CN111032726B

CN111032726B - 聚酯共聚物及其制造方法

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Publication number: CN111032726B
Application number: CN201880052258.2A
Authority: CN
Inventors: 柿泽资训; 门胁功治; 棚桥一裕; 坂口博一; 木户场和志
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: US20200216607A1; US11078327B2; KR20200041857A; JP2023106608A; CN111032726A; JPWO2019035357A1; WO2019035357A1; KR102626091B1; EP3670567A4; EP3670567A1; JP7298153B2

Abstract

本发明的课题在于，提供杨氏模量低、并且拉伸强度高的生物降解性·生物可吸收性聚合物。用于解决该课题的本发明为聚酯共聚物，其以2种酯键形成性单体残基为主要结构单元，将2种酯键形成性单体分别设为“单体A”、“单体B”时，所述聚酯共聚物满足下述(1)及(2)。(1)下述式R＝[AB]/(2[A][B])×100[A]：聚酯共聚物中的、单体A残基的摩尔分率[B]：聚酯共聚物中的、单体B残基的摩尔分率[AB]：聚酯共聚物中的、单体A残基与单体B残基相邻的结构(A‑B、及B‑A)的摩尔分率表示的R值为0.45以上且0.99以下。(2)单体A残基或单体B残基中的至少一者的结晶化率小于14％。

Description

聚酯共聚物及其制造方法

技术领域

本发明涉及聚酯共聚物及其制造方法，尤其涉及可显示出生物降解性或生物可吸收性的聚酯共聚物。

背景技术

聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯或它们的共聚物所代表的、由酯键形成性单体制造的聚酯作为生物降解性或生物可吸收性聚合物而受到关注，在例如缝合线等医用材料、医药、农药、肥料等缓释性材料等多方面被利用。进而，作为生物降解性通用塑料，作为容器、膜等的包装材料也被期待。

但是，通常，由酯键形成性单体制造的生物降解性聚酯、生物可吸收性聚酯是脆弱的。因此，出于改善机械特性从而得到具有耐受实用的强度、成形性的生物降解性聚合物的目的，正在尝试高分子量的聚合物、各种共聚物的开发。

例如，专利文献1中公开了如下方法，以往通过缩聚进行的聚乳酸、聚乙醇酸的合成中，为了得到更高分子量的聚合物，由乳酸、乙醇酸首先制造交酯、乙交酯，并使它们开环聚合来合成。

另外，也大量进行了下述尝试，即，开发将因结晶性高而硬且脆的聚乳酸与其他运动性高的聚合物组合而成的新的多嵌段共聚物。例如，非专利文献1中记载了，将使交酯与己二醇反应而得到的聚乳酸基础的聚合物和两末端为羟基的聚己内酯连结而得到的多嵌段共聚物。专利文献2中也公开了，通过具有由在两末端具备羟基的聚乳酸形成的第1嵌段、和由运动性比聚乳酸高的聚合物形成的第2嵌段，从而进一步改善机械特性而不损害生物降解性的多嵌段共聚物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3161729号说明书

专利文献2：日本特开2006-183042号公报

非专利文献

非专利文献1：OjuJeon，etal.，Macromolecules2003，36，5585-5592

发明内容

发明要解决的问题

专利文献2、非专利文献1中记载的多嵌段共聚物与单纯的聚乳酸等均聚物相比，具有优异的机械强度。另一方面，在再生医疗用的支架材料、人工血管等医疗领域的生物可吸收性聚合物的情况下，有时也要求与生物组织类似的柔软的特性。而且，现在工业上使用的弹性体多数为非生物降解性，在废弃后存留在环境中成为大的问题。因此，使弹性体为生物降解性有大的意义。即，正在寻求低杨氏模量的生物降解性·生物可吸收性聚合物。

但是，在即使柔软而成形性差、或容易断裂时，则在产业上利用极其困难。因此，正在谋求柔软并且不易引起断裂的特性、即杨氏模量低、并且拉伸强度高的生物降解性·生物可吸收性聚合物。但是，难以利用以往已知的生物降解性·生物可吸收性聚酯兼顾所述特性。

本发明的课题在于，提供解决该问题的新的聚酯共聚物。

用于解决问题的方案

用于解决上述课题的本发明为聚酯共聚物，其以2种酯键形成性单体残基为主要结构单元，将前述2种酯键形成性单体分别设为“单体A”、“单体B”时，所述聚酯共聚物满足下述(1)及(2)。

(1)下式表示的R值为0.45以上且0.99以下。

R值＝[AB]/(2[A][B])×100

[A]：聚酯共聚物中的、单体A残基的摩尔分率(摩尔％)

[B]：聚酯共聚物中的、单体B残基的摩尔分率(摩尔％)

[AB]：聚酯共聚物中的、单体A残基与单体B残基相邻的结构(A-B、及B-A)的摩尔分率(摩尔％)

(2)单体A残基和单体B残基中的至少一者的结晶化率小于14％。

发明的效果

通过本发明，能够得到具有低杨氏模量且高拉伸强度、并且可显示出生物降解性、生物可吸收性的适于医疗用途、弹性体用途的聚酯共聚物。

附图说明

图1为通过对实施例1、2、3中合成的聚酯共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线。

图2为通过对比较例1中合成的聚酯共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线。

图3为通过对比较例2中合成的聚酯共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线。

图4为通过对比较例3、4中合成的聚酯共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线。

图5为通过对实施例8中合成的聚酯共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线。

具体实施方式

<聚酯共聚物>

本发明的聚酯共聚物为以2种酯键形成性单体残基为主要结构单元的共聚物。在本说明书中，有时将该2种酯键形成性单体分别表述为“单体A”、“单体B”。

“酯键形成性单体”是指聚合后生成单体单元由酯键连结的聚合物即聚酯的单体。

作为酯键形成性单体，优选使用羟基羧酸。另外，也能够优选使用羟基羧酸的羟基与羧基进行分子内脱水缩合而成的环状化合物即内酯、2分子羟基羧酸的彼此的羟基与羧基进行脱水缩合而成的环状化合物即交酯。

作为羟基羧酸，特别优选使用脂肪族羟基羧酸。作为脂肪族羟基羧酸，可举出乳酸、乙醇酸、羟基丁酸、羟基戊酸、羟基戊酸、羟基己酸、羟基庚酸等，特别优选乳酸、乙醇酸、羟基己酸。

作为乳酸，可以使用_L-乳酸、_D-乳酸、及它们的混合体，从得到的聚合物的物性、生物相容性的方面出发，优选使用_L-乳酸。使用混合体作为单体的情况下，_L体的含有率优选为85％以上，更优选为95％以上。

作为内酯，可以使用己内酯、二氧杂环庚酮(dioxepanone)、1，4-二氧六环-2，3-二酮(ethylenoxalate)、对二氧环己酮(dioxanone)、1，4-二氧六环-2，3-二酮、β-丙内酯、δ-戊内酯、β-丙内酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、新戊内酯等。

作为交酯，能够使用2分子乳酸进行脱水缩合而成的丙交酯、2分子乙醇酸进行脱水缩合而成的乙交酯、四甲基乙交酯。

作为酯键形成性单体，也可以使用以上例示出的单体的衍生物。

在本说明书中，“单体残基”原则上是指：使包含该单体的2种以上的单体聚合而得到的共聚物的化学结构中的、源自该单体的化学结构的重复单元。例如，使乳酸(CH₃CH(OH)COOH)和己内酯(ε-己内酯：下述式)聚合而制成乳酸与己内酯的共聚物的情况下，

[化学式1]

乳酸单体残基为：

[化学式2]

己内酯单体残基为下式表示的单元：

[化学式3]

需要说明的是，作为例外，使用交酯等二聚体作为单体的情况下，“单体残基”是指源自该二聚体的2次重复结构中的1个。例如，使丙交酯(_L-(-)-交酯：下述式)

[化学式4]

与己内酯聚合的情况下，共聚物的化学结构中，作为丙交酯残基，形成上述式(R1)所示的结构进行2次重复而成的结构，但在该情况下，将其中的1个乳酸单元作为“单体残基”，源自丙交酯而形成有2个“单体残基”、即乳酸残基。

以2种单体残基为“主要结构单元”是指，该2种单体残基数之和为包括其他单体残基在内的聚合物整体的50摩尔％以上，并且各个残基为聚合物整体的20摩尔％以上。例如，以单体A残基和单体B残基为主要结构单元是指，单体A残基和单体B残基的残基数之和为聚合物整体的50摩尔％以上，并且单体A残基为聚合物整体的20摩尔％以上，并且单体B残基为聚合物整体的20摩尔％以上。此处，单体A残基、单体B残基、其他残基的摩尔分率(摩尔％)可以通过核磁共振(NMR)测定、通过源自各个残基的信号的面积值来确定。例如，单体A残基为乳酸残基、单体B残基为己内酯残基的情况下，可以通过后述的测定例2中记载的方法来测定。

对于单体A残基和单体B残基之和而言，根据前述的定义，为包括其他单体残基在内的聚合物整体的50摩尔％以上，优选为75摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上。另外，对于单体A残基及单体B残基而言，同样根据前述的定义，分别为20摩尔％以上，优选为30摩尔％以上，更优选为40摩尔％以上。单体A残基及单体B残基之和为聚合物整体的100％的、即仅包含单体A及单体B的聚合物可作为特别优选的方式而举出。

本发明的聚酯共聚物中，对于单体A残基与单体B残基的摩尔比而言，若一种单体过剩地存在，则与均聚物那样的性质接近，因此优选为7/3到3/7，更优选为6/4到4/6。

需要说明的是，只要不损害本发明的效果，也可以使能与构成主要结构单元的2种酯键形成性单体共聚的另一单体进一步共聚。作为这样的单体，可以使用前述的酯键形成性单体中的又一单体。

另外，使作为连接物(linker)而起作用的单体共聚也为优选的方式。作为连接物而起作用的单体可举出：除构成主要结构单元的2种酯键形成性单体以外的羟基羧酸、二醇、二羧酸、氨基酸、二胺、二异氰脲酸酯、双环氧化合物等。

需要说明的是，在本说明书中，通过使结构单元中包含酯键形成性单体以外的单体，从而也将在一部分中包含利用酯键以外的键连结而成的结构单元的共聚物包括在内地记载为“聚酯共聚物”。

本发明的聚酯共聚物优选具有生物降解性或生物可吸收性。本领域技术人员通过适宜组合上述例示的单体、并在本发明中规定的范围内调整单体的量比，从而能够合成根据用途显示出适当的生物降解性或生物可吸收性的共聚物。

对于本发明的聚酯共聚物而言，将使前述的2种酯键形成性单体以等摩尔共聚时的初始聚合速度相对大的单体设为“单体A”、相对小的单体设为“单体B”、将使它们以等摩尔共聚时的初始聚合速度分别设为V_A、V_B时，优选满足1.1≤V_A/V_B≤40。

此处，V_A、V_B通过以下的方法来求出。将单体A和单体B以等摩尔混合，根据需要添加溶剂、催化剂，调整温度等条件以使成为最终合成的或要合成的聚酯共聚物的后述的R值、或在误差为10％的范围内的相同的R值，开始聚合反应。定期从聚合中的试样中进行取样，测定单体A和单体B的残量。残量通过例如色谱法、核磁共振(NMR)测定来测定。从投料量中减去残量，由此求出供于聚合反应的单体量。相对于取样时间对供于聚合反应的单体量进行绘图时，其曲线的初始梯度为V_A、V_B。

使这样的单体A与单体B反应时，在聚合初期单体A与聚合中的聚合物末端键合的概率高。另一方面，在单体A被消耗、反应液中的浓度减少的聚合后期，单体B与聚合中的聚合物末端键合的概率变高。其结果，得到自一个末端起单体A残基的比例逐渐减少的梯度聚合物。这样的梯度聚合物的结晶性变低，杨氏模量上升也得以抑制。为了容易形成这样的梯度结构，V_A/V_B更优选为1.3以上，进一步优选为1.5以上。另一方面，若单体A与单体B的聚合速度之差过大，则存在形成与在仅单体A聚合后、单体B进行聚合而成的嵌段聚合物接近的结构，结晶性变高从而导致杨氏模量的上升，因此，V_A/V_B更优选为30以下，进一步优选为20以下，进一步更优选为10以下。

作为这样的单体A与单体B的优选组合，可举出丙交酯与ε-己内酯、乙交酯与ε-己内酯、乙交酯与丙交酯、丙交酯与二氧杂环庚酮(dioxepanone)、1，4-二氧六环-2，3-二酮(ethylenoxalate)与丙交酯、丙交酯与δ-戊内酯、乙交酯与δ-戊内酯。

在本发明中，作为单体A残基为乳酸残基、作为单体B残基为己内酯残基可作为特别优选的方式而举出。

(1)R值

对于本发明的聚酯共聚物，将前述的2种酯键形成性单体分别设为“单体A”、“单体B”时，下式表示的R值为0.45以上且0.99以下。

R值＝[AB]/(2[A][B])×100

[A]：聚酯共聚物中的、单体A残基的摩尔分率(摩尔％)

[B]：聚酯共聚物中的、单体B残基的摩尔分率(摩尔％)

R值可以作为表示以2种酯键形成性单体残基、即单体A残基及单体B残基为主要结构单元的共聚物中的、单体残基的排列的无规性的指标而使用。例如，对于单体排列完全为无规的无规共聚物而言，R值为1。另外，对于嵌段共聚物而言，R值为0～0.44。

R值可以通过利用核磁共振(NMR)测定对相邻的二个单体的组合(A-A、B-B、A-B、B-A)的比例进行定量来确定，具体而言可以通过后述的测定例2中记载的方法来测定。R值小于0.45时，结晶性高，共聚物的成形品变硬，杨氏模量上升。另一方面，R值超过0.99时，共聚物成形品变得过度柔软，变得显示粘合性，处理性降低。从同样的观点出发，在本发明中，聚酯共聚物的R值优选为0.50以上，另外优选为0.80以下。

(2)结晶化率

已知聚合物的结晶性给其机械强度带来大的影响。通常，低结晶性的聚合物显示低杨氏模量，因此为了得到柔软性，理想的是结晶性低。聚合物的结晶化率通过差示扫描量热(DSC)测定根据熔解热来求出。

本发明中，单体A残基和单体B残基中的至少一者的结晶化率小于14％。该结晶化率小于14％时，杨氏模量的上升得以抑制，能够得到适于医疗材料、弹性体用途的聚酯共聚物。单体A残基和/或单体B残基结晶化率优选为10％以下，更优选为5％以下。

此处所说的单体残基的结晶化率是指，相对于仅包含某一单体残基的均聚物的每单位重量的熔解热与本发明的聚酯共聚物中的该单体残基的重量分率之积的、本发明的聚酯共聚物中的该单体残基每单位重量的熔解热的比例。即，单体A残基的结晶化率为，相对于仅包含单体A的均聚物的每单位重量的熔解热与本发明的聚酯共聚物中的单体A残基的重量分率之积的、聚酯共聚物中的单体A残基每单位重量的熔解热的比例。单体A残基及单体B残基的结晶化率分别表示在本发明的聚酯共聚物的单体A残基或者单体B残基中形成了结晶结构的比例。

特别是单体A残基为乳酸残基、单体B残基为己内酯残基的情况下，乳酸残基的结晶化率小于14％，更优选为10％以下。结晶化率具体而言通过后述的测定例4中记载的方法来求出。

对于本发明的聚酯共聚物的重均分子量而言，为了得到聚合物链进行缠绕所带来的拉伸强度的提高效果，优选为6万以上。上限没有特别限定，若考虑粘度的上升所导致的制造方法的问题及成形性的降低这点，则优选为160万以下，更优选为80万以下，进一步优选为40万以下。

重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)法来求出，具体而言通过后述的测定例1中记载的方法来求出。

如前所述，为了得到柔软性，理想的是聚合物为低结晶性。聚合物A残基为乳酸残基、聚合物B残基为己内酯残基的聚酯共聚物的情况下，通过溶剂流延膜法将聚酯共聚物成形为膜状并通过X射线衍射(XRD)测定的聚乳酸α晶的微晶尺寸优选为24nm以下，更优选为10nm以下。另外，同样地聚己内酯的微晶尺寸优选为30nm以下，更优选为10nm以下。所述微晶尺寸具体而言通过后述的测定例5中记载的方法来测定。

本发明的聚酯共聚物的杨氏模量优选为6.3MPa以下，更优选为3.6MPa以下。杨氏模量若过低，则成形物不会保持形状，因此优选为0.1MPa以上，更优选为0.5MPa以上，进一步优选为1.0MPa以上。本发明的聚酯共聚物的最大点应力优选为5MPa以上，更优选为20MPa以上。本发明的聚酯共聚物的断裂伸长率优选为200％以上，更优选为500％以上，进一步优选为1000％以上。具有高的断裂伸长率时，施加伸长等变形时不会破坏，因此优选。杨氏模量、最大点应力及断裂伸长率为依据JIS K6251(2010)求出的值，具体而言通过后述的测定例3的方法来测定。

<聚酯共聚物的制造方法>

对于本发明的聚酯共聚物而言，作为一例，可以通过如下聚酯共聚物的制造方法来制造，所述制造方法具有如下工序：

大分子单体合成工序，其中，将作为2种酯键形成性单体的单体A及单体B配合并使其聚合，以使在聚合完成时单体A残基和单体B残基之和为全部残基的50摩尔％以上、并且单体A残基和单体B残基分别为全部残基的20摩尔％以上；

多聚化工序，其中，将前述大分子单体合成工序中得到的大分子单体彼此连结、或在前述大分子单体合成工序中得到的大分子单体溶液中补充添加前述单体A及前述单体B，由此进行多聚化。

〔大分子单体合成工序〕

在大分子单体合成工序中，将单体A和单体B配合并进行聚合，以使理论上在聚合完成时单体A残基和单体B残基之和为全部残基的50摩尔％以上、并且单体A残基和单体B残基分别为全部残基的20摩尔％以上。由此，得到以单体A残基和单体B残基为主要结构单元的聚酯共聚物，在本制造方法中，由于进一步进行后述的多聚化工序，因此在本说明书中，将通过本工序得到的聚酯共聚物表述为“大分子单体”。

作为酯键形成性单体，可以使用与前述的酯键形成性单体同样的酯键形成性单体，关于优选组合等也依据前述的记载。

对于构成以2种酯键形成性单体残基为主要结构单元的聚酯共聚物的单体残基的分布的无规性而言，其根据聚合时的单体的反应性的不同而发生变化。即，在聚合时，该2种单体中，当在一种单体之后该同一单体与另一单体以相同概率键合时，可得到单体残基完全无规地分布的无规共聚物。但是，有在一种单体之后任一单体容易键合的倾向的情况下，可得到单体残基的分布存在不均的梯度共聚物。对于得到的梯度共聚物而言，沿着其分子链从聚合开始末端到聚合结束末端，单体残基的组成连续地变化。

此处，若使单体A为初始聚合速度比单体B大的单体，则在大分子单体合成工序中使单体A与单体B共聚的情况下，在单体A之后单体A容易键合。因此，合成的大分子单体中，形成单体A单元的比例从聚合开始末端到聚合结束末端逐渐减少的梯度结构。即，本工序中得到的大分子单体通过单体A与单体B的初始聚合速度差成为具有单体A残基与单体B残基在骨架中形成组成梯度的梯度结构的大分子单体。有时将这样的大分子单体在本说明书中称为“梯度大分子单体”。

在大分子单体合成工序中，为了实现这样的梯度结构，理想的是，通过从开始末端起在一个方向发生的聚合反应来合成大分子单体。作为这样的合成反应，利用开环聚合、活性聚合可作为优选例而举出。

对于本工序中得到的大分子单体，为了使得容易制造最终满足上述(1)表示的R值的聚酯共聚物，优选与上述(1)中记载的聚酯共聚物具有同样的R值者，即，下式表示的R值优选为0.45以上且0.99以下，更优选为0.50以上且0.80以下。

R值＝[AB]/(2[A][B])×100

[A]：大分子单体中的、单体A残基的摩尔分率(摩尔％)

[B]：大分子单体中的、单体B残基的摩尔分率(摩尔％)

[AB]：大分子单体中的、单体A残基与单体B残基相邻的结构(A-B、及B-A)的摩尔分率(摩尔％)

另外，同样地，对于本工序中得到的大分子单体而言，为了容易制造最终具有上述(2)表示的单体A残基或单体B残基的结晶化率的聚酯共聚物，优选具有上述(2)中记载的单体残基的结晶化率者，即，优选单体A残基和单体B残基中的至少一者的结晶化率小于14％，更优选为10％以下，进一步优选为5％以下，最优选为1％以下。

大分子单体合成工序中合成的大分子单体的重均分子量优选为1万以上，更优选为2万以上。另外，为了抑制结晶性、保持柔软性，优选为15万以下，更优选为10万以下。

〔多聚化工序〕

在多聚化工序中，将大分子单体合成工序中得到的大分子单体彼此连结、或在大分子单体合成工序中得到的大分子单体溶液中补充添加单体A及单体B，由此进行多聚化。本工序中，可以将一个大分子单体合成工序中得到的大分子单体彼此连结，也可以将二个以上的大分子单体合成工序中得到的多个大分子单体连结。需要说明的是，“多聚化”是指，通过上述这些中的任意方法，形成含有单体A残基与单体B残基在骨架中具有组成梯度的梯度结构的分子链进行多个重复的结构。

进行多聚化的大分子单体单元的数量只要为2个以上即可，由于连结数多时显示出分子链的缠绕所带来的拉伸强度的提高效果，因此优选为3以上，更优选为4以上，进一步优选为6以上。另一方面，若最终聚酯共聚物的分子量过度地增大，则因粘度上升而有给成形性带来不良影响的担心，因此大分子单体单元的数量优选为80以下，更优选为40以下，进一步优选为20以下。

大分子单体单元的连结数可以通过在多聚化过程中使用的催化剂、反应时间来调整。使大分子单体彼此连结而进行多聚化的情况下，大分子单体单元的数量可以用最终得到的聚酯共聚物的重均分子量除以大分子单体的重均分子量来求出。

本发明的聚酯共聚物可以为大分子单体单元以直线状连结而成的直链状聚合物，也可以为进行分支并连结而成的支链状聚合物。

直链状的聚酯共聚物例如可以通过在梯度大分子单体的两末端使同样的梯度大分子单体1个分子1个分子地介由末端彼此进行键合来合成。

梯度大分子单体在各末端具有羟基和羧基的情况下，通过利用缩合剂使末端彼此缩合，从而可得到进行多聚化而成的聚酯共聚物。作为缩合剂，可以使用对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓、1-[3-(二甲基氨基)丙基]-3-乙基碳二亚胺、盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N，N’-二环己基碳二亚胺、N，N’-二异丙基碳二亚胺、N，N’-羰基二咪唑、1，1’-羰基二(1，2，4-三唑)、4-(4，6-二甲氧基-1，3，5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物n水合物、三氟甲磺酸(4，6-二甲氧基-1，3，5-三嗪-2-基)-(2-辛氧基-2-氧乙基)二甲基铵、1H-苯并三唑-1基-氧基三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐、1H-苯并三唑-1基-氧基三吡咯烷鏻六氟磷酸盐、(7-氮杂苯并三唑-1基-氧基)三吡咯烷鏻六氟磷酸盐、氯三吡咯烷鏻六氟磷酸盐、溴三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐、3-(二乙氧基磷酰氧基)-1，2，3-苯并三嗪-4(3H)-酮、O-(苯并三唑-1-基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐、O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐、O-(N-琥珀酰亚胺基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓四氟硼酸盐、O-(N-琥珀酰亚胺基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐、O-(3，4-二氢-4-氧代-1，2，3-苯并三嗪-3-基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓四氟硼酸盐、S-(1-氧化物-2-吡啶基)-N，N，N’，N’-四甲基硫脲鎓四氟硼酸盐、O-[2-氧代-1(2H)-吡啶基]-N，N，N’，N’-四甲基脲鎓四氟硼酸盐、{{[(1-氰基-2-乙氧基-2-氧代亚乙基)氨基]氧}-4-吗啉代亚甲基}二甲基铵六氟磷酸盐、2-氯-1，3-二甲基咪唑啉六氟磷酸盐、1-(氯-1-吡咯烷基亚甲基)吡咯烷鎓六氟磷酸盐、2-氟-1，3-二甲基咪唑啉六氟磷酸盐、氟-N，N，N’，N’-四甲基甲脒六氟磷酸盐等。

另外，聚合反应具有活性(living property)的情况下，即从聚合物的末端起可连续开始聚合反应的情况下，通过重复在聚合反应结束后的梯度大分子单体溶液中补充添加单体A及单体B这样的操作，能够进行多聚化。

或者、梯度大分子单体彼此可以在不影响聚合物的力学特性的范围内介由连接物进行多聚化。特别是，使用具有多个羧基和/或多个羟基的连接物、例如2，2-双(羟基甲基)丙酸时，能够合成连接物成为分支点的支链状的聚酯共聚物。

通过以上那样的制造方法得到的聚酯共聚物成为单体A残基与单体B残基在骨架中具有组成梯度的大分子单体单元进行2个以上连结而成的结构的共聚物，这是本发明的聚酯共聚物的优选方式。在本说明书中，方便起见，有时将这样的结构记载为“多梯度(multigradient)”，将具有多梯度结构的共聚物记载为“多梯度共聚物”。作为多梯度共聚物，优选含有具有单体A残基与前述单体B残基在骨架中形成组成梯度的梯度结构的大分子单体单元进行2个以上连结而成的结构，优选含有3个以上连结而成的结构。

如前所述，单体A残基为乳酸残基、单体B残基为己内酯残基的聚酯共聚物是本发明的特别优选方式。这样的聚酯共聚物更优选通过如下所述的制造方法来制造。

首先，在大分子单体合成工序中，在催化剂的存在下使丙交酯与ε-己内酯聚合。对于丙交酯、ε-己内酯单体而言，为了在使用前去除杂质，优选进行纯化。丙交酯的纯化例如可以通过从利用钠进行了干燥的甲苯中进行重结晶来实现。ε-己内酯例如在CaH₂到N₂气氛下通过减压蒸馏进行纯化。

丙交酯与ε-己内酯的反应性如文献(D.W.Grijpmaetal.Polymer Bulletin25，335，341)中所记载那样差异很大，丙交酯单体的初始聚合速度比ε-己内酯的大。丙交酯的V_A以反应率(％)表示时为3.6％/h，ε-己内酯的V_B为0.88％/h，V_A/V_B为4.1。因此，使丙交酯与ε-己内酯共聚而得到的大分子单体成为梯度大分子单体。

作为具有乳酸残基和己内酯残基的大分子单体合成工序的催化剂，可以使用通常的锗系、钛系、锑系、锡系催化剂等聚酯的聚合催化剂。作为这样的聚酯的聚合催化剂的具体例，可举出辛酸锡、三氟化锑、锌粉末、氧化二丁基锡、草酸锡。催化剂向反应体系中的添加方法没有特别限定，优选以在原料投料时分散于原料中的状态、或在减压开始时进行了分散处理的状态进行添加的方法。催化剂的用量相对于使用的单体的总量而言以金属原子换算计为0.01～3重量％，更优选为0.05～1.5重量％。

具有乳酸残基和己内酯残基的大分子单体可以通过将丙交酯、己内酯及催化剂放入到具备搅拌机的反应容器中，并在150～250℃、氮气流下进行反应来得到。使用水作为助引发剂的情况下，优选在聚合反应之前于90℃附近进行助催化剂反应。作为反应时间，为2小时以上，优选4小时以上，进而为了提高聚合度，优选更长时间例如8小时以上。但是，若过度进行长时间反应，则会产生聚合物的着色的问题，因此优选3～12小时。

接着，在多聚化工序中，通过缩合反应将具有乳酸残基和己内酯残基的梯度大分子单体的末端彼此连结并进行多聚化。缩合反应的反应温度优选10～100℃，进一步优选为20～50℃。作为反应时间，优选1天以上，进一步优选2天以上。但是，若过度进行长时间反应，则会产生聚合物的着色的问题，因此优选2～4天。

实施例

以下，用实施例具体对本发明进行说明，但本发明不应该限定于所述实施例来进行解释，了解本发明概念后的本领域技术人员想到并认为能够实施的所有技术思想及其具体的方式应理解为被包含在本发明中。

[测定例1：基于凝胶渗透色谱法(GPC)的重均分子量的测定]

仪器名称：Prominence(株式会社岛津制作所制)

流动相：氯仿(HPLC用)(和光纯药工业株式会社制)

流速：1mL/min

柱：TSK gel GMHHR-M(

7.8mmX300mm；东曹株式会社制)

检测器：UV(254nm)、RI

柱、检测器温度：35℃

标准物质：聚苯乙烯

将经纯化的共聚物溶解于氯仿，从0.45μm的针筒式过滤器(DISMIC-13HP；ADVANTEC社制)中通过而将杂质等除去后，通过GPC进行测定，算出共聚物的重均分子量。将结果示于表2。

[测定例2：基于核磁共振(NMR)的各残基的摩尔分率(摩尔％)及R值的测定]

将经纯化的共聚物溶解于氘代氯仿，通过¹H-NMR进行测定并分别算出共聚物中的乳酸单体残基及己内酯单体残基的比率。另外，通过¹H同核自旋去耦法，对乳酸的次甲基(5.10ppm附近)、己内酯的α亚甲基(2.35ppm附近)、ε亚甲基(4.10ppm附近)，以相邻的单体残基源自乳酸或己内酯的信号进行分离，对各个峰面积进行定量。使用δ-戊内酯来代替ε-己内酯的实施例8的纯化共聚物的情况下，同样地针对乳酸的次甲基(5.10ppm附近)、戊内酯的α亚甲基(2.35ppm附近)、δ亚甲基(4.10ppm附近)，以相邻的单体残基源自乳酸或戊内酯的信号进行分离，对各个峰面积进行定量。根据各个面积比计算式1的[AB]并算出R值。此处，[AB]为乳酸残基与己内酯残基或戊内酯残基相邻的结构的摩尔分率(摩尔％)，具体而言为A-B、B-A的数量相对于A-A、A-B、B-A、B-B的总数的比例。

仪器名称：JNM-EX270(日本电子株式会社制)

¹H同核自旋去耦照射位置：1.66ppm

溶剂：氘代氯仿

测定温度：室温

[测定例3：拉伸试验]

对纯化共聚物进行减压干燥，使其溶解于氯仿以使浓度成为5重量％，将该溶液转移至聚四氟乙烯制培养皿上，在常压、室温下进行1昼夜干燥。对其进行减压干燥，得到共聚物膜。

将得到的共聚物膜(厚度约0.1mm)切出为长条状(50mm×5mm)，用Tensilon万能试验机RTM-100(ORIENTEC CORPORATION制)按照JIS K6251(2010)在下述的条件下测定拉伸试验，算出杨氏模量及最大点应力及断裂伸长率。将结果示于表2。

仪器名称：Tensilon万能拉伸试验机RTM-100(ORIENTEC CORPORATION制)

初始长度：10mm

拉伸速度：500mm/min

负荷传感器：50N

试验次数：5次

[测定例4：基于差示扫描量热(DSC)的乳酸残基的结晶化率的测定]

对纯化共聚物进行减压干燥，使其溶解于氯仿以使浓度成为5重量％，将该溶液转移至聚四氟乙烯制培养皿上，在常压、室温下进行1昼夜干燥。对其进行减压干燥，得到共聚物膜。将得到的共聚物膜采集到氧化铝PAN中，用差示扫描量热计通过DSC法在下述的条件下进行测定，根据温度条件(D)到(E)的测定结果算出熔解热。对于结晶化率，根据下式来算出。将结果示于表2。

结晶化率＝(聚酯共聚物的乳酸残基每单位重量的熔解热)/{(仅包含乳酸残基的均聚物的每单位重量熔解热)×(聚酯共聚物中的乳酸残基的重量分率)}×100

仪器名称：EXSTAR 6000(Seiko Instruments Inc.制)

温度条件：(A)25℃→(B)250℃(10℃/min)→(C)250℃(5min)→(D)-70℃(10℃/min)→(E)250℃(10℃/min)→(F)250℃(5min)→(G)25℃(100℃/min)

标准物质：氧化铝

[测定例5：基于X射线衍射(XRD)的微晶尺寸的测定]

对纯化共聚物进行减压干燥，使其溶解于氯仿以使浓度成为5重量％，将该溶液转移到聚四氟乙烯制培养皿上，在常压、室温下进行1昼夜干燥。对其进行减压干燥，得到共聚物膜。

将共聚物膜切断为约1cm见方并设置在Si无反射板上，沿膜法线方向进行扫描，通过反射2θ-θ扫描法测定广角X射线衍射。根据广角X射线衍射测定中得到的2θ-θ强度数据，进行峰分离并根据各峰的半值宽度、使用Scherrer公式，算出微晶尺寸(nm)。对于微晶尺寸的各聚合物间比较而言，利用聚乳酸α晶(100或者200)及聚己内酯结晶(2θ＝约21°)进行。

以下示出测定条件。

(1)X射线衍射装置：Bruker AXS公司制D8 ADVANCE(封入管型)

X射线源：CuKα射线

(使用石墨弯曲结晶单色仪)

输出：40kV、40mA

狭缝系统：DS＝0.3o

检测器：LynxEye(高速检测器)

(2)扫描方式：2θ-θ连续扫描

(3)测定范围(2θ)：5～40o

(4)步长宽度(2θ)：0.017o

(5)扫描速度：0.5秒/步长

(6)半值宽度的校正值：0.13

Scherrer公式

[数学式1]

此处，λ：入射X射线波长(＝0.15418nm)、β_e：衍射峰的半值宽度(o)、β_o：半值宽度的校正值(＝0.13o)、K：Scherrer常数(＝0.9)。

[实施例1]

采集50.0g的_L-交酯(PURASORB L；PURAC公司制)和38.5mL的ε-己内酯(和光纯药工业株式会社制)至可拆卸烧瓶中作为单体。使它们处于氩气氛下，添加溶解于14.5mL的甲苯(超脱水)(和光纯药工业株式会社制)的作为催化剂的0.81g的辛酸锡(II)(和光纯药工业株式会社制)、作为助引发剂的离子交换水以使得成为表1的单体/助引发剂比，于表1的“温度1”记载的温度、以“时间1”记载的时间进行助催化剂反应后，于“温度2”记载的温度、以“时间2”记载的时间进行共聚反应，得到粗共聚物。

将得到的粗共聚物溶解于100mL的氯仿，滴加至处于搅拌状态的1400mL的甲醇，从而得到沉淀物。重复3次该操作，将沉淀物于70℃进行减压干燥，从而得到大分子单体。

采集该大分子单体65g、作为催化剂的2.4g的对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓(合成品)、和0.86g的4，4-二甲基氨基吡啶(和光纯药工业株式会社制)。使它们处于氩气氛下，溶解于二氯甲烷(脱水)(和光纯药工业株式会社制)以使得成为表1的浓度，添加溶解于40mL的二氯甲烷的作为缩合剂的12g的二环己基碳二亚胺(Sigma-Aldrich Co.LLC制)，在室温下进行2天缩合聚合。

在反应混合物中添加250mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的4000mL的甲醇中，得到沉淀物。将该沉淀物溶解于400mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的4000mL的甲醇中，得到沉淀物。重复2次该操作，以沉淀物形式得到纯化聚酯共聚物。

[实施例2、3、6、7]

采集该大分子单体7.5g、作为催化剂的0.28g的对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓(合成品)、和0.10g的4，4-二甲基氨基吡啶(和光纯药工业株式会社制)。使它们处于氩气氛下，溶解于二氯甲烷(脱水)(和光纯药工业株式会社制)以使得成为表1的浓度，添加溶解于5mL的二氯甲烷的作为缩合剂的1.38g的二环己基碳二亚胺(Sigma-Aldrich Co.LLC制)，在室温下进行2天缩合聚合。

在反应混合物中添加30mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的500mL的甲醇中，得到沉淀物。将该沉淀物溶解于50mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的500mL的甲醇中，得到沉淀物。重复2次该操作，以沉淀物形式得到纯化聚酯共聚物。

[实施例4]

将得到的粗共聚物溶解于100mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的1400mL的甲醇中，得到沉淀物。重复3次该操作，将沉淀物于70℃进行减压干燥，从而得到大分子单体。

采集该大分子单体30g、作为催化剂的1.12g的对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓(合成品)和0.40g的4，4-二甲基氨基吡啶(和光纯药工业株式会社制)。使它们处于氩气氛下，溶解于二氯甲烷(脱水)(和光纯药工业株式会社制)以使得成为表1的浓度，添加溶解于20mL的二氯甲烷的作为缩合剂的5.52g的二环己基碳二亚胺(Sigma-Aldrich Co.LLC制)，在室温下进行2天缩合聚合。

在反应混合物中添加120mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的2000mL的甲醇中，得到沉淀物。将该沉淀物溶解于200mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的2000mL的甲醇中，得到沉淀物。重复2次该操作，以沉淀物形式得到纯化聚酯共聚物。

[实施例5]

添加作为助引发剂(连接物)的2，2-双(羟基甲基)丙酸以使得成为表1的单体/助引发剂比，不进行助催化剂反应，于150℃以6小时进行共聚反应，除此以外，与实施例2、3同样地操作，得到纯化聚酯共聚物。

[比较例1：梯度聚合物的制造法]

采集50.0g的_L-交酯(PURASORB L；PURAC公司制)和38.5mL的ε-己内酯(和光纯药工业株式会社制)至可拆卸烧瓶中作为单体。使它们处于氩气氛下，添加溶解于14.5mL的甲苯(超脱水)(和光纯药工业株式会社制)的作为催化剂的0.81g的辛酸锡(II)(和光纯药工业株式会社制)，于“温度2”记载的温度、以“时间2”记载的时间进行共聚反应，得到粗共聚物。

将得到的粗共聚物溶解于100mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的1400mL的甲醇中，得到沉淀物。重复3次该操作，以沉淀物形式得到梯度共聚物。将其于70℃进行减压干燥。

[比较例2：嵌段共聚物的制造法]

采集50.0g的_L-交酯(PURASORB L；PURAC公司制)至可拆卸烧瓶中作为单体。使其处于氩气氛下，添加溶解于14.5mL的甲苯(超脱水)(和光纯药工业株式会社制)的作为催化剂的0.81g的辛酸锡(II)(和光纯药工业株式会社制)，于“温度2”记载的温度、以“时间2”记载的时间进行聚合反应。在其中添加38.5mL的ε-己内酯(和光纯药工业株式会社制)，进而于表1的“温度3”记载的温度、以“时间3”记载的时间进行聚合反应，得到粗共聚物。

将得到的粗共聚物溶解于100mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的1400mL的甲醇中，得到沉淀物。重复3次该操作，将沉淀物于70℃进行减压干燥，从而得到嵌段共聚物。

[比较例3、4：多嵌段共聚物的制造法]

采集50.0g的_L-交酯(PURASORB L；PURAC公司制)至可拆卸烧瓶中作为单体。使其处于氩气氛下，添加溶解于14.5mL的甲苯(超脱水)(和光纯药工业株式会社制)的作为催化剂的0.81g的辛酸锡(II)(和光纯药工业株式会社制)、作为助引发剂的离子交换水以使得成为表1的单体/助引发剂比，于表1的“温度1”记载的温度、“时间1”记载的时间进行助催化剂反应后，于“温度2”记载的温度、以“时间2”记载的时间进行聚合反应。

在其中添加38.5mL的ε-己内酯(和光纯药工业株式会社制)，进而于表1的“温度3”记载的温度、以“时间3”记载的时间进行聚合反应，得到粗共聚物。

将得到的粗共聚物溶解于100mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的1400mL的甲醇中，得到沉淀物。重复3次该操作，将沉淀物于70℃进行减压干燥，从而得到纯化共聚物。

采集该纯化共聚物7.5g、作为催化剂的0.28g的对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓(合成品)、和0.10g的4，4-二甲基氨基吡啶(和光纯药工业株式会社制)。使它们处于氩气氛下，溶解于二氯甲烷(脱水)(和光纯药工业株式会社制)以使得成为表1的浓度，添加溶解于5mL的二氯甲烷的作为缩合剂的1.38g的二环己基碳二亚胺(Sigma-Aldrich Co.LLC制)，在室温下进行2天缩合聚合。

在反应混合物中添加30mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的500mL的甲醇中，得到沉淀物。将该沉淀物溶解于50mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的500mL的甲醇中，得到沉淀物。重复2次该操作，得到沉淀物即纯化共聚物。

将各实施例、比较例的制造条件示于表1，将制造的各共聚物的构成及各种评价结果示于表2。

[表1]

[表2]

将通过对实施例1、2、3中制造的多梯度共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线示于图1。

将通过对比较例1中制造的梯度共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线示于图2。

将通过对比较例2中制造的嵌段共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线示于图3。

将通过对比较例3、4中制造的多嵌段共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线示于图4。

[实施例8]

采集25.0g的_L-交酯(PURASORB L；PURAC公司制)和15.6mL的δ-戊内酯(东京化成工业株式会社制)至可拆卸烧瓶中作为单体。使它们处于氩气氛下，添加溶解于7.25mL的甲苯(超脱水)(和光纯药工业株式会社制)的作为催化剂的0.14g的辛酸锡(II)(和光纯药工业株式会社制)、作为助引发剂的离子交换水45μL，于90℃以1小时进行助催化剂反应后，于130℃以24小时进行共聚反应，得到粗共聚物。

将得到的粗共聚物溶解于50mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的700mL的甲醇，得到沉淀物。重复3次该操作，将沉淀物于60℃进行减压干燥，得到大分子单体。

采集该大分子单体7.54g、作为催化剂的0.28g的对甲苯磺酸4，4-二甲基氨基吡啶鎓(合成品)、和0.12g的4，4-二甲基氨基吡啶(和光纯药工业株式会社制)。使它们处于氩气氛下，并使其溶解于25mL二氯甲烷(脱水)(和光纯药工业株式会社制)、添加溶解于5mL的二氯甲烷的作为缩合剂的1.41g的二环己基碳二亚胺(Sigma-Aldrich Co.LLC制)，在室温下进行2天缩合聚合。

在反应混合物中添加20mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的500mL的甲醇中，得到沉淀物。将该沉淀物溶解于30mL的氯仿，并滴加至处于搅拌状态的400mL的甲醇中，得到沉淀物。重复2次该操作，以沉淀物形式得到纯化聚酯共聚物。

将通过对实施例8中制造的多嵌段共聚物进行拉伸试验而得到的伸长率-应力曲线示于图5，将各种评价结果示于表3。

[表3]

产业上的可利用性

作为本发明的聚酯共聚物的具体的用途，可以考虑就纤维而言的无纺布等的利用、以及作为容器的一次性的洗护制品、化妆品、作为膜的包装用膜、农业用多层膜、带类等的利用。此外，还可以考虑作为医疗用途的缝合线、人工骨、人工皮肤、创伤敷料、微囊等DDS领域、组织、脏器的再生用支架材料等。进一步地，除此以外，可考虑在调色剂、热转印用墨的粘结剂等的利用，但不限定于这些。

Claims

1.聚酯共聚物，其以2种酯键形成性单体残基为主要结构单元，其中，将所述2种酯键形成性单体分别设为“单体A”、“单体B”时，所述聚酯共聚物满足下述(1)及(2)，

(1)下式表示的R值为0.45以上且0.99以下，

R值＝[AB]/(2[A][B])×100

[A]：聚酯共聚物中的、单体A残基的摩尔分率(摩尔％)

[B]：聚酯共聚物中的、单体B残基的摩尔分率(摩尔％)

[AB]：聚酯共聚物中的、单体A残基与单体B残基相邻的结构(A-B、及B-A)的摩尔分率(摩尔％)；

(2)单体A残基和单体B残基中的至少一者的结晶化率为10％以下，

所述聚酯共聚物具有由2个以上的下述大分子单体单元连结而成的结构，所述大分子单体单元具有所述单体A残基和所述单体B残基在骨架中形成组成梯度的梯度结构，

所述聚酯共聚物的杨氏模量为6.3MPa以下，所述大分子单体的重均分子量为2万以上。

2.如权利要求1所述的聚酯共聚物，其中，将使所述单体A与所述单体B以等摩尔共聚时的初始聚合速度相对大的单体设为“单体A”、相对小的单体设为“单体B”、将使它们以等摩尔共聚时的初始聚合速度分别设为V_A、V_B时，满足1.1≤V_A/V_B≤40。

3.如权利要求1或2所述的聚酯共聚物，其重均分子量为60,000以上。

4.如权利要求1或2所述的聚酯共聚物，其中，所述2种酯键形成性单体为选自由羟基羧酸、内酯及交酯组成的组中的化合物。

5.如权利要求4所述的聚酯共聚物，其中，所述单体A残基为乳酸残基，所述单体B残基为己内酯残基或戊内酯残基。

6.如权利要求5所述的聚酯共聚物，其中，聚乳酸α晶的微晶尺寸为24nm以下。

7.如权利要求5或6所述的聚酯共聚物，其中，聚己内酯的微晶尺寸为30nm以下。

8.如权利要求1或2所述的聚酯共聚物，其具有生物降解性或生物可吸收性。

9.如权利要求1或2所述的聚酯共聚物，其中，所述R值为0.50以上且0.80以下。

10.权利要求1～9中任一项所述的聚酯共聚物的制造方法，其具有：

多聚化工序，其中，将所述大分子单体合成工序中得到的大分子单体彼此连结、或在所述大分子单体合成工序中得到的大分子单体溶液中补充添加所述单体A及所述单体B，由此进行多聚化。

11.如权利要求10所述的聚酯共聚物的制造方法，其中，所述大分子单体合成工序中得到的大分子单体的、下式表示的R值为0.45以上且0.99以下，

R值＝[AB]/(2[A][B])×100

[A]：大分子单体中的、单体A残基的摩尔分率(摩尔％)

[B]：大分子单体中的、单体B残基的摩尔分率(摩尔％)

[AB]：大分子单体中的、单体A残基与单体B残基相邻的结构(A-B、及B-A)的摩尔分率(摩尔％)。

12.如权利要求11所述的聚酯共聚物的制造方法，其中，所述R值为0.50以上且0.80以下。

13.如权利要求10或11所述的聚酯共聚物的制造方法，其中，所述大分子单体合成工序中得到的大分子单体中的单体A残基和单体B残基中的至少一者的结晶化率小于10％。

14.如权利要求10或11所述的聚酯共聚物的制造方法，其中，所述2种酯键形成性单体为选自由羟基羧酸、内酯及交酯组成的组中的化合物。

15.如权利要求14所述的聚酯共聚物的制造方法，其中，所述单体A残基为乳酸残基，所述单体B残基为己内酯残基或戊内酯残基。