization or may be added before esterification.
【0019】また、重縮合するときの反応条件として
は、0.01〜10mmHgの減圧下、200〜280
℃で1〜10時間行うのが好ましく、0.1〜5mmH
gの減圧下、220〜260℃で1〜5時間の範囲で行
うのがより好ましい。The reaction conditions for the polycondensation are 200 to 280 under reduced pressure of 0.01 to 10 mmHg.
C. for 1 to 10 hours, preferably 0.1 to 5 mmH
More preferably, the reaction is performed at 220 to 260 ° C. for 1 to 5 hours under a reduced pressure of g.
【0020】このようにして得られた脂肪族ポリエステ
ルは、相対粘度が2.00以上を有するが、分子量及び
融点の点で十分でなく、さらに増大させる必要がある。
そのためには、上記で得られた脂肪族ポリエステルを融
点より低い温度で、不活性ガス雰囲気下又は減圧下で固
相重合することが必要である。そのためには、まず溶融
重合で合成した上記の脂肪族ポリエステルを結晶化させ
ることが必要である。The aliphatic polyester thus obtained has a relative viscosity of 2.00 or more , but is not sufficient in terms of molecular weight and melting point and needs to be further increased.
For that purpose, it is necessary to carry out solid phase polymerization of the aliphatic polyester obtained above at a temperature lower than the melting point under an inert gas atmosphere or under reduced pressure. For that purpose, it is necessary to first crystallize the aliphatic polyester synthesized by melt polymerization.
【0021】上記の脂肪族ポリエステルを結晶化させる
方法としては、何ら特別の方法を用いるわけではなく、
室温で結晶化させてもよいし、例えば水冷する等の結晶
化を促進させるような従来公知の様々な方法を用いるこ
ともできる。この際の脂肪族ポリエステルの相対粘度は
2.00以上を有することが必要であり、2.00未満
であると溶融ペレタイズ時に破損しやすいばかりでな
く、脆いために固相重合の予備結晶化段階で粉末が多く
発生し、好ましくない。上限は特に制限されないが、溶
融重合時のトルクや払い出し時間の観点から、通常は
3.0までが好ましい。次に、結晶化した脂肪族ポリエ
ステルをそれぞれの脂肪族ポリエステルの融点よりも低
い温度で固相重合させることが必要であり、1〜50℃
低い温度が好ましく、特に、5〜30℃低い温度で固相
重合させることが好ましい。このとき、融点より1℃低
い温度以上の温度では、一部ポリマーが融解し、ポリマ
ー同士の融着が発生し好ましくない。また、融点より5
0℃低い温度以下の温度では、実質的に短時間で重縮合
が進行しないので好ましくない。また、このときの融点
とは、熱分析装置(DSC)で昇温速度20℃/分で測
定した際のポリマーの融点の吸熱ピーク温度のことを指
している。As a method of crystallizing the above aliphatic polyester, no special method is used.
Crystallization may be performed at room temperature, or various conventionally known methods for promoting crystallization, such as cooling with water, may be used. The relative viscosity of the aliphatic polyester at this time is
It is necessary to have 2.00 or more, and if it is less than 2.00 , not only is it easy to break during melt pelletization, but also because of brittleness, a large amount of powder is generated in the pre-crystallization stage of solid phase polymerization. Is not preferred. Although the upper limit is not particularly limited, it is usually preferably up to 3.0 from the viewpoint of torque during melt polymerization and payout time. Next, it is necessary to carry out solid-phase polymerization of the crystallized aliphatic polyester at a temperature lower than the melting point of each aliphatic polyester.
A low temperature is preferable, and it is particularly preferable to carry out the solid phase polymerization at a temperature lower by 5 to 30C. At this time, if the temperature is lower than the melting point by 1 ° C. or higher, the polymer partially melts, and fusion between the polymers occurs, which is not preferable. In addition, 5
A temperature of 0 ° C. or lower is not preferable because the polycondensation does not substantially proceed in a short time. The melting point at this time indicates an endothermic peak temperature of the melting point of the polymer when measured at a heating rate of 20 ° C./min with a thermal analyzer (DSC).
【0022】本発明における固相重合は、ポリマー表面
からのグリコール成分や水成分の拡散が律速段階となる
ため、ポリマーの表面積はできるだけ大きい方が短時間
で重合が進むことになる。そこで、ポリマーの形状とし
ては、微粉末状とするのが最適であるが、取扱い上や従
来の装置を用いる点から粒状又は粉末状とするのが好ま
しい。ブロック(塊)状とすると、ポリマーの表面積が
小さくなるので、重縮合の速度が遅くなり好ましくな
い。また、固相重合の条件としては、ポリエチレンテレ
フタレート等を固相重合する際に用いられている従来公
知の様々な方法を用いることができる。例えば、所定の
温度下で減圧状態で重縮合する方法、所定の温度に加温
した不活性ガスを流通させ重合度を上昇させる方法等が
挙げられる。In the solid-phase polymerization of the present invention, the diffusion of the glycol component and the water component from the polymer surface is a rate-determining step. Therefore, the larger the surface area of the polymer, the faster the polymerization proceeds. Thus, the polymer is optimally in the form of a fine powder, but is preferably in the form of granules or powder from the viewpoint of handling and use of a conventional apparatus. In the case of a block (mass) shape, the surface area of the polymer becomes small, so that the rate of polycondensation decreases, which is not preferable. As the conditions for the solid-phase polymerization, various conventionally known methods used for solid-phase polymerization of polyethylene terephthalate or the like can be used. For example, a method of performing polycondensation under a reduced pressure at a predetermined temperature, a method of flowing an inert gas heated to a predetermined temperature to increase the degree of polymerization, and the like can be given.
【0023】上記のようにして製造した高分子量の脂肪
族ポリエステルは熱可塑性であり、しかも成形加工性を
有しているので、さまざまな用途に適用することができ
る。高強度を要する釣り糸や漁網等に生分解性を付与す
るために利用する他にも、フィルムや繊維、不織布、シ
ート等に加工して利用することができる。The high-molecular-weight aliphatic polyester produced as described above is thermoplastic and has moldability, so that it can be applied to various uses. In addition to being used to impart biodegradability to fishing lines, fishing nets, and the like that require high strength, they can be used after being processed into films, fibers, nonwoven fabrics, sheets, and the like.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、各値は次のようにして求めた。The present invention will be specifically described below with reference to examples. In addition, each value was calculated | required as follows.
【0025】(1)相対粘度(ηrel ) ウベローデ粘度計を用いて、濃度0.5g/デシリット
ルでのポリマー溶液粘度を測定することにより、分子量
の目安とした。なお、溶媒としてはフェノール/テトラ
クロロエタン(1:1、重量比)混合溶媒を用い、30
℃で測定した。(1) Relative viscosity (ηrel) The molecular weight was measured by using an Ubbelohde viscometer to measure the viscosity of the polymer solution at a concentration of 0.5 g / deciliter. As a solvent, a phenol / tetrachloroethane (1: 1, weight ratio) mixed solvent was used, and 30
Measured in ° C.
【0026】(2)融点 パーキン エルマー社製の熱分析装置(DSC−7)を
用い、昇温速度20℃/minで測定した。(2) Melting Point The melting point was measured at a heating rate of 20 ° C./min using a thermal analyzer (DSC-7) manufactured by Perkin Elmer.
【0027】実施例1 撹拌機、ウィグリュー分留管及びガス導入管を付した三
つ口フラスコに、こはく酸47.2g(0.4モル)、
1,4−ブタンジオール54.1g(0.6モル)を入
れ、湯浴中に浸した。この湯浴を200℃に昇温し、窒
素をゆっくり融解液中に流し、200℃の温度で2時間
要して生成する水と過剰のグリコールを留去してオリゴ
マーを得た。Example 1 A succinic acid (47.2 g, 0.4 mol) was placed in a three-necked flask equipped with a stirrer, a Wigrew fractionating tube, and a gas introducing tube.
54.1 g (0.6 mol) of 1,4-butanediol was added and immersed in a hot water bath. The temperature of the water bath was raised to 200 ° C., nitrogen was slowly flowed into the melt, and water and excess glycol generated at 200 ° C. for 2 hours were distilled off to obtain oligomers.
【0028】次いで、テトラブチルチタネート0.14
g(4.0×10-4モル)及びビス(2,4−ジブチル
フェニル)ペンタエリスリトールジフォスフェート0.
05gを加え、温度を220℃に保って、0.5mmH
gの減圧下で2時間、さらに、240℃、0.5mmH
gの減圧下で20分間、加熱することにより、粘調なポ
リマー液を得た。Then, tetrabutyl titanate 0.14
g (4.0 × 10 −4 mol) and bis (2,4-dibutylphenyl) pentaerythritol diphosphate 0.1 g.
Add 0.5 g, keep the temperature at 220 ° C, and add 0.5 mmH
g under reduced pressure for 2 hours, 240 ° C., 0.5 mmH
By heating under reduced pressure of 20 g for 20 minutes, a viscous polymer liquid was obtained.
【0029】このポリマーの相対粘度(ηrel )は2.
00であり、融点は116℃であった。このポリマーを
室温まで冷却し、完全に結晶化させた後、4mm×3m
m×1mmのサイズにカッティングして減圧乾燥機中に
静置し、105℃の温度で1mmHgの減圧下で固相重
合を7日間行った。The relative viscosity (ηrel) of this polymer is 2.
The melting point was 116 ° C. After cooling the polymer to room temperature and completely crystallizing, 4 mm × 3 m
The resultant was cut into a size of mx 1 mm, and allowed to stand in a reduced-pressure drier. Solid-state polymerization was performed at a temperature of 105 ° C under a reduced pressure of 1 mmHg for 7 days.
【0030】このようにして得たポリマーの相対粘度
(ηrel )は、4.87と大きく増大し、融点は131
℃まで上昇した。The relative viscosity (η rel) of the polymer thus obtained was greatly increased to 4.87, and the melting point was 131.
° C.
【0031】実施例2 実施例1で溶融重合した相対粘度2.00のポリマーを
完全に結晶化させた後、4mm×3mm×1mmのサイ
ズにカッティングして、二口フラスコの中に入れ、一方
の口より105℃に加熱した窒素ガスを通し、もう一方
の口より生成したグリコール等を排出しながら、固相重
合を5日間行った。Example 2 A polymer having a relative viscosity of 2.00 melt-polymerized in Example 1 was completely crystallized, cut into a size of 4 mm × 3 mm × 1 mm, and placed in a two-necked flask. The solid phase polymerization was carried out for 5 days while passing nitrogen gas heated to 105 ° C. through the other port and discharging formed glycol and the like from the other port.
【0032】このようにして得たポリマーの相対粘度
(ηrel )は、3.80と大きく増大し、融点は130
℃まで上昇した。The relative viscosity (η rel) of the polymer thus obtained was greatly increased to 3.80 and the melting point was 130
° C.
【0033】実施例3 撹拌機、ウィグリュー分留管及びガス導入管を付した三
つ口フラスコに、こはく酸47.2g(0.4モル)、
エチレングリコール32.3g(0.52モル)を入
れ、湯浴中に浸した。この湯浴を200℃に昇温し、窒
素をゆっくり融解液中に流し、200℃の温度で3時間
要して生成する水と過剰のグリコールを留去してオリゴ
マーを得た。Example 3 47.2 g (0.4 mol) of succinic acid was placed in a three-necked flask equipped with a stirrer, a Wiggrew fractionating tube and a gas introducing tube.
32.3 g (0.52 mol) of ethylene glycol was added and immersed in a hot water bath. The temperature of the water bath was raised to 200 ° C., nitrogen was slowly flowed into the melt, and water and excess glycol generated at the temperature of 200 ° C. for 3 hours were distilled off to obtain oligomers.
【0034】次いで、ポリりん酸0.05gとテトラブ
トキシゲルマニウム0.15g(4.0×10-4モル)
を加え、温度を220℃に保って、0.5mmHgの減
圧下で1時間、さらに、240℃、0.5mmHgの減
圧下で1時間、加熱することにより、粘調なポリマー液
を得た。Next, 0.05 g of polyphosphoric acid and 0.15 g of tetrabutoxygermanium (4.0 × 10 -4 mol)
Was added, and the mixture was heated at 220 ° C. for 1 hour under a reduced pressure of 0.5 mmHg, and further heated at 240 ° C. for 1 hour under a reduced pressure of 0.5 mmHg to obtain a viscous polymer liquid.
【0035】このポリマーの相対粘度(ηrel )は2.
12であり、融点は103℃であった。このポリマーを
室温まで冷却し、完全に結晶化させた後、4mm×3m
m×1mmのサイズにカッティングして減圧乾燥機中に
静置し、95℃の温度で1mmHgの減圧下で固相重合
を5日間行った。The relative viscosity (ηrel) of this polymer is 2.
The melting point was 103 ° C. After cooling the polymer to room temperature and completely crystallizing, 4 mm × 3 m
The resultant was cut into a size of mx 1 mm, allowed to stand in a vacuum drier, and subjected to solid-state polymerization at a temperature of 95 ° C under a reduced pressure of 1 mmHg for 5 days.
【0036】このようにして得たポリマーの相対粘度
(ηrel )は、3.77と大きく増大し、融点は114
℃まで上昇した。The relative viscosity (η rel) of the polymer thus obtained was greatly increased to 3.77, and the melting point was 114.
° C.
【0037】実施例4 撹拌機、ウィグリュー分留管及びガス導入管を付した三
つ口フラスコに、無水こはく酸40.0g(0.4モ
ル)、1,4−ブタンジオール37.5g(0.42モ
ル)、エチレングリコール6.5g(0.10モル)を
入れ、湯浴中に浸した。この湯浴を200℃に昇温し、
窒素をゆっくり融解液中に流し、200℃の温度で3時
間要して生成する水と過剰のグリコールを留去してオリ
ゴマーを得た。Example 4 In a three-necked flask equipped with a stirrer, a Wigrew fractionating tube, and a gas introducing tube, 40.0 g (0.4 mol) of succinic anhydride and 37.5 g (0,0) of 1,4-butanediol were added. .42 mol) and 6.5 g (0.10 mol) of ethylene glycol, and immersed in a hot water bath. The temperature of this hot water bath was raised to 200 ° C,
Nitrogen was slowly flowed into the melt, and the generated water and excess glycol were distilled off at 200 ° C. for 3 hours to obtain an oligomer.
【0038】次いで、ポリりん酸0.025gとトリブ
トキシアンチモン0.27g(8.0×10-4モル)を
加え、温度を220℃に保って、0.5mmHgの減圧
下で2時間、さらに、240℃、0.5mmHgの減圧
下で1時間、加熱することにより、粘調なポリマー液を
得た。Next, 0.025 g of polyphosphoric acid and 0.27 g (8.0 × 10 −4 mol) of tributoxyantimony were added, and the temperature was maintained at 220 ° C. under a reduced pressure of 0.5 mmHg for 2 hours. At 240 ° C. under a reduced pressure of 0.5 mmHg for 1 hour to obtain a viscous polymer liquid.
【0039】このポリマーの相対粘度(ηrel )は2.
27であり、融点は101℃であった。このポリマーを
室温まで冷却し、完全に結晶化させた後、4mm×3m
m×1mmのサイズにカッティングして、二口フラスコ
の中に入れ、一方の口より95℃に加熱した窒素ガスを
通し、もう一方の口より生成したグリコール等を排出し
ながら、固相重合を7日間行った。The relative viscosity (ηrel) of this polymer is 2.
27 and the melting point was 101 ° C. After cooling the polymer to room temperature and completely crystallizing, 4 mm × 3 m
mx 1 mm, put into a two-necked flask, pass nitrogen gas heated to 95 ° C through one port, and discharge glycol and the like generated from the other port while solid-phase polymerization was performed. I went for seven days.
【0040】このようにして得たポリマーの相対粘度
(ηrel )は、3.63と大きく増大し、融点は112
℃まで上昇した。The relative viscosity (η rel) of the polymer thus obtained was greatly increased to 3.63, and the melting point was 112.
° C.
【0041】実施例5 撹拌機、ウィグリュー分留管及びガス導入管を付した三
つ口フラスコに、こはく酸42.5g(0.36モ
ル)、アジピン酸5.8g(0.04モル)、1,4−
ブタンジオール54.1g(0.6モル)を入れ、湯浴
中に浸した。この湯浴を200℃に昇温し、窒素をゆっ
くり融解液中に流し、200℃の温度で3時間要して生
成する水と過剰のグリコールを留去してオリゴマーを得
た。Example 5 In a three-necked flask equipped with a stirrer, a Wigrew fractionating tube and a gas introducing tube, 42.5 g (0.36 mol) of succinic acid, 5.8 g (0.04 mol) of adipic acid, 1,4-
54.1 g (0.6 mol) of butanediol was added and immersed in a hot water bath. The temperature of the water bath was raised to 200 ° C., nitrogen was slowly flowed into the melt, and water and excess glycol generated at the temperature of 200 ° C. for 3 hours were distilled off to obtain oligomers.
【0042】次いで、ポリりん酸0.025gとテトラ
イソプロポキシチタン0.17g(6.0×10-4モ
ル)を加え、温度を220℃に保って、0.5mmHg
の減圧下で2時間、さらに、240℃、0.5mmHg
の減圧下で1時間、加熱することにより、粘調なポリマ
ー液を得た。Next, 0.025 g of polyphosphoric acid and 0.17 g (6.0 × 10 −4 mol) of titanium tetraisopropoxy were added, and the temperature was maintained at 220 ° C. to obtain 0.5 mmHg.
For 2 hours under reduced pressure of 240 ° C., 0.5 mmHg
The mixture was heated under reduced pressure for 1 hour to obtain a viscous polymer liquid.
【0043】このポリマーの相対粘度(ηrel )は2.
07であり、融点は109℃であった。このポリマーを
室温まで冷却し、完全に結晶化させた後、4mm×3m
m×1mmのサイズにカッティングして減圧乾燥機中に
静置し、100℃の温度で1mmHgの減圧下で固相重
合を5日間行った。The relative viscosity (ηrel) of this polymer is 2.
07 and the melting point was 109 ° C. After cooling the polymer to room temperature and completely crystallizing, 4 mm × 3 m
The resultant was cut into a size of mx 1 mm, and allowed to stand in a reduced-pressure drier. Solid-state polymerization was performed at a temperature of 100 ° C under a reduced pressure of 1 mmHg for 5 days.
【0044】このようにして得たポリマーの相対粘度
(ηrel )は、3.45と大きく増大し、融点は121
℃まで上昇した。The relative viscosity (ηrel) of the polymer thus obtained was greatly increased to 3.45, and the melting point was 121.
° C.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、生分解性という本来の
性質を損なうことなく、分子量と融点を増大させること
が可能となる。そのため、釣り糸をはじめ、高強度を要
する繊維やフィルム等の用途に利用することができる。According to the present invention, it is possible to increase the molecular weight and the melting point without impairing the original property of biodegradability. Therefore, it can be used for applications such as fishing lines, fibers and films that require high strength.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C08G 63/00-63/91
Claims (1)
ポリエステルを結晶化させた後、その融点よりも低い温
度で不活性ガス雰囲気下又は減圧下で固相重合すること
を特徴とする高分子量の脂肪族ポリエステルの製造方
法。1. A method of crystallizing an aliphatic polyester having a relative viscosity of 2.00 or more , followed by solid-phase polymerization at a temperature lower than its melting point in an inert gas atmosphere or under reduced pressure. A method for producing an aliphatic polyester having a molecular weight.
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JP17249694A JP3357188B2 (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Method for producing high molecular weight aliphatic polyester |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17249694A JP3357188B2 (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Method for producing high molecular weight aliphatic polyester |
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JPH0834843A JPH0834843A (en) | 1996-02-06 |
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1994
- 1994-07-25 JP JP17249694A patent/JP3357188B2/en not_active Expired - Fee Related
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