EP1495063A1 - Method for producing melt-stable homo- and copolyesters of cyclic esters and/or diesters - Google Patents

Method for producing melt-stable homo- and copolyesters of cyclic esters and/or diesters

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Publication number
EP1495063A1
EP1495063A1 EP03722283A EP03722283A EP1495063A1 EP 1495063 A1 EP1495063 A1 EP 1495063A1 EP 03722283 A EP03722283 A EP 03722283A EP 03722283 A EP03722283 A EP 03722283A EP 1495063 A1 EP1495063 A1 EP 1495063A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formula
polymerization
initiator
radicals
aryl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03722283A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerald Rafler
Inna Bechthold
Horst Rieckert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Schill and Seilacher AG
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Schill and Seilacher AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Schill and Seilacher AG filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1495063A1 publication Critical patent/EP1495063A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/823Preparation processes characterised by the catalyst used for the preparation of polylactones or polylactides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/53Phosphorus bound to oxygen bound to oxygen and to carbon only
    • C08K5/5313Phosphinic compounds, e.g. R2=P(:O)OR'
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of melt-stable homo- and copolyesters by ring opening polymerization of the corresponding cyclic monomers, e.g. the cyclic diester of lactic acid, in the presence of an initiator / stabilizer system.
  • Homo- and copolyesters of L- and D, L-lactic acid are biodegradable polymer materials with thermoplastic processing and
  • Application properties can be used in a variety of ways as packaging plastic, in hygiene products, for disposable articles, but also as a surgical implant material or galenic auxiliary for parenteral drug delivery systems.
  • An indispensable prerequisite for the use of these homo- or copolyesters in all the fields of application mentioned are constant product properties at the molecular level, such as molar mass and molar mass distribution for the homo- and copolyesters, maintenance of chirality in the case of poly-L-lactic acid or comonomer ratio and comonomer distribution in the Trap the copolyester. Under technical conditions, this constancy of product properties can only be achieved with synthesis processes that can be safely controlled or with efficient additives.
  • L, L- or D, L-dilactide Organometallic compounds of tin are preferably used to initiate or catalyze this polymerization reaction (see, for example, J. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 103 and cited therein).
  • initiator in the ring opening polymerization is also largely determined by the substrate to be polymerized.
  • Cyclic monoesters such as caprolactone, or cyclic carbonates, such as 1,3-dioxan-2-one (trimethylene carbonate)
  • 1,3-dioxan-2-one trimethylene carbonate
  • 1,4-dioxane-2,5-dione diglycolide
  • Rafler Acta Polymerica 44 (1993) 168
  • they can therefore be used without problems in the presence of the initiators mentioned in US Pat. No. 5,484,881 or elsewhere can be polymerized (cf.
  • tin-containing initiators preferably the tin-ll-octonoate most commonly used in accordance with the prior art, cause a reaction profile which is difficult to master from a technical point of view, with an extremely steep increase at the start of the reaction, an undefined molecular weight maximum and a pronounced degradation of the polymer Running through the maximum (cf. E. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 107).
  • This profile of the temporal development of the molar mass which is unsuitable for an industrial process, is highly concentration-dependent, whereby in contrast to ionically and radically initiated polymerization processes of olefins, at least for the majority of the tin-initiated polymerizations, turnover and molar mass in the ring-opening polymerization are synchronous, i.e. H. high polymerization rate and high conversion also lead to high molecular weights. Ring-chain equilibrium and heterochain character of the polymers formed determine their molecular and thus also their deformation and application properties. Especially the
  • the equilibrium character of this special polymerization and the associated tendency to regress of the cyclic monomer by depolymerization is also initiated or activated by the initiator.
  • This behavior of the initiators not only complicates the manageability of the synthesis process, but also leads to considerably disruptive depolymerizations with a corresponding reduction in the molar mass during the thermoplastic processing of the polymers.
  • the monomer formed in the back reaction also leads to a considerably faster and uncontrollable hydrolysis of the polymer in Presence of moisture and thus an undesirable impairment of the possible uses of the polymers.
  • Nonspecific thermooxidative and hydrolytic degradation reactions are inhibited by water-binding additives (hydrolysis), such as carbodiimides, activated acid derivatives or isocyanates (cf., for example, US Pat. No. 6,005,068).
  • water-binding additives such as carbodiimides, activated acid derivatives or isocyanates (cf., for example, US Pat. No. 6,005,068).
  • the long-known phosphites eg Ultranox RTM 626) or sterically hindered phenols are also used as antioxidants in US Pat. No. 6,005,068, preference being given to commercially available IRGANOX types.
  • the ring opening polymerization should proceed faster in the presence of these antioxidants, and significantly higher molar masses should be achieved, as will be shown with the aid of Example 13.
  • the polymer should be able to be stabilized against degradation reactions during extraction of monomer in vacuo, as in Example 11 shown.
  • monomer regression cannot be achieved in this way when the polymer is processed:
  • radical scavengers such as Irganox or Ultranox when remelting already polymerized samples from which the monomer had been extracted causes a new formation of monomer (see Table 13 in comparison to Table 12 of US Pat. No. 6,005,068).
  • Initiator combinations based on organotin and organotitanium compounds which intervene differently in ring opening polymerization and cyclizing depolymerization, act in a very different reaction mechanistic manner, but with a very good effect.
  • the depolymerization can be suppressed under bulk polymerization conditions, the extreme character of the polymerization profiles largely overcome and the process can thus be made more reliable (see DE 101 13 302.2).
  • melt-stable homo- and copolyesters which are based on cyclic esters of L. - and allow D, L-lactic acid and other cyclic monomers, in particular further cyclic esters, to be polymerized, to be produced discontinuously or continuously in differently designed plant equipment and to be processed without monomer regression.
  • Molecularly particularly uniform products should preferably result, regardless of the polymerization conditions.
  • the ring opening polymerization is carried out in the presence of known organotin initiators, if appropriate in the presence of further initiators and / or stabilizers based on metals of subgroup IV, in particular based on titanium or zirconium.
  • organotin initiators if appropriate in the presence of further initiators and / or stabilizers based on metals of subgroup IV, in particular based on titanium or zirconium.
  • reducing agents may be added during production, preferably when or shortly before the desired degree of polymerization is reached, but above all during subsequent thermoplastic deformation, which largely or completely suppress the reversibility of the reaction.
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, alkyl, aryl or heteroaryl and X is -OR 3 or -NR1R 2 , where R 3 is hydrogen, alkyl, aryl, M 1 or AM 11 with M 1 is alkali metal ion and M 11 is alkaline earth metal ion and the radicals Ri and R 2 have the meaning given above.
  • radicals R 2 and R 3 or radicals R 1 and R 2 together with the phosphorus and optionally with the nitrogen or oxygen atom can also form a saturated or unsaturated heterocycle, for example
  • Ri H, alkyl, aryl, heteroaryl or
  • cyclic starting compounds which can be polymerized to polyesters under the influence of tin-containing polymerization catalysts or initiators are suitable for the polymerization and stabilization process according to the invention.
  • These can be, for example, cyclic esters, in particular mono- or diesters, such as dilactide or caprolactone.
  • cyclic esters in particular mono- or diesters, such as dilactide or caprolactone.
  • dilactide or caprolactone With regard to their chemical structure, their number and their quantitative proportions, these can be used in any way and may contain further components.
  • the procedure according to the invention not only allows the ring opening polymerization to be reliably controlled by the adjustability of a stable molar mass level (cf.example 3 and FIG.
  • the stabilization of the molecular weight according to the invention by organophosphorus additives based on phosphinates can be carried out both in batch production, e.g. in stirred reactors or kneaders, as well as in continuous processes in vertical or horizontal reactors.
  • Reactive extrusion processes in co-rotating twin-screw extruders are particularly efficient, in which the dosing of the melt stabilizer is particularly simple and the homogeneous distribution of the additive in the highly viscous polyester melt poses no difficulties.
  • the additive is preferably incorporated at a point in time at which the reaction has reached the desired degree of conversion.
  • the additive is preferably metered in at a location where the polymer is short of leaving the reactor, e.g. shortly before the discharge zone of a (screw) extruder.
  • the additives according to the invention can be metered in either directly as a pure substance, in solution or in the form of a masterbatch with the polymer or else with the monomer.
  • the initiator / stabilizer system is also used for the synthesis of statistical and non-statistical binary or ternary copolymers by ring-opening polymerization.
  • the statistical copolyesters are produced by simultaneous addition (discontinuous) or metering (continuous) of the monomeric esters or diesters.
  • Non-statistical copolyesters are obtained with the gradual addition of comonomer or preferably by reactive compounding of the homopolyesters in reactors of high mixing intensity, such as kneaders or twin-screw extruders.
  • tin compounds for the initiator / stabilizer system are, for example, tin ll carboxylates, tin IV alkoxides, dialkoxy tin oxides, trialkoxy tin hydroxides and tin IV aryls.
  • Initiator combinations of tin with organo-soluble titanium or zirconium compounds can also be used. Suitable for this combination are, for example Alkoxides of titanium and zirconium, such as titanium IV acetylacetonate, zirconium octonoate or zirconium acetylacetonate.
  • the concentration of the initiator / stabilizer system according to the invention can be freely selected within wide limits, but the stabilizer must be used at least equimolar to the initiator. Otherwise, the concentration of initiator and stabilizer depends primarily on the technological requirements of the system and the application-specific material requirements, preferably material and deformation properties, which are largely determined by the molar mass and its distribution. The preferred concentration range for the
  • Polymerization initiator is 10 "5 - 10 " 3 mol / mol monomer unit; the stabilizer is used in the stabilizer / initiator ratio of 2: 1 to 10: 1, preferably in concentrations of 0.01-0.1 mass%.
  • the polymerization temperature can also be varied within a relatively wide range. Temperatures of 180 ° C-225 ° C can be selected for the polymerization of the L, L-dilactide without disruptive degradation reactions. Due to the lower softening temperature, lower polymerization temperatures, starting at 125 ° C., can also be used for the polymerization of the D, L-dilactide.
  • reaction temperatures above the polymer melting temperature can be freely selected in a wide range in the presence of the initiator / stabilizer system according to the invention.
  • the model studies on the degradation behavior of the polylactides were carried out in the aqueous phase.
  • pressed test specimens measuring 10 * 10 * 1 mm were stored in phosphate-buffered solution and the mass was determined gravimetrically after drying and the molar mass was determined by gel chromatography after different times.
  • the monomer content was determined for the poly-D, L-lactides by falling over from dimethylformamide / methanol and for the poly-L-lactides by extraction with methanol. 1 shows the in vitro degradation of poly-D, L-lactide as a function of the monomer content at 37 ° C.
  • the rate of hydrolytic degradation of amorphous poly-L-lactide obtained by melt quenching corresponds to that of racemate (Table 1).
  • the extraction is carried out with methanol in a Soxhiet apparatus; for reprecipitation, the sample is dissolved in dimethylformamide and the polymer precipitated in methanol.
  • Turnover gravimetric
  • molar mass gel chromatography
  • L, L-dilactide is polymerized in the presence of 5 * 10 "5 mol / mol Sn (oct) 2 at 195 ° C and with 0.01% by mass 9,10-dihydro-9-oxa-10- phosphaphenanthrene-10-oxide The course with a reduced initiator concentration is shown in Fig. 4.
  • Stabilized poly-L-lactide has a high molecular uniformity, as shown in Table 2.
  • the mixed monomer melt becomes the initiator Sn (oct) 2 (5 * 10 "5 mol / mol in the form of a 0.1% solution in toluene) and after a further 7.5 min 0.36 g of the melt stabilizer 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthrene-10-oxide (UKANOL DOP) are added and the melt is thoroughly mixed in the kneader in a closed system at 195 ° C. for 25 minutes the polymer melt is discharged via the screw, cooled on a conveyor belt by blowing with cold air and granulated by means of a strand pelletizer. The polymer pellet is extracted with methanol and then dried in vacuo.
  • Sn (oct) 2 5 * 10 "5 mol / mol in the form of a 0.1% solution in toluene
  • UOP melt stabilizer 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthrene-10-oxide
  • the melt stabilizer 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (UKANOL DOP) is continuously the polymer melt before the discharge zone of the extruder fed.
  • the average residence time of the polymerizing lactide melt in the extruder is approx. 10
  • the polymer melt is cooled on a conveyor belt by blowing with cold air and granulated by means of a strand granulator.
  • the polymer granulate is extracted with methanol and then dried in vacuo.
  • the poly (L-lactide (75) -co-caprolactone (25)) is demonomerized by falling over from dimethylformamide / water. After drying at 80 ° C. in vacuo, 3700 g of copolymer with an average molecular weight of 112,000 g / mol are obtained.
  • Example 3-9 Melt-stabilized polylactide produced in accordance with Example 3-9 is extracted exhaustively with methanol and, after drying to constant weight (residual moisture ⁇ 0.02%), processed into test bars (shoulder bar, isostab) in an injection molding machine (type ARBURG Allrounder 270 M). The recovered monomer is determined gravimetrically from the test bars by extraction with methanol (Table 3).

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Abstract

The invention relates to a method for producing melt-stable homo- and copolyesters of lactic acid and comparable monomers by the ring-opening polymerization of cyclic esters or diesters in the presence of an initiator or stabiliser system. Conventional organotin initiators or catalysts are used for the ring-opening polymerization process. The melting property is stabilized by special organophosphoric additives with lower phosphor oxidation levels. The organophosphoric additives can be introduced both directly during the production of said polyesters and can be added to the polymers in a subsequent compounding process.

Description

Verfahren zum Herstellen schmelzestabiler Homo- und Copolyester cyclischer Ester und/oder DϊesterProcess for producing melt-stable homo- and copolyesters of cyclic esters and / or desters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schmelzestabilen Homo- und Copolyestern durch Ringöffnungspolymerisation der entsprechenden cyclischen Monomere, z.B. der cyclischen Diester der Milchsäure, in Gegenwart eines Initiator- /Stabilisatorsystems.The invention relates to a process for the preparation of melt-stable homo- and copolyesters by ring opening polymerization of the corresponding cyclic monomers, e.g. the cyclic diester of lactic acid, in the presence of an initiator / stabilizer system.
Homo- und Copolyester der L- bzw. D,L-Milchsäure sind als biologisch abbaubare Polymerwerkstoffe mit thermoplasttypischen Verarbeitungs- undHomo- and copolyesters of L- and D, L-lactic acid are biodegradable polymer materials with thermoplastic processing and
Anwendungseigenschaften in vielfältiger weise als Verpackungskunststoff, in Hygieneprodukten, bei Einwegartikeln, aber auch als chirurgisches Implantatmaterial oder galenischer Hilfsstoff für parenterale Arzneistoff-abgabesysteme einsetzbar. Unabdingbare Voraussetzung für den Einsatz dieser Homo- bzw. Copolyester in allen genannten Applikationsfeldern sind konstante Produkteigenschaften auf molekularer Ebene, wie Molmasse und Molmassenverteilung bei den Homo- und Copolyestern, Erhalt der Chiralität bei der Poly-L-milchsäure oder Comonomerverhältnis und Comonomer-verteilung im Falle der Copolyester. Unter technischen Bedingungen ist diese Konstanz der Produkteigenschaften nur mit entsprechend sicher beherrschbaren Syntheseverfahren oder durch effiziente Additive zu erreichen.Application properties can be used in a variety of ways as packaging plastic, in hygiene products, for disposable articles, but also as a surgical implant material or galenic auxiliary for parenteral drug delivery systems. An indispensable prerequisite for the use of these homo- or copolyesters in all the fields of application mentioned are constant product properties at the molecular level, such as molar mass and molar mass distribution for the homo- and copolyesters, maintenance of chirality in the case of poly-L-lactic acid or comonomer ratio and comonomer distribution in the Trap the copolyester. Under technical conditions, this constancy of product properties can only be achieved with synthesis processes that can be safely controlled or with efficient additives.
Hochmolekulare Polyester der Milchsäure lassen sich infolge der Gleichgewichtskonstante des Ring-Ketten-Gleichgewichts nur durch Ringöffnungspolymerisation des cyclischen Diesters der Milchsäure (L,L- bzw. D,L-3,6- Dimethyl-1 ,4-dioxan-2,5-dion, im folgenden L,L- bzw. D,L-Dilactid genannt) herstellen. Zur Initiierung bzw. Katalyse dieser Polymerisationsreaktion werden vorzugsweise metallorganische Verbindungen des Zinns eingesetzt (vgl. beispielweise J. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 103 und dort zit. Lit.). Technische Verfahrensvorschläge, durchgeführt als Massepolymerisation in schmelzflüssiger Phase bei Temperaturen von 185 - 220°C, betreffen dabei nahezu ausschließlich Zinn- ll-octonoat, das die Ringöffnungs-polymerisation besonders effizient beschleunigen soll (US-PS 5 484 881). Neben dem Zinn-ll-octonoat werden häufig weitere Verbindungen des zwei- und vierwertigen Zinns als Initiatoren bzw. Katalysatoren beschrieben (vgl. US-PS 5 484 881). Aber auch weitere Metallverbindungen, wie Alkoxide des Zinks, Bleis, Magnesiums, Titans oder Zirkoniums werden prinzipiell als potenziell einsetzbare katalytisch aktive Substanzen genannt, ohne dass jedoch technische Verfahren auf Basis dieser Initiatoren bzw. Katalysatoren beschrieben werden (S. Jacobson, Ph. Degee, H.-G. Fritz, Ph. Dubois, R. Jerome: Polymer Eng. Sei. 39 (1999) 131 1 ; W. M. Stevels, P. J. Dijkstra, J. Feijen, TRIP 5 (1997) 300.Due to the equilibrium constant of the ring-chain equilibrium, high molecular weight polyesters of lactic acid can only be obtained by ring-opening polymerization of the cyclic diester of lactic acid (L, L- or D, L-3,6-dimethyl-1,4-dioxane-2,5- dion, hereinafter referred to as L, L- or D, L-dilactide). Organometallic compounds of tin are preferably used to initiate or catalyze this polymerization reaction (see, for example, J. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 103 and cited therein). Technical process proposals, carried out as bulk polymerization in the molten phase at temperatures of 185-220 ° C., relate almost exclusively to tin ll octonoate, which is said to accelerate the ring-opening polymerization particularly efficiently (US Pat. No. 5,484,881). In addition to tin II octonoate, other compounds of di- and tetravalent tin are often described as initiators or catalysts (cf. US Pat. No. 5,484,881). However, other metal compounds, such as alkoxides of zinc, lead, magnesium, titanium or zirconium, are mentioned in principle as potentially usable catalytically active substances, without however describing technical processes based on these initiators or catalysts (S. Jacobson, Ph. Degee, H.-G. Fritz, Ph. Dubois, R. Jerome: Polymer Eng. Be. 39 (1999) 131 1; WM Stevels, PJ Dijkstra, J. Feijen, TRIP 5 (1997) 300.
Die Initiatorauswahl bei der Ringöffnungspolymerisation wird darüber hinaus in hohem Maße von dem zu polymerisierenden Substrat bestimmt. Cyclische Monoester, wie Caprolacton, oder cyclische Carbonate, wie 1 ,3-Dioxan-2-on (Trimethylencarbonat), sind hinsichtlich des Initiators weit weniger sensitiv als beispielsweise Dilactid oder 1 ,4- Dioxan-2,5-dion (Diglycolid) (G. Rafler, G. Dahlmann: Acta Polymerica 43 (1992) 91 ; G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 168), und sie können deshalb problemlos in Gegenwart der in US-PS 5 484 881 oder an weiteren Stellen genannten Initiatoren polymerisiert werden (vgl. beispielsweise auch A. Löfgren, A.-C. Alberson, P. Dubois, R. Jerome: Rev. Macromol. Chem. Phys. C 35 (1995) 379), wenn die wesentlichen weiteren Randbedingungen für diese Polymerbildungsreaktion, wie Reinheit der Monomeren, Ausschluss von Wasser und Minimierung thermischer Belastungen, bei der Durchführung des Prozesses beachtet werden.The choice of initiator in the ring opening polymerization is also largely determined by the substrate to be polymerized. Cyclic monoesters, such as caprolactone, or cyclic carbonates, such as 1,3-dioxan-2-one (trimethylene carbonate), are far less sensitive to the initiator than, for example, dilactide or 1,4-dioxane-2,5-dione (diglycolide) ( G. Rafler, G. Dahlmann: Acta Polymerica 43 (1992) 91; G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 168), and they can therefore be used without problems in the presence of the initiators mentioned in US Pat. No. 5,484,881 or elsewhere can be polymerized (cf. for example also A. Löfgren, A.-C. Alberson, P. Dubois, R. Jerome: Rev. Macromol. Chem. Phys. C 35 (1995) 379) if the essential further boundary conditions for this polymer formation reaction How purity of the monomers, exclusion of water and minimization of thermal loads are taken into account when carrying out the process.
Zinnhaltige Initiatoren, vorzugsweise das dem Stand der Technik gemäß zumeist eingesetzte Zinn-ll-octonoat, verursachen hinsichtlich der Molmasse des Polymeren ein technisch schwer beherrschbares Reaktionsprofil mit extrem steilem Anstieg zu Reaktionsbeginn, einem in seiner absoluten Höhe Undefinierten Molmassenmaximum und einem ausgeprägten Abbau des Polymeren nach Durchlaufen des Maximums (vgl. E. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 107). Dieses für einen technischen Prozess ungeeignete Profil der zeitlichen Entwicklung der Molmasse ist stark konzentrationsabhängig, wobei im Gegensatz zu ionisch und radikalisch initiierten Polymerisationsprozessen von Olefinen zumindest für die Mehrzahl der zinninitiierten Polymerisationen Umsatz und Molmasse bei der Ringöffnungspolymerisation synchron verlaufen, d. h. hohe Polymerisationsgeschwindigkeit und hoher Umsatz führen auch zu hohen Molmassen. Ring-Ketten-Gleichgewicht und Heterokettencharakter der gebildeten Polymeren determinieren ihre molekularen und damit auch ihre Verformungs- und Applikationseigenschaften. Insbesondere derWith regard to the molecular weight of the polymer, tin-containing initiators, preferably the tin-ll-octonoate most commonly used in accordance with the prior art, cause a reaction profile which is difficult to master from a technical point of view, with an extremely steep increase at the start of the reaction, an undefined molecular weight maximum and a pronounced degradation of the polymer Running through the maximum (cf. E. Dahlmann, G. Rafler: Acta Polymerica 44 (1993) 107). This profile of the temporal development of the molar mass, which is unsuitable for an industrial process, is highly concentration-dependent, whereby in contrast to ionically and radically initiated polymerization processes of olefins, at least for the majority of the tin-initiated polymerizations, turnover and molar mass in the ring-opening polymerization are synchronous, i.e. H. high polymerization rate and high conversion also lead to high molecular weights. Ring-chain equilibrium and heterochain character of the polymers formed determine their molecular and thus also their deformation and application properties. Especially the
Gleichgewichtscharakter dieser speziellen Polymerisation und die damit zusammenhängende Tendenz zur Rückbildung des zyklischen Monomers durch Depolymerisation wird durch den Initiator ebenfalls initiiert bzw. aktiviert. Dieses Verhalten der Initiatoren erschwert nicht nur die Beherrschbarkeit des Syntheseprozesses, sondern es führt auch zu erheblich störenden Depolymerisationen mit entsprechender Reduzierung der Molmasse bei der thermoplastischen Verarbeitung der Polymere. Das bei der Rückreaktion gebildete Monomer führt darüber hinaus zu einer erheblich rascheren und unkontrollierbaren Hydrolyse des Polymeren in Gegenwart von Feuchtigkeit und damit zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Nutzungsmöglichkeiten der Polymeren.The equilibrium character of this special polymerization and the associated tendency to regress of the cyclic monomer by depolymerization is also initiated or activated by the initiator. This behavior of the initiators not only complicates the manageability of the synthesis process, but also leads to considerably disruptive depolymerizations with a corresponding reduction in the molar mass during the thermoplastic processing of the polymers. The monomer formed in the back reaction also leads to a considerably faster and uncontrollable hydrolysis of the polymer in Presence of moisture and thus an undesirable impairment of the possible uses of the polymers.
Verstärkt werden diese unerwünschten Nebeneffekte der technisch bekannten Polymeriationsinitiatoren durch die mehrfach beschriebene "back-biting"-Reaktion, die zu linearen oder zyklischen Produkten niedrigerer Molmasse führt (vgl. beispielweise H. R. Kricheldorf, M. Berl, N. Scharnagl: Macromolecules 21 (1988) 268). Neben den reaktionsmechanistisch bedingten, reversiblen Depolymerisations- bzw. Abbauprozessen dieser Polyester sind auch irreversible Kettenspaltungen durch thermische Abbaureaktionen nicht auszuschließen. Diese Thermolyseprozesse führen zu unspezifischen Abbauprodukten, die am Polymeren verbleiben und in Abhängigkeit vom Grad dieser Thermolyse zu Verfärbungen des Polymeren bis hin zur Bildung von Gelpartikeln führen. Während die reversible Depolymerisation mit Rückbildung des Monomeren bzw. der Comonomeren eine Funktion von Initiatortyp, Initiatorkonzentration und Prozesstemperatur ist, wird der thermische Abbau nahezu ausschließlich durch die Temperatur determiniert.These undesirable side effects of the technically known polymerization initiators are intensified by the repeatedly described "back-biting" reaction, which leads to linear or cyclic products of lower molar mass (cf. for example HR Kricheldorf, M. Berl, N. Scharnagl: Macromolecules 21 (1988) 268). In addition to the reversible depolymerization or degradation processes of these polyesters caused by the reaction mechanism, irreversible chain cleavages due to thermal degradation reactions cannot be ruled out. These thermolysis processes lead to unspecific degradation products which remain on the polymer and, depending on the degree of this thermolysis, lead to discoloration of the polymer or even the formation of gel particles. While the reversible depolymerization with regression of the monomer or the comonomer is a function of the initiator type, initiator concentration and process temperature, the thermal degradation is determined almost exclusively by the temperature.
Die Zurückdrängung der zyklisierenden Depolymerisation bei Aufarbeitung und Verarbeitung erfolgt bei Polyestern, die in Gegenwart von Zinn-, Titan- oder Zirkoniuminitiatoren hergestellt werden, effizient durch chemische Maskierung des Initiators mittels Komplexbildnern. Für Zinnverbindungen besonders geeignet sind Tropolon und seine Derivate (DE-PS 195 37 365; US-PS 5 760 119). Die technische Realisierung dieser Verfahrens bereitet jedoch Schwierigkeiten, da diese Komplexbildner nur begrenzt zur Verfügung stehen und sie lediglich die direkte Depolymerisation hemmen. Thermisch initiierte, unspezifische Abbauprozesse werden durch Tropolone nicht verhindert bzw. verzögert.The cyclizing depolymerization during processing and processing is suppressed efficiently in the case of polyesters which are prepared in the presence of tin, titanium or zirconium initiators by chemical masking of the initiator by means of complexing agents. Tropolon and its derivatives are particularly suitable for tin compounds (DE-PS 195 37 365; US-PS 5 760 119). However, the technical implementation of this method is difficult because these complexing agents are only available to a limited extent and they only inhibit direct depolymerization. Tropolone does not prevent or delay thermally initiated, non-specific degradation processes.
Unspezifische thermooxidative und hydrolytische Abbaureaktionen, vorzugsweise bei der Verformung dieser aliphatischen Polyester, werden durch wasserbindende Additive (Hydrolyse), wie Carbodiimide, aktivierte Säurederivate oder Isocyanate, inhibiert (vgl. beispielsweise US-PS 6 005 068). Zur Inhibierung des Abbaus werden außerdem als Antioxidantien in der US-PS 6 005 068 auch die seit langem bekannten Phosphite (z.B. Ultranox RTM 626) bzw. sterisch gehinderte Phenole eingesetzt, wobei vorzugsweise kommerziell verfügbare IRGANOX-Typen genannt werden. Die Ringöffnungspolymerisation soll in Gegenwart dieser Antioxidantien schneller verlaufen, und es sollen signifikant höhere Molmassen erreicht werden, wie anhand von Beispiel 13 gezeigt werden soll. Außerdem soll sich das Polymer während einer Extraktion von Monomerem im Vakuum gegenüber Abbaureaktionen stabilisieren lassen, wie in Beispiel 11 gezeigt. Allerdings lässt sich eine Monomerrückbildung beim Verarbeiten des Polymerisats auf diesem Wege nicht erreichen: Der Zusatz von Radikalfängern wie Irganox oder Ultranox beim Wiederaufschmelzen bereits polymerisierter Proben, aus denen das Monomer extrahiert worden war, bewirkt eine erneute Bildung von Monomer (siehe Tabelle 13 im Vergleich zu Tabelle 12 der US PS 6 005 068).Nonspecific thermooxidative and hydrolytic degradation reactions, preferably when these aliphatic polyesters are deformed, are inhibited by water-binding additives (hydrolysis), such as carbodiimides, activated acid derivatives or isocyanates (cf., for example, US Pat. No. 6,005,068). To inhibit degradation, the long-known phosphites (eg Ultranox RTM 626) or sterically hindered phenols are also used as antioxidants in US Pat. No. 6,005,068, preference being given to commercially available IRGANOX types. The ring opening polymerization should proceed faster in the presence of these antioxidants, and significantly higher molar masses should be achieved, as will be shown with the aid of Example 13. In addition, the polymer should be able to be stabilized against degradation reactions during extraction of monomer in vacuo, as in Example 11 shown. However, monomer regression cannot be achieved in this way when the polymer is processed: The addition of radical scavengers such as Irganox or Ultranox when remelting already polymerized samples from which the monomer had been extracted causes a new formation of monomer (see Table 13 in comparison to Table 12 of US Pat. No. 6,005,068).
In reaktionsmechanistisch sehr verschiedenartiger Weise, jedoch mit recht gutem Effekt wirken Initiatorkombinationen auf Basis zinn- und titanorganischer Verbindungen, die unterschiedlich in Ringöffnungspolymerisation und zyklisierende Depolymerisation eingreifen. In Gegenwart derartiger Initiatorkombinationen kann die Depolymerisation unter Massepolymerisationsbedingungen zurückgedrängt, der Extremalcharakter der Polymerisationsprofile weitestgehend überwunden und damit das Verfahren sicherer gestaltet werden ( siehe DE 101 13 302.2).Initiator combinations based on organotin and organotitanium compounds, which intervene differently in ring opening polymerization and cyclizing depolymerization, act in a very different reaction mechanistic manner, but with a very good effect. In the presence of such initiator combinations, the depolymerization can be suppressed under bulk polymerization conditions, the extreme character of the polymerization profiles largely overcome and the process can thus be made more reliable (see DE 101 13 302.2).
Ausgehend von den initiatorbedingten Schwierigkeiten der technischenBased on the initiator-related difficulties of the technical
Beherrschbarkeit der Ringöffnungspolymerisation, der unbefriedigenden Konstanz der Produkteigenschaften von auf diesem Weg synthetisierten Polyestem sowie der unzureichenden Schmelzestabilität, ist es die Aufgabe dieser Erfindung, Additive und Verfahren vorzuschlagen, die es erlauben, schmelzestabile Homo- und Copolyester, die sich ausgehend von cyclischen Estern der L- und D,L-Milchsäure und anderer cyclischer Monomere, insbesondere weiterer cyclischer Ester, polymerisieren lassen, diskontinuierlich oder kontinuierlich in unterschiedlich konzipiertem Anlagenequipment herzustellen und ohne Monomerrückbildung zu verarbeiten. Vorzugsweise sollen dabei molekular besonders einheitliche Produkte enstehen, unabhängig von den Polymerisationsbedingungen.Controllability of the ring opening polymerization, the unsatisfactory constancy of the product properties of polyesters synthesized in this way and the inadequate melt stability, it is the object of this invention to propose additives and processes which allow melt-stable homo- and copolyesters which are based on cyclic esters of L. - and allow D, L-lactic acid and other cyclic monomers, in particular further cyclic esters, to be polymerized, to be produced discontinuously or continuously in differently designed plant equipment and to be processed without monomer regression. Molecularly particularly uniform products should preferably result, regardless of the polymerization conditions.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Ringöffnungspoly-merisation in Gegenwart bekannter zinnorganischer Initiatoren, gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Initiatoren und/oder Stabilisatoren auf Basis von Metallen der IV. Nebengruppe, insbesondere auf Basis von Titan- oder Zirkonium, durchgeführt wird. Zur Vermeidung von Monomerrückbildung und Thermolyse werden ggf. bereits bei der Herstellung, und zwar vorzugsweise bei bzw. kurz vor Erreichen des gewünschten Polymerisationsgrades, vor allem aber bei einer nachfolgenden thermoplastischen Verformung, Reduktionsmittel zugesetzt, die die Reversibilität der Umsetzung weitgehend oder vollständig unterdrücken. Bei diesen Substanzen handelt es sich um phosphororganische Additive mit niedrigeren Oxidationsstufen des Phosphors, insbesondere Phosphoradditive auf Basis von Phosphinsäuren, ihren Salzen oder Estern oder Amiden der allgemeinen Formel (I) (Ri) (R2) P (=0) X (I)It is proposed according to the invention that the ring opening polymerization is carried out in the presence of known organotin initiators, if appropriate in the presence of further initiators and / or stabilizers based on metals of subgroup IV, in particular based on titanium or zirconium. To avoid monomer regression and thermolysis, reducing agents may be added during production, preferably when or shortly before the desired degree of polymerization is reached, but above all during subsequent thermoplastic deformation, which largely or completely suppress the reversibility of the reaction. These substances are organophosphorus additives with lower oxidation levels of phosphorus, in particular phosphorus additives based on phosphinic acids, their salts or esters or amides of the general formula (I) (Ri) (R 2 ) P (= 0) X (I)
worin Ri und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Heteroaryl sind und X -OR3 oder -NR1R2 bedeutet, wobei R3 gleich Wasserstoff, Alkyl, Aryl, M1 oder A M11 mit M1 gleich Alkalimetallion und M11 gleich Erdalkalimetallion ist und die Reste Ri und R2die zuvor angegebene Bedeutung haben.wherein R 1 and R 2 are each independently hydrogen, alkyl, aryl or heteroaryl and X is -OR 3 or -NR1R 2 , where R 3 is hydrogen, alkyl, aryl, M 1 or AM 11 with M 1 is alkali metal ion and M 11 is alkaline earth metal ion and the radicals Ri and R 2 have the meaning given above.
Erfindungsgemäß können Reste R2 und R3 oder Reste R-ι und R2 zusammen mit dem Phosphor und ggf. mit dem Stickstoff- oder dem Sauerstoffatom auch einen gesättigten oder ungesättigten Heterocyclus bilden, beispielsweiseAccording to the invention, radicals R 2 and R 3 or radicals R 1 and R 2 together with the phosphorus and optionally with the nitrogen or oxygen atom can also form a saturated or unsaturated heterocycle, for example
Ri : H, Alkyl, Aryl, Heteroaryl oderRi: H, alkyl, aryl, heteroaryl or
oderor
Für das erfindungsgemäße Polymerisations- und Stabilisierungsverfahrens sind prinzipiell alle cyclischen Ausgangsverbindungen geeignet, die sich unter dem Einfluß von zinnhaltigen Polymerisationskatalysatoren oder -initiatoren zu Polyestern polymerisieren lassen. Dies können z.B. cyclische Ester sein, insbesondere Mono- oder Diester wie Dilactid oder Caprolacton. Diese können hinsichtlich ihrer chemischen Struktur, ihrer Anzahl und ihrer Mengenverhältnisse beliebig eingesetzt werden und ggf. weitere Komponenten enthalten. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise erlaubt nicht nur eine sichere Beherrschung der Ringöffnungspolymerisation durch die Einstellbarkeτt eines stabilen Molmassenniveaus (vgl. Beispiel 3 und Fig. 3), sondern sie führt auch zu einem Polymeren hoher thermischer Stabilität unter Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen und definierter enger Polydispersität (ausgedrückt durch das Verhältnis der gewichts- und zahlenmittleren Molmassen Mw/ Mn ). Sowohl die unter technischen Bedingungen schwer reproduzierbaren, für Zinn-ll-octonoat (Sn(oct)2) typischen Reaktionsprofile mit ausgeprägtem Extremalcharakter bei der zeitlichen Änderung der Molmasse (vgl. Beispiel 2 und Fig. 2) als auch die Rückbildung von störendem Monomeren infolge thermischer Belastung bei Aufarbeitung und thermoplastischer Verformung werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Initiator/Stabilisator-Systems vermieden.In principle, all cyclic starting compounds which can be polymerized to polyesters under the influence of tin-containing polymerization catalysts or initiators are suitable for the polymerization and stabilization process according to the invention. These can be, for example, cyclic esters, in particular mono- or diesters, such as dilactide or caprolactone. With regard to their chemical structure, their number and their quantitative proportions, these can be used in any way and may contain further components. The procedure according to the invention not only allows the ring opening polymerization to be reliably controlled by the adjustability of a stable molar mass level (cf.example 3 and FIG. 3), but also leads to a polymer of high thermal stability under production and processing conditions and defined narrow polydispersity (expressed by the ratio of the weight and number average molar masses M w / M n ). Both the reaction profiles which are difficult to reproduce under technical conditions and which are typical for tin ll-octonoate (Sn (oct) 2 ) and which have a pronounced extreme character when the molar mass changes over time (cf. Example 2 and FIG. 2) and the regression of disruptive monomers as a result Thermal stress during work-up and thermoplastic deformation are avoided when using the initiator / stabilizer system according to the invention.
Die mittleren Molmassen der Polymeren in den aufgeführten Beispielen 2-11 wurden gelchromatographisch in Tetrahydrofuran an extrahierten und getrocknetenThe average molar masses of the polymers in Examples 2-11 listed were extracted by gel chromatography in tetrahydrofuran and dried
Polymerproben ermittelt. Die gelchromatographische Trennung erfolgt an Styragel mit simultaner Bestimmung von Konzentration (Brechungsindex) und Molmasse (Streulichtfotometrie) der einzelnen Polymer-fraktionen. Damit ist eine sehr exakte direkte Molmassenbestimmung möglich, die den häufig noch angewandten Methoden mit Eichsubstanzen bekannter Molmasse zur Kalibrierung der Methodik bzw. Relativmethoden, wie der Lösungsviskosimetrie, deutlich überlegen ist. Die gleichzeitige Bestimmung beider Mittelwerte der Molmasse erlaubt auch eine sehr exakte Ermittlung der molekularen Uneinheitlichkeit der Polymeren anhand des Quotienten beider Mittelwerte der Molmasse (Mw/Mn in Tabelle 2). Die molekulare Uneinheitlichkeit ist ein wesentlicher Produktparameter für einen Polymerwerkstoff, da er auf molekularer Ebene neben der Molmasse die applikationsrelevanten Polymereigenschaften entscheidend mit determiniert. Aus der Kombination dieser Polymereigenschaften und den morphologischen Eigenschaften des polymeren Festkörpers resultieren dann die Verformungs- und Werkstoffeigenschaften eines Kunststoffs. Auch hier zeigt sich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise gegenüber dem bekannten Stand der Technik. Nicht nur die technologische Beherrschbarkeit der Ringöffnungspolymerisation wird signifikant verbessert, sondern es werden auch molekular einheitlichere Produkte unabhängig von der Prozessdauer erhalten.Polymer samples determined. The gel chromatographic separation is carried out on Styragel with simultaneous determination of the concentration (refractive index) and molar mass (scattered light photometry) of the individual polymer fractions. This enables a very precise direct determination of the molar mass, which is clearly superior to the methods still frequently used with calibration substances of known molar mass for the calibration of the methodology or relative methods such as solution viscometry. The simultaneous determination of both mean values of the molar mass also allows a very exact determination of the molecular non-uniformity of the polymers on the basis of the quotient of the two mean values of the molar mass (M w / M n in Table 2). Molecular inconsistency is an essential product parameter for a polymer material, since at the molecular level, in addition to the molar mass, it decisively determines the application-relevant polymer properties. The combination of these polymer properties and the morphological properties of the solid polymer result in the deformation and material properties of a plastic. Here too, the superiority of the procedure according to the invention over the known prior art is evident. Not only is the technological controllability of the ring opening polymerization significantly improved, but also molecularly uniform products are obtained regardless of the process duration.
Die Stabilisierung des Polyesters verhindert nicht nur die gleichgewichtsbedingte Depolymerisation (Vermeidung des Extremalcharakters in Mn, = f(t)) und den Zwischenkettenaus-tausch (Mw/Mn =f(t)) unter Synthesebedingungen, sondern sie minimiert auch die störende Monomerrückbildung bei der thermoplastischen Verarbeitung dieser aliphatischen Polyester (siehe Tabelle 3 in Beispiel 11).The stabilization of the polyester not only prevents the depolymerization due to equilibrium (avoidance of the extreme character in M n , = f (t)) and the interchain exchange (M w / M n = f (t)) under synthesis conditions, but it also minimizes the annoying monomer regression in the thermoplastic processing of these aliphatic polyesters (see Table 3 in Example 11).
Die erfindungsgemäße Stabilisierung der Molmasse durch phosphororganische Zusätze auf Basis von Phosphinaten kann sowohl bei diskontinuierlicher Herstellung, z.B. in Rührreaktoren oder Knetern, als auch bei kontinuierlichen Verfahren in vertikalen oder horizontalen Reaktoren angewandt werden. Besonders effizient sind Reaktivextrusionsverfahren in gleichsinnig drehenden Zweischneckenextrudern, bei denen die Dosierung des Schmelzestabilisators sich besonders einfach gestaltet und auch die homogene Verteilung des Additivs in der hochviskosen Polyesterschmelze keine Schwierigkeiten bereitet. Bei diskontinuierlicher Herstellung wird der Zusatz vorzugsweise zu einem Zeitpunkt eingearbeitet, an dem die Reaktion den gewünschten Umsetzungsgrad erreicht hat. Bei der kontinuierlichen Herstellung wird der Zusatz vorzugsweise an einem Ort zudosiert, an dem sich das Polymer kurz von dem Verlassen des Reaktors befindet, z.B. kurz vor der Austragszone eines (Schnecken- )Extruders.The stabilization of the molecular weight according to the invention by organophosphorus additives based on phosphinates can be carried out both in batch production, e.g. in stirred reactors or kneaders, as well as in continuous processes in vertical or horizontal reactors. Reactive extrusion processes in co-rotating twin-screw extruders are particularly efficient, in which the dosing of the melt stabilizer is particularly simple and the homogeneous distribution of the additive in the highly viscous polyester melt poses no difficulties. In the case of batchwise production, the additive is preferably incorporated at a point in time at which the reaction has reached the desired degree of conversion. In continuous production, the additive is preferably metered in at a location where the polymer is short of leaving the reactor, e.g. shortly before the discharge zone of a (screw) extruder.
Unabhängig von Verfahrenskonzept oder Anlagentyp können die erfindungsgemäßen Additive sowohl direkt als reine Substanz, in Lösung oder in Form eines Masterbatches mit dem Polymeren oder auch dem Monomeren dosiert werden.Regardless of the process concept or type of plant, the additives according to the invention can be metered in either directly as a pure substance, in solution or in the form of a masterbatch with the polymer or else with the monomer.
Erfindungsgemäß wird das Initiator/Stabilisator-System auch für die Synthese von statistischen und nichtstatistischen binären oder ternären Copolymeren durch Ringöffnungspolymerisation eingesetzt. Die statistischen Copolyester werden dabei durch gleichzeitige Zugabe (diskontinuierlich) bzw. Dosierung (kontinuierlich) der monomeren Ester bzw. Diester hergestellt. Nichtstatistische Copolyester erhält man bei stufenweisem Comonomerzusatz bzw. vorzugsweise durch reaktive Compoundierung der Homopolyester in Reaktoren hoher Durchmischungsintensität, wie Knetern oder Zweischneckenextrudern.According to the invention, the initiator / stabilizer system is also used for the synthesis of statistical and non-statistical binary or ternary copolymers by ring-opening polymerization. The statistical copolyesters are produced by simultaneous addition (discontinuous) or metering (continuous) of the monomeric esters or diesters. Non-statistical copolyesters are obtained with the gradual addition of comonomer or preferably by reactive compounding of the homopolyesters in reactors of high mixing intensity, such as kneaders or twin-screw extruders.
Infolge des homogenkinetischen Charakters der Ringöffnungspolymerisation der zyklischen Ester und Diester wird die Auswahl der Initiatoren vor allem durch ihre Löslichkeit in der Monomer- bzw. Polymerschmelze sowie ihre Kompatibilität zu dem ausgewählten Schmelzestabilisator bestimmt. Geeignete Zinnverbindungen für das lnitiator-/Stabilisator-System sind z.B. Zinn-ll-carboxylate, Zinn-IV-alkoxide, Dialkoxyzinnoxide, Trialkoxyzinnhydroxide sowie Zinn-IV-aryle. Es können auch Initiatorkombinationen von Zinn- mit organolöslichen Titan- oder Zirkoniumverbindungen eingesetzt werden. Für diese Kombination geeignet sind z.B. Alkoxide des Titans und Zirkoniums, wie Titan-IV-acetylacetonat, Zirkonium-octonoat oder Zirkonium-acetylacetonat.Due to the homogeneous kinetic nature of the ring opening polymerization of the cyclic esters and diesters, the choice of initiators is primarily determined by their solubility in the monomer or polymer melt and their compatibility with the selected melt stabilizer. Suitable tin compounds for the initiator / stabilizer system are, for example, tin ll carboxylates, tin IV alkoxides, dialkoxy tin oxides, trialkoxy tin hydroxides and tin IV aryls. Initiator combinations of tin with organo-soluble titanium or zirconium compounds can also be used. Suitable for this combination are, for example Alkoxides of titanium and zirconium, such as titanium IV acetylacetonate, zirconium octonoate or zirconium acetylacetonate.
Die Konzentration des erfindungsgemäßen lnitiator-/Stabilisatorsystems ist in weiten Grenzen frei wählbar, wobei jedoch der Stabilisator zumindest äquimolar zum Initiator eigesetzt werden muss. Ansonsten richtet sich die Konzentration von Initiator und Stabilisator vor allem nach den technologischen Erfordernissen der Anlage sowie den einsatzspezifischen Materialanforderungen, vorzugsweise Material- und Verformungseigenschaften, die wesentlich durch die Molmasse und ihre Verteilung determiniert werden. Der bevorzugte Konzentrationsbereich für denThe concentration of the initiator / stabilizer system according to the invention can be freely selected within wide limits, but the stabilizer must be used at least equimolar to the initiator. Otherwise, the concentration of initiator and stabilizer depends primarily on the technological requirements of the system and the application-specific material requirements, preferably material and deformation properties, which are largely determined by the molar mass and its distribution. The preferred concentration range for the
Polymerisationsinitiator liegt bei 10"5- 10"3 mol/mol Monomereneinheit; der Stabilisator wird im Verhältnis Stabilisator/Initiator von 2:1 bis 10:1 , vorzugsweise in Konzentrationen von 0,01-0,1 Masse-% eingesetzt.Polymerization initiator is 10 "5 - 10 " 3 mol / mol monomer unit; the stabilizer is used in the stabilizer / initiator ratio of 2: 1 to 10: 1, preferably in concentrations of 0.01-0.1 mass%.
Oberhalb der Schmelztemperatur des Polymeren ist die Polymerisationstemperatur ebenfalls in einem relativ breiten Bereich variierbar. Ohne störende Abbaureaktionen können für die Polymerisation des L,L-Dilactids Temperaturen von 180°C-225°C gewählt werden. Für die Polymerisation des D,L-Dilactids können infolge der niedrigeren Erweichungstemperatur auch niedrigere Polymerisationstemperaturen, beginnend bei 125 °C, angewandt werden. Auch für die Polymerisation anderer zyklischer Ester, wie Caprolacton, 1 ,3-Dioxan-2-on (Trimethylen-carbonat), 1 ,4-Dioxan- 2,5-dion (Diglykolid) oder 1 ,4-Dioxan-2-on (Glykolester der Essigsäure) können in Gegenwart des erfindungsgemäßen lnitiator-/Stabilisatorsystems die Reaktionstemperaturen oberhalb der Polymerschmelztemperatur in einem weiten Bereich frei gewählt werden. Empfehlenswerte Polymerisationstemperaturen sind für Caprolacton 130°C-200°C, 1 ,3-Dioxan-2-on 130°C-200°C, 1 ,4-Dioxan-2,5-dion 225°C-250°C sowie für 1 ,4-Dioxan-2-on 120°C-180°C. Above the melting temperature of the polymer, the polymerization temperature can also be varied within a relatively wide range. Temperatures of 180 ° C-225 ° C can be selected for the polymerization of the L, L-dilactide without disruptive degradation reactions. Due to the lower softening temperature, lower polymerization temperatures, starting at 125 ° C., can also be used for the polymerization of the D, L-dilactide. Also for the polymerization of other cyclic esters, such as caprolactone, 1,3-dioxan-2-one (trimethylene carbonate), 1,4-dioxan-2,5-dione (diglycolide) or 1,4-dioxan-2-one (Glycol ester of acetic acid), the reaction temperatures above the polymer melting temperature can be freely selected in a wide range in the presence of the initiator / stabilizer system according to the invention. Recommended polymerization temperatures are for caprolactone 130 ° C-200 ° C, 1, 3-dioxan-2-one 130 ° C-200 ° C, 1, 4-dioxane-2,5-dione 225 ° C-250 ° C and for 1,4-dioxan-2-one 120 ° C-180 ° C.
Nachstehend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with the aid of examples.
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Die Modelluntersuchungen zum Abbauverhalten der Polylactide wurden in wässriger Phase durchgeführt. Dazu wurden gepresste Probekörper der Abmessung 10*10*1 mm in phosphatgepufferter Lösung gelagert und nach unterschiedlichen Zeiten von diesen Proben nach Trocknung gravimetrisch die Masse und gelchromatographisch die Molmasse bestimmt. Die Ermittlung des Monomergehalts erfolgte bei den Poly-D,L- lactiden durch Umfallen aus Dimethylformamid/Methanol und bei den Poly-L-Iactiden durch Extraktion mit Methanol. In Fig. 1 ist der in vitro Abbau von Poly-D,L-lactid in Abhängigkeit vom Monomergehalt bei 37°C dargestellt.The model studies on the degradation behavior of the polylactides were carried out in the aqueous phase. For this purpose, pressed test specimens measuring 10 * 10 * 1 mm were stored in phosphate-buffered solution and the mass was determined gravimetrically after drying and the molar mass was determined by gel chromatography after different times. The monomer content was determined for the poly-D, L-lactides by falling over from dimethylformamide / methanol and for the poly-L-lactides by extraction with methanol. 1 shows the in vitro degradation of poly-D, L-lactide as a function of the monomer content at 37 ° C.
Die Geschwindigkeit des hydrolytischen Abbaus von amorphen, durch Abschreckung aus der Schmelze erhaltenem Poly-L-Iactid entspricht der des Racemats (Tabelle 1).The rate of hydrolytic degradation of amorphous poly-L-lactide obtained by melt quenching corresponds to that of racemate (Table 1).
Tabelle 1 : . Geschwindigkeitskonstanten des hydrolytischen Abbaus von amorphen Poly-L- und Poly-D,L-lactiden (in vitro Bedingungen)Table 1 : . Rate constants of the hydrolytic degradation of amorphous poly-L- and poly-D, L-lactides (in vitro conditions)
Beispiel 2Example 2
(Vergleichsbeispiele ohne Schmelzestabilisator mit verschiedenartigen Rührern)(Comparative examples without melt stabilizer with different types of stirrers)
72 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid (0,5 mol) werden in einem zylindrischen Glasreaktor mit einem Kreuzbalkenrührer bzw. einem Schneckenrührer unter Inertgas aufgeschmolzen. Der gerührten Monomerschmelze wird bei Erreichen der Solltemperatur der Initiator Sn(oct)2 in Form einer 0,1 %igen Lösung in Toluol zugesetzt. Zur Ermittlung des Polymerisationsverlaufs werden der polymerisierenden Schmelze Proben entnommen, von denen nach entsprechender Probenvorbereitung durch Extraktion oder Umfallen Masse (für den Monomerumsatz) und Molmasse bestimmt werden. Die Extraktion erfolgt mit Methanol in einer Soxhiet-Apparatur; zur Umfällung wird die Probe in Dimethyl-formamid gelöst und in Methanol das Polymere ausgefällt. Von den getrockneten Polymer-proben werden Umsatz (gravimetrisch) und Molmasse (gelchromatografisch) bestimmt. Fig. 2 zeigt die Polymerisation von L,L-Dilactid in Gegenwart von 7,5*10"5 mol/mol Sn(oct)2. Man erhält die dargestellten Molmassen-Zeit-Verläufe für die Polymerisation des L,L- Dilactids in Abhängigkeit von der Durchmischung.72 g of L, L-dilactide (0.5 mol), purified by recrystallization and carefully dried, are melted in a cylindrical glass reactor using a cross bar stirrer or a screw stirrer under inert gas. When the desired temperature is reached, the initiator Sn (oct) 2 is added to the stirred monomer melt in the form of a 0.1% solution in toluene. To determine the course of the polymerization, samples are taken from the polymerizing melt, of which the mass (for the monomer conversion) and molar mass are determined by extraction or falling over after appropriate sample preparation. The extraction is carried out with methanol in a Soxhiet apparatus; for reprecipitation, the sample is dissolved in dimethylformamide and the polymer precipitated in methanol. Turnover (gravimetric) and molar mass (gel chromatography) are determined from the dried polymer samples. 2 shows the polymerization of L, L-dilactide in the presence of 7.5 * 10 "5 mol / mol Sn (oct) 2. The molar mass-time courses shown for the polymerization of the L, L-dilactide in Dependence on the mixing.
Beispiel 3Example 3
72 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid (0,5 mol) werden in einem zylindrischen Glasreaktor mit Schneckenrührer unter Inertgas aufgeschmolzen und analog Beispiel 2 polymerisiert und aufgearbeitet. Die Polymerisation wird in Gegenwart von 7,5*10"5 mol/mol Sn(oct)2 als Initiator durchgeführt, und 0,01% 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid (UKANOL DOP) werden zugesetzt, sobald der gewünschte Polymerisationsgrad annähernd erreicht ist. Die Durchmischung erfolgt in einem Schraubenrührer bei 195°C. Es wird der in Fig. 3 dargestellte Polymerisationsverlauf beobachtet.72 g of L, L-dilactide (0.5 mol) cleaned and carefully dried by recrystallization are melted in a cylindrical glass reactor with a screw stirrer under inert gas and polymerized and worked up analogously to Example 2. The polymerization is carried out in the presence of 7.5 * 10 "5 mol / mol Sn (oct) 2 as initiator, and 0.01% 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (UKANOL DOP 3) are added as soon as the desired degree of polymerization is approximately reached, and mixing is carried out in a screw stirrer at 195 ° C. The course of polymerization shown in FIG.
Beispiel 4Example 4
Analog Beispiel 3 wird L,L-Dilactid in Gegenwart von 5*10"5 mol/mol Sn(oct)2 bei 195 °C polymerisiert und mit 0,01 Masse-% 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10- oxid versetzt. Der Verlauf bei reduzierter Initiatorkonzentration ist in Fig. 4 dargestellt. Stabilisiertes Poly-L-Iactid weist eine hohe molekulare Einheitlichkeit auf, wie in Tabelle 2 gezeigt.Analogously to Example 3, L, L-dilactide is polymerized in the presence of 5 * 10 "5 mol / mol Sn (oct) 2 at 195 ° C and with 0.01% by mass 9,10-dihydro-9-oxa-10- phosphaphenanthrene-10-oxide The course with a reduced initiator concentration is shown in Fig. 4. Stabilized poly-L-lactide has a high molecular uniformity, as shown in Table 2.
Tabelle 2 Polydispersität von schmelzestabilen Poly-L-Iactiden in Abhängigkeit von der PolymerisationszeitTable 2 Polydispersity of melt-stable poly-L-lactides as a function of the polymerization time
Beispiel 5 Example 5
72 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes D,L-Dilactid (0,5 mol) werden in einem zylindrischen Glasreaktor mit Schneckenrührer unter Inertgas aufgeschmolzen und analog Beispiel 3 polymerisiert. Die Polymerisation wird in72 g of D, L-dilactide (0.5 mol) cleaned and carefully dried by recrystallization are melted in a cylindrical glass reactor with a screw stirrer under inert gas and polymerized analogously to Example 3. The polymerization is in
Gegenwart von 7,5 *10"5 mol/mol Sn(oct)2 als Initiator und 0,01 Masse-% 9,10-Dihydro- 9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid (UKANOL DOP) durchgeführt. Die Aufarbeitung der Polymerproben erfolgt durch Umfallen aus Dimethylformamid / Methanol. Nach einer Polymerisationszeit von 20 min wird ein Poly-D,L-lactid mit einer zahlenmittleren Molmasse von Mπ = 98.000 g/mol bei einer Polydispersität von Mw / Mπ = 2,0 erhalten.Presence of 7.5 * 10 "5 mol / mol Sn (oct) 2 as initiator and 0.01 mass% 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (UKANOL DOP). Die The polymer samples are worked up by falling over from dimethylformamide / methanol. After a polymerization time of 20 min, a poly-D, L-lactide with a number-average molar mass of M π = 98,000 g / mol with a polydispersity of M w / M π = 2, 0 received.
Beispiel 6Example 6
3600 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid (50 mol) werden in einem Horizontalkneter mit Austragschnecke unter Inertgas aufgeschmolzen. Zur Verfolgung des Polymerisationsverlaufs ist der Kneter mit einer Drehmomentmessung ausgerüstet. Der durchmischten Monomerschmelze werden bei Erreichen der Solltemperatur von 195 °C der Initiator Sn(oct)2 (5*10"5 mol/mol in Form einer 0,1 %igen Lösung in Toluol) und nach weiteren 7,5 min 0,36 g des Schmelzestabilisators 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthren-10-oxid (UKANOL DOP) zugesetzt. Die Schmelze wird im geschlossenen System bei 195 °C in dem Kneter 25 min intensiv durchmischt. Nach beendeter Polymerisation wird die Polymerschmelze über die Schnecke ausgetragen, auf einem Transportband durch Anblasen mit Kaltluft abgekühlt und mittels eines Stranggranulators granuliert. Das Polymergranulat wird mit Metha-nol extrahiert und anschließend im Vakuum getrocknet. Nach Aufarbeitung der Proben werden 3350 g Poly-L-Iactid mit einer zahlenmittleren Molmasse von Mn = 85.000 g/mol, einem Schmelzpunkt von 174 °C und einem optischen Drehwert von [α]20 = -156,2° erhalten.3600 g of L, L-dilactide (50 mol) cleaned and carefully dried by recrystallization are melted in a horizontal kneader with a discharge screw under inert gas. The kneader is equipped with a torque measurement to track the course of the polymerization. When the target temperature of 195 ° C. has been reached, the mixed monomer melt becomes the initiator Sn (oct) 2 (5 * 10 "5 mol / mol in the form of a 0.1% solution in toluene) and after a further 7.5 min 0.36 g of the melt stabilizer 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphen-anthrene-10-oxide (UKANOL DOP) are added and the melt is thoroughly mixed in the kneader in a closed system at 195 ° C. for 25 minutes the polymer melt is discharged via the screw, cooled on a conveyor belt by blowing with cold air and granulated by means of a strand pelletizer. The polymer pellet is extracted with methanol and then dried in vacuo. After working up the samples, 3350 g of poly-L-lactide with a number-average Molar mass of M n = 85,000 g / mol, a melting point of 174 ° C and an optical rotation of [α] 20 = -156.2 ° obtained.
Beispiel 7Example 7
1000 g durch Destillation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid werden mit 0,15 g Sn(oct)2 vorgemischt und unter Ausschluss von Feuchtigkeit und Luft einem Zweischneckenextruder (Typ Leistritz Micro 18) mit hohem Anteil an Knetelementen bei den variabel zusammensetzbaren Schnecken zugeführt1000 g of L, L-dilactide cleaned and carefully dried by distillation are premixed with 0.15 g of Sn (oct) 2 and, with the exclusion of moisture and air, a twin-screw extruder (type Leistritz Micro 18) with a high proportion of kneading elements in the variably assembled screws supplied
(Transportelemente/Knetelemente = 4/1 ; LJD = 35; 7 Heizzonen). Der Schmelzestabilisator 9, 10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid (UKANOL DOP) wird vor der Austragzone des Extruders kontinuierlich der Polymerschmelze zugeführt. Bei einem über den Extruder eingestellten Temperaturprofil, beginnend mit 100°C am Extrudereinzug, 190°C in den mittleren Zonen und 180°C am Ausgang, und einer Drehzahl von 100 min"1 beträgt die mittlere Verweilzeit der polymerisierenden Lactidschmelze im Extruder ca. 10 min. Die Polymerschmelze wird auf einem Transportband durch Anblasen mit Kaltluft abgekühlt und mittels eines Stranggranulators granuliert. Das Polymergranulat wird mit Methanol extrahiert und anschließend im Vakuum getrocknet. Das auf kontinuierliche Weise durch reaktive Extrusion erhaltene Poly-L-Iactid weist eine mittlere Molmasse von Mn = 93.000 g/mol auf. Die Ausbeute beträgt 96,5 %.(Transport elements / kneading elements = 4/1; LJD = 35; 7 heating zones). The melt stabilizer 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (UKANOL DOP) is continuously the polymer melt before the discharge zone of the extruder fed. With a temperature profile set via the extruder, starting at 100 ° C at the extruder feed, 190 ° C in the middle zones and 180 ° C at the outlet, and a speed of 100 min "1 , the average residence time of the polymerizing lactide melt in the extruder is approx. 10 The polymer melt is cooled on a conveyor belt by blowing with cold air and granulated by means of a strand granulator. The polymer granulate is extracted with methanol and then dried in vacuo. The poly-L-lactide obtained in a continuous manner by reactive extrusion has an average molecular weight of M. n = 93,000 g / mol and the yield is 96.5%.
Beispiel 8Example 8
Analog Beispiel 3 werden 72 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid (0,5 mol) in einem zylindrischen Glasreaktor mit Schneckenrührer unter Inertgas aufgeschmolzen. Der gerührten Monomerschmelze werden bei Erreichen der Solltemperatur von 200°C 0,08 g (10"4 mol/mol) eines Reaktionsproduktes aus Dibutyl-zinnoxid (0,1 mol),Titan-tetrabutylat (0,2 mol) und n- Butanol (0,2 mol) sowie 0,0216 g (2*10"4 mol/mol) 9,10-Dihydro-9-oxa-10- phosphaphenanthren-10-oxid zugesetzt. Nach 20 min wird die Polymerisation durch Abkühlen abgebrochen und das Polymermaterial durch Extraktion mit Methanol zur Monomerentfernung und Vakuumtrocknung nachbehandelt. Es werden 65 g Poly-L- Iactid mit einer mittleren Molmasse von Mn = 95.000 g/mol erhalten.Analogously to Example 3, 72 g of L, L-dilactide (0.5 mol) purified and carefully dried by recrystallization are melted in a cylindrical glass reactor with a screw stirrer under inert gas. The stirred monomer melt becomes 0.08 g (10 "4 mol / mol) of a reaction product of dibutyltin oxide (0.1 mol), titanium tetrabutylate (0.2 mol) and n-butanol when the target temperature of 200 ° C is reached (0.2 mol) and 0.0216 g (2 * 10 "4 mol / mol) 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide added. After 20 minutes, the polymerization is terminated by cooling and the polymer material is aftertreated by extraction with methanol to remove the monomers and vacuum drying. 65 g of poly-L-lactide with an average molar mass of M n = 95,000 g / mol are obtained.
Beispiel 9Example 9
Analog Beispiel 8 werden 72 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid (0,5 mol) polymerisiert und aufgearbeitet. Die Stabilisierung der Schmelze erfolgt jedoch mit 0,0332 g (2*10"4 mol/mol) 2-Methyl-2-(9,10-dihydro-9- oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid)-bernsteinsäure. Es werden 68 g Poly-L-Iactid mit einer mittleren Molmasse von Mn = 89.000 g/mol erhalten.Analogously to Example 8, 72 g of L, L-dilactide (0.5 mol) purified and carefully dried by recrystallization are polymerized and worked up. However, the melt is stabilized with 0.0332 g (2 * 10 "4 mol / mol) of 2-methyl-2- (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) -succinic acid 68 g of poly-L-lactide with an average molar mass of M n = 89,000 g / mol are obtained.
Beispiel 10Example 10
2700 g durch Umkristallisation gereinigtes und sorgfältig getrocknetes L,L-Dilactid werden gemeinsam mit 1425 g Caprolacton (Gesamtmenge: 50 mol) in einem Horizontalkneter mit Austragschnecke unter Inertgas aufgeschmolzen. Der durchmischten Monomerschmelze werden bei Erreichen der Solltemperatur von 175 °C 1,515 g (7,5*10 "5 mol/mol) Sn(oct)2 in Form einer 0,1 %igen Lösung in Toluol und nach weiteren 5 min 0,4125 g 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid zugesetzt. Die Schmelze wird im geschlossenen System bei 175 °C in dem Kneter 45 min intensiv durchmischt. Das Poly(L-lactid(75)-co-caprolacton(25)) wird durch Umfallen aus Dimethylformamid/ Wasser entmonomerisiert. Nach Trocknung bei 80 °C im Vakuum werden 3700 g Copolymeres mit einer mittleren Molmasse von 112.000 g/mol erhalten.2700 g of L, L-dilactide cleaned and carefully dried by recrystallization are melted together with 1425 g of caprolactone (total amount: 50 mol) in a horizontal kneader with a discharge screw under inert gas. When the target temperature of 175 ° C. has been reached, the mixed monomer melt becomes 1.515 g (7.5 * 10 "5 mol / mol) Sn (oct) 2 in the form of a 0.1% solution in toluene and after another 5 min 0.4125 g of 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide was added. The melt is thoroughly mixed in the kneader at 175 ° C for 45 min. The poly (L-lactide (75) -co-caprolactone (25)) is demonomerized by falling over from dimethylformamide / water. After drying at 80 ° C. in vacuo, 3700 g of copolymer with an average molecular weight of 112,000 g / mol are obtained.
Beispiel 11Example 11
Entsprechend Beispiel 3-9 hergestelltes, schmelzestabilisiertes Polylactid wird erschöpfend mit Methanol extrahiert und nach Trocknung bis zur Gewichtskonstanz (Restfeuchte < 0,02 %) in einer Spritzgießmaschine (Typ ARBURG Allrounder 270 M) zu Prüfstäben (Schulterstab, Isostab) verarbeitet. Von den Prüfstäben wird gravimetrisch durch Extraktion mit Methanol das rückgebildete Monomere bestimmt (Tabelle 3).Melt-stabilized polylactide produced in accordance with Example 3-9 is extracted exhaustively with methanol and, after drying to constant weight (residual moisture <0.02%), processed into test bars (shoulder bar, isostab) in an injection molding machine (type ARBURG Allrounder 270 M). The recovered monomer is determined gravimetrically from the test bars by extraction with methanol (Table 3).
Tabelle 3 Extraktgehalt von schmelzestabilisierten Poly-L-Iactiden vor und nach der SpitzgussverformungTable 3 Extract content of melt-stabilized poly-L-lactides before and after injection molding

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Verfahren zum Herstellen eines Homo- oder Copolyesters, der aus mindestens einem entsprechenden cyclischen Monomeren erhältlich ist, wobei die Polymerisation der Ausgangsverbindung(en) in Gegenwart eines Initiators, ausgewählt unter zinnorganischen Verbindungen sowie Zinncarboxylaten und Zinnalkoxiden der Oxidationsstufen II oder IV, die ggf. weiterhin Hydroxygruppen enthalten können, und ggf. in Anwesenheit von organolöslichen Metallverbindungen der IV. Nebengruppe, insbesondere von Titan- und/oder Zirkoniumverbindungen, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung spätestens zu dem Zeitpunkt, an dem der gewünschte Polymerisationsgrad erreicht ist, eine Phosphinsäure und/oder ein Phosphinderivat der Formel (I)1. A process for the preparation of a homo- or copolyester which is obtainable from at least one corresponding cyclic monomer, the polymerization of the starting compound (s) in the presence of an initiator selected from organic tin compounds and tin carboxylates and tin alkoxides of oxidation levels II or IV, which may be can also contain hydroxyl groups, and optionally in the presence of organo-soluble metal compounds of subgroup IV, in particular titanium and / or zirconium compounds, characterized in that the mixture at the latest when the desired degree of polymerization is reached has a Phosphinic acid and / or a phosphine derivative of the formula (I)
(Rι) ( 2) P (=0) X (I)(Rι) ( 2 ) P (= 0) X (I)
zugesetzt wird, worin R-* und R2 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Aryl oder Heteroaryl sind und X -OR3 oder -NRιR2 bedeutet, wobei R3 gleich Wasserstoff, Alkyl, Aryl, M1 oder M11 mit M1 gleich Alkalimetallion und M11 gleich Erdalkalimetallion ist und die Reste R-ι und R2 die zuvor angegebene Bedeutung haben.is added, wherein R- * and R 2 are each independently hydrogen, alkyl, aryl or heteroaryl and X is -OR 3 or -NRιR 2 , where R 3 is hydrogen, alkyl, aryl, M 1 or M 11 with M 1 is equal to alkali metal ion and M 11 is equal to alkaline earth metal ion and the radicals R 1 and R 2 have the meaning given above.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , worin die Reste R2 und R3 oder die Reste R-i und R2 der Formel I zusammen mit dem Phosphor und ggf. mit dem Stickstoff- oder dem Sauerstoffatom einen gesättigten oder ungesättigten Heterocyclus bilden, und insbesondere Formel I die folgende Bedeutung hat:2. The method according to claim 1, wherein the radicals R 2 and R 3 or the radicals Ri and R 2 of the formula I together with the phosphorus and optionally with the nitrogen or oxygen atom form a saturated or unsaturated heterocycle, and in particular formula I. has the following meaning:
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Initiator zu der Phosphinsäure und/oder dem Phosphinderivat der Formel (I) 1 :1 , bis 10:1 , vorzugsweise etwa 2:1 beträgt.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the molar ratio of initiator to the phosphinic acid and / or the phosphine derivative of the formula (I) is 1: 1 to 10: 1, preferably about 2: 1.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphinsäure und/oder das Phosphinderivat der Formel (I) ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkyl-, Dialkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Alkylarylphosphinsäuren.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the phosphinic acid and / or the phosphine derivative of the formula (I) is selected from the group of alkyl, dialkyl, aryl, diaryl or alkylarylphosphinic acids.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Arylphosphinsäureester 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid eingesetzt wird, oder dass als Alkylarylphosphinsäureester 2-Methyl-2-(9,10- dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid)-bernsteinsäure eingesetzt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide is used as arylphosphinate, or that 2-methyl-2- (9,10-dihydro- 9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) succinic acid is used.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsverbindung(en) ausgewählt ist/sind unter cyclischen Estern, insbesondere unter ε-Caprolacton, 1 ,3- Dioxan-2-on (Trimethylencarbonat) und 1 ,4-Dioxan-2-on (Glykolester der Essigsäure), und zyklischen Diestem, insbesondere 1 ,4-Dioxan-2,5-dion (Diglykolid) und L,L-, D,L- oder meso-3,6- Dimethyl-1 ,4-dioxan-2,5-dion (Dilactide), und Mischungen hiervon.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting compound (s) is / are selected from cyclic esters, in particular from ε-caprolactone, 1,3-dioxan-2-one (trimethylene carbonate) and 1,4-dioxane -2-one (glycol ester of acetic acid), and cyclic diesters, in particular 1,4-dioxan-2,5-dione (diglycolide) and L, L-, D, L- or meso-3,6-dimethyl-1, 4-dioxane-2,5-dione (Dilactide), and mixtures thereof.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit der Formel (I) erst dann zugesetzt wird, wenn die Poiymerisationsreaktion im wesentlichen abgeschlossen ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound with the formula (I) is only added when the polymerization reaction is essentially complete.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit der Formel (I) als reine Substanz, in Lösung oder in Form eines Masterbatches zugesetzt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the compound with the formula (I) is added as a pure substance, in solution or in the form of a masterbatch.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das ein kontinuierliches Verfahren ist, welches in einem Extruder abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit der Formel (I) dem Extruder kurz vor der Austragszone zugeführt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, which is a continuous process which takes place in an extruder, characterized in that the compound having the formula (I) is fed to the extruder shortly before the discharge zone.
10. Verfahren zum Stabilisieren der Schmelze eines Homo- oder Copoiyesters, der aus mindestens einem entsprechenden cyclischen Monomeren erhältlich ist, wobei die Polymerisation der Ausgangsverbindung(en) in Gegenwart eines Initiators, ausgewählt unter zinnorganischen Verbindungen sowie Zinncarboxylaten und Zinnalkoxiden der Oxidationsstufen II oder IV, die ggf. weiterhin Hydroxygruppen enthalten können, ggf. in Anwesenheit von organolöslichen Metallverbindungen der IV. Nebengruppe, insbesondere von Titan- und/oder Zirkoniumverbindungen, erfolgte, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze eine Phosphinsäure und/oder ein Phosphinderivat der Formel (I)10. Process for stabilizing the melt of a homo- or copolyester which is obtainable from at least one corresponding cyclic monomer, the polymerization of the starting compound (s) in the presence of an initiator selected from organic tin compounds and tin carboxylates and tin alkoxides of oxidation states II or IV, the possibly may also contain hydroxyl groups, optionally in the presence of organo-soluble metal compounds of subgroup IV, in particular titanium and / or zirconium compounds, characterized in that the melt comprises a phosphinic acid and / or a phosphine derivative of the formula (I)
worin R-ι und R2 jeweils unabhängig voneinanderWasserstoff, Alkyl, Aryl oder Heteroaryl sind und X -OR3 oder -NRιR2 bedeutet, wobei R3 gleich Wasserstoff, Alkyl, Aryl, M1 oder Vz M11 mit M1 gleich Alkalimetallion und M1' gleichwherein R-ι and R 2 are each independently hydrogen, alkyl, aryl or heteroaryl and X is -OR 3 or -NRιR 2 , where R 3 is hydrogen, alkyl, aryl, M 1 or Vz M 11 with M 1 is alkali metal ion and M 1 'equal
Erdalkalimetallion ist und die Reste R-ι und R2 die zuvor angegebene Bedeutung haben.Alkaline earth metal ion and the radicals R-ι and R 2 have the meaning given above.
11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die Reste R2 und R3 oder die Reste R-ι und R2 der Formel I zusammen mit dem Phosphor und ggf. mit dem Stickstoff- oder dem11. The method according to claim 10, wherein the radicals R 2 and R 3 or the radicals R-ι and R 2 of the formula I together with the phosphorus and optionally with the nitrogen or
Sauerstoffatom einen gesättigten oder ungesättigten Heterocyclus bilden, und insbesondere Formel I die folgende Bedeutung hat:Oxygen atom form a saturated or unsaturated heterocycle, and in particular formula I has the following meaning:
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Initiator zu der Phosphinsäure und/oder dem12. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the molar ratio of initiator to the phosphinic acid and / or
Phosphinderivat der Formel (I) 1:1 , bis 10:1 , vorzugsweise etwa 2:1 beträgt.Phosphine derivative of the formula (I) is 1: 1 to 10: 1, preferably about 2: 1.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphinsäure und/oder das Phosphinderivat der Formel (I) ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkyl-, Dialkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Alkylarylphosphinsäuren. 13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the phosphinic acid and / or the phosphine derivative of the formula (I) is selected from the group of alkyl, dialkyl, aryl, diaryl or alkylarylphosphinic acids.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Arylphosphinsäureester 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid eingesetzt wird, oder dass als Alkylarylphosphinsäureester 2-Methyl-2-(9,10- dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid)-bernsteinsäure eingesetzt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide is used as arylphosphinate, or that 2-methyl-2- (9,10-dihydro- 9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) succinic acid is used.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsverbindung(en) ausgewählt ist/sind unter den cyclischen Estern Estern ε-Caprolacton, 1 ,3- Dioxan-2-on (Trimethylencarbonat) und 1 ,4-Dioxan-2- on (Glykolester der Essigsäure) oder den zyklischen Diestern 1 ,4-Dioxan-2,5-dion (Diglykolid) und L,L-, D,L- oder meso-3,6-Dimethyl-1 ,4-dioxan-2,5-dion (Dilactide), sowie. Mischungen davon. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the starting compound (s) is / are selected from the cyclic esters esters ε-caprolactone, 1,3-dioxan-2-one (trimethylene carbonate) and 1,4- Dioxan-2-one (glycol ester of acetic acid) or the cyclic diesters 1, 4-dioxane-2,5-dione (diglycolide) and L, L-, D, L- or meso-3,6-dimethyl-1, 4 -dioxane-2,5-dione (dilactide), and. Mixtures of these.
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