JP2007091952A - Method for regenerating polymeric material - Google Patents

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健太郎 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of efficiently regenerating a water-soluble polymeric material such as alginic acid. <P>SOLUTION: A molded product of a polymeric material, such as water-soluble polysaccharides comprising alginic acid and its derivative, is dissolved in water, and the obtained aqueous solution is dehydrated to obtain a regenerated material. Here, energy and material loss can be reduced by adjusting the concentration and the viscosity of the aqueous solution to 10-30% and 10-1,000 mPa s, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、製造、再生、および廃棄において環境負荷特性の改善された高分子材料であって、さらに耐熱性を高めた高分子材料の再生方法に関する。
The present invention relates to a method for regenerating a polymer material having improved environmental load characteristics in production, regeneration and disposal, and further having improved heat resistance.

近年、自然環境保護の見地から、自然環境中で分解する生分解性樹脂及びその成形品が求められ、例えば脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂の研究が活発に行われている。この樹脂は通常の使用環境では分解しないが、高温多湿のコンポスト環境では、微生物により水と二酸化炭素に分解するため、廃棄物の環境負荷が低く、今後環境問題を解決する有望な材料として期待されている。   In recent years, from the viewpoint of protecting the natural environment, biodegradable resins that decompose in the natural environment and molded articles thereof have been demanded. For example, biodegradable resins such as aliphatic polyesters have been actively researched. Although this resin does not decompose under normal usage environment, it is expected to be a promising material to solve environmental problems in the future because it is decomposed into water and carbon dioxide by microorganisms in a high temperature and high humidity compost environment. ing.

最近では、代表的な生分解性樹脂であるポリ乳酸、または澱粉などの天然多糖類を用いて生物由来の生分解性ポリマーを作る開発も進められているが、これらの樹脂は、陸地において生育される原料から採取・製造されるため、食料などを栽培する資源を消費するという欠点を有している。   Recently, development of making biodegradable polymers derived from bio-degradable polymers using polylactic acid, which is a typical biodegradable resin, or natural polysaccharides such as starch, is also in progress. However, these resins grow on land. Since it is collected and manufactured from the raw materials to be produced, it has the disadvantage of consuming resources for cultivating food and the like.

これに対して、海草は、水中で生育するため、今後の食糧問題に対応する上では、陸地の資源を消費しない点で有利である。この海草中の成分であるアルギン酸は、水溶性であるという特徴をもっており、今後の環境負荷の低減された樹脂材料として有望であり、このアルギン酸を用いて生分解性ポリマーを作ることも試みられている(特許文献1参照)。   On the other hand, since seaweed grows in water, it is advantageous in that it does not consume land resources to cope with future food problems. Alginate, which is a component in this seaweed, has the feature of being water-soluble, and it is promising as a resin material with reduced environmental impact in the future. Attempts have also been made to make biodegradable polymers using this alginic acid. (See Patent Document 1).

この生分解性ポリマーは石油から作ったプラスチックに植物資源、特に海藻類のアルギン酸などを混合することにより石油のみから作ったプラスチックと比較すると土の中で生分解しやすいと言う特徴を有する。しかしアルギン酸は、わずかな加温でも結合が切れ、分子量が低下するという欠点を有している。このような材料を成形材料として用いる場合、成形の段階でアルギン酸が140度以上という高温にさらされることになり、使用中にアルギン酸が成形材料としての耐久性を保持することが難しく耐熱性の向上が求められている。   This biodegradable polymer is characterized by being easily biodegradable in soil as compared with plastic made only from petroleum by mixing plant resources, especially algal acid of seaweeds, etc. with plastic made from petroleum. However, alginic acid has the disadvantage that the bond is broken even with slight heating and the molecular weight is lowered. When such a material is used as a molding material, alginic acid is exposed to a high temperature of 140 ° C. or more at the molding stage, and it is difficult for alginic acid to maintain its durability as a molding material during use. Is required.

さらには、現状のプラスチック材料は、使用後の輸送問題および処理問題を抱えており、これらは将来の資源枯渇、嵩高いことによる運搬能力の低下、最終処分場の枯渇、などに寄与する。この問題を解決するために、使用後に誰でもたやすく処理できる材料、運搬にかかるコスト、エネルギーを抑制する材料、資源の浪費を最小限にとどめ再使用するためのリサイクル材料およびリサイクル技術が求められている。
特開平3−269059号公報
Furthermore, the current plastic materials have transportation problems and disposal problems after use, which contribute to future resource depletion, reduced transport capacity due to bulkiness, depletion of final disposal sites, and the like. In order to solve this problem, materials that can be easily handled by anyone after use, transportation costs, materials that suppress energy, recycling materials and recycling technology to minimize the waste of resources and reuse are required. ing.
JP-A-3-269059

本発明は、製造、再利用、および廃棄処理などにおいて環境に対する負荷が軽減された、耐熱性の改善された、アルギン酸などの高分子材料を用いて、再生を行う際の不純物のろ過・搬送などに要するエネルギーを削減し、また再生処理中の物質のロスを抑制して、効率的に再生することができる方法を提供することを目的としている。


The present invention is a method for filtering and transporting impurities when regenerating using a polymer material such as alginic acid with improved heat resistance, which has reduced environmental burden in manufacturing, reuse, disposal, etc. It is an object of the present invention to provide a method that can efficiently regenerate by reducing energy required for the recycle process and suppressing loss of substances during the regeneration process.


本発明は、下記化学式1で表される繰り返し単位を有する高分子材料、または下記化学式1と化学式2で表される繰り返し単位を有する高分子材料によって成形された成形体を水に溶解して高分子材料水溶液を得る工程と、
前記工程で調製した前記高分子材料の水溶液から、水を除去して再生ポリマー原料を得る工程を有することを特徴とする高分子材料の再生方法である。
化学式1

式中、R1は、アルコキシ基(−OR)および、カルバモイル基(−CONR2)から選ばれる少なくとも1個の基を表す。Rは、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基もしくは置換アルキル基を表す。なお、上記化学式1に示す化合物において、糖の環の同一の炭素に結合している水素および水酸基が、その位置を交換した異性体であっても差し支えない。

化学式2

式中、前記化学式2において、R2は、カルボキシル基(−COOH)、カルボキシル基の塩(−COOM)、ホルミル基(−CHO)、カルボニル基(−COR)、及び、アルコキシカルボニル基(−COOR)から選ばれる少なくとも1個の基を表し、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基もしくは置換アルキル基を表し、Mは一価の金属イオンを表す。なお、上記化学式2に示す化合物において、糖の環の同一の炭素に結合している水素および水酸基が、その位置を交換した異性体であっても差し支えない。
In the present invention, a polymer material having a repeating unit represented by the following chemical formula 1 or a polymer material having a repeating unit represented by the following chemical formula 1 and chemical formula 2 is dissolved in water. Obtaining an aqueous molecular material solution;
A method for regenerating a polymer material comprising a step of removing water from the aqueous solution of the polymer material prepared in the step to obtain a regenerated polymer material.
Chemical formula 1

In the formula, R1 represents at least one group selected from an alkoxy group (—OR) and a carbamoyl group (—CONR2). R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted alkyl group. In the compound represented by the above chemical formula 1, hydrogen and hydroxyl group bonded to the same carbon of the sugar ring may be isomers whose positions are exchanged.

Chemical formula 2

In the chemical formula 2, R2 is a carboxyl group (—COOH), a salt of a carboxyl group (—COOM), a formyl group (—CHO), a carbonyl group (—COR), and an alkoxycarbonyl group (—COOR). Represents at least one group selected from: R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted alkyl group, and M represents a monovalent metal ion. In the compound represented by the chemical formula 2, hydrogen and hydroxyl group bonded to the same carbon of the sugar ring may be isomers whose positions are exchanged.

前記高分子材料の再生方法において、前記高分子材料水溶液の濃度が10%以上30%以下で、粘度が10mPa・s以上1000mPa・s以下であることが好ましい。   In the method for regenerating a polymer material, the concentration of the aqueous polymer material solution is preferably 10% to 30%, and the viscosity is preferably 10 mPa · s to 1000 mPa · s.

また、全基本発明において、前記化学式1で表される繰り返し単位を有する高分子材料の置換基R1がカルバモイル基(CONR2)であることが好ましい。この場合、前記カルバモイル基のRは水素原子もしくはアルキル基を表す。
In all the basic inventions, the substituent R1 of the polymer material having the repeating unit represented by the chemical formula 1 is preferably a carbamoyl group (CONR2). In this case, R of the carbamoyl group represents a hydrogen atom or an alkyl group.

本発明によれば、前記構造の高分子材料を用いることによって、耐熱性を改善しながら、水溶性を維持し、水処理による再生が可能になるという効果を有するものである。これによって、再生時の不純物ろ過・搬送などに要するエネルギーを削減し、また再生処理中の材料のロスを抑制して、効率的に再生することができる方法を提供することができる。
According to the present invention, the use of the polymer material having the above structure has the effect of improving the heat resistance while maintaining the water solubility and enabling the regeneration by water treatment. As a result, it is possible to provide a method that can reduce the energy required for impurity filtration / conveyance during regeneration, and can efficiently regenerate while suppressing loss of material during the regeneration process.

前述のように、本発明は、水溶性高分子材料を再利用する際に、再生のためのエネルギーロスや、材料ロスを低減して、効率のよい再生を行う方法に関するものであり、以下このような再生に適した高分子物質、その製造方法、および再生方法について、詳細に説明する。   As described above, the present invention relates to a method for performing efficient regeneration by reducing energy loss for regeneration and material loss when reusing a water-soluble polymer material. Such a polymer material suitable for regeneration, a production method thereof, and a regeneration method will be described in detail.

[高分子材料]
本実施の形態で用いるのに適した高分子材料は、下記化学式1で表される第1の繰り返し単位を有する高分子材料(第1の高分子材料)、もしくは下記化学式1で表される第1の繰り返し単位と化学式2で表される第2の繰り返し単位を有する高分子材料(第2の高分子材料)である。
[Polymer material]
A polymer material suitable for use in this embodiment is a polymer material having a first repeating unit represented by the following chemical formula 1 (first polymer material), or a polymer material represented by the following chemical formula 1. A polymer material (second polymer material) having one repeating unit and a second repeating unit represented by Chemical Formula 2.

化学式1

式中、R1は、アルコキシ基(−OR)および、カルバモイル基(−CONR2)から選ばれる少なくとも1個の基を表す。Rは、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基もしくは置換アルキル基を表す。なお、上記化学式1に示す化合物において、糖の環の同一の炭素に結合している水素および水酸基が、その位置を交換した異性体であっても差し支えない。
Chemical formula 1

In the formula, R1 represents at least one group selected from an alkoxy group (—OR) and a carbamoyl group (—CONR2). R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted alkyl group. In the compound represented by the above chemical formula 1, hydrogen and hydroxyl group bonded to the same carbon of the sugar ring may be isomers whose positions are exchanged.

化学式2

式中、前記R2は、カルボキシル基(−COOH)、カルボキシル基の塩(−COOM)、ホルミル基(−CHO)、カルボニル基(−COR)、及び、アルコキシカルボニル基(−COOR)から選ばれる少なくとも1個の基を表し、Mは、一価の金属イオンを表し、具体的にはNa、Kが好ましい。
Chemical formula 2

In the formula, R2 is at least selected from a carboxyl group (—COOH), a salt of a carboxyl group (—COOM), a formyl group (—CHO), a carbonyl group (—COR), and an alkoxycarbonyl group (—COOR). 1 represents one group, M represents a monovalent metal ion, and specifically, Na and K are preferable.

(第1の高分子材料)
本実施の形態の第1の繰り返し単位を有する第1の高分子材料とは、前記化学式1のR1として、アルコキシ基(−OR)もしくはカルバモイル基(−CONR2)を有する繰り返し単位を有する多糖類であって、このような繰り返し単位を有する高分子材料としては、具体的には例えば、アルギン酸、アルギン酸塩、キサンタンガム、ジェランガム、ヒアルロン酸などのカルボキシル基含有の多糖類、およびこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体、およびこれらが任意の炭素数のアルコールと脱水縮合したエステル、またカルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルプルランなどの通常ではカルボキシル基を含有しない多糖類の人工的な誘導体、カルボキシルメチルキチンなどのカルボキシル基が導入されたキチン誘導体などの官能基をアルコキシ化、あるいはカルバモイル化した多糖類が挙げられる。本実施の形態の多糖類としては、アルコキシ基とカルバモイル基を同時に含んでいても差し支えない。
(First polymer material)
The first polymer material having the first repeating unit of the present embodiment is a polysaccharide having a repeating unit having an alkoxy group (—OR) or a carbamoyl group (—CONR2) as R1 of the chemical formula 1. Specific examples of the polymer material having such a repeating unit include carboxyl group-containing polysaccharides such as alginic acid, alginate, xanthan gum, gellan gum, and hyaluronic acid, and physiologically acceptable products thereof. Artificial derivatives of these, esters obtained by dehydration condensation with alcohols of any carbon number, and polysaccharides that do not normally contain a carboxyl group, such as carboxymethylcellulose, carboxymethyldextran, and carboxymethylpullulan. Carboxyl such as methylchitin There alkoxylated functional groups such introduced chitin derivatives, or include carbamoylated polysaccharides. The polysaccharide of the present embodiment may contain an alkoxy group and a carbamoyl group at the same time.

なお、キサンタンガムとは、キサントモナスの培養液から得られた、多糖類を主成分とするものをいう。また、ジェランガムは、シュードモナスの培養液から得られた、多糖類を主成分とするものをいう。   Xanthan gum refers to a substance mainly composed of a polysaccharide obtained from a culture solution of Xanthomonas. Gellan gum refers to a polysaccharide mainly obtained from a culture solution of Pseudomonas.

本実施の形態において用いることのできる第1の高分子材料として、より具体的には、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、ヒアルロン酸、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、エステル化澱粉、寒天、ペクチン等のアルコキシ化物あるいはカルバモイル化物が挙げられる。これらの内で、アルギン酸、およびアルギン酸ナトリウムがアルコキシ化物あるいはカルバモイル化物が原料入手の容易性から最も好ましい。   More specifically, as the first polymer material that can be used in the present embodiment, alginic acid, sodium alginate, hyaluronic acid, potassium alginate, ammonium alginate, propylene glycol ester alginate, esterified starch, agar, pectin, etc. And alkoxylated products or carbamoylated products thereof. Of these, alginic acid and sodium alginate are most preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials of alkoxylated products or carbamoylated products.

(第2の高分子材料)
本実施の形態の第2の高分子材料とは、第1の繰り返し単位と第2の繰り返し単位を有する多糖類であって、前記化学式1のR1としてアルコキシ基(−OR)、もしくはカルバモイル基(−CONR2)を有する第1の繰り返し単位と、前記化学式2のR2として、カルボキシ基(−COOH)、カルボキシル基の塩(−COOM)、ホルミル基(−CHO)、カルボニル基(−COR)もしくはアルコキシカルボニル基(−COOR)を有する第2の繰り返し単位を有する多糖類である。
(Second polymer material)
The second polymer material of the present embodiment is a polysaccharide having a first repeating unit and a second repeating unit, and an alkoxy group (—OR) or a carbamoyl group ( A first repeating unit having —CONR2), and R2 of Formula 2 includes a carboxyl group (—COOH), a carboxyl group salt (—COOM), a formyl group (—CHO), a carbonyl group (—COR), or an alkoxy group. A polysaccharide having a second repeating unit having a carbonyl group (—COOR).

この第2の高分子材料において、第1の繰り返し単位と第2の繰り返し単位の含有比率は、全体において第1の繰り返し単位の比率として、80%以上の範囲が適切である。この比率が80%を下回ると、所望とする耐熱性および水溶性が得られない等の問題があり、本実施の形態においては、適切ではない。なお、この比率が100%の高分子材料は、上記第1の高分子材料に相当する。   In the second polymer material, the content ratio of the first repeating unit and the second repeating unit is appropriately in the range of 80% or more as the ratio of the first repeating unit as a whole. When this ratio is less than 80%, there is a problem that desired heat resistance and water solubility cannot be obtained, and this is not appropriate in the present embodiment. Note that a polymer material having a ratio of 100% corresponds to the first polymer material.

なお、上記第1および第2の高分子材料においては、それぞれの繰り返し単位に加えて、さらにグルコサミンなど、カルボキシル基を有していない他の単糖類が組み込まれていても差し支えない。   In addition, in the said 1st and 2nd polymeric material, in addition to each repeating unit, other monosaccharides which do not have a carboxyl group, such as glucosamine, may be incorporated.

(重合度)
前記本実施の形態の第1および第2の高分子材料は、その重合度が100〜650のものを採用することができるが、加工性、樹脂の耐久性を考慮すると重合度500〜600のものが好ましい。重合度が、前記範囲を下回った場合、高分子材料の機械的特性が不十分で、成形材料としては好ましくない。一方、重合度が前記範囲を上回った場合、高分子材料が溶融する前に熱分解が生じて、成形が困難となり、実用的ではない。
(Degree of polymerization)
As the first and second polymer materials of the present embodiment, those having a degree of polymerization of 100 to 650 can be adopted, but considering the workability and the durability of the resin, the degree of polymerization is 500 to 600. Those are preferred. When the degree of polymerization is below the above range, the mechanical properties of the polymer material are insufficient, which is not preferable as a molding material. On the other hand, when the degree of polymerization exceeds the above range, thermal decomposition occurs before the polymer material melts, which makes it difficult to mold and is not practical.

(成形性)
前記本実施の形態の第1および第2の高分子材料は、水溶性材料である。このような材料は、高分子材料水溶液を型に注型し、乾燥させて成形することもできるし、物理発泡、化学発泡など公知の発泡方法を用いて、発泡体を成形することもできる。また、廃棄にあたっては、高温多湿のコンポスト環境で、容易に微生物によって分解され、環境に負荷を与えることのない高分子材料である。
(Formability)
The first and second polymer materials of the present embodiment are water-soluble materials. Such a material can be molded by pouring an aqueous polymer material solution into a mold and dried, or a foam can be molded using a known foaming method such as physical foaming or chemical foaming. In disposal, it is a polymer material that is easily decomposed by microorganisms in a high-temperature and high-humidity composting environment and does not give a load to the environment.

[高分子材料の製造方法]
以下、前記高分子材料の製造方法について説明する。
[Method for producing polymer material]
Hereinafter, a method for producing the polymer material will be described.

本実施の形態の第1の高分子材料は、第1の繰り返し単位の両端結合部に水素が結合している単糖類を単独でグリコシド結合させて製造することができる。また、第2の高分子材料は、第1の繰り返し単位の両端結合部に水素が結合している単糖類と、第2の繰り返し単位の両端結合部に水素が結合している単糖類を混合して、これらをグリコシド結合させて、製造することができる。
本実施の形態の第1および第2の高分子材料を製造する他の方法としては、第2の繰り返し単位を有する多糖類の官能基であるR2の少なくとも一部を、水酸基、エーテル、エステル、アミド基、任意の炭素数のアルキル基に置換することによって製造することができる。この置換反応は、アミド化反応、還元、エーテル化、アルキル化などの反応として公知の反応を採用することができる(例えば、文献 化学同人;マクマリー有機化学第3版;p1101等参照。)
この場合、置換が完全になされれば、第1の繰り返し単位のみからなる第1の高分子材料が得られ、一方置換が全ての官能基を置換するものでなければ、第1の繰り返し単位と第2の繰り返し単位からなる第2の高分子材料が得られる。
The first polymer material of the present embodiment can be produced by independently glycosidic bonding a monosaccharide having hydrogen bonded to both ends of the first repeating unit. The second polymer material is a mixture of a monosaccharide having hydrogen bonded to both ends of the first repeating unit and a monosaccharide having hydrogen bonded to both ends of the second repeating unit. These can be produced by glycosidic bonding.
As another method for producing the first and second polymer materials of the present embodiment, at least a part of R2 which is a functional group of the polysaccharide having the second repeating unit is substituted with a hydroxyl group, an ether, an ester, It can be produced by substituting an amide group or an alkyl group having any carbon number. For this substitution reaction, a known reaction such as an amidation reaction, reduction, etherification, alkylation, etc. can be adopted (see, for example, Literature Chemistry; McMurry Organic Chemistry 3rd Edition; p1101).
In this case, if the substitution is complete, a first polymeric material consisting of only the first repeating unit is obtained, while if the substitution does not replace all functional groups, the first repeating unit and A second polymer material comprising the second repeating unit is obtained.

以下、本実施の形態の代表例として前記化学式1におけるR1としてカルボキシル基を含むアルギン酸を用い、化学式2におけるR2としてアミド基を含み耐熱性を高めた高分子材料を製造する方法について説明する。   Hereinafter, as a representative example of the present embodiment, a method for producing a polymer material having an increased heat resistance by using alginic acid containing a carboxyl group as R1 in Chemical Formula 1 and containing an amide group as R2 in Chemical Formula 2 will be described.

この高分子材料を製造するには、出発原料であるアルギン酸、その塩類またはその誘導体とアミン類とを、縮合剤および反応溶媒の存在下で反応させることによって行うことができる。   The polymer material can be produced by reacting the starting material, alginic acid, a salt or derivative thereof, and an amine in the presence of a condensing agent and a reaction solvent.

アルギン酸またはその塩類またはその誘導体とは、アルギン酸単独であり、その塩類とは、ナトリウムをはじめとするアルカリ金属塩やカルシウムをはじめとするアルカリ金属塩を示す。その誘導体とは、アルギン酸には2つの水酸基と1つのカルボキシル基がある。特に置換しやすいアルギン酸が本発明では好ましい。また市販のアルギン酸またはその塩類またはその誘導体は重合度が約100〜650程度のものまで存在する。加工しやすくポリマーの耐久性が大きいことを考慮すると、重合度500〜600程度のものが好ましい。   Alginic acid or a salt thereof or a derivative thereof is alginic acid alone, and the salt indicates an alkali metal salt such as sodium or an alkali metal salt such as calcium. As for the derivative, alginic acid has two hydroxyl groups and one carboxyl group. Alginic acid which is particularly easily substituted is preferred in the present invention. Commercially available alginic acid or a salt thereof or a derivative thereof has a degree of polymerization of about 100 to 650. In consideration of easy processing and high durability of the polymer, those having a polymerization degree of about 500 to 600 are preferable.

上記反応に使用するアミン類としては、炭素数1〜炭素数5のアルキル基をもつ第一級アミン、第二級アミン、第三級アミンを用いることができるが、最も好ましくは、第一級アミンである。具体的には、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、メチルエチルアミンなどが挙げられる。   As amines used in the above reaction, primary amines, secondary amines, and tertiary amines having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms can be used. Most preferably, primary amines are used. It is an amine. Specific examples include methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, and methylethylamine.

上記反応において用いられる縮合剤は、例えば1−エチル−3(ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミドまたはその塩酸塩のような水溶性のカルボジイミド、またはN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミドのような有機溶媒溶解性のカルボジイミドなどを用いることができる。最も好ましい縮合剤は、溶媒に水を用いたときは、1−エチル−3(ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド、溶媒に有機溶媒を用いたときは、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミドが効果的である。   The condensing agent used in the above reaction is a water-soluble carbodiimide such as 1-ethyl-3 (dimethylaminopropyl) -carbodiimide or its hydrochloride, or N, N′-dicyclohexylcarbodiimide, N, N′-diisopropylcarbodiimide. An organic solvent-soluble carbodiimide or the like can be used. The most preferred condensing agent is 1-ethyl-3 (dimethylaminopropyl) -carbodiimide when water is used as a solvent, and N, N′-dicyclohexylcarbodiimide is effective when an organic solvent is used as a solvent. .

上記反応において用いられる反応溶媒としては、好ましくは、水、THF、ジクロロメタン等が挙げられる。下記縮合剤の溶解性の特性に合わせて、縮合剤を選択することが好ましい。最も好ましい溶媒は、水溶性の縮合剤を用いる場合には水、有機溶媒溶解性の縮合剤を用いる場合にはTHFである。   Preferred examples of the reaction solvent used in the above reaction include water, THF, dichloromethane and the like. It is preferable to select a condensing agent according to the solubility characteristics of the following condensing agent. The most preferred solvent is water when a water-soluble condensing agent is used, and THF when an organic solvent-soluble condensing agent is used.

以下具体的に、本実施の形態の製造方法を詳細に説明する。
あらかじめ反応溶媒を入れた容器にアルギン酸またはその塩類またはその誘導体と反応溶媒を加え、これを氷浴に漬けて冷却しておく。そしてスターラーにて攪拌しながら縮合剤をゆっくり加えた。このとき温度は約0℃〜30℃の範囲に制御される。好ましくは、縮合剤の投入時には発熱を防ぐため0〜10℃の領域で行う。この混合物を約15分間かき混ぜた後、アミン類の水溶液を少しずつ加える。さらに氷浴を外し、室温まで加温しながら6時間攪拌する。このとき温度は20〜30℃で保持されることが好ましい。この後、浮遊する固体を取り出し、メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤に沈殿させ攪拌し洗浄を行う。物質によっては水、アセトン、イソプロパノールなどの溶剤を使用することもできる。これは未反応の縮合剤、アミン類などを除去するのに有効な手段である。その後室温で乾燥を行い、生成物を得る。
Hereinafter, the production method of the present embodiment will be specifically described in detail.
Alginic acid or a salt thereof or a derivative thereof and a reaction solvent are added to a container in which a reaction solvent has been placed in advance, and this is immersed in an ice bath and cooled. Then, the condensing agent was slowly added while stirring with a stirrer. At this time, the temperature is controlled in the range of about 0 ° C to 30 ° C. Preferably, the addition of the condensing agent is performed in the range of 0 to 10 ° C. to prevent heat generation. The mixture is stirred for about 15 minutes and then an aqueous solution of amines is added in small portions. Remove the ice bath and stir for 6 hours while warming to room temperature. At this time, the temperature is preferably maintained at 20 to 30 ° C. Thereafter, the floating solid is taken out, precipitated in an alcohol solvent such as methanol or ethanol, stirred and washed. Depending on the substance, a solvent such as water, acetone or isopropanol may be used. This is an effective means for removing unreacted condensing agents and amines. Thereafter, drying is performed at room temperature to obtain a product.

アルギン酸のカルボキシル基がアミド化された物質については、アミド基が親水性であるために水溶性を向上させることもでき、水溶時間が短縮し水溶液の粘性が著しく低下するため、使用後の処理が簡便となるなど、長所が多い。   For substances in which the carboxyl group of alginic acid is amidated, the water solubility can be improved because the amide group is hydrophilic, and the water treatment time is shortened and the viscosity of the aqueous solution is significantly reduced. There are many advantages such as being simple.

本発明の高分子材料が目的の物質に置換された物質であるかについては、アミド結合の存在をNMR、UVなどで観察することにより確認することができる。さらに生成物の耐熱性の評価に関しては、例えばセイコー電子工業社製TG−DTA320のような装置を用いて、熱分解曲線から熱分解温度を算出することによって、耐熱性を評価することができる。   Whether the polymer material of the present invention is a substance substituted with a target substance can be confirmed by observing the presence of an amide bond by NMR, UV, or the like. Furthermore, regarding the evaluation of the heat resistance of the product, the heat resistance can be evaluated by calculating the thermal decomposition temperature from the thermal decomposition curve using an apparatus such as TG-DTA320 manufactured by Seiko Denshi Kogyo.

本発明の製造方法によれば、高分子材料の耐熱性を高めるために原料の段階で、特定の官能基または結合部分を有する化合物を用いて、原料のもつ特定の官能基または結合部分を置換することによって、耐熱性を高めた高分子材料を製造することができる。物質によっては、耐水性の向上、処理容易性の発現などが実現する。このように高分子材料の耐熱性を高めることで、耐熱性を必要とする材料へ用途を広げることができる。   According to the production method of the present invention, in order to increase the heat resistance of the polymer material, a specific functional group or bonding portion of the raw material is substituted with a compound having a specific functional group or bonding portion at the raw material stage. By doing so, a polymer material with improved heat resistance can be produced. Depending on the substance, improvement in water resistance, expression of ease of processing, and the like are realized. Thus, by increasing the heat resistance of the polymer material, the application can be expanded to materials that require heat resistance.

また本発明によれば、水溶性能を向上できるため、処理再生のしやすい材料を作ることができる。水溶性能および再生した材料の性能については、水溶時間および水溶時の粘度を測定し、水に溶かしたときの取り扱いやすさを検証している。また再生材のGPC分析や熱分解曲線の分析を行い、再生前後の物性の変化を観察した。   In addition, according to the present invention, since the water performance can be improved, a material that can be easily recycled can be produced. Regarding the water-soluble performance and the performance of the recycled material, the water-soluble time and the viscosity at the time of water-soluble are measured to verify the ease of handling when dissolved in water. In addition, GPC analysis and pyrolysis curve analysis of the recycled material were performed, and changes in physical properties before and after the regeneration were observed.

[再生方法]
前記本実施の形態の高分子材料は、たとえば、再生対象の高分子材料を水に溶かす工程と、前記水溶液から水を除去して再生ポリマー原料を得る工程を有する再生方法によって、容易に再生することが可能である。
[Playback method]
The polymer material of the present embodiment is easily regenerated by, for example, a regeneration method having a step of dissolving a polymer material to be regenerated in water and a step of removing water from the aqueous solution to obtain a regenerated polymer raw material. It is possible.

通常このような高分子材料の再生においては、使用済みの高分子材料を再処理する工場に集積し、水に溶解して減容する。その後、この水溶液を乾燥して、再生ポリマー原料を製造し、ついで、成形する工場において所要の形状に成形され再利用される。この際、再処理工場と成形工場が離れている場合には、高分子材料を溶解した水溶液は、両工場間をタンク等の容器に収容したトラック等の移送手段によって搬送されるか、もしくは再処理工場と成形工場との間のパイプライン等の手段によって搬送される。いずれの場合においても、複数の場所において、処理が行われることから、それらの場所間の移動を考慮すると、移送すべき物質の容積は小さい方が好ましく、また、水溶液として搬送することを考慮すると、再処理対象高分子材料を高濃度で溶解して搬送することが好ましいが、高分子材料の濃度を高めると、溶液の粘度も上昇してしまう。そして、粘度が過大であると、取り扱いが困難となるし、かつ、搬送途中のパイプライン等において物質ロスが発生しやすくなることから、粘度は小さい方が好ましい。   Usually, in the regeneration of such a polymer material, the spent polymer material is collected in a factory for reprocessing and dissolved in water to reduce the volume. Thereafter, the aqueous solution is dried to produce a recycled polymer raw material, which is then molded into a required shape and reused in a molding factory. At this time, when the reprocessing plant and the molding plant are separated, the aqueous solution in which the polymer material is dissolved is transported between the two plants by a transporting means such as a truck accommodated in a container such as a tank, or re-treated. It is conveyed by means such as a pipeline between the processing plant and the molding plant. In any case, since processing is performed at a plurality of locations, considering the movement between those locations, it is preferable that the volume of the substance to be transferred is small, and considering that it is transported as an aqueous solution The polymer material to be reprocessed is preferably dissolved and transported at a high concentration. However, when the concentration of the polymer material is increased, the viscosity of the solution also increases. If the viscosity is excessive, handling becomes difficult, and material loss is likely to occur in a pipeline or the like during conveyance.

水溶性高分子材料の再生における上記の点を考慮して、本発明においては、前記高分子材料水溶液の濃度を10%以上30%以下とし、かつ、粘度を10mPa・s以上1000mPa・s以下とした。これによって、高効率、短時間で再生物を得ることができる。高効率、短時間で再生物を得るために、最も好ましい条件は濃度20%である。これによって、粘性を増加させず、水溶性高分子材料を、大量に短時間で処理できる。   In consideration of the above points in the regeneration of the water-soluble polymer material, in the present invention, the concentration of the aqueous polymer material solution is 10% or more and 30% or less, and the viscosity is 10 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less. did. As a result, a regenerated product can be obtained with high efficiency and in a short time. In order to obtain a regenerated product with high efficiency and in a short time, the most preferable condition is a concentration of 20%. This makes it possible to process a large amount of water-soluble polymer material in a short time without increasing the viscosity.

なお高分子材料の基本物性についても、再生プロセスや水によって分子が分解したり、減少したりするロスがほとんど無いため、基本性能についても再生前と同様の物性が得ることができる。主にR1の置換基がカルバモイル基の場合、水に溶かして容易に再生ポリマーを得ることができる。改質前の材料と比べて水溶時間が短く、また同じ水溶液濃度の際の粘度を低減する。これは不純物ろ過・搬送などに要するエネルギーの削減や、粘性低下によるロスの削減に寄与し、最終的には再生工程の時間短縮や消費エネルギーの削減につながる。   As for the basic physical properties of the polymer material, since there is almost no loss in which molecules are decomposed or reduced by the regeneration process or water, the same physical properties as before the regeneration can be obtained. When the substituent of R1 is mainly a carbamoyl group, it can be easily dissolved in water to obtain a regenerated polymer. Compared with the material before modification, the water-soluble time is short, and the viscosity at the same aqueous solution concentration is reduced. This contributes to the reduction of energy required for impurity filtration / conveyance, etc., and to the loss reduction due to the decrease in viscosity, and ultimately leads to a reduction in the regeneration process time and energy consumption.

これと比較して、従来の石油系材料や植物系材料においては、高温での熱溶融を必要とするマテリアルリサイクルや、有機溶剤を用いたケミカルリサイクルによって、再生物を得ているが、これらの手法における環境に与える影響は非常に高い。また従来の水溶性材料についても、熱処理、溶剤処理、酸アルカリ処理などを用いなければ、処理再生は不可能であった。本材料はこのような処理なしに手軽に処理することが可能である。さらに材料改質前に比べ、水溶時の粘度が大幅に低下しており、水溶時間についても短縮することができる。   Compared with this, in the conventional petroleum-based materials and plant-based materials, recycled materials are obtained through material recycling that requires high-temperature heat melting and chemical recycling using organic solvents. The impact of the method on the environment is very high. Also, conventional water-soluble materials cannot be regenerated unless heat treatment, solvent treatment, acid-alkali treatment, or the like is used. The material can be easily processed without such treatment. Furthermore, compared with before material modification, the viscosity at the time of water solution is significantly reduced, and the time for water solution can also be shortened.

上記高分子材料の水溶液は、以下、脱水乾燥して高分子材料の粉末ないしペレットに加工し、再生ポリマー原料とすることができる。この脱水乾燥は、加熱乾燥、真空乾燥もしくは真空加熱乾燥など任意の乾燥手段を採用することができる。   Hereinafter, the aqueous solution of the polymer material can be dehydrated and dried to be processed into powder or pellets of the polymer material to be a recycled polymer raw material. For this dehydration drying, any drying means such as heat drying, vacuum drying or vacuum heat drying can be employed.

上記方法によって得た再生ポリマー原料は、熱可塑性があり、押し出し成形、射出成形、ブロー成形など、通常のプラスチック材料の成形方法を用いて任意の形状に成形することができる。   The recycled polymer raw material obtained by the above method has thermoplasticity, and can be molded into an arbitrary shape using a normal plastic material molding method such as extrusion molding, injection molding, or blow molding.

[用途]
本発明で製造した高分子材料は、医療系材料、細胞培養用固定化培地、工業用・農業用・食品用の包装用資材(例えば食品トレーなど)の原料として、さらにはその他シートなど任意の形状で、包装用容器(ワンウェイ容器)、玩具、シート、家具部品、建材や自動車、家電製品、OA機器の部材、内装材、ハウジングなどに有効利用ができるものと期待される。
[Usage]
The polymer material produced in the present invention can be used as a raw material for medical materials, immobilized culture medium for cell culture, packaging materials for industrial / agricultural / food use (for example, food trays), and any other sheet. It is expected that it can be effectively used for packaging containers (one-way containers), toys, sheets, furniture parts, building materials, automobiles, home appliances, OA equipment members, interior materials, housings, etc.

以下、実施例に基づき詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, it demonstrates in detail based on an Example. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
200mLの三角フラスコにTHF溶液50mlを入れ氷浴に漬け約7〜8℃で冷やし、これにアルギン酸を2.5g加え、スターラーにて攪拌した。攪拌しながらジシクロヘキシルカルボジイミド2.9gをゆっくり加えた。この混合物を約15分間かき混ぜた後、メチルアミン40%水溶液1.2mlを少しずつ加えた。さらに氷浴を外し、室温まで加温しながら6時間攪拌した。この後、浮遊する固体を取り出し、メタノール200ml中に沈殿させ攪拌した。その後2時間ほど室温で乾燥させ生成物を得た。
この生成物はアルギン酸のカルボキシル基が約40%程度アミド基に置換された物質であった。この物質の熱分解開始温度を測定したところ210.0℃であった。また、この物質の熱分解曲線を図1に示す。図1において曲線Aがアミド化されたアルギン酸の分解曲線である。
Example 1
A 200 mL Erlenmeyer flask was charged with 50 mL of a THF solution, immersed in an ice bath, cooled at about 7-8 ° C., 2.5 g of alginic acid was added thereto, and the mixture was stirred with a stirrer. While stirring, 2.9 g of dicyclohexylcarbodiimide was slowly added. After stirring this mixture for about 15 minutes, 1.2 ml of a 40% aqueous solution of methylamine was added little by little. Further, the ice bath was removed, and the mixture was stirred for 6 hours while warming to room temperature. Thereafter, the floating solid was taken out, precipitated in 200 ml of methanol, and stirred. Thereafter, it was dried at room temperature for about 2 hours to obtain a product.
This product was a substance in which the carboxyl group of alginic acid was substituted with an amide group by about 40%. It was 210.0 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Moreover, the thermal decomposition curve of this substance is shown in FIG. In FIG. 1, curve A is a decomposition curve of amidated alginic acid.

また、これによって得られた物質のIRおよびNMRの結果を図2、図3、および図4に示す。
並びにこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のAに示し、この物質を水溶液濃度1%で水に溶かしたときの水溶性能を表1に示す。これらによると水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、取り扱いが容易な状態となっている。
また、上記物質を水に浸漬し、浸漬時間(溶出時間)の経過と、溶出した物質量(光屈折率の変化によって測定)との関係を調べた。その結果のグラフを図6に示す。一方、物質の溶出時間とその物質の分子量との関係を示すグラフを図7に示す。図6および図7を見れば、この物質の分子量を求めることができる。
Further, IR and NMR results of the substance thus obtained are shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
The viscosity characteristics when this substance is dissolved in water are shown in FIG. 5A, and the water performance when this substance is dissolved in water at an aqueous solution concentration of 1% is shown in Table 1. According to these, the viscosity at the time of water solution is reduced, the time for water solution is short, and the handling is easy.
Moreover, the said substance was immersed in water and the relationship between progress of immersion time (elution time) and the amount of eluted substances (measured by the change of a photorefractive index) was investigated. The resulting graph is shown in FIG. On the other hand, a graph showing the relationship between the elution time of a substance and the molecular weight of the substance is shown in FIG. 6 and 7, the molecular weight of this substance can be determined.

(比較例1)
何らの改質処理を行っていないアルギン酸ナトリウムの熱分解温度を測定したところ、187.5℃であった。この物質の熱分解曲線を図1に示す。図1において曲線Cがアルギン酸ナトリウムの分解曲線である。
(Comparative Example 1)
It was 187.5 degreeC when the thermal decomposition temperature of the sodium alginate which did not perform any modification process was measured. The pyrolysis curve of this material is shown in FIG. In FIG. 1, curve C is a decomposition curve of sodium alginate.

なおこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のCに示し、この物質を水溶液濃度1%で水に溶かしたときの水溶性能を表1に示す。これらによると水溶時の粘性が高く、水溶時間が長いことがわかる。
The viscosity characteristics when this substance is dissolved in water are shown in FIG. 5C, and the water solubility when this substance is dissolved in water at an aqueous solution concentration of 1% is shown in Table 1. According to these, it is understood that the viscosity at the time of water solution is high, and the time for water solution is long.

(比較例2)
アルギン酸ナトリウム10gを300ml三口フラスコにとり、氷酢酸200mlを加えて、90℃で1時間加熱攪拌した。冷却後、生成物をガラスフィルターを用いてろ過した。これをあらかじめ0℃以下に冷却した無水酢酸40g、氷酢酸40g、硫酸1gよりなる酢化混酸中に攪拌しながら徐々に加える。この際、外部からも冷却して内部の温度が25℃以上にならないように注意した。加え終わった後も20〜25℃に保って3時間攪拌した。終了後、生成物をガラスフィルターにてろ過し、エタノール洗浄(30分攪拌)を行い室温乾燥させた。この物質はアルギン酸ナトリウムの水酸基が約50%程度アセチル化されたものであった。
この物質の熱分解開始温度を測定したところ184.0℃であった。
(Comparative Example 2)
10 g of sodium alginate was placed in a 300 ml three-necked flask, 200 ml of glacial acetic acid was added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 1 hour. After cooling, the product was filtered using a glass filter. The mixture is gradually added to an acetylated mixed acid composed of 40 g of acetic anhydride, 40 g of glacial acetic acid and 1 g of sulfuric acid, which has been cooled to 0 ° C. or lower in advance, with stirring. At this time, care was taken so that the internal temperature would not exceed 25 ° C. by cooling from the outside. After the addition was completed, the mixture was kept at 20 to 25 ° C and stirred for 3 hours. After completion, the product was filtered through a glass filter, washed with ethanol (stirred for 30 minutes) and dried at room temperature. This substance was obtained by acetylating about 50% of the hydroxyl group of sodium alginate.
It was 184.0 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured.

(実施例2)
約7〜8℃の氷浴で冷却しないこと以外は実施例1と同様の方法で生成物を得た。
この物質の熱分解開始温度を測定したところ208.3℃であった。
(Example 2)
The product was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was not cooled in an ice bath at about 7-8 ° C.
It was 208.3 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured.

(実施例3)
アルギン酸5.0gにプロピレンオキサイド10mlを反応させ、加圧下、約70℃にて3時間、アルギン酸のカルボキシル基部分のエステル化を行った。その後、乾燥、粉砕して生成物を得た。この物質の熱分解開始温度を測定したところ198.7℃であった。また、この物質の熱分解曲線を図1に示す。図1において、曲線Bが、エステル化したアルギン酸の熱分解曲線である。
(Example 3)
10 g of propylene oxide was reacted with 5.0 g of alginic acid, and the carboxyl group portion of alginic acid was esterified under pressure at about 70 ° C. for 3 hours. Then, it dried and grind | pulverized and obtained the product. It was 198.7 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Moreover, the thermal decomposition curve of this substance is shown in FIG. In FIG. 1, curve B is a thermal decomposition curve of esterified alginic acid.

なおこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のBに示し、この物質を水溶液濃度1%で水に溶かしたときの水溶性能を表1に示す。これらによると低濃度時には粘性が低く、水溶時間が短いが、大量に再生処理をすることができない。一方濃度をあげると粘性が急激に上昇するため、水溶時間も長くなり、再生時の溶液の取り扱いが困難となる。   The viscosity characteristics when this substance is dissolved in water are shown in FIG. 5B, and the water-soluble performance when this substance is dissolved in water at an aqueous solution concentration of 1% is shown in Table 1. According to these, when the concentration is low, the viscosity is low and the water-soluble time is short, but a large amount of regeneration treatment cannot be performed. On the other hand, when the concentration is increased, the viscosity rapidly increases, so that the water-soluble time becomes longer, and it becomes difficult to handle the solution during regeneration.

(実施例4)
実施例1にて得られた高分子材料を25℃、湿度50%の条件にて1ヶ月間放置した後、水に溶かして20重量%の水溶液とし、これを平たい金属容器に入れ、2日間常温送風乾燥させて再生物を得た。この物質の熱分解開始温度を測定したところ208.2℃であった。また、この物質の熱分解曲線を図1に示す。
Example 4
The polymer material obtained in Example 1 was allowed to stand for 1 month at 25 ° C. and a humidity of 50%, and then dissolved in water to form a 20% by weight aqueous solution, which was placed in a flat metal container for 2 days. The regenerated material was obtained by drying by blowing at room temperature. The thermal decomposition starting temperature of this substance was measured and found to be 208.2 ° C. Moreover, the thermal decomposition curve of this substance is shown in FIG.

またこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のAに示し、この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
なお、この物質の溶出時間と溶出物質量との関係について調べた。その結果を図6に併記する。
Moreover, the viscosity characteristic when this substance is dissolved in water is shown in FIG. 5A, and the water solubility when this substance is dissolved in water is shown in Table 1. According to these, the viscosity at the time of water-solubility is reduced, the water-solubility time is short, and a larger amount is easy to handle.
In addition, the relationship between the elution time of this substance and the amount of eluted substance was investigated. The results are also shown in FIG.

(実施例5)
水溶時の濃度を10重量%としたこと以外は、実施例4と同様の方法で再生物を得た。
この物質の熱分解開始温度を測定したところ206.4℃であった。また、この物質の熱分解曲線を図1に示す。
(Example 5)
A regenerated product was obtained in the same manner as in Example 4 except that the concentration in water was 10% by weight.
It was 206.4 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Moreover, the thermal decomposition curve of this substance is shown in FIG.

またこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のAに示し、この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
なお、この物質の溶出時間と溶出物質量との関係について調べた。その結果を図6に併記する。
Moreover, the viscosity characteristic when this substance is dissolved in water is shown in FIG. 5A, and the water solubility when this substance is dissolved in water is shown in Table 1. According to these, the viscosity at the time of water-solubility is reduced, the water-solubility time is short, and a larger amount is easy to handle.
In addition, the relationship between the elution time of this substance and the amount of eluted substance was investigated. The results are also shown in FIG.

(実施例6)
水溶時の濃度を30重量%としたこと以外は、実施例4と同様の方法で再生物を得た。
この物質の熱分解開始温度を測定したところ207.5℃であった。また、この物質の熱分解曲線を図1に示す。
(Example 6)
A regenerated product was obtained in the same manner as in Example 4 except that the concentration in water was 30% by weight.
It was 207.5 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Moreover, the thermal decomposition curve of this substance is shown in FIG.

またこの物質を水に溶かしたときの粘度特性を図5のAに示し、この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
なお、この物質の溶出時間と溶出物質量との関係について調べた。その結果を図6に併記する。
Moreover, the viscosity characteristic when this substance is dissolved in water is shown in FIG. 5A, and the water solubility when this substance is dissolved in water is shown in Table 1. According to these, the viscosity at the time of water-solubility is reduced, the water-solubility time is short, and a larger amount is easy to handle.
In addition, the relationship between the elution time of this substance and the amount of eluted substance was investigated. The results are also shown in FIG.

(実施例7)
反応に用いるメチルアミン40%水溶液の代わりにエチルアミン70%水溶液を3.0ml用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で生成物を得た。この物質の熱分解開始温度を測定したところ202.9℃であった。この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると反応前の物質アルギン酸に比較して、水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
(Example 7)
A product was obtained in the same manner as in Example 1 except that 3.0 ml of a 70% aqueous solution of ethylamine was used instead of the 40% aqueous solution of methylamine used in the reaction. It was 202.9 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Table 1 shows the water-soluble performance when this substance is dissolved in water. According to these, compared with the material alginic acid before the reaction, the viscosity at the time of water solution is reduced, the time for water solution is short, and a larger amount of handling is easy.

(実施例8)
水溶時の濃度を10重量%としたこと以外は、実施例7と同様の方法で再生物を得た。この物質の熱分解開始温度を測定したところ205.3℃であった。この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると反応前の物質アルギン酸に比較して、水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
(Example 8)
A regenerated product was obtained in the same manner as in Example 7 except that the concentration in water was 10% by weight. It was 205.3 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Table 1 shows the water-soluble performance when this substance is dissolved in water. According to these, compared with the material alginic acid before the reaction, the viscosity at the time of water solution is reduced, the time for water solution is short, and a larger amount of handling is easy.

(実施例9)
水溶時の濃度を30重量%としたこと以外は、実施例7と同様の方法で再生物を得た。この物質の熱分解開始温度を測定したところ200.6℃であった。この物質を水溶したときの水溶性能を表1に示す。これらによると反応前の物質アルギン酸に比較して、水溶時の粘性が低減されており、水溶時間が短く、より大量の取り扱いが容易な状態となっている。
Example 9
A regenerated product was obtained in the same manner as in Example 7 except that the concentration in water was 30% by weight. It was 200.6 degreeC when the thermal decomposition start temperature of this substance was measured. Table 1 shows the water-soluble performance when this substance is dissolved in water. According to these, compared with the material alginic acid before the reaction, the viscosity at the time of water solution is reduced, the time for water solution is short, and a larger amount of handling is easy.

(評価)
上記実施例1およびその物質の再生材である実施例4、5、6の物質について、その物質の溶出時間と溶出物質量との関係について調べた図6、および溶出時間と分子量との関係を示す図7から明らかなように、実施例1の物質の再生前後の分子量分布曲線に変化がほとんど認められない(重量平均分子量Mwに換算すると、6000以下の範囲)ことから、大幅に低粘性となった性質は高分子の分解による劣化に起因するものではないと言え、材料の特性に与える影響はほとんどないと考えられる。
(Evaluation)
FIG. 6 shows the relationship between the elution time of the substance and the amount of the eluted substance, and the relationship between the elution time and the molecular weight of Example 1 and the substances of Examples 4, 5, and 6 which are regenerated materials of the substance. As is clear from FIG. 7, since there is almost no change in the molecular weight distribution curve before and after the regeneration of the substance of Example 1 (in terms of the weight average molecular weight Mw, a range of 6000 or less), the viscosity is greatly reduced. It can be said that the obtained properties are not caused by degradation due to decomposition of the polymer, and it is considered that there is almost no influence on the characteristics of the material.

以上の実施例および比較例について、高分子材料の置換基の種類、水溶液濃度、反応条件、熱分解開始温度の測定結果について表2にまとめた。   Table 2 summarizes the results of measurement of the types of substituents of the polymer material, the aqueous solution concentration, the reaction conditions, and the thermal decomposition start temperature for the above Examples and Comparative Examples.

前記表2から明らかなように、本発明の実施例の高分子材料においては、熱分解開始温度が何れも190℃を上回っており、成形材料として実用的な範囲の耐熱性を有しているのに対して、比較例の高分子材料においては、熱分解温度が190℃を下回っており、成形材料としては耐熱性が不十分であった。   As is apparent from Table 2, in the polymer materials of the examples of the present invention, the thermal decomposition starting temperatures are both higher than 190 ° C., and have heat resistance in a practical range as a molding material. On the other hand, in the polymer material of the comparative example, the thermal decomposition temperature was lower than 190 ° C., and the heat resistance was insufficient as a molding material.

また、前記実施例および比較例の物質の熱分解曲線を示す図1から明らかなように、何らの置換処理を行っていないアルギン酸(曲線C)においては、100℃程度で、熱分解が始まっており、十分な耐熱性を有していないことが明かである。一方、アミド化したアルギン酸(曲線A)、及びエステル化したアルギン酸(曲線B)のいずれの高分子材料においても、この領域で、アルギン酸よりも熱分解の程度が低く、耐熱性が改善されていることが明らかとなった。   Further, as is apparent from FIG. 1 showing the thermal decomposition curves of the materials of the examples and comparative examples, in the alginic acid (curve C) which has not been subjected to any substitution treatment, thermal decomposition started at about 100 ° C. It is clear that it does not have sufficient heat resistance. On the other hand, in both polymer materials of amidated alginic acid (curve A) and esterified alginic acid (curve B), the degree of thermal decomposition is lower than alginic acid and heat resistance is improved in this region. It became clear.

また実施例4から実施例9までの再生された材料についても、耐熱性は維持できており、本材料は経時変化や再生プロセスによって特性劣化に影響を与えることが少ない材料といえる。
Also, the regenerated materials from Example 4 to Example 9 can maintain heat resistance, and this material can be said to be a material that hardly affects the deterioration of characteristics due to changes over time or the regeneration process.

本発明の実施例及び比較例によって得られる高分子材料の熱分解曲線を示すグラフ。The graph which shows the thermal decomposition curve of the polymeric material obtained by the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例で得られた物質のIRチャート。The IR chart of the substance obtained by the Example of this invention. 本発明の実施例で得られた物質のNMRチャート。The NMR chart of the substance obtained by the Example of this invention. 本発明の実施例で得られた物質のNMRチャートの要部拡大図。The principal part enlarged view of the NMR chart of the substance obtained by the Example of this invention. 本発明の実施例で得られた物質と、アルギン酸エステル、アルギン酸塩の粘度特性の比較図。The comparison figure of the viscosity characteristic of the substance obtained in the Example of this invention, alginate, and alginate. 本発明の実施例で得られた物質を水に浸漬した経過時間とその物質の溶出量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the elapsed time which immersed the substance obtained in the Example of this invention in water, and the elution amount of the substance. 物質の溶出時間と分子量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the elution time of a substance, and molecular weight.

Claims (3)

下記化学式1で表される繰り返し単位を有する高分子材料、または下記化学式1と化学式2で表される繰り返し単位を有する高分子材料によって成形された成形体を水に溶解して高分子材料水溶液を得る工程と、
前記工程で調製した前記高分子材料の水溶液から、水を除去して再生ポリマー原料を得る工程を有することを特徴とする高分子材料の再生方法。
化学式1

式中、R1は、アルコキシ基(−OR)および、カルバモイル基(−CONR2)から選ばれる少なくとも1個の基を表す。Rは、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基もしくは置換アルキル基を表す。なお、上記化学式1に示す化合物において、糖の環の同一の炭素に結合している水素および水酸基が、その位置を交換した異性体であっても差し支えない。

化学式2

式中、前記化学式2において、R2は、カルボキシル基(−COOH)、カルボキシル基の塩(−COOM)、ホルミル基(−CHO)、カルボニル基(−COR)、及び、アルコキシカルボニル基(−COOR)から選ばれる少なくとも1個の基を表し、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基もしくは置換アルキル基を表し、Mは一価の金属イオンを表す。なお、上記化学式2に示す化合物において、糖の環の同一の炭素に結合している水素および水酸基が、その位置を交換した異性体であっても差し支えない。
A polymer material having a repeating unit represented by the following chemical formula 1 or a molded body molded by a polymer material having a repeating unit represented by the following chemical formula 1 and chemical formula 2 is dissolved in water to prepare an aqueous polymer material solution. Obtaining a step;
A method for regenerating a polymer material, comprising the step of removing water from the aqueous solution of the polymer material prepared in the step to obtain a regenerated polymer raw material.
Chemical formula 1

In the formula, R1 represents at least one group selected from an alkoxy group (—OR) and a carbamoyl group (—CONR2). R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a substituted alkyl group. In the compound represented by the above chemical formula 1, hydrogen and hydroxyl group bonded to the same carbon of the sugar ring may be isomers whose positions are exchanged.

Chemical formula 2

In the chemical formula 2, R2 represents a carboxyl group (—COOH), a carboxyl group salt (—COOM), a formyl group (—CHO), a carbonyl group (—COR), and an alkoxycarbonyl group (—COOR). Represents at least one group selected from: R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a substituted alkyl group, and M represents a monovalent metal ion. In the compound represented by the chemical formula 2, hydrogen and hydroxyl group bonded to the same carbon of the sugar ring may be isomers whose positions are exchanged.
前記高分子材料の再生方法において、前記高分子材料水溶液の濃度が10%以上30%以下で、粘度が10mPa・s以上1000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1に記載の高分子材料の再生方法。   2. The polymer according to claim 1, wherein the concentration of the aqueous polymer material solution is 10% to 30% and the viscosity is 10 mPa · s to 1000 mPa · s. Material recycling method. 前記化学式1で表される繰り返し単位を有する高分子材料の置換基R1がカルバモイル基(CONR2)であることを特徴とする請求項1に記載の高分子材料の再生方法。
なお、前記カルバモイル基のRは水素原子もしくはアルキル基を表す。

The method for regenerating a polymer material according to claim 1, wherein the substituent R1 of the polymer material having a repeating unit represented by the chemical formula 1 is a carbamoyl group (CONR2).
R of the carbamoyl group represents a hydrogen atom or an alkyl group.

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