JP2006183042A - New multiblock copolymer, method for producing the same, and its utilization - Google Patents

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Sukemasa Nakayama
祐正 中山
Takeshi Shiono
毅 塩野
Shuji Okuda
修士 奥田
Hajime Yasuda
源 安田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new multiblock copolymer utilizable as a material of a biodegradable resin applicable to many kinds of applications. <P>SOLUTION: The new multiblock copolymer having more improved mechanical characteristics without damaging the biodegradability has the first block comprising a polylactic acid having hydroxy groups at both terminals, and the second block comprising a polymer having mobility higher than that of the polylactic acid. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、新規マルチブロックコポリマー及びその利用に関するものであり、特に、生分解性の樹脂材料に用いることができる、柔軟性の優れた新規マルチブロックコポリマー及びその利用に関するものである。   The present invention relates to a novel multi-block copolymer and use thereof, and more particularly to a novel multi-block copolymer excellent in flexibility that can be used for a biodegradable resin material and use thereof.

近年、環境問題に対する意識の高まりから、生分解性材料が注目されている。生分解性材料とは、微生物によって二酸化炭素及び水に分解される材料のことである。したがって、生分解性材料は、破棄された際に環境に与える負荷が小さい。   In recent years, biodegradable materials have attracted attention due to the growing awareness of environmental issues. A biodegradable material is a material that is decomposed into carbon dioxide and water by microorganisms. Therefore, the biodegradable material has a small load on the environment when discarded.

このような生分解性を有する樹脂材料として、例えば、脂肪族ポリエステルやポリ乳酸からなるものが知られている。例えば、特許文献1には、縮合重合により調整した脂肪族ポリエステルを化学的に連結して、生分解性の熱可塑性エラストマーを調整できることが開示されている。   As such a biodegradable resin material, for example, a material made of aliphatic polyester or polylactic acid is known. For example, Patent Document 1 discloses that a biodegradable thermoplastic elastomer can be prepared by chemically linking aliphatic polyesters prepared by condensation polymerization.

また、特許文献2には、完全に交互するブロックコポリマー(ABA)nの製造方法として、予備生成されたBブロックのヒドロキシ又はアミノ基から環状ジエステルを重合させ、引き続いてジヒドロキシABAブロックを二官能性結合剤と反応させて、コポリマー連鎖に沿ってABA構造を繰り返すことが記載されている。   Further, in Patent Document 2, as a method for producing a completely alternating block copolymer (ABA) n, a cyclic diester is polymerized from a hydroxy or amino group of a pre-generated B block, and then a dihydroxy ABA block is difunctionalized. It is described to react with a binder to repeat the ABA structure along the copolymer chain.

ポリ乳酸は、乳酸の環状ジエステルモノマーであるL−ラクチドが開環重合したポリマーであり、最も汎用されている生分解性樹脂の材料である。このポリ乳酸から調製した生分解性樹脂は、生体適合性を有し、かつ強度が大きいという特長を有する。しかし、その一方でポリ乳酸は、もろく、柔軟性にかけており、扱い難いという欠点があった。   Polylactic acid is a polymer obtained by ring-opening polymerization of L-lactide, which is a cyclic diester monomer of lactic acid, and is the most widely used biodegradable resin material. A biodegradable resin prepared from this polylactic acid has biocompatibility and high strength. On the other hand, however, polylactic acid has the disadvantage that it is fragile, flexible and difficult to handle.

ポリ乳酸のこのような欠点を解消するために、ポリ乳酸(ハードセグメント)と他の運動性の高いポリマー(ソフトセグメント)とを組み合わせた新たなマルチブロックコポリマーを開発する試みが数多くなされている。   In order to eliminate such disadvantages of polylactic acid, many attempts have been made to develop a new multi-block copolymer in which polylactic acid (hard segment) and other highly mobile polymer (soft segment) are combined.

例えば、非特許文献1には、ポリ乳酸とポリカプロラクトン(以下、「PCL」と称する場合もある)とからなるマルチブロックコポリマーが開示されている。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a multi-block copolymer composed of polylactic acid and polycaprolactone (hereinafter sometimes referred to as “PCL”).

より詳細には、この非特許文献1には、オクチル酸スズを触媒としてL−ラクチドとヘキサンジオールとを反応させて得られるポリ乳酸ベースのポリマーと、両末端が水酸基のPCLとを縮合重合させて得られるマルチブロックコポリマーが記載されている。
特開平6−239984号公報(公開日:平成6(1994)年8月30日) 特許2984374(登録日:平成11(1999)年9月24日) Oju Jeon, et al., Macromolecules 2003, 36, 5585-5592
More specifically, Non-Patent Document 1 discloses that polylactic acid-based polymer obtained by reacting L-lactide with hexanediol using tin octylate as a catalyst and PCL having hydroxyl groups at both ends are subjected to condensation polymerization. The resulting multi-block copolymer is described.
JP-A-6-239984 (Publication date: August 30, 1994) Patent 2984374 (Registration date: September 24, 1999) Oju Jeon, et al., Macromolecules 2003, 36, 5585-5592

上記非特許文献1に開示のマルチブロックコポリマーは、確かにポリ乳酸単独の場合に比べて、かなり機械的特性が改善されている。   The multi-block copolymer disclosed in Non-Patent Document 1 has considerably improved mechanical properties as compared with the case of polylactic acid alone.

しかしながら、非特許文献1に開示のマルチブロックコポリマーでも、その機械的特性が十分であるとは言えず、未だ多くの改良の余地があった。   However, even the multi-block copolymer disclosed in Non-Patent Document 1 cannot be said to have sufficient mechanical properties, and still has much room for improvement.

このため、さらに機械的特性が優れており、多様な用途に応用可能な生分解性樹脂の材料として利用できる新規マルチブロックコポリマーの開発が強く求められていた。   For this reason, there has been a strong demand for the development of a novel multi-block copolymer that has excellent mechanical properties and can be used as a biodegradable resin material that can be applied to various applications.

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、生分解性を損なうことなく、機械的特性がより改善された新規マルチブロックコポリマー及びその利用を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a novel multi-block copolymer having improved mechanical properties without impairing biodegradability and use thereof There is to do.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、L−ラクチドから、トリス 水素化ホウ素 ネオジム 三テトラヒドロフラン(以下、Nd(BH(THF)と称する場合もある)によって、下記一般式(I)で表される、両末端に水酸基を有するポリ乳酸が合成されることを見出した。さらに、この新規ポリ乳酸をハードセグメントとするマルチブロックコポリマーを合成し、その機能を評価したところ、生分解性が損なわれることなく、柔軟性等の機械的特性が格段に向上していることを見出し、本願発明を完成させるに至った。本発明は上記新規な知見に基づいて完成されたものであり、以下の発明を包含する。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention obtained trisborohydride, neodymium, tritetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 ) from L-lactide. Has found that polylactic acid represented by the following general formula (I) and having hydroxyl groups at both ends is synthesized. Furthermore, we synthesized a multi-block copolymer containing this new polylactic acid as a hard segment and evaluated its function. It was confirmed that mechanical properties such as flexibility were significantly improved without impairing biodegradability. The headline and the present invention have been completed. The present invention has been completed based on the above-described novel findings and includes the following inventions.

(1)少なくとも、第1ブロックと第2ブロックとを有するマルチブロックコポリマーであって、上記第1ブロックは、両末端に水酸基を備えるポリ乳酸であり、
上記第2ブロックは、上記ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーであるマルチブロックコポリマー。
(1) A multi-block copolymer having at least a first block and a second block, wherein the first block is polylactic acid having hydroxyl groups at both ends;
The second block is a multi-block copolymer that is a polymer having higher mobility than the polylactic acid.

(2)上記第1ブロックは、下記一般式で表されるポリ乳酸である(1)に記載のマルチブロックコポリマー   (2) The multiblock copolymer according to (1), wherein the first block is polylactic acid represented by the following general formula:

Figure 2006183042
Figure 2006183042

(上記一般式(I)中、kは自然数である。)
(3)上記第2ブロックは、脂肪族炭化水素骨格、1〜3つのエステル結合、1〜3つのエーテル結合、又はそれらの組み合わせのうち少なくとも1つを有する繰り返し単位を備えるポリマーである(1)又は(2)に記載のマルチブロックコポリマー。
(In the general formula (I), k is a natural number.)
(3) The second block is a polymer including a repeating unit having at least one of an aliphatic hydrocarbon skeleton, 1 to 3 ester bonds, 1 to 3 ether bonds, or a combination thereof (1). Or the multiblock copolymer as described in (2).

(4)上記第2ブロックは、ε−カプロラクトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン、グリコリド、及びブチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つのモノマーからなるポリマーである(1)〜(3)のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマー。   (4) The second block is at least one monomer selected from the group consisting of ε-caprolactone, ethylene glycol, propylene glycol, δ-valerolactone, β-butyrolactone, β-propiolactone, glycolide, and butylene glycol. The multiblock copolymer according to any one of (1) to (3), which is a polymer comprising:

(5)上記第2ブロックは、両末端に水酸基を有するポリマーである(1)〜(4)のいずれかに記載のマルチブロックコポリマー。   (5) The multiblock copolymer according to any one of (1) to (4), wherein the second block is a polymer having hydroxyl groups at both ends.

(6)さらに、鎖拡張剤からなる鎖拡張部位を有する(1)〜(5)のいずれかに記載のマルチブロックコポリマー。   (6) The multiblock copolymer according to any one of (1) to (5), which further has a chain extension site composed of a chain extender.

(7)上記鎖拡張剤は、イソシアネート基を有する化合物である(6)に記載のマルチブロックコポリマー。   (7) The multi-block copolymer according to (6), wherein the chain extender is a compound having an isocyanate group.

(8)ヘキサメチレンジイソシアネート、n−キシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−TDI(トリレン2,4−ジイソシアネート)、2,5−TDI、及び2,6−TDIからなる群より選択される、少なくとも1つの化合物、又は2以上の混合物である(6)又は(7)に記載のマルチブロックコポリマー。   (8) Hexamethylene diisocyanate, n-xylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- (6) or (7) which is at least one compound selected from the group consisting of TDI (tolylene 2,4-diisocyanate), 2,5-TDI, and 2,6-TDI, or a mixture of two or more. The described multi-block copolymer.

(9)両末端に水酸基を有するポリ乳酸と、当該ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーと、を化学的に結合させる工程を含むマルチブロックコポリマーの製造方法。   (9) A method for producing a multi-block copolymer comprising a step of chemically bonding a polylactic acid having hydroxyl groups at both ends and a polymer having higher mobility than the polylactic acid.

(10)下記一般式(I)で表されるポリ乳酸。   (10) Polylactic acid represented by the following general formula (I).

Figure 2006183042
Figure 2006183042

(上記一般式(I)中、kは自然数である。)
(11)L−ラクチドを、トリス 水素化ホウ素 ネオジム 三テトラヒドロフランの存在下にて重合させる工程を含むポリ乳酸の製造方法。
(In the general formula (I), k is a natural number.)
(11) A method for producing polylactic acid, comprising a step of polymerizing L-lactide in the presence of tris borohydride, neodymium, or tritetrahydrofuran.

(12)(1)〜(8)のいずれかに記載のマルチブロックコポリマーを含む樹脂組成物。   (12) A resin composition comprising the multiblock copolymer according to any one of (1) to (8).

(13)(1)〜(8)のいずれかに記載のマルチブロックコポリマーを含む熱可塑性エラストマー。   (13) A thermoplastic elastomer comprising the multiblock copolymer according to any one of (1) to (8).

(14)(1)〜(8)のいずれかに記載のマルチブロックコポリマーを含む樹脂改質剤。   (14) A resin modifier comprising the multiblock copolymer according to any one of (1) to (8).

(15)(10)に記載のポリ乳酸を含む樹脂組成物。   (15) A resin composition comprising the polylactic acid according to (10).

本発明に係るマルチブロックコポリマーは、従来のポリ乳酸をハードセグメントとして有するマルチブロックコポリマーに比べて、機械的強度、柔軟性、延展性等の機械的特性が優れているという効果を有する。さらに、ポリ乳酸等の生分解性材料を用いているため、良好な生分解性を示す。   The multi-block copolymer according to the present invention has an effect that mechanical properties such as mechanical strength, flexibility, and extensibility are excellent as compared with conventional multi-block copolymers having polylactic acid as a hard segment. Furthermore, since a biodegradable material such as polylactic acid is used, good biodegradability is exhibited.

それゆえ、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、生分解性樹脂材料として、様々な利用に供することができ、非常に有用性が高い。例えば、その良好な柔軟性を生かして、熱可塑性エラストマー(TPE)として利用することができる。   Therefore, the multi-block copolymer according to the present invention can be used for various uses as a biodegradable resin material and is very useful. For example, it can be utilized as a thermoplastic elastomer (TPE) by taking advantage of its good flexibility.

なお、本発明には、本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法、並びに、上記マルチブロックコポリマーを製造する際の中間体化合物であるポリ乳酸及びその製造方法も含まれる。本発明に係るポリ乳酸及びその製造方法は、上記マルチブロックコポリマーを製造するために用いられるため、非常に有用であることはいうまでもない。   The present invention also includes a method for producing the multiblock copolymer according to the present invention, polylactic acid which is an intermediate compound for producing the multiblock copolymer, and a method for producing the same. Needless to say, the polylactic acid and the method for producing the same according to the present invention are very useful because they are used for producing the multi-block copolymer.

本発明は、柔軟性の高い新規マルチブロックコポリマー、その製造方法、その中間体及びその製造方法、並びにその利用に関するものである。そこで、以下では、まず新規マルチブロックコポリマーについて説明し、次いで、その製造方法、さらに、中間体化合物であるポリ乳酸及びその製造方法、最後にその利用方法について説明する。   The present invention relates to a novel flexible multi-block copolymer, a production method thereof, an intermediate thereof, a production method thereof, and use thereof. Therefore, in the following, a novel multi-block copolymer will be described first, then a production method thereof, further an intermediate compound polylactic acid and a production method thereof, and finally a utilization method thereof will be explained.

<1.本発明に係るマルチブロックコポリマー>
本発明に係るマルチブロックコポリマーは、少なくとも、第1ブロックと第2ブロックとを有するマルチブロックコポリマーである。すなわち、上記第1ブロック及び第2ブロックを有していればよく、その他の成分、その組成、分子量、架橋剤、及び重合開始剤の有無、各成分の濃度、等の諸条件は適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。
<1. Multiblock Copolymer According to the Present Invention>
The multiblock copolymer according to the present invention is a multiblock copolymer having at least a first block and a second block. That is, it is only necessary to have the first block and the second block, and other components, its composition, molecular weight, presence / absence of a crosslinking agent and a polymerization initiator, and various conditions such as the concentration of each component can be appropriately set. There is no particular limitation.

上記第1ブロックと第2ブロックは、例えば、後述する鎖拡張剤を介して、及び/又は、介さずに直接、任意の順序で結合しているマルチブロックコポリマーであればよく、その結合形式(化学結合の種類)や順序等は特に限定されるものではない。   The first block and the second block may be, for example, a multiblock copolymer that is bonded in any order directly and / or without a chain extender described later. The kind of chemical bond) and the order are not particularly limited.

そして、上記第1ブロックは、両末端に水酸基を備えるポリ乳酸である。本明細書において、文言「ポリ乳酸」とは、L−乳酸、D−乳酸、及びそれらの混合物が任意の量で重合しているものをいい、その具体的な構造、分子量、結合数等は特に限定されるものではないが、特に、L−乳酸が単独で重合しているものが好ましい。   The first block is polylactic acid having hydroxyl groups at both ends. In this specification, the term “polylactic acid” refers to a polymer in which L-lactic acid, D-lactic acid, and a mixture thereof are polymerized in an arbitrary amount. The specific structure, molecular weight, number of bonds, and the like are as follows. Although not particularly limited, it is particularly preferable that L-lactic acid is polymerized alone.

また、文言「両末端」とはポリマーの両方の末端部分のことであり、「両末端に水酸基を備える」とはポリマーの両方の末端部分が水酸基(−OH)であることを意味する。   The term “both ends” refers to both terminal portions of the polymer, and “has hydroxyl groups at both ends” means that both terminal portions of the polymer are hydroxyl groups (—OH).

例えば、上記第1ブロックとしては、上記一般式(I)で表されるポリ乳酸を挙げることができる。ここで、一般式(I)中、kは自然数であるが、より好適には、kは10〜10,000の範囲であることが好ましい。   For example, examples of the first block include polylactic acid represented by the general formula (I). Here, in general formula (I), k is a natural number, but more preferably, k is in the range of 10 to 10,000.

また、本発明に係るポリ乳酸は、L−乳酸及びD−乳酸以外に、ジオールを含んでいてもよい。このようなポリ乳酸の構造の一例を下記一般式(III)に示す。一般式(III)中、pおよびqは自然数である。また、下記一般式(III)中、−R−は、−(CH− (x=2〜20)、または−(CHCHO)yCHCH− (y=1〜20)であることが好ましい。但し、−R−は、第2ブロックとは異なる構造であることが好ましい。 The polylactic acid according to the present invention may contain a diol in addition to L-lactic acid and D-lactic acid. An example of the structure of such polylactic acid is shown in the following general formula (III). In general formula (III), p and q are natural numbers. In the following general formula (III), —R— represents — (CH 2 ) x — (x = 2 to 20) or — (CH 2 CH 2 O) y CH 2 CH 2 — (y = 1 to 20). However, -R- preferably has a structure different from that of the second block.

Figure 2006183042
Figure 2006183042

また、上記第2ブロックは、上記ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーを有するものであればよく、その他の成分、組成、分子量、鎖拡張剤(架橋剤)の有無、鎖拡張剤の種類、各成分の濃度、等の諸条件は適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。   The second block only needs to have a polymer having higher mobility than the polylactic acid, and other components, composition, molecular weight, presence / absence of chain extender (crosslinking agent), type of chain extender, Various conditions such as the concentration of each component can be appropriately set and are not particularly limited.

ここで、「ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマー」とは、ポリ乳酸と組み合わせる(又は結合させる)ことにより、ポリ乳酸のみからなるポリマーの“もろさ、柔軟性の低さ”といった欠点を改善することができる性質を有するポリマーであればよく、いわゆるソフトセグメントの意である。すなわち、例えば、ポリ乳酸に比べて、結晶性が低く、柔軟性に富んだポリマーを挙げることができる。   Here, “a polymer having a higher mobility than polylactic acid” improves the disadvantages of “brittleness and low flexibility” of a polymer composed only of polylactic acid by combining (or bonding) with polylactic acid. Any polymer having such a property can be used, which means a so-called soft segment. That is, for example, a polymer having low crystallinity and high flexibility as compared with polylactic acid can be mentioned.

また、「ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマー」とは、ポリ乳酸よりも、分子中の結合の回転の自由度、特に、炭素主鎖の回転の自由度の高いものと定義することもできる。このようなポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸より、炭素主鎖中の炭素間の単結合の数が多いものを挙げることができる。   In addition, “a polymer having higher mobility than polylactic acid” can also be defined as having a higher degree of freedom of rotation of bonds in the molecule, in particular, higher degree of freedom of rotation of the carbon main chain than polylactic acid. . Examples of such a polymer include those having a larger number of single bonds between carbons in the carbon main chain than polylactic acid.

また、第2ブロックとなるポリマーとして、例えば、脂肪族炭化水素骨格、エステル結合、エーテル結合、又はそれらの組み合わせのうち少なくとも1つを有する繰り返し単位を備えるポリマーを好適に用いることができる。また、脂肪族炭化水素骨格の炭素数が2〜20であるポリマーは、特に運動性が高いので、第2ブロックとして用いるには好ましい。また、エステル結合、エーテル結合は、それぞれ1〜3つ存在する繰り返し単位を有するポリマーが好ましい。かかるポリマーは、特に運動性が高いので好ましい。   Moreover, as a polymer used as a 2nd block, the polymer provided with the repeating unit which has at least 1 among an aliphatic hydrocarbon frame | skeleton, an ester bond, an ether bond, or those combinations can be used suitably, for example. In addition, a polymer having an aliphatic hydrocarbon skeleton having 2 to 20 carbon atoms is preferable for use as the second block because it has particularly high mobility. Moreover, the ester bond and the ether bond are preferably polymers each having 1 to 3 repeating units. Such polymers are preferred because of their particularly high mobility.

第2ブロックとなるポリマーとして好適なものとして、ε−カプロラクトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン、グリコリド、及びブチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つのモノマーからなるポリマーを挙げることができる。   As a polymer suitable as the second block, at least selected from the group consisting of ε-caprolactone, ethylene glycol, propylene glycol, δ-valerolactone, β-butyrolactone, β-propiolactone, glycolide, and butylene glycol Mention may be made of polymers consisting of one monomer.

また、本発明のマルチブロックコポリマーにおいては、第2ブロックとなるポリマーは1種類に限られず、マルチブロックコポリマー1分子中に、2種類以上の異なるポリマーが、第2ブロックとして含まれていてもよい。   In the multi-block copolymer of the present invention, the polymer to be the second block is not limited to one type, and two or more different polymers may be included as the second block in one molecule of the multi-block copolymer. .

すなわち、上記第2ブロックとしては、上記のモノマーの単独の繰り返しからなるポリマー、及び上記モノマーの2種類以上の組み合わせの繰り返しからなるポリマーが含まれる。より詳細には、上述したモノマーのうちの2つ以上を組み合わせてなるポリマー、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリバレロラクトン、ポリブチロラクトン、ポリプロピオラクトン、ポリグリコリド、及びポリブチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つのポリマー、又は2つ以上のポリマーの組み合わせを挙げることができる。   That is, the second block includes a polymer composed of a single repetition of the above monomers and a polymer composed of a repetition of two or more combinations of the above monomers. More specifically, a group consisting of a combination of two or more of the above-described monomers, polycaprolactone, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvalerolactone, polybutyrolactone, polypropiolactone, polyglycolide, and polybutylene glycol. There may be mentioned at least one polymer or a combination of two or more polymers more selected.

また、上記ポリカプロラクトンは、例えば、ε−カプロラクトンを、Nd(BH(THF)によって重合することで得られる(図1)が、この方法に限らず、従来公知の方法を適宜用いて取得することができる。 The polycaprolactone can be obtained, for example, by polymerizing ε-caprolactone with Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 (FIG. 1). Can be obtained.

また、ポリカプロラクトンは、図4に挙げるように、ε−カプロラクトンとそれ以外のジオールとを含んでいてもよい。図4中、rおよびsは自然数である。また、−R’−は、−(CHx’− (x’=2〜20)、または−(CHCHO)y’CHCH− (y’=1〜20)であることが好ましい。このようなポリマーは、図4に示すように、ジオールを重合開始剤として、触媒存在下でε−カプロラクトンを重合させることによって得ることができる。また、触媒としてはオクチル酸スズ、またはDBDL(dibutyltin dilaurate)等が挙げられる。 The polycaprolactone may contain ε-caprolactone and other diols as shown in FIG. In FIG. 4, r and s are natural numbers. Further, -R'- is - in - '(y CH 2 CH 2 ' = 1~20) (CH 2) x '- - (x' = 2~20), or (CH 2 CH 2 O) y Preferably there is. As shown in FIG. 4, such a polymer can be obtained by polymerizing ε-caprolactone in the presence of a catalyst using a diol as a polymerization initiator. Examples of the catalyst include tin octylate and DBDL (dibutyltin dilaurate).

また、上記第2ブロックに含まれるポリマーは、両末端に水酸基を有するポリマーであることが好ましい。   The polymer contained in the second block is preferably a polymer having hydroxyl groups at both ends.

言い換えると、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、上記一般式(I)で表される結晶性の高いハードセグメント(第1ブロック)と、このハードセグメントよりも結晶性の低いソフトセグメント(第2ブロック)とが、直接または鎖拡張剤を介してランダムに連結したマルチブロックコポリマーであるといえる。   In other words, the multi-block copolymer according to the present invention includes a hard segment (first block) having high crystallinity represented by the general formula (I) and a soft segment (second block) having lower crystallinity than the hard segment. Can be said to be a multi-block copolymer linked at random directly or via a chain extender.

ここで、第1ブロックも第2ブロックも両末端に水酸基を有している場合、所定の鎖拡張剤を用いることにより、第1ブロックと第2ブロックとをランダムに重合させたマルチブロックコポリマーを調製することができるため、非常に好ましい。   Here, when both the first block and the second block have a hydroxyl group at both ends, a multi-block copolymer obtained by randomly polymerizing the first block and the second block by using a predetermined chain extender is used. It is highly preferred because it can be prepared.

また、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、さらに、鎖拡張剤を有していてもよい。本明細書中、文言「鎖拡張剤」とは、第1ブロックと第2ブロック、第1ブロック同士、第2ブロック同士、及びこれらの組み合わせを化学的に結合させるもの(架橋剤、重合促進剤)であればよく、その具体的な構成等は特に限定されるものではない。   The multiblock copolymer according to the present invention may further have a chain extender. In the present specification, the term “chain extender” refers to those that chemically bond the first block and the second block, the first block, the second block, and a combination thereof (crosslinking agent, polymerization accelerator). ) And its specific configuration is not particularly limited.

すなわち、かかる鎖拡張剤としては、従来公知の二官能性の鎖拡張剤を用いることができる。例えば、第2ブロックが両末端に水酸基を有するポリマーである場合、水酸基同士を化学的に結合させるための従来公知の鎖拡張剤を好適に用いることができる。かかる鎖拡張剤としては、ウレタン結合を形成することができるもの、例えば、ジイソシアネート化合物、ジエポキシド、及びジクロロシランを用いることができる。   That is, as the chain extender, a conventionally known bifunctional chain extender can be used. For example, when the second block is a polymer having hydroxyl groups at both ends, a conventionally known chain extender for chemically bonding hydroxyl groups can be suitably used. As such a chain extender, those capable of forming a urethane bond, for example, diisocyanate compounds, diepoxides, and dichlorosilanes can be used.

特に、ジイソシアネート化合物であって、そのイソシアネート基が、上述したハードセグメントとソフトセグメントの2種類のプレポリマーの水酸基とウレタン結合を形成するような化合物を用いることができる。具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネート、n−キシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−TDI(トリレン2,4−ジイソシアネート)、2,5−TDI、及び2,6−TDIからなる群より選択される、少なくとも1つの化合物、又は2以上の混合物を挙げることができる。   In particular, a diisocyanate compound may be used in which the isocyanate group forms a urethane bond with the hydroxyl group of the two types of prepolymers, the hard segment and the soft segment described above. Specifically, hexamethylene diisocyanate, n-xylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2, Mention may be made of at least one compound selected from the group consisting of 4-TDI (tolylene 2,4-diisocyanate), 2,5-TDI, and 2,6-TDI, or a mixture of two or more.

また、本明細書中、文言「鎖拡張剤からなる鎖拡張部位」とは、本発明のマルチブロックコポリマー中、上述した鎖拡張剤に由来する部分であり、具体的には、本発明のマルチブロックコポリマー中、第1ブロックと第2ブロックとを除いた部分である。つまり、「鎖拡張剤からなる鎖拡張部位」とは、第1ブロックと第2ブロックとの間を繋ぐ“リンカー(のりしろ)”の部分ともいえる。   Further, in the present specification, the term “chain extension site composed of a chain extender” is a portion derived from the above-described chain extender in the multiblock copolymer of the present invention. In the block copolymer, the portion excluding the first block and the second block. That is, it can be said that the “chain extension site composed of a chain extender” is a “linker” part connecting the first block and the second block.

つまり、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、例えば、下記一般式(II)で表すことができる。   That is, the multiblock copolymer according to the present invention can be represented by, for example, the following general formula (II).

Figure 2006183042
Figure 2006183042

ここで、一般式(II)中、n及びmは自然数であるが、特に、n及びmはそれぞれ10〜10,000の範囲であることがより好ましい。   Here, in general formula (II), n and m are natural numbers, but it is more preferable that n and m are in the range of 10 to 10,000, respectively.

また、一般式(II)中、「鎖拡張剤からなる鎖拡張部位」とは、最も右側に記載されている部分のことである。   Further, in the general formula (II), the “chain extension site composed of a chain extender” is a portion described on the rightmost side.

上記一般式(II)では、本発明に係るマルチブロックコポリマーの一例として、ソフトセグメントとしてポリカプロラクトン、鎖拡張剤としてHMDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)を用いたものを例に挙げたが、本発明のマルチブロックコポリマーはこれに限定されるものではない。つまり、既に述べたように、ソフトセグメントとしては、ポリカプロラクトン以外にも、上述したポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコール等を好適に用いることができる。   In the above general formula (II), as an example of the multi-block copolymer according to the present invention, an example using polycaprolactone as the soft segment and HMDI (hexamethylene diisocyanate) as the chain extender is given as an example. The block copolymer is not limited to this. That is, as already described, as the soft segment, in addition to polycaprolactone, the above-described polyethylene glycol, polypropylene glycol, and the like can be suitably used.

また、鎖拡張剤としては、HMDI、n−キシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−TDI、2,5−TDI、及び2,6−TDIからなる群より選択される、少なくとも1つの化合物、又は2以上の混合物を用いることができる。換言すれば、本発明には、上記ポリ乳酸と、ソフトセグメント及び鎖拡張剤を適宜組み合わせることで、多種多様なマルチブロックコポリマーが含まれ得る。   As chain extenders, HMDI, n-xylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2 , 4-TDI, 2,5-TDI, and 2,6-TDI, at least one compound, or a mixture of two or more can be used. In other words, the present invention can include a wide variety of multi-block copolymers by appropriately combining the above polylactic acid with a soft segment and a chain extender.

上述したように、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、両末端に水酸基を有するポリ乳酸をハードセグメントとして有するゆえに、非常に特徴的な性質を示す。すなわち、従来のポリ乳酸をハードセグメントとして有するマルチブロックコポリマーは、ポリ乳酸の一方の末端が水酸基で、もう一方の末端がカルボキシル基(−COOH)であったため、上記非特許文献1に示すように、ソフトセグメントとして両末端に水酸基を有するポリマー(具体的にはPCL)を用いたとしても、得られるマルチブロックコポリマーの組成の多様性は自ずと限られたものであった。   As described above, the multiblock copolymer according to the present invention has very characteristic properties because it has, as a hard segment, polylactic acid having hydroxyl groups at both ends. That is, in the conventional multi-block copolymer having polylactic acid as a hard segment, one end of polylactic acid is a hydroxyl group and the other end is a carboxyl group (—COOH). Even when a polymer having hydroxyl groups at both ends (specifically, PCL) is used as the soft segment, the diversity of the composition of the obtained multi-block copolymer was naturally limited.

しかしながら、本発明に係るマルチブロックコポリマーに用いられるポリ乳酸は、両末端が水酸基である。それゆえ、ソフトセグメントとして、両末端に水酸基を有するポリマーを用いる場合、得られるマルチブロックコポリマーの組成の多様性は非常に広範なものとなる。それゆえ、後述する実施例に示すように、従来のポリ乳酸をハードセグメントとするマルチブロックコポリマーに比べて、本発明に係るマルチブロックコポリマーは機械的特性が格段に優れている。   However, the polylactic acid used in the multiblock copolymer according to the present invention has hydroxyl groups at both ends. Therefore, when a polymer having a hydroxyl group at both ends is used as the soft segment, the diversity of the composition of the resulting multi-block copolymer is very wide. Therefore, as shown in the examples to be described later, the multi-block copolymer according to the present invention has remarkably superior mechanical characteristics as compared with the conventional multi-block copolymer having polylactic acid as a hard segment.

具体的には、本発明に係るマルチブロックコポリマーの一例として、第2ブロックとしてPCLを用いた場合の機械的特性を調べたところ、後述する実施例に示すように、PCLの量を増加させるにつれ、“Tensile Strength (MPa) ”は20.6MPa〜26.3MPaとなり、“Elongation at break (%) ”は805%〜1910%であった。   Specifically, as an example of the multi-block copolymer according to the present invention, the mechanical properties when PCL was used as the second block were examined, and as shown in the examples described later, as the amount of PCL was increased. “Tensile Strength (MPa)” was 20.6 MPa to 26.3 MPa, and “Elongation at break (%)” was 805% to 1910%.

一方、上記非特許文献1に開示されている従来のマルチブロックコポリマーは、同じくハードセグメントとしてポリ乳酸ベースのポリマー、ソフトセグメントとしてPCLを用いているが、その“Tensile Strength (MPa) ”は6.93MPa〜20.02MPaであり、“Elongation at break (%) ”は、512%〜738%であった。   On the other hand, the conventional multi-block copolymer disclosed in Non-Patent Document 1 similarly uses a polylactic acid-based polymer as a hard segment and PCL as a soft segment, and its “Tensile Strength (MPa)” is 6. 93 MPa to 20.02 MPa, and “Elongation at break (%)” was 512% to 738%.

このように、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、従来のマルチブロックコポリマーと比べて、機械的強度及び柔軟性が著しく向上していることがわかる。本発明に係るマルチブロックコポリマーは、このような独自の性質を有するゆえに、後述するように様々な利用に供することができ、非常に有用性の高いものである。   Thus, it can be seen that the mechanical strength and flexibility of the multi-block copolymer according to the present invention are remarkably improved as compared with the conventional multi-block copolymer. Since the multi-block copolymer according to the present invention has such unique properties, it can be used for various uses as described later and is very useful.

なお、本発明の最も特徴的な部分は、両末端に水酸基を有するポリ乳酸とソフトセグメントとを結合させて、柔軟性の優れたマルチブロックコポリマーを取得することである。それゆえ、ソフトセグメント(第2ブロック)及び鎖拡張剤として用いる化合物は適宜変更することができる。これらの化合物を変更することで、マルチブロックコポリマーの性質は変わるので、マルチブロックコポリマーの使用目的に合うように、これら化合物を適宜選択すればよい。   The most characteristic part of the present invention is to obtain a flexible multi-block copolymer by bonding a polylactic acid having a hydroxyl group at both ends and a soft segment. Therefore, the compound used as the soft segment (second block) and the chain extender can be appropriately changed. By changing these compounds, the properties of the multi-block copolymer change, so that these compounds may be appropriately selected so as to meet the purpose of use of the multi-block copolymer.

また、本発明に係るマルチブロックコポリマーに含まれるハードセグメントとソフトセグメントとのモル比を変えることによって、上記マルチブロックコポリマーの性質を変えることができる。つまり、ソフトセグメントのモル比を高くすることによって、マルチブロックコポリマーの柔軟性をより高めることができる。したがって、このモル比も、マルチブロックコポリマーの使用目的にあわせて決定すればよい。   Moreover, the property of the said multiblock copolymer can be changed by changing the molar ratio of the hard segment contained in the multiblock copolymer which concerns on this invention, and a soft segment. That is, the flexibility of the multi-block copolymer can be further increased by increasing the molar ratio of the soft segment. Therefore, this molar ratio may be determined in accordance with the purpose of use of the multi-block copolymer.

<2.本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法>
本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法は、両末端に水酸基を有するポリ乳酸と、当該ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマー(ソフトセグメント)と、を化学的に結合させる工程を含んでいればよく、その他の工程、鎖拡張剤の有無、鎖拡張剤の種類、温度、材料、触媒、製造設備・器具等の諸条件については、特に限定されるものではない。
<2. Method for producing multi-block copolymer according to the present invention>
The method for producing a multiblock copolymer according to the present invention includes a step of chemically bonding polylactic acid having hydroxyl groups at both ends and a polymer (soft segment) having higher mobility than the polylactic acid. There are no particular limitations on other conditions, such as the presence or absence of a chain extender, the type of chain extender, temperature, material, catalyst, production equipment / equipment, etc.

すなわち、本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法は、上記<1>欄に記載したマルチブロックコポリマーを製造する方法である。なお、ソフトセグメントとしては、上記<1>欄に記載のものを好適に用いることができる。   That is, the method for producing a multi-block copolymer according to the present invention is a method for producing the multi-block copolymer described in the section <1>. In addition, as a soft segment, the thing of the said <1> column can be used conveniently.

上記製造方法についてより詳細に説明すると、例えば、ハードセグメントとなるポリ乳酸(例えば、上記一般式(I)で表される化合物)と、ソフトセグメントとなるポリマーとを個別に合成後、これらプレポリマーを鎖拡張剤によって連結する方法を挙げることができる。なお、選択するソフトセグメントの化学構造・種類に応じて、結合させる様式、鎖拡張剤(架橋剤)を適宜設定可能である。例えば、ソフトセグメントとして、両末端に水酸基を有するポリマー(例えば、PCLやポリエチレングリコール等)を用いる場合、後述する実施例に示すように、HMDI等の適切な鎖拡張剤を選択して用いることができる。なお、本方法に用いる鎖拡張剤としては、上記<1>欄に記載のものを好適に用いることができる。   The above production method will be described in more detail. For example, polylactic acid (for example, a compound represented by the above general formula (I)) serving as a hard segment and a polymer serving as a soft segment are individually synthesized, and then the prepolymer Can be mentioned by a chain extender. In addition, according to the chemical structure and type of the soft segment to be selected, the mode of bonding and the chain extender (crosslinking agent) can be set as appropriate. For example, when a polymer having hydroxyl groups at both ends (for example, PCL or polyethylene glycol) is used as the soft segment, an appropriate chain extender such as HMDI may be selected and used as shown in the examples described later. it can. In addition, as a chain extender used for this method, the thing as described in said <1> column can be used conveniently.

また、後述する実施例では、上述の<1>欄のマルチブロックコポリマーの製造方法として、上述した2種類のプレポリマー(第1ブロック、第2ブロック)を、鎖拡張剤を用いて重合させ、マルチブロックコポリマーを合成する工程を含む方法を採用している。   Moreover, in the Example mentioned later, as a manufacturing method of the above-mentioned <1> column multiblock copolymer, the two types of prepolymers (first block and second block) described above are polymerized using a chain extender, A method including a step of synthesizing a multi-block copolymer is employed.

また、本製造方法における触媒は、従来公知のものを好適に用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、上記工程における触媒として、オクチル酸スズ、またはDBDL等を用いることができる。   Moreover, the conventionally well-known thing can be used suitably for the catalyst in this manufacturing method, It does not specifically limit. For example, tin octylate or DBDL can be used as the catalyst in the above step.

上述したような本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法によれば、簡便かつ効率的に上記マルチブロックコポリマーを得ることができる。   According to the method for producing a multi-block copolymer according to the present invention as described above, the multi-block copolymer can be obtained simply and efficiently.

本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法として、具体的には、図1に示す製造スキームを利用することができる。また、図1に示すポリカプロラクトンの代わりに、図4に示す製造スキームによって得られたポリマーを用いることもできる。   Specifically, the production scheme shown in FIG. 1 can be used as the production method of the multi-block copolymer according to the present invention. Further, instead of the polycaprolactone shown in FIG. 1, a polymer obtained by the production scheme shown in FIG. 4 can also be used.

<3.本発明に係るポリ乳酸(中間体)及びその製造方法>
本発明に係るポリ乳酸は、少なくとも上記マルチブロックコポリマーを製造するための中間体化合物として有用なものである。したがって、本発明には両末端に水酸基を有するポリ乳酸が含まれる。かかるポリ乳酸としては、例えば、上記一般式(I)で表されるポリ乳酸を挙げることができる。
<3. Polylactic acid (intermediate) and production method thereof according to the present invention>
The polylactic acid according to the present invention is useful as an intermediate compound for producing at least the above multiblock copolymer. Therefore, the present invention includes polylactic acid having hydroxyl groups at both ends. Examples of such polylactic acid include polylactic acid represented by the above general formula (I).

上記ポリ乳酸は、これまでL−ラクチドの開環重合によって得られたポリ乳酸と異なり、両末端が水酸基であり、このようなポリ乳酸は、未だ報告されていない。したがって、本発明に係るポリ乳酸は、これまでのポリ乳酸と末端部分の化学構造が異なっているため、上記マルチブロックコポリマーを製造する際の中間体以外の用途においても様々な有用性があると考えられる。例えば、架橋剤、またはゲル化剤等に用いることができる。   Unlike the polylactic acid obtained by ring-opening polymerization of L-lactide, the polylactic acid has hydroxyl groups at both ends, and such a polylactic acid has not yet been reported. Therefore, since the polylactic acid according to the present invention has a chemical structure different from that of the conventional polylactic acid, the polylactic acid has various usefulness in applications other than the intermediate in producing the multiblock copolymer. Conceivable. For example, it can be used as a crosslinking agent or a gelling agent.

また、本発明に係るポリ乳酸、例えば、上記一般式(I)で表される化合物を製造する方法は、上述の<1>欄で説明した本発明に係るマルチブロックコポリマーを製造する方法の1つの工程となり、非常に有用である。それゆえ、本発明には、上述のポリ乳酸(中間体)の製造方法、及び、中間体の製造工程を含む上述の<1>欄のマルチブロックコポリマーの製造方法も含まれる。   The method for producing the polylactic acid according to the present invention, for example, the compound represented by the general formula (I), is one of the methods for producing the multiblock copolymer according to the present invention described in the section <1> above. This is a very useful process. Therefore, the present invention also includes a method for producing the above-mentioned polylactic acid (intermediate) and a method for producing the multi-block copolymer in the above-mentioned <1> column, which includes a step for producing the intermediate.

上記一般式(I)で表されるポリ乳酸の製造方法は、図1に示すように、L−ラクチドをNd(BH(THF)の存在下にて重合させる工程、すなわち、Nd(BH(THF)を重合開始剤として、L−ラクチドを重合させる工程を含んでいればよく、その他の工程、材料、温度、使用設備・機器等の諸条件は適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。 As shown in FIG. 1, the method for producing polylactic acid represented by the general formula (I) is a step of polymerizing L-lactide in the presence of Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 , that is, Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 may be included as a polymerization initiator, as long as it includes a step of polymerizing L-lactide, and other conditions such as steps, materials, temperature, equipment used and equipment can be set as appropriate. There is no particular limitation.

また、L−ラクチドを経由して上述の<1>欄のマルチブロックコポリマーを製造する方法としては、第1ブロックとなる上記一般式(I)で表されるポリ乳酸を、L−ラクチドからNd(BH(THF)を用いて合成する第1の工程、及び、上記一般式(I)で表されるポリ乳酸と上記第2ブロックのポリマーとを、例えば鎖拡張剤によって連結する第2の工程を含む方法を挙げることができる。 In addition, as a method for producing the above-mentioned multiblock copolymer in the <1> column via L-lactide, polylactic acid represented by the above general formula (I) serving as the first block is converted from L-lactide to Nd. The first step of synthesis using (BH 4 ) 3 (THF) 3 and the polylactic acid represented by the above general formula (I) and the polymer of the second block are linked by, for example, a chain extender. A method including the second step can be exemplified.

なお、今まで、L−ラクチドをNd(BH(THF)の存在下において重合させることで、上記一般式(I)で表されるポリ乳酸が得られることは知られていなかった。おそらく、この重合の過程において、Nd(BH(THF)が、L−ラクチドの開始末端のカルボニル基を還元するために、両末端が水酸基である本発明のポリ乳酸が合成されると考えられる。 Heretofore, it has not been known that polylactic acid represented by the above general formula (I) can be obtained by polymerizing L-lactide in the presence of Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 . . Presumably, during this polymerization process, Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 reduces the carbonyl group at the starting end of L-lactide, so that the polylactic acid of the present invention in which both ends are hydroxyl groups is synthesized. it is conceivable that.

以上のように、本発明に係るポリ乳酸は、少なくとも上記マルチブロックコポリマーを製造する際の中間体として有用であるだけでなく、さらにこれまでにない構造を有するポリ乳酸であるため、他の有用な使用も十分に期待できる。加えて、Nd(BH(THF)を用いて、L−ラクチドを開環重合させる工程を含むポリ乳酸の製造方法、又は当該方法によって得られたポリ乳酸を用いて、上記マルチブロックコポリマーを製造する方法によれば、簡便かつ高効率で上記ポリ乳酸又はマルチブロックコポリマーを製造することができるため、非常に有用性が高い。 As described above, the polylactic acid according to the present invention is not only useful as an intermediate in the production of at least the above-mentioned multiblock copolymer, but is also a polylactic acid having an unprecedented structure. Can be expected. In addition, by using Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 , a method for producing polylactic acid including a step of ring-opening polymerization of L-lactide, or polylactic acid obtained by the method, the above multiblock According to the method for producing the copolymer, the polylactic acid or the multi-block copolymer can be produced easily and with high efficiency, so that it is very useful.

なお、本発明のポリ乳酸としては、上記一般式(III)で表されるポリ乳酸も含まれる。一般式(III)で表されるポリ乳酸の製造方法としては、ジオールを重合開始剤として、触媒存在下でラクチドを重合させる方法が挙げられる(図3)。なお、触媒としては、オクチル酸スズ、またはDBDL等が挙げられる。   The polylactic acid of the present invention includes polylactic acid represented by the above general formula (III). Examples of the method for producing polylactic acid represented by the general formula (III) include a method of polymerizing lactide in the presence of a catalyst using diol as a polymerization initiator (FIG. 3). Examples of the catalyst include tin octylate and DBDL.

<4.本発明に係るマルチブロックコポリマーの利用>
本発明に係るマルチブロックコポリマーは、上述したような化学構造を有しているため、従来の生分解性樹脂材料と比較して、著しく柔軟性が高いという独自の機能を有する。それゆえ、以下のような種々の利用が可能である。
<4. Use of Multiblock Copolymer According to the Present Invention>
Since the multi-block copolymer according to the present invention has the chemical structure as described above, it has a unique function of being significantly more flexible than conventional biodegradable resin materials. Therefore, the following various uses are possible.

まず、上記<1>欄に記載のマルチブロックコポリマーを含む樹脂組成物として利用することができる。かかる樹脂組成物は、従来の生分解性の樹脂組成物に比べて、格段の柔軟性を有しており、非常に扱いやすく、シートやフィルム等の形状にも容易に加工可能であり、その他、食品包装容器、医療器具、玩具、食品容器、工業部品等の様々な用途に利用可能である。   First, it can utilize as a resin composition containing the multiblock copolymer as described in the above-mentioned <1> column. Such a resin composition has much more flexibility than conventional biodegradable resin compositions, is very easy to handle, and can be easily processed into shapes such as sheets and films. It can be used for various applications such as food packaging containers, medical instruments, toys, food containers, and industrial parts.

また、上記マルチブロックコポリマーは、生分解性を有するので、本発明に係る樹脂組成物は、破棄されたときの環境への負担が小さい。また、生体適合性を有するので、細胞培養における細胞の足場、または人工皮膚等の医療機器に好適に応用することが可能である。   Moreover, since the said multiblock copolymer has biodegradability, the resin composition concerning this invention has a small burden on the environment when it discards. Moreover, since it has biocompatibility, it can be suitably applied to a cell scaffold in cell culture or a medical device such as artificial skin.

さらに、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、熱可塑性、つまり高温で軟化する性質を有する。このため、熱可塑性エラストマー(TPE;Thermoplastic Elastomers)として利用可能である。TPEは、一般的に、結晶性の高いハードセグメント、及び、このハードセグメントより結晶性の低いソフトセグメントの、少なくとも2種類のプレポリマーが連結した所謂マルチブロックコポリマーである。   Furthermore, the multi-block copolymer according to the present invention has the property of being thermoplastic, that is, softening at a high temperature. For this reason, it can be utilized as a thermoplastic elastomer (TPE; Thermoplastic Elastomers). TPE is generally a so-called multi-block copolymer in which at least two types of prepolymers of a hard segment having high crystallinity and a soft segment having lower crystallinity than this hard segment are linked.

TPEは、常温では、ゴムの特色を持っているが、高温では、その名のとおり、熱可塑性プラスチックと同様、軟化して圧縮、押し出し、射出などプラスチック加工機で、容易に成形することが可能である。架橋が不必要で、成形サイクルが短く、他のエラストマー(例えば、加硫ゴム)では、ほとんど不可能なリサイクルが可能なため、近年よりの風潮である資源の再利用化と一致し、需要が伸びている材料である。   TPE has the characteristics of rubber at normal temperatures, but at high temperatures, as its name suggests, it can be easily molded by plastic processing machines such as softening, compression, extrusion, and injection, just like thermoplastics. It is. Cross-linking is not required, the molding cycle is short, and other elastomers (for example, vulcanized rubber) can be recycled, which is almost impossible. It is a stretched material.

生分解性のTPEとしては、上記特許文献1に、高融点脂肪族ポリエステルブロック(ハードセグメント)と、低融点脂肪族ポリエステルブロック(ソフトセグメント)とを連結したブロック共重合体(マルチブロックコポリマー)が開示されている。   As a biodegradable TPE, a block copolymer (multi-block copolymer) in which a high-melting point aliphatic polyester block (hard segment) and a low-melting point aliphatic polyester block (soft segment) are linked is disclosed in Patent Document 1 above. It is disclosed.

しかし、上記特許文献1に開示のポリマーでは、TPEとして求められる重要な性能の1つである柔軟性が、充分に高いとは言えず、改良の余地があった。   However, the polymer disclosed in Patent Document 1 cannot be said to have sufficiently high flexibility, which is one of important performances required as TPE, and has room for improvement.

本発明のマルチブロックコポリマーは、これら従来のTPEよりも高い柔軟性を有する。したがって、本発明に係るマルチブロックコポリマーは、非常に柔軟性に富むTPEであり、熱可塑性エラストマーとして用いた場合、非常に有用である。さらに、従来の加硫ゴム等と異なり、リサイクル可能であるという効果を有する。   The multi-block copolymers of the present invention have a higher flexibility than these conventional TPEs. Therefore, the multi-block copolymer according to the present invention is a very flexible TPE and is very useful when used as a thermoplastic elastomer. Furthermore, unlike conventional vulcanized rubber, etc., it has the effect of being recyclable.

さらに、本発明のマルチブロックコポリマーは、熱可塑性樹脂等の樹脂の柔軟性及び耐衝撃性を改善するための樹脂改質剤として利用することができる。例えば、上述したように、生分解性の熱可塑性樹脂として知られる従来のポリ乳酸は、生体適合性を有し、強度が大きいという長所を有する。しかし、この従来のポリ乳酸は、もろく、柔軟性に欠けるという短所も有していた。本発明のマルチブロックコポリマーは、ポリ乳酸からなる第1ブロックを有しているので、ポリ乳酸との混和性に優れている。従って、本発明のマルチブロックコポリマーは、このようなポリ乳酸に改質剤として添加することによって上述したようなポリ乳酸の短所を改善する効果が高い。   Furthermore, the multi-block copolymer of the present invention can be used as a resin modifier for improving the flexibility and impact resistance of a resin such as a thermoplastic resin. For example, as described above, conventional polylactic acid known as a biodegradable thermoplastic resin has the advantages of being biocompatible and having high strength. However, this conventional polylactic acid has the disadvantage that it is brittle and lacks flexibility. Since the multiblock copolymer of the present invention has the first block made of polylactic acid, it is excellent in miscibility with polylactic acid. Therefore, the multiblock copolymer of the present invention is highly effective in improving the disadvantages of polylactic acid as described above by adding it as a modifier to such polylactic acid.

したがって、例えば、熱可塑性樹脂材料等の樹脂の柔軟性を高めたい場合、上記マルチブロックコポリマーを含む本発明に係る樹脂改質剤を加えることで、柔軟性の高い生分解性熱可塑性樹脂を製造することができる。   Therefore, for example, when it is desired to increase the flexibility of a resin such as a thermoplastic resin material, a highly flexible biodegradable thermoplastic resin is produced by adding the resin modifier according to the present invention including the multi-block copolymer. can do.

また、上記両末端に水酸基を有するポリ乳酸を含む樹脂組成物も本発明に含まれる。上記ポリ乳酸は、これまでに無い構造を有するゆえに、樹脂組成物として用いた場合、非常に有用性が高いと考えられる。   Moreover, the resin composition containing polylactic acid having a hydroxyl group at both ends is also included in the present invention. Since the above-mentioned polylactic acid has an unprecedented structure, it is considered very useful when used as a resin composition.

以下実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   Hereinafter, examples will be shown, and the embodiment of the present invention will be described in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the respective technical means disclosed are also included in the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

本実施例では、ハードセグメントとして両末端水酸基化ポリ乳酸(以下、本実施例では単にポリ乳酸と称する)を、ソフトセグメントとして両末端水酸基化ポリカプロラクトン(以下、本実施例では単にポリカプロラクトンと称する)を、鎖拡張剤としてHMDIを用いた。その他に用いる触媒等の化合物については、以下の説明の中で述べる。   In this example, both ends hydroxylated polylactic acid (hereinafter simply referred to as polylactic acid) as a hard segment, and both ends hydroxylated polycaprolactone (hereinafter simply referred to as polycaprolactone in this example) as a soft segment. ) Was used as a chain extender. Other compounds such as catalysts used will be described in the following description.

まず、本発明に係るマルチブロックコポリマーの製造方法を、具体例を挙げて説明し、次に、その製造方法によって得られたマルチブロックコポリマー(実施例)及び比較例の性質を示す。   First, the production method of the multi-block copolymer according to the present invention will be described with specific examples, and then the properties of the multi-block copolymer (Example) obtained by the production method and the comparative example will be shown.

なお、本実施例では、図1に示す製造スキームに従ってマルチブロックコポリマーを製造した。   In this example, a multi-block copolymer was produced according to the production scheme shown in FIG.

〔A〕トリス 水素化ホウ素 ネオジム 三テトラヒドロフラン(Nd(BH(THF))の合成
アルゴン置換された300ml容量の二つ口ナス型フラスコ中で、三塩化ネオジム・二テトラヒドロフラン(3.19g、8.07mmol)と、水素化ホウ素ナトリウム(1.06g、26.6mmol)を混合した。次に、テトラヒドロフラン(50ml)を加えて60℃で48時間反応を行った。遠心分離で不溶物を除き、上澄みを濃縮・冷却することにより、Nd(BH(THF)が淡紫色結晶として得られた。収率は62%であった。
[A] Synthesis of tris borohydride, neodymium, tritetrahydrofuran (Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 ) 8.07 mmol) and sodium borohydride (1.06 g, 26.6 mmol). Next, tetrahydrofuran (50 ml) was added and reacted at 60 ° C. for 48 hours. Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 was obtained as pale purple crystals by removing insolubles by centrifugation and concentrating and cooling the supernatant. The yield was 62%.

〔B〕ポリ乳酸(ポリL−乳酸)の合成
(B−1)ポリ乳酸の合成−1
L−ラクチド(10.8g、75.1mmol)のテトラヒドロフラン(29ml)溶液に、上記〔A〕で得られたNd(BH(THF)(0.145g、0.36mmol)のテトラヒドロフラン(1ml)溶液を加え、60℃で1時間重合反応を行った。イオン交換水を加えることで重合を停止した後、生成物をクロロホルムに溶解し、これをメタノール中に注いでポリマー(ポリ乳酸)を沈殿させた。収率は90.0%であった。
[B] Synthesis of polylactic acid (poly L-lactic acid) (B-1) Synthesis of polylactic acid-1
To a tetrahydrofuran (29 ml) solution of L-lactide (10.8 g, 75.1 mmol) in a tetrahydrofuran (29 ml) solution of Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 (0.145 g, 0.36 mmol) obtained in [A] above. 1 ml) solution was added and the polymerization reaction was carried out at 60 ° C. for 1 hour. After the polymerization was stopped by adding ion-exchanged water, the product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate a polymer (polylactic acid). The yield was 90.0%.

このようにして得られたポリ乳酸の数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ9970及び1.3であった。核磁気共鳴スペクトル及びマトリックス支援レーザー吸収イオン化飛行時間型質量分析により、このポリ乳酸は両末端に水酸基を有し、上記一般式(I)で表される構造であることが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the polylactic acid thus obtained were 9970 and 1.3, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. The nuclear magnetic resonance spectrum and matrix-assisted laser absorption ionization time-of-flight mass spectrometry showed that this polylactic acid has hydroxyl groups at both ends and has a structure represented by the above general formula (I).

(B−2)ポリ乳酸の合成−2
L−ラクチド及びNd(BH(THF)の使用量以外は、上記(B−1)欄と同様の操作を行って、ポリ乳酸を得た。詳細には以下の通りである。
(B-2) Synthesis of polylactic acid-2
Except the amount of L- lactide and Nd (BH 4) 3 (THF ) 3 , the above (B-1) by performing the same operation as column, to obtain a polylactic acid. Details are as follows.

L−ラクチド (5.3g、36.8mmol)のテトラヒドロフラン(28ml)溶液に、上記〔A〕で得られたNd(BH(THF)(0.226g、0.56mmol)のテトラヒドロフラン(2ml)溶液を加え、60°Cで1時間重合反応を行った。イオン交換水を加えることで重合を停止した後、生成物をクロロホルムに溶解し、これをメタノール中に注いでポリマー(ポリ乳酸)を沈殿させた。収率は91.2%であった。 To a solution of L-lactide (5.3 g, 36.8 mmol) in tetrahydrofuran (28 ml), Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 (0.226 g, 0.56 mmol) obtained in [A] above in tetrahydrofuran ( 2 ml) solution was added and the polymerization reaction was carried out at 60 ° C. for 1 hour. After the polymerization was stopped by adding ion-exchanged water, the product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate a polymer (polylactic acid). The yield was 91.2%.

このようにして得られたポリ乳酸の数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ3300及び1.4であった。核磁気共鳴スペクトル及びマトリックス支援レーザー吸収イオン化飛行時間型質量分析により、このポリ乳酸は両末端に水酸基を有し、上記一般式(I)で表される構造であることが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the polylactic acid thus obtained were 3300 and 1.4, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. The nuclear magnetic resonance spectrum and matrix-assisted laser absorption ionization time-of-flight mass spectrometry showed that this polylactic acid has hydroxyl groups at both ends and has a structure represented by the above general formula (I).

〔C〕ポリカプロラクトン(ポリ(ε−カプロラクトン))の合成
(C−1)ポリカプロラクトンの合成−1
ε−カプロラクトン(14.02ml、123mmol)のテトラヒドロフラン(45ml)溶液に、上記〔A〕で得られたNd(BH(THF)(0.382g、0.943mmol)のテトラヒドロフラン(5ml)溶液を加え、室温で5分間重合反応を行った。イオン交換水を加えて重合を停止した後、生成物をクロロホルムに溶解し、次いで、メタノール中に注いでポリマー(ポリカプロラクトン)を沈殿させた。収率は82.5%であった。得られたポリカプロラクトンの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ11300及び1.2であった。核磁気共鳴スペクトル及びマトリックス支援レーザー吸収イオン化飛行時間型質量分析により、このポリカプロラクトンは両末端に水酸基を有し、図1に示すような構造であることが示された。
[C] Synthesis of polycaprolactone (poly (ε-caprolactone)) (C-1) Synthesis of polycaprolactone-1
In a tetrahydrofuran (45 ml) solution of ε-caprolactone (14.02 ml, 123 mmol), Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 (0.382 g, 0.943 mmol) obtained in the above [A] was added in tetrahydrofuran (5 ml). The solution was added and the polymerization reaction was carried out at room temperature for 5 minutes. After the polymerization was stopped by adding ion exchange water, the product was dissolved in chloroform and then poured into methanol to precipitate a polymer (polycaprolactone). The yield was 82.5%. The number average molecular weight and molecular weight distribution of the obtained polycaprolactone were 11300 and 1.2, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. The nuclear magnetic resonance spectrum and matrix-assisted laser absorption ionization time-of-flight mass spectrometry showed that this polycaprolactone has hydroxyl groups at both ends and has a structure as shown in FIG.

(C−2)ポリカプロラクトンの合成−2
ε−カプロラクトン及びNd(BH(THF)の量以外は、上記(B−1)欄と同様の操作を行って、ポリ乳酸を得た。詳細には以下の通りである。
(C-2) Synthesis of polycaprolactone-2
except the amount of ε- caprolactone and Nd (BH 4) 3 (THF ) 3 , the above (B-1) by performing the same operations as column, to obtain a polylactic acid. Details are as follows.

ε−カプロラクトン(7.01ml、61mmol)のテトラヒドロフラン(45ml)溶液に、上記〔A〕で得られたNd(BH(THF)(0.188g、0.466mmol)のテトラヒドロフラン(5ml)溶液を加え、室温5分間重合反応を行った。イオン交換水を加えて重合を停止した後、生成物をクロロホルムに溶解し、次いで、メタノール中に注いでポリマー(ポリカプロラクトン)を沈殿させた。収率は83.7%であった。得られたポリカプロラクトンの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ4000及び2.3であった。核磁気共鳴スペクトル及びマトリックス支援レーザー吸収イオン化飛行時間型質量分析により、このポリカプロラクトンは両末端に水酸基を有し、図1に示すような構造であることが示された。 To a tetrahydrofuran (45 ml) solution of ε-caprolactone (7.01 ml, 61 mmol), Nd (BH 4 ) 3 (THF) 3 (0.188 g, 0.466 mmol) obtained in the above [A] was added to tetrahydrofuran (5 ml). The solution was added and the polymerization reaction was carried out at room temperature for 5 minutes. After the polymerization was stopped by adding ion exchange water, the product was dissolved in chloroform and then poured into methanol to precipitate a polymer (polycaprolactone). The yield was 83.7%. The number average molecular weight and molecular weight distribution of the obtained polycaprolactone were 4000 and 2.3, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. The nuclear magnetic resonance spectrum and matrix-assisted laser absorption ionization time-of-flight mass spectrometry showed that this polycaprolactone has hydroxyl groups at both ends and has a structure as shown in FIG.

〔実施例1〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=24/76)の合成
上記(B−1)で得られたポリ乳酸(0.195g)、及び上記(C−1)で得られたポリカプロラクトン(0.51g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(3.55 mg、7.9μmol)、及びHMDI(0.011g、0.065mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は97.9%であった。
[Example 1] Synthesis of multi-block copolymer (lactic acid unit / lactone unit = 24/76) Polylactic acid (0.195 g) obtained in (B-1) above and obtained in (C-1) above To a dry dichloromethane (2 ml) solution containing polycaprolactone (0.51 g), tin octylate (3.55 mg, 7.9 μmol) and HMDI (0.011 g, 0.065 mmol) were added, Time reaction was performed. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 97.9%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ64000及び1.8であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、ポリ乳酸からなるハードセグメントである乳酸ユニットと、ポリカプロラクトンからなるソフトセグメントであるラクトンユニットを24/76のモル比で含有することが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 64000 and 1.8, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. From the nuclear magnetic resonance spectrum, it was shown that this multi-block copolymer contains a lactic acid unit, which is a hard segment made of polylactic acid, and a lactone unit, which is a soft segment made of polycaprolactone, in a molar ratio of 24/76.

〔実施例2〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=40/60)の合成
ポリ乳酸及びポリカプロラクトンの使用量以外は、実施例1と同様の操作によって、マルチブロックコポリマーを得た。詳細には以下の通りである。
Example 2 Synthesis of Multiblock Copolymer (Lactic Acid Unit / Lactone Unit = 40/60) A multiblock copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that polylactic acid and polycaprolactone were used. Details are as follows.

上記(B−1)で得られたポリ乳酸(0.3065g)、及び上記(C−1)で得られたポリカプロラクトン(0.3474g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(3.2mg、7.8mmol)、及びHMDI(0.01g、0.061mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は92.7%であった。   To a solution of polylactic acid obtained in (B-1) (0.3065 g) and polycaprolactone (0.3474 g) obtained in (C-1) above in dry dichloromethane (2 ml), tin octylate ( 3.2 mg, 7.8 mmol) and HMDI (0.01 g, 0.061 mmol) were added, and the reaction was performed at 60 ° C. for 12 hours. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 92.7%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ54000及び1.8であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、乳酸ユニットと、ラクトンユニットを40/60のモル比で含有することが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 54000 and 1.8, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. Nuclear magnetic resonance spectra showed that the multiblock copolymer contained lactic acid units and lactone units in a molar ratio of 40/60.

〔実施例3〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=61/39)の合成
ポリ乳酸及びポリカプロラクトンの使用量以外は、実施例1と同様の操作によって、マルチブロックコポリマーを得た。詳細には以下の通りである。
Example 3 Synthesis of Multiblock Copolymer (Lactic Acid Unit / Lactone Unit = 61/39) A multiblock copolymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that polylactic acid and polycaprolactone were used. Details are as follows.

上記(B−1)で得られたポリ乳酸(0.3588g)、及び上記(C−1)で得られたポリカプロラクトン(0.17440g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(2.66g、6.6μmol)、及びHMDI(0.009g、0.051mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は91.7%であった。   To a solution of polylactic acid (0.3588 g) obtained in (B-1) above and polycaprolactone (0.17440 g) obtained in (C-1) above in a dry dichloromethane (2 ml) solution, tin octylate ( 2.66 g, 6.6 μmol) and HMDI (0.009 g, 0.051 mmol) were added, and the reaction was performed at 60 ° C. for 12 hours. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 91.7%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ49000及び1.7であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、乳酸ユニットとラクトンユニットとを61/39のモル比で含有することが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 49000 and 1.7, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. Nuclear magnetic resonance spectra showed that this multi-block copolymer contained lactic acid units and lactone units in a molar ratio of 61/39.

また、以上の実施例1〜3において乳酸ユニット(ソフトセグメント)、ラクトンユニット(ハードセグメント)、及びHMDIユニット(鎖拡張部位)は、ランダムに結合してマルチブロックコポリマーを形成していた。   In Examples 1 to 3 described above, the lactic acid unit (soft segment), the lactone unit (hard segment), and the HMDI unit (chain extension site) were bonded at random to form a multi-block copolymer.

〔実施例4〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=34/66の合成
上記(B−2)で得られたポリ乳酸、及び上記(C−2)で得られたポリカプロラクトンを用いた以外は、実施例1と同様の操作によって、マルチブロックコポリマーを得た。詳細には以下の通りである。
[Example 4] Multiblock copolymer (Synthesis of lactic acid unit / lactone unit = 34/66, except that polylactic acid obtained in (B-2) above and polycaprolactone obtained in (C-2) above were used Obtained a multi-block copolymer by the same operation as in Example 1. The details are as follows.

上記(B−2)で得られたポリ乳酸(0.190g)、及び上記(C−2)で得られたポリカプロラクトン(0.537g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(10.5mg、26μmol)、及びHMDI(0.032g、0.192mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は79.2%であった。   To a solution of polylactic acid (0.190 g) obtained in (B-2) above and polycaprolactone (0.537 g) obtained in (C-2) above in a dry dichloromethane (2 ml) solution, tin octylate ( 10.5 mg, 26 μmol) and HMDI (0.032 g, 0.192 mmol) were added, and the reaction was performed at 60 ° C. for 12 hours. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 79.2%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ15000及び1.8であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、乳酸ユニットとラクトンユニットとを34/66のモル比で含有することが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 15000 and 1.8, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. Nuclear magnetic resonance spectra indicated that this multi-block copolymer contained lactic acid units and lactone units in a 34/66 molar ratio.

〔実施例5〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=53/47の合成
ポリ乳酸及びポリカプロラクトンの使用量以外は、実施例4と同様の操作によって、マルチブロックコポリマーを得た。詳細には以下の通りである。
[Example 5] Multiblock copolymer (synthesis of lactic acid unit / lactone unit = 53/47) A multiblock copolymer was obtained in the same manner as in Example 4 except that polylactic acid and polycaprolactone were used. It is as follows.

上記(B−2)で得られたポリ乳酸(0.312 g)、及び上記(C−2)で得られたポリカプロラクトン(0.378g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(9.2mg、23mmol)、及びHMDI(32mg、0.189mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は73.4%であった。   Into a dry dichloromethane (2 ml) solution containing polylactic acid (0.312 g) obtained in (B-2) and polycaprolactone (0.378 g) obtained in (C-2) above, tin octylate was added. (9.2 mg, 23 mmol) and HMDI (32 mg, 0.189 mmol) were added and reacted at 60 ° C. for 12 hours. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 73.4%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ14700及び2.1であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、乳酸ユニットとラクトンユニットとを53/47のモル比で含有することが示された。   The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 14700 and 2.1, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. Nuclear magnetic resonance spectra showed that the multiblock copolymer contained lactic acid units and lactone units in a 53/47 molar ratio.

〔実施例6〕マルチブロックコポリマー(乳酸ユニット/ラクトンユニット=74/26)の合成
ポリ乳酸及びポリカプロラクトンの使用量以外は、実施例4と同様の操作によって、マルチブロックコポリマーを得た。詳細には以下の通りである。
Example 6 Synthesis of Multiblock Copolymer (Lactic Acid Unit / Lactone Unit = 74/26) A multiblock copolymer was obtained in the same manner as in Example 4 except that polylactic acid and polycaprolactone were used. Details are as follows.

上記(B−2)で得られたポリ乳酸(0.361g)、及び上記(C−2)で得られたポリカプロラクトン(0.188g)を含む乾燥ジクロロメタン(2ml)溶液に、オクチル酸スズ(7.4mg、18μmol)、及びHMDI(26mg、0.156mmol)を加えて、60℃で12時間反応を行った。反応生成物をクロロホルムに溶解し、メタノール中に注いでポリマーを沈殿させた。収率は90.0%であった。   To a solution of polylactic acid (0.361 g) obtained in (B-2) above and polycaprolactone (0.188 g) obtained in (C-2) above in a dry dichloromethane (2 ml) solution, tin octylate ( 7.4 mg, 18 μmol) and HMDI (26 mg, 0.156 mmol) were added, and the reaction was performed at 60 ° C. for 12 hours. The reaction product was dissolved in chloroform and poured into methanol to precipitate the polymer. The yield was 90.0%.

得られたマルチブロックコポリマーの数平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー/多角度光散乱によると、それぞれ15300及び1.5であった。核磁気共鳴スペクトルから、このマルチブロックコポリマーは、乳酸ユニットとラクトンユニットとを74/26のモル比で含有することが示された。
〔比較例1〕
上記(B−1)で得られたポリ乳酸を、比較例1とした。
〔比較例2〕
上記(C−1)で得られたポリカプロラクトンを比較例2とした。
〔破断伸度試験〕
上記実施例1〜3及び比較例1・2で得られたマルチブロックコポリマーを、クロロホルムに溶解させ、ソリューションキャスティング法により、フィルムを調製した。このフィルムについて、引っ張り試験を行い、機械的特性の検討を行った。結果を表1に示す。
The number average molecular weight and molecular weight distribution of the resulting multi-block copolymer were 15300 and 1.5, respectively, according to gel permeation chromatography / multi-angle light scattering. Nuclear magnetic resonance spectra indicated that the multiblock copolymer contained lactic acid units and lactone units in a molar ratio of 74/26.
[Comparative Example 1]
The polylactic acid obtained in (B-1) above was used as Comparative Example 1.
[Comparative Example 2]
The polycaprolactone obtained in (C-1) was used as Comparative Example 2.
(Break elongation test)
The multi-block copolymers obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were dissolved in chloroform, and films were prepared by a solution casting method. The film was subjected to a tensile test and examined for mechanical properties. The results are shown in Table 1.

Figure 2006183042
Figure 2006183042

表1に示すように、ポリ乳酸である比較例1、及びポリカプロラクトンである比較例2よりも、ポリ乳酸とポリカプロラクトンとをHMDIによって連結した実施例1〜6の方が、著しく大きい破断伸度(Elongation at break(%))を示した。つまり、本実施例に係るマルチブロックコポリマーは、乳酸ブロックとラクトンブロックとを有するために、非常に高い柔軟性を示した。これは、マルチブロックコポリマー中で、半結晶性ポリマーであるポリカプロラクトンが、ランダムなネットワークを形成しているためであると考えられる。   As shown in Table 1, Examples 1 to 6 in which polylactic acid and polycaprolactone are connected by HMDI are significantly larger in elongation at break than Comparative Example 1 that is polylactic acid and Comparative Example 2 that is polycaprolactone. Degree (Elongation at break (%)). That is, since the multi-block copolymer according to the present example has a lactic acid block and a lactone block, it showed very high flexibility. This is probably because polycaprolactone, which is a semicrystalline polymer, forms a random network in the multi-block copolymer.

また、本実施例に係るマルチブロックコポリマーにおいては、ポリカプロラクトンの含有率の高い方が、柔軟性が高い傾向にあった。また、より分子量の大きいポリ乳酸およびポリカプロラクトンを含むマルチブロックコポリマーの方(実施例1〜3)が、より大きい破断伸度を示した。
〔生分解性試験〕
上記実施例1〜3及び比較例1・2について、生分解性試験として、酵素(Protenase K)による加水分解実験を行った。
Moreover, in the multiblock copolymer which concerns on a present Example, the one where the content rate of polycaprolactone was high had the tendency for a softness | flexibility to be high. In addition, the multiblock copolymer containing polylactic acid and polycaprolactone having higher molecular weight (Examples 1 to 3) showed a higher elongation at break.
[Biodegradability test]
About the said Examples 1-3 and Comparative Examples 1 and 2, the hydrolysis experiment by an enzyme (Protenase K) was done as a biodegradability test.

酵素による加水分解は、Tricine Buffer(pH8.0)中、37℃で行った。   Enzymatic hydrolysis was performed at 37 ° C. in Tricine Buffer (pH 8.0).

加水分解の結果を図2のグラフに示す。図2では、横軸を加水分解に供した時間(Time(h))、縦軸を加水分解後の残量(Weight remaining(%))とした。   The result of hydrolysis is shown in the graph of FIG. In FIG. 2, the horizontal axis is time for hydrolysis (Time (h)), and the vertical axis is the remaining amount after hydrolysis (Weight remaining (%)).

図2より、本実施例1〜3に係るマルチブロックコポリマーは、常温近傍で酵素による加水分解が安定に進行していた。すなわち、本実施例のマルチブロックコポリマーは生分解性を有することが示された。   From FIG. 2, the multi-block copolymers according to Examples 1 to 3 were stably hydrolyzed by the enzyme near normal temperature. That is, it was shown that the multiblock copolymer of this example has biodegradability.

本発明に係るマルチブロックコポリマーは、再生医療等における細胞培養の際の細胞の足場、または、人工皮膚等に用いることができる。   The multi-block copolymer according to the present invention can be used for cell scaffolds in artificial culture or the like during cell culture in regenerative medicine.

本発明のポリ乳酸及び該ポリ乳酸を含むマルチブロックコポリマーの製造スキームの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing scheme of the polyblock copolymer containing the polylactic acid of this invention, and this polylactic acid. 本発明の実施例及び比較例に係るポリマーを、Protenase Kによって加水分解した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of hydrolyzing the polymer which concerns on the Example and comparative example of this invention by Protenase K. 本発明のポリ乳酸の製造スキームの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the manufacturing scheme of the polylactic acid of this invention. 本発明のマルチブロックコポリマーの製造に利用されるポリカプロラクトンの製造スキームの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the manufacturing scheme of the polycaprolactone utilized for manufacture of the multiblock copolymer of this invention.

Claims (15)

少なくとも、第1ブロックと第2ブロックとを有するマルチブロックコポリマーであって、
上記第1ブロックは、両末端に水酸基を備えるポリ乳酸であり、
上記第2ブロックは、上記ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーであることを特徴とするマルチブロックコポリマー。
A multi-block copolymer having at least a first block and a second block,
The first block is polylactic acid having hydroxyl groups at both ends,
The multi-block copolymer, wherein the second block is a polymer having higher mobility than the polylactic acid.
上記第1ブロックは、下記一般式で表されるポリ乳酸であることを特徴とする請求項1に記載のマルチブロックコポリマー。
Figure 2006183042
(上記一般式(I)中、kは自然数である。)
2. The multiblock copolymer according to claim 1, wherein the first block is polylactic acid represented by the following general formula.
Figure 2006183042
(In the general formula (I), k is a natural number.)
上記第2ブロックは、脂肪族炭化水素骨格、エステル結合、エーテル結合、又はそれらの組み合わせを繰り返し単位として有するポリマーであることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチブロックコポリマー。   The multi-block copolymer according to claim 1 or 2, wherein the second block is a polymer having an aliphatic hydrocarbon skeleton, an ester bond, an ether bond, or a combination thereof as a repeating unit. 上記第2ブロックは、ε−カプロラクトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン、グリコリド、及びブチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つのモノマーからなるポリマーであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマー。   The second block is a polymer comprising at least one monomer selected from the group consisting of ε-caprolactone, ethylene glycol, propylene glycol, δ-valerolactone, β-butyrolactone, β-propiolactone, glycolide, and butylene glycol. The multiblock copolymer according to any one of claims 1 to 3, wherein 上記第2ブロックは、両末端に水酸基を有するポリマーであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマー。   The multi-block copolymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the second block is a polymer having hydroxyl groups at both ends. さらに、鎖拡張剤からなる鎖拡張部位を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマー。   The multiblock copolymer according to any one of claims 1 to 5, further comprising a chain extension site comprising a chain extender. 上記鎖拡張剤は、イソシアネート基を有する化合物であることを特徴とする請求項6に記載のマルチブロックコポリマー。   The multi-block copolymer according to claim 6, wherein the chain extender is a compound having an isocyanate group. 上記鎖拡張剤は、ヘキサメチレンジイソシアネート、n−キシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−TDI、2,5−TDI、及び2,6−TDIからなる群より選択される、少なくとも1つの化合物、又は2つ以上の混合物であることを特徴とする請求項6に記載のマルチブロックコポリマー。   The chain extenders are hexamethylene diisocyanate, n-xylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2 , 4-TDI, 2,5-TDI, and 2,6-TDI selected from the group consisting of at least one compound, or a mixture of two or more. Block copolymer. 両末端に水酸基を有するポリ乳酸と、当該ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーと、を化学的に結合させる工程を含むことを特徴とするマルチブロックコポリマーの製造方法。   A method for producing a multi-block copolymer, comprising a step of chemically bonding a polylactic acid having a hydroxyl group at both ends and a polymer having higher mobility than the polylactic acid. 下記一般式(I)で表されることを特徴とするポリ乳酸。
Figure 2006183042
(上記一般式(I)中、kは自然数である。)
Polylactic acid represented by the following general formula (I):
Figure 2006183042
(In the general formula (I), k is a natural number.)
L−ラクチドを、トリス 水素化ホウ素 ネオジム 三テトラヒドロフランの存在下にて重合させる工程を含むことを特徴とするポリ乳酸の製造方法。   A method for producing polylactic acid, comprising a step of polymerizing L-lactide in the presence of tris borohydride, neodymium, or tritetrahydrofuran. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマーを含むことを特徴とする樹脂組成物。   A resin composition comprising the multi-block copolymer according to claim 1. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマーを含むことを特徴とする熱可塑性エラストマー。   A thermoplastic elastomer comprising the multiblock copolymer according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のマルチブロックコポリマーを含むことを特徴とする樹脂改質剤。   A resin modifier comprising the multiblock copolymer according to any one of claims 1 to 8. 請求項10に記載のポリ乳酸を含むことを特徴とする樹脂組成物。   A resin composition comprising the polylactic acid according to claim 10.
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