JP2008063356A - 樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、主としてL−乳酸単位からなり融点が140〜180℃のポリ乳酸(A)と、主としてD―乳酸単位からなり融点が140〜180℃のポリ乳酸(B)とを、(A)と(B)との重量比が10:90〜90:10の範囲で共存させ、ポリ乳酸のホモ結晶に由来する融点以上、ステレオコンプレックス結晶に由来する融点未満の温度範囲で熱処理することを特徴とする樹脂組成物の製造方法である。
【選択図】図1
Description
しかしポリ乳酸は、汎用ポリマーに比べ耐熱性に問題がある。ポリ乳酸のガラス転移温度は約60℃と低く、これを超える温度では軟化するため、高温環境下での使用では変形し、耐熱性が必要である用途には利用が困難であった。
本発明は、ポリ乳酸(A)およびポリ乳酸(B)を共存させ、ホモ結晶に由来する融点以上、ステレオコンプレックス結晶に由来する融点未満の温度範囲で熱処理することを特徴とする樹脂組成物の製造方法である。
ポリ乳酸(A)は、主としてL−乳酸単位からなる。ポリ乳酸(A)は、L−乳酸単位を90モル%以上含有することが好ましい。ポリ乳酸(A)中のL−乳酸単位の含有量は、好ましくは90モル%以上100モル%以下、より好ましくは92モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは95モル%以上100モル%以下である。
ポリ乳酸(A)は、D−乳酸単位および/または乳酸以外の共重合成分を10モル%以下含んでいてもよい。またポリ乳酸(A)中のD乳酸単位および/または乳酸以外の共重合成分の含有量は、好ましくは0モル%以上10モル%以下、より好ましくは0モル%以上8モル%以下、さらに好ましくは0モル%以上5モル%以下である。
ポリ乳酸(B)は、L−乳酸単位および/または乳酸以外の共重合成分を10モル%以下含んでいてもよい。またポリ乳酸(B)中のL−乳酸単位および/または乳酸以外の共重合成分の含有量は、好ましくは0モル%以上10モル%以下、より好ましくは0モル%以上8モル%以下、さらに好ましくは0モル%以上5モル%以下である。
ポリ乳酸(B)の融点は、140〜180℃、好ましくは150〜176℃のである。ポリ乳酸(B)の重量平均分子量は、5万〜50万である。好ましくは7万〜30万、より好ましくは10万〜25万である。
ポリ乳酸(A)とポリ乳酸(B)との重量比は、前者:後者=10:90〜90:10である。25:75〜75:25であることが好ましく、さらに好ましくは40:60〜60:40である。特に好ましくは50:50である。一方の重量比が10未満、90を超えると、ホモ結晶化が優先してしまい、ステレオコンプレックスを形成し難くなるので好ましくない。
熱処理は、ホモ結晶に由来する融点(Tmh)以上、ステレオコンプレックス結晶に由来する融点(Tms)未満の温度範囲で維持することにより行う。
Tmhは、ポリ乳酸(A)およびポリ乳酸(B)の内、光学純度の高い方のポリ乳酸のホモ結晶に由来する融点のことをいう。L−乳酸単位を100モル%含有するポリ乳酸(A)の、Tmhは176℃である。L−乳酸単位を90モル%、D―乳酸単位を10モル%含有するポリ乳酸(A)のTmhは150℃である。D−乳酸単位を100モル%含有するポリ乳酸(B)のTmhは176℃である。D―乳酸単位を90モル%、L―乳酸単位を10モル%含有するポリ乳酸(B)の、Tmhは150℃である。
Tmsは、ポリ乳酸(A)と(B)から形成されるステレオコンプレックス結晶に由来する融点のことをいう。L−乳酸単位を100モル%含有するポリ乳酸(A)とD−乳酸単位を100モル%含有するポリ乳酸(A)との、Tmsは220−230℃である。L−乳酸単位を90モル%、D―乳酸単位を10モル%含有するポリ乳酸(A)とD―乳酸単位を90モル%、L―乳酸単位を10モル%含有するポリ乳酸(B)の、Tmsは190℃である。Tmsは、ステレオコンプレックスポリ乳酸を調製した後、サンプルについてDSC測定を行い、ステレオコンプレックス結晶に由来する融点を測定して求めることができる。ステレオコンプレックス結晶の融点以上であると、ポリマーが溶融してしまい、回収する上で、非常に操作が煩雑となるため好ましくない。固相状態で熱処理することにより耐熱性に優れた樹脂組成物が得られる。
熱処理に用いる装置は特に限定されるものではないが、たとえば、常圧および減圧下で使用できるバッチ式の乾燥機、回転式のエバポレーター、連続式の流動式乾燥機などで行なうことが出来る。
ポリ乳酸(A)および(B)を混合するために用いる混合装置としては、溶融によって混合する場合にはバッチ式の攪拌翼がついた反応器、連続式の反応器のほか、二軸あるいは一軸のエクストルーダー、粉体で混合する場合にはタンブラー式の粉体混合器、連続式の粉体混合器、各種のミリング装置などを好適に用いることができる。
樹脂組成物は、DSC測定の昇温過程において、融解ピークのうち、200℃以上の融解ピークの割合は、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上100%以下、さらにより好ましくは100%である。この融解ピークは、ステレオコンプレックスに由来する。融解エンタルピーは、好ましくは15J/g以上、より好ましくは20J/g以上である。
(1)重量平均分子量(Mw):
ポリマーの重量平均分子量はGPC(カラム温度40℃、クロロホルム)により、ポリスチレン標準サンプルとの比較で求めた。
DSCを用いて、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分で測定し、結晶化点(Tc)、結晶化エンタルピー(△Hc)、融点(Tm)および融解エンタルピー(ΔHm)を求めた。
200℃以上の融解ピークの割合(%)は、200℃以上(高温)の融解ピーク面積と140〜180℃(低温)融解ピーク面積から以下の式により算出した。
R200以上(%)=A200以上/(A200以上+A140〜180)×100
R200以上:200℃以上の融解ピークの割合
A200以上:200℃以上の融解ピーク面積
A140〜180:140〜180℃の融解ピーク面積
L−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)3000gをフラスコに加え、系内を窒素置換した後、ステアリルアルコール4.07g、触媒としてオクチル酸スズ0.225gを加え、190℃、2時間、重合を行い、ポリマーを得た。このポリマーを7%5N塩酸のアセトン溶液で洗浄し、触媒を除去し、ポリ乳酸(A1)を得た。重量平均分子量17万であった。融点(Tm)は176℃であった。結晶化点(Tc)は138℃であった。
L−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)2925gとD−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)75gをフラスコに加え、系内を窒素置換した後、ステアリルアルコール10g、触媒としてオクチル酸スズ0.225gを加え、190℃、2時間、重合を行い、ポリマーを得た。このポリマーを7%5N塩酸のアセトン溶液で洗浄し、触媒を除去し、ポリ乳酸(A2)を得た。重量平均分子量13万であった。融点(Tm)は159℃であった。結晶化点(Tc)は132℃であった。
D−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)3000gをフラスコに加え、系内を窒素置換した後、ステアリルアルコール5.90g、触媒としてオクチル酸スズ0.225gを加え、190℃、2時間、重合を行い、ポリマーを得た。このポリマーを7%5N塩酸のアセトン溶液で洗浄し、触媒を除去し、ポリ乳酸(B1)を得た。重量平均分子量20万であった。融点(Tm)は177℃であった。結晶化点(Tc)は134℃であった。
L−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)75g、D−ラクチド(株式会社武蔵野化学研究所)2925gをフラスコに加え、系内を窒素置換した後、ステアリルアルコール10g、触媒としてオクチル酸スズ0.225gを加え、190℃、2時間、重合を行い、ポリマーを得た。このポリマーを7%5N塩酸のアセトン溶液で洗浄し、触媒を除去し、ポリ乳酸(B2)を得た。重量平均分子量14万であった。融点(Tm)は161℃であった。結晶化点(Tc)は132℃であった。
重量比50/50のポリ乳酸(A1)およびポリ乳酸(B1)を窒素雰囲気下、フラスコにて240℃で混練し、チップ化した。得られたチップを窒素フローしているバッチ式の回転式乾燥機に入れ、215℃にて、1.5時間処理した。得られたチップの重量平均分子量は17万であった。この樹脂についてDSC測定を行った。その結果、DSCチャートには、結晶化ピークは観測されず、融点235℃の融解ピークが観測され、融解エンタルピーは69J/gであった。140〜180℃の融解ピークは観測されず、200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は100%であった。この樹脂チップのDSCチャートを図1に示す。
重量比50/50のポリ乳酸(A2)およびポリ乳酸(B2)を二軸ルーダーにて240℃で混練し、チップ化した。このときの重量平均分子量は13万であった。DSCを測定したところ、200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は53%であった。このチップを窒素気流下の熱風循環乾燥機に入れ、200℃にて、3時間処理した。得られたチップの重量平均分子量は12万であった。この樹脂についてDSC測定を行った。その結果、DSCチャートには、融点208℃の融解ピークが観測され、その樹脂重量あたりの融解エンタルピーは45J/gであった。200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は100%であった。
重量比50/50のポリ乳酸(A2)およびポリ乳酸(B2)を二軸ルーダーにて240℃で混練し、チップ化した。チップをバッチ式の回転式乾燥機に入れ、減圧下、200℃にて、3時間処理した。得られたチップの重量平均分子量は11万であった。この樹脂についてDSC測定を行った。その結果、DSCチャートには、融点213℃の融解ピークが観測され、その樹脂重量あたりの融解エンタルピーは46J/gであった。200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は88%であった。
重量比50/50のポリ乳酸(A2)およびポリ乳酸(B2)をドライブレンド後、射出成形にて、成型品を作成した。成型品を窒素気流下の熱風循環乾燥機に入れ、200℃にて、3時間処理した。得られた成型品の重量平均分子量は13万であった。この樹脂についてDSC測定を行った。その結果、DSCチャートには、融点209℃の融解ピークが観測され、その樹脂重量あたりの融解エンタルピーは48J/gであった。200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は92%であった。
重量比50/50のポリ乳酸(A1)およびポリ乳酸(B1)を二軸混練機(ZSK−25、製)で260℃で混合し、チップ化した。得られたチップを窒素フローしている熱風乾燥機に入れ、融点より低い130℃にて、3時間処理した。得られたチップの重量平均分子量は11万であった。この樹脂についてDSC測定を行った。その結果、DSCチャートには、140〜180℃の融解ピークも観測され観測され、200℃以上の融解ピークの割合(R200以上)は46%であった。
重量比50/50のポリ乳酸(A1)およびポリ乳酸(B1)を二軸混練機(ZSK−25、製)で260℃で混合し、チップ化した。得られたチップを窒素フローしている熱風乾燥機に入れ、250℃にて、3時間処理した。チップは溶融してしまい、チップの形状を保っていなかった。
ポリ乳酸(A1)を窒素フローしている熱風乾燥機に入れ、200℃にて、3時間処理した。チップは溶融してしまい、チップの形状を保っていなかった。
Claims (6)
- 主としてL−乳酸単位からなり融点が140〜180℃のポリ乳酸(A)と、主としてD―乳酸単位からなり融点が140〜180℃のポリ乳酸(B)とを、(A)と(B)との重量比が10:90〜90:10の範囲で共存させ、ポリ乳酸のホモ結晶に由来する融点以上、ステレオコンプレックス結晶に由来する融点未満の温度範囲で熱処理することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
- 樹脂組成物は、示差走査熱量計(DSC)測定の昇温過程において、90〜130℃の範囲に結晶化ピークが存在しないか、存在してもその結晶化エンタルピーが10J/g以下であり、かつ融解ピークのうち、200℃以上の融解ピークの割合が80%以上である請求項1記載の方法。
- 樹脂組成物は、示差走査熱量計(DSC)測定において、融解エンタルピーが15J/g以上である請求項1記載の方法。
- 熱処理を、空気もしくは不活性ガスの存在下、または減圧下で行う請求項1記載の方法。
- 熱処理を30mmHg以下の減圧下で行う請求項4記載の方法。
- 不活性ガスが、窒素またはアルゴンである請求項4記載の方法。
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