JP2008248029A - Process for preparing block copolymer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for preparing a block copolymer of an aromatic polyester with polylactic acid which excels in the rate of crystallization. <P>SOLUTION: The process for preparing the block copolymer comprises ring-opening a lactide in the presence of an aromatic polyester. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブロックコポリマーに関する。さらに詳しくは、芳香族ポリエステルとポリ乳酸からの繰り返し単位を有するブロックコポリマーに関する。また、該ブロックコポリマーを含有する組成物に関する。   The present invention relates to block copolymers. More specifically, the present invention relates to a block copolymer having a repeating unit from an aromatic polyester and polylactic acid. The present invention also relates to a composition containing the block copolymer.

石油由来のプラスチックの多くは軽く強靭であり耐久性に優れ、容易かつ任意に成形することが可能であるので、量産されて我々の生活を多岐にわたって支えてきた。しかし、これらプラスチックは環境中に廃棄された場合、容易に分解されずに蓄積する。また、焼却の際には大量の二酸化炭素を放出し、地球温暖化に拍車を掛けている。
かかる現状に鑑み、脱石油原料から成る樹脂、所謂植物由来樹脂が盛んに研究されるようになってきた。現在、盛んに検討されているポリ乳酸は、トウモロコシをはじめとする穀物を発酵させて乳酸とし、これを環状二量化した後に開環重合して得られる。ポリ乳酸は脂肪族カルボン酸エステル単位を有し、微生物により分解され易い。その反面、熱安定性に乏しく、溶融紡糸、射出成形、溶融製膜などの高温に晒される成形工程における分子量低下、或いは色相悪化が深刻である。
ポリ乳酸は、脂肪族ポリエステルの範疇にあっては耐熱性に優れ、色相、機械強度のバランスが取れたプラスチックであるが、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートに代表される石油化学系ポリエステルと比較すると耐熱性と耐加水分解性に劣る。このような現状を打開すべく、ポリ乳酸の性能向上について検討がなされてきた。その一例として石油系芳香族ポリエステルとのコポリマーが挙げられる。
Many petroleum-derived plastics are light and tough, have excellent durability, can be easily and arbitrarily molded, and have been mass-produced to support our lives. However, when these plastics are disposed in the environment, they accumulate without being easily decomposed. Incineration also releases a large amount of carbon dioxide, spurring global warming.
In view of the current situation, resins made from non-petroleum raw materials, so-called plant-derived resins, have been actively studied. Currently, polylactic acid, which is being actively studied, is obtained by fermenting corn and other grains to form lactic acid, and cyclic dimerizing it, followed by ring-opening polymerization. Polylactic acid has an aliphatic carboxylic acid ester unit and is easily degraded by microorganisms. On the other hand, thermal stability is poor, and molecular weight reduction or hue deterioration is serious in molding processes exposed to high temperatures such as melt spinning, injection molding, and melt film formation.
Polylactic acid is a plastic with excellent heat resistance and balanced hue and mechanical strength in the category of aliphatic polyesters, but it is more heat resistant than petrochemical polyesters typified by polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Inferior in resistance and hydrolysis resistance. In order to overcome this situation, studies have been made on improving the performance of polylactic acid. One example is a copolymer with a petroleum aromatic polyester.

例えば特許文献1には、ポリブチレンテレフタレートとポリ乳酸とを混練し、生分解性を付与したコポリマーが得られることを教示しているが、この方法では乳酸単位とテレフタル酸単位のエステル交換反応が進行し、結晶性に乏しいコポリマーしか得られない。
また特許文献2には、ポリ乳酸とポリブチレンテレフタレートを混合し、固相重合させるとブロックコポリマーが生成することを教示しているが、固相重合には長時間を要し、ブロック鎖長の制御が困難である。また、得られたブロックコポリマーの重量平均分子量はトータルで2〜3万であり十分な力学物性は見込めず、実質的に糸やフィルムのような加工品への展開は難しい。また時間が経過するとエステル交換が進行し、その結果、結晶融点の低下や結晶化速度の遅延を招くことは特許文献1の製法と同様である。このような現象は、射出成形のサイクルを低下させ、製品の耐熱性を低下させる。上記のように、工業用途として使用が可能な芳香族ポリエステルとポリ乳酸とのコポリマーの製造方法は提案されていない。
特開2006−63199号公報 特開2004−285151号公報
For example, Patent Document 1 teaches that polybutylene terephthalate and polylactic acid are kneaded to obtain a copolymer imparted with biodegradability. In this method, a transesterification reaction between a lactic acid unit and a terephthalic acid unit is performed. Only a copolymer that progresses and has poor crystallinity is obtained.
Patent Document 2 teaches that a block copolymer is formed when polylactic acid and polybutylene terephthalate are mixed and solid-phase polymerized. However, solid-phase polymerization requires a long time, and the block chain length is long. It is difficult to control. In addition, the weight average molecular weight of the obtained block copolymer is 20,000 to 30,000 in total, and sufficient mechanical properties cannot be expected, so that it is substantially difficult to develop into processed products such as yarns and films. Further, as time passes, transesterification proceeds, and as a result, the crystal melting point is lowered and the crystallization rate is delayed as in the production method of Patent Document 1. Such a phenomenon reduces the cycle of injection molding and reduces the heat resistance of the product. As described above, a method for producing a copolymer of an aromatic polyester and polylactic acid that can be used for industrial use has not been proposed.
JP 2006-63199 A JP 2004-285151 A

本発明の目的は、結晶化速度に優れた、芳香族ポリエステルとポリ乳酸とのブロックコポリマーを製造する方法を提供することにある。また本発明の目的は、該ブロックコポリマーを含有する耐熱性に優れた組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a block copolymer of an aromatic polyester and polylactic acid having an excellent crystallization rate. Moreover, the objective of this invention is providing the composition excellent in the heat resistance containing this block copolymer.

本発明者らは、芳香族ポリエステルの存在下で、ラクチドを開環重合すると、芳香族ポリエステルとポリ乳酸とのブロックコポリマーが得られ、ブロックコポリマーは、芳香族ポリエステルの特徴である迅速な結晶化速度を有することを見出し、本発明を完成した。また、L−ラクチド由来のブロックコポリマーと、D−ラクチド由来のブロックコポリマーとを溶融混練すると、高融点で耐熱性に優れた組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors obtained ring-opening polymerization of lactide in the presence of aromatic polyester to obtain a block copolymer of aromatic polyester and polylactic acid, which is a rapid crystallization characteristic of aromatic polyester. It has been found that it has speed, and the present invention has been completed. Further, the inventors have found that a composition having a high melting point and excellent heat resistance can be obtained by melt-kneading a block copolymer derived from L-lactide and a block copolymer derived from D-lactide, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、芳香族ポリエステルの存在下でラクチドを開環重合することを特徴とするブロックコポリマーの製造方法である。本発明は、上記の方法により得られる結晶融点が160〜230℃のブロックコポリマーを包含する。さらに該ブロックコポリマーからなる成形品を包含する。
本発明は、芳香族ポリエステルの存在下でL−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(i)と、芳香族ポリエステルの存在下でD−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(ii)とを、溶融混錬することを特徴とする組成物の製造方法である。本発明は、上記方法により得られる結晶融点が190〜230℃の組成物を包含する。さらに本発明は該組成物からなる成形品を包含する。
That is, the present invention is a method for producing a block copolymer, which comprises ring-opening polymerization of lactide in the presence of an aromatic polyester. The present invention includes a block copolymer having a crystal melting point of 160 to 230 ° C. obtained by the above method. Furthermore, the molded article which consists of this block copolymer is included.
The present invention relates to a block copolymer (i) obtained by ring-opening polymerization of L-lactide in the presence of an aromatic polyester, and a block obtained by ring-opening polymerization of D-lactide in the presence of an aromatic polyester. A method for producing a composition comprising melt-kneading a copolymer (ii). The present invention includes a composition having a crystal melting point of 190 to 230 ° C. obtained by the above method. Furthermore, this invention includes the molded article which consists of this composition.

本発明によれば、迅速な結晶化速度を有するブロックコポリマーを製造することができる。また本発明によれば、耐熱性に優れた組成物が得られる。   According to the present invention, a block copolymer having a rapid crystallization rate can be produced. Moreover, according to this invention, the composition excellent in heat resistance is obtained.

以下、本発明を詳細に説明する。
<ブロックコポリマーの製造方法>
(芳香族ポリエステル)
芳香族ポリエステルは、実質的に下記式で表される繰り返し単位を含有する。即ち、芳香族ポリエステルは、好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%の下記式で表される繰り返し単位を含有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Method for producing block copolymer>
(Aromatic polyester)
The aromatic polyester substantially contains a repeating unit represented by the following formula. That is, the aromatic polyester preferably contains 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol% of repeating units represented by the following formula.

Figure 2008248029
Figure 2008248029

式中Arは、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、Rは、炭素数2〜6の脂肪族炭化水素基を示す。芳香族炭化水素基として、フェニレン基、ナフタレン−ジイル基などが挙げられる。芳香族炭化水素基は、炭素数6〜12のアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。炭素数6〜12のアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。   In the formula, Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, and R represents an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group and a naphthalene-diyl group. The aromatic hydrocarbon group may be substituted with an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms or a halogen atom. Examples of the alkyl group having 6 to 12 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.

芳香族ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸およびジオールの重縮合反応によって得られる。芳香族ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。ジオールとして、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。結晶化速度と結晶融点の適正を考慮に入れた場合、テレフタル酸または2,6−ナフタレンジカルボン酸と、1,4−ブタンジオールまたは1,6−ヘキサンジオールの組み合わせが特に良好な結果を与える。
他の繰り返し単位は、Arが脂肪族炭化水素基の単位、Rが芳香族炭化水素基の単位である。
The aromatic polyester is obtained by a polycondensation reaction of an aromatic dicarboxylic acid and a diol. Examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, and the like. As the diol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol 1,4-cyclohexanedimethanol and the like. A combination of terephthalic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol gives particularly good results when taking into account the appropriateness of the crystallization rate and the crystalline melting point.
The other repeating units are Ar units of aliphatic hydrocarbon groups and R units of aromatic hydrocarbon groups.

芳香族ポリエステルの重縮合反応は、芳香族ジカルボン酸のジメチルエステルとジオール単位とをそれらの融点以上で反応させるエステル交換法が好適である。重合触媒としてはチタンテトラ−n−ブトキシド、酢酸カルシウム/酸化ゲルマニウム系、酢酸カルシウム/酸化アンチモン系、酢酸マンガン/酸化アンチモン系等が用いられるが、反応速度や芳香族ポリエステルの色相を考慮すると、チタンテトラ−n−ブトキシドや酢酸カルシウム/酸化ゲルマニウム系が好ましい。重縮合の条件としては、原料が溶解する温度からエステル交換を開始し、理論量のメタノールが留出するのを待って温度と反応容器内の真空度を上げる方法が好ましい。エステル交換時に反応速度を高める目的で、反応温度を段階的に上げる方法も好ましい形態であるが、原料が昇華しないように注意が必要である。最終的には反応温度を芳香族ポリエステルの結晶融点プラス30℃、真空度を1mmHg以下に到達させるように制御すると、色相、分子量共に満足なものが得られる。   For the polycondensation reaction of the aromatic polyester, a transesterification method in which the dimethyl ester of the aromatic dicarboxylic acid and the diol unit are reacted at their melting points or higher is suitable. As the polymerization catalyst, titanium tetra-n-butoxide, calcium acetate / germanium oxide, calcium acetate / antimony oxide, manganese acetate / antimony oxide, etc. are used, but considering the reaction rate and hue of the aromatic polyester, titanium Tetra-n-butoxide and calcium acetate / germanium oxide are preferred. As the conditions for polycondensation, a method of starting transesterification from the temperature at which the raw materials are dissolved and waiting for the theoretical amount of methanol to distill and raising the temperature and the degree of vacuum in the reaction vessel is preferred. In order to increase the reaction rate at the time of transesterification, a method of increasing the reaction temperature stepwise is also a preferred form, but care must be taken not to sublime the raw material. Ultimately, when the reaction temperature is controlled to reach the crystalline melting point of the aromatic polyester plus 30 ° C. and the degree of vacuum reaches 1 mmHg or less, satisfactory hue and molecular weight can be obtained.

芳香族ポリエステルの重量平均分子量は、好ましくは5千〜10万、より好ましくは1万〜5万である。芳香族ポリエステルの重量平均分子量が上記範囲以下である場合、その結晶融点が低下し組成物全体の結晶融点を低下させてしまう。また上記範囲以上である場合、分子の運動性が低下するためにラクチドとの反応が効率的に進行せず目的の組成物が得られない。
芳香族ポリエステルの結晶融点は、好ましくは160〜230℃、より好ましくは180〜220℃である。芳香族ポリエステルの結晶融点がこの範囲未満である場合は、最終的なブロックコポリマーの結晶融点が低下し、この範囲を超えると、溶融温度が高すぎ、ラクチドとの溶融混練には適さずブロックコポリマーの色相が極端に悪化する。
芳香族ポリエステルの100℃における半結晶化時間は、好ましくは1〜60秒、より好ましくは5〜30秒である。半結晶化時間が60秒よりも長い場合は、ブロックコポリマーの迅速な結晶化には寄与しなくなる。
The weight average molecular weight of the aromatic polyester is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000. When the weight average molecular weight of the aromatic polyester is not more than the above range, the crystal melting point thereof is lowered and the crystal melting point of the whole composition is lowered. On the other hand, when the amount is more than the above range, the mobility of the molecule is lowered, so that the reaction with lactide does not proceed efficiently and the intended composition cannot be obtained.
The crystalline melting point of the aromatic polyester is preferably 160 to 230 ° C, more preferably 180 to 220 ° C. If the crystalline melting point of the aromatic polyester is less than this range, the crystal melting point of the final block copolymer is lowered, and if it exceeds this range, the melting temperature is too high and is not suitable for melt kneading with lactide. The hue of is extremely deteriorated.
The half crystallization time of the aromatic polyester at 100 ° C. is preferably 1 to 60 seconds, more preferably 5 to 30 seconds. When the half crystallization time is longer than 60 seconds, it does not contribute to the rapid crystallization of the block copolymer.

(ラクチド)
ラクチドは、L−ラクチドまたはD−ラクチドである。ラクチドは、光学異性体の含有量が少ない方が好ましい。例えばLラクチドにおけるDラクチドとDLラクチドの含有量は、好ましくは0%以上1%未満、より好ましくは0%以上0.5%未満、さらに好ましくは0%以上0.1%未満である。
(Lactide)
Lactide is L-lactide or D-lactide. Lactide preferably has a low content of optical isomers. For example, the content of D-lactide and DL-lactide in L-lactide is preferably 0% or more and less than 1%, more preferably 0% or more and less than 0.5%, and even more preferably 0% or more and less than 0.1%.

(開環重合)
ブロックコポリマーは、芳香族ポリエステルのOH末端を開始剤としてラクチドを開環重合することにより製造することができる。開環重合は、芳香族ポリエステルとラクチドとを反応容器内で金属触媒の存在下、加熱することにより行うことができる。
添加するラクチドの量は、芳香族ポリエステル10重量部に対して5〜300重量部、好ましくは20〜250重量部、より好ましくは50〜100重量部である。ラクチドの量が適量を外れる場合は、ブロックコポリマーが生成せず、ポリ−L−乳酸やポリ−D−乳酸のみが生成する。
ブロックコポリマーのポリ乳酸単位の割合は、好ましくは5〜95%、より好ましくは20〜80%である。ポリ乳酸単位が上記範囲外である場合は、実質的な物性がポリ乳酸、或いは芳香族ポリエステルそのものと何ら変わらない。
(Ring-opening polymerization)
The block copolymer can be produced by ring-opening polymerization of lactide using the OH terminal of the aromatic polyester as an initiator. The ring-opening polymerization can be performed by heating the aromatic polyester and lactide in the reaction vessel in the presence of a metal catalyst.
The amount of lactide to be added is 5 to 300 parts by weight, preferably 20 to 250 parts by weight, more preferably 50 to 100 parts by weight, based on 10 parts by weight of the aromatic polyester. When the amount of lactide deviates from an appropriate amount, no block copolymer is produced, and only poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid is produced.
The proportion of polylactic acid units in the block copolymer is preferably 5 to 95%, more preferably 20 to 80%. When the polylactic acid unit is outside the above range, the substantial physical properties are not different from polylactic acid or the aromatic polyester itself.

金属触媒としては、アルカリ土類金属、希土類金属、第三周期の遷移金属、アルミニウム、ゲルマニウム、スズおよびアンチモンからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素を含む化合物が好ましい。アルカリ土類金属として、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどが挙げられる。希土類元素として、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウムなどが挙げられる。第三周期の遷移金属として、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、チタンが挙げられる。
金属触媒は、これらの金属のカルボン酸塩、アルコキシド、アリールオキシド、或いはβ−ジケトンのエノラート等として添加することができる。重合活性や色相を考慮した場合、オクチル酸スズ、チタンテトライソプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシドが特に好ましい。触媒量は、ラクチド100重量部に対して、好ましくは0.001〜0.1重量部、より好ましくは0.003〜0.01重量部である。添加雰囲気としては窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気が好ましい。
The metal catalyst is preferably a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of alkaline earth metals, rare earth metals, third-period transition metals, aluminum, germanium, tin and antimony. Examples of alkaline earth metals include magnesium, calcium, and strontium. Examples of rare earth elements include scandium, yttrium, lanthanum, and cerium. Examples of transition metals in the third period include iron, cobalt, nickel, zinc, and titanium.
Metal catalysts can be added as carboxylates, alkoxides, aryloxides or enolates of β-diketones of these metals. In view of polymerization activity and hue, tin octylate, titanium tetraisopropoxide, and aluminum triisopropoxide are particularly preferable. The amount of the catalyst is preferably 0.001 to 0.1 parts by weight, more preferably 0.003 to 0.01 parts by weight with respect to 100 parts by weight of lactide. The additive atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

反応時間は、好ましくは30分〜5時間、好ましくは1時間〜3時間である。反応温度は、好ましくは150〜250℃、より好ましくは170〜230℃である。反応時間や温度が上記範囲外である場合は芳香族ポリエステルとラクチドの反応が十分に進行しないか、得られるブロックコポリマーの色相が悪化する。
反応は、従来公知の製造装置、例えばヘリカルリボン翼等、高粘度用撹拌翼を備えた縦型反応容器を用いて行うことができる。反応雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下であることが好ましい。このような方法を採ることによって、本発明の目的とする、結晶化速度が速く耐熱性に優れるブロックコポリマーを得ることが出来る。
ブロックコポリマーの結晶融点は、好ましくは160〜230℃である。
The reaction time is preferably 30 minutes to 5 hours, preferably 1 hour to 3 hours. The reaction temperature is preferably 150 to 250 ° C, more preferably 170 to 230 ° C. When the reaction time and temperature are outside the above ranges, the reaction between the aromatic polyester and lactide does not proceed sufficiently, or the hue of the resulting block copolymer deteriorates.
The reaction can be carried out using a conventionally known production apparatus such as a vertical reaction vessel equipped with a high-viscosity stirring blade such as a helical ribbon blade. The reaction atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. By adopting such a method, a block copolymer having a high crystallization speed and excellent heat resistance, which is an object of the present invention, can be obtained.
The crystal melting point of the block copolymer is preferably 160 to 230 ° C.

<組成物の製造方法>
本発明方法で得られるL−ラクチド由来のブロックコポリマーと、L−ラクチド由来のブロックコポリマーとを溶融混錬することにより高融点の組成物が得られる。
即ち、本発明は、芳香族ポリエステルの存在下でL−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(i)と、芳香族ポリエステルの存在下でD−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(ii)とを、溶融混錬することを特徴とする組成物の製造方法を包含する。
混練温度は好ましくは200〜260℃、より好ましくは220〜240℃である。上記温度範囲を外れては両者の混練を行うと、混練が不均一となるか、組成物の分子量が極端に低下する。
<Method for producing composition>
A composition having a high melting point can be obtained by melt-kneading the block copolymer derived from L-lactide obtained by the method of the present invention and the block copolymer derived from L-lactide.
That is, the present invention is obtained by ring-opening polymerization of block copolymer (i) obtained by ring-opening polymerization of L-lactide in the presence of aromatic polyester and D-lactide in the presence of aromatic polyester. And a block copolymer (ii), which is melt-kneaded.
The kneading temperature is preferably 200 to 260 ° C, more preferably 220 to 240 ° C. When the two are kneaded out of the above temperature range, the kneading becomes non-uniform or the molecular weight of the composition is extremely lowered.

ブロックコポリマー(i)とブロックコポリマー(ii)との比は、前者/後者が、好ましくは30/70〜70/30、より好ましくは40/60〜60/40である。この範囲をはずれる場合は組成物が十分に結晶化しないか、ステレオコンプレックス結晶が完全に形成されないといった問題を生じる。組成物は、ステレオコンプレックス結晶を含有する。組成物の結晶融点は、好ましくは190〜230℃である。
本発明のブロックコポリマーまたは組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で、通常の添加剤、例えば、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、滑剤、離形剤、各種フィラー、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤、充填剤、抗菌・抗カビ剤、核形成剤、染料、顔料を含む着色剤等を所望に応じて含有することができる。
The ratio of the block copolymer (i) to the block copolymer (ii) is preferably 30/70 to 70/30, more preferably 40/60 to 60/40, as the former / the latter. If it is out of this range, the composition may not be sufficiently crystallized or a stereocomplex crystal may not be completely formed. The composition contains stereocomplex crystals. The crystal melting point of the composition is preferably 190 to 230 ° C.
In the block copolymer or composition of the present invention, conventional additives such as a plasticizer, an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a heat stabilizer, a lubricant, Release agents, various fillers, antistatic agents, flame retardants, foaming agents, fillers, antibacterial / antifungal agents, nucleating agents, dyes, colorants including pigments, and the like can be included as desired.

本発明のブロックコポリマーまたは組成物を用いて、射出成形品、押出成形品、真空圧空成形品、ブロー成形品、フィルム、シート不織布、繊維、布、他の材料との複合体、農業用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品またはその他の成形品を得ることができ、成形は常法により行うことができる。   Using the block copolymer or composition of the present invention, an injection molded product, an extrusion molded product, a vacuum / pressure molded product, a blow molded product, a film, a sheet nonwoven fabric, a fiber, a cloth, a composite with other materials, an agricultural material, Fishery materials, civil engineering / architectural materials, stationery, medical supplies or other molded articles can be obtained.

以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。実施例において物性は以下の方法で測定した。
(1)重量平均分子量(Mw):
重量平均分子量(Mw)はショーデックス製GPC−11を使用し、組成物50mgを5mlのクロロホルムに溶解させ、40℃のクロロホルムにて展開した。重量平均分子量(Mw)、はポリスチレン換算値として算出した
(2)結晶融点(Tm)、結晶融解エンタルピー(ΔHm):
試料片5mgを専用アルミニウムパンに入れ、TAインスツルメンツ社製示差走査熱量計(DSC2920)を用いて測定を行った。20〜250℃を20℃/分で昇温したチャートからTm求めた。結晶融解エンタルピーは、チャートに現れる150℃以上〜190℃未満に現れる結晶融点とベースラインで囲まれる領域の面積によって算出した。
(3)半結晶化時間:
半結晶化時間は、直交偏光子とオイルバスを具備するコタキ製作所製の半結晶化時間測定装置を用いて測定を行った。具体的には、試料片約5mgをカバーガラスに挟み250℃にて融解し、これを二枚の直交する偏光板の中間に位置する100℃のオイルバス中に投じ、結晶の成長に伴う偏光解消の経時変化を記録し、それが最大を迎えるに要する時間に0.5を乗じた値を半結晶化時間として求めた。
(4)共重合組成比:
共重合組成比は重クロロホルム中、日本電子製核磁気共鳴装置JNM−EX270スペクトルメーターを使用し、芳香族ポリエステル由来のベンゼン環ピーク(7−8.5ppm)、並びにポリ乳酸由来の四重線ピーク(5.10〜5.20ppm)の面積比から算出した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. In the examples, physical properties were measured by the following methods.
(1) Weight average molecular weight (Mw):
For the weight average molecular weight (Mw), GPC-11 manufactured by Shodex was used, 50 mg of the composition was dissolved in 5 ml of chloroform, and developed with chloroform at 40 ° C. The weight average molecular weight (Mw) was calculated as a polystyrene equivalent value (2) Crystal melting point (Tm), Crystal melting enthalpy (ΔHm):
A sample piece of 5 mg was placed in a dedicated aluminum pan and measured using a differential scanning calorimeter (DSC2920) manufactured by TA Instruments. Tm was determined from a chart in which the temperature was raised from 20 to 250 ° C. at 20 ° C./min. The crystal melting enthalpy was calculated by the crystal melting point appearing at 150 ° C. or higher and lower than 190 ° C. appearing on the chart and the area of the region surrounded by the baseline.
(3) Half crystallization time:
The half crystallization time was measured using a half crystallization time measuring device manufactured by Kotaki Seisakusho, which has a crossed polarizer and an oil bath. Specifically, about 5 mg of a sample piece is sandwiched between cover glasses and melted at 250 ° C., and this is poured into an oil bath at 100 ° C. located between two orthogonal polarizing plates, and polarized light accompanying crystal growth. The time course of dissolution was recorded and the time required for it to reach its maximum multiplied by 0.5 was determined as the half crystallization time.
(4) Copolymer composition ratio:
Copolymerization composition ratio is JEOL nuclear magnetic resonance apparatus JNM-EX270 spectrometer in heavy chloroform, aromatic polyester-derived benzene ring peak (7-8.5 ppm), and polylactic acid-derived quadruple peak It calculated from the area ratio of (5.10-5.20 ppm).

[実施例1]
(芳香族ポリエステルの製造)
冷却留出管を備えた重合反応容器の原料仕込み口から、窒素気流下で1,4−ブタンジオール190重量部、テレフタル酸ジメチル194.2重量部を仕込んだ。これを190℃にて融解させ、テトラブトキシチタン2.5×10−4重量部を触媒として加え2時間にわたってエステル交換反応を行った。さらに2時間かけて段階的に反応温度を250℃に、反応容器内を0.5mmHgにまで減圧し1,4−ブタンジオールを留去しつつ重合反応を完結させた。得られたポリブチレンテレフタレートのMwと半結晶化時間、結晶融点を表1に示す。
(開環重合)
ポリブチレンテレフタレートを220℃に設定した別の重合反応容器に10重量部入れ、これを溶解させた。次いでL−ラクチド50重量部、オクチル酸スズ0.01重量部を加えて3時間共重合を行った。共重合終了後、反応容器内を1.0mmHgに減圧し、余剰のLラクチドを除去した。
最後に反応容器の吐出口からブロックコポリマーを非晶ストランドとして吐出し、水冷しながらペレット状に裁断した。ブロックコポリマーのMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に、共重合組成比を表3示す。
[Example 1]
(Manufacture of aromatic polyester)
Under a nitrogen stream, 190 parts by weight of 1,4-butanediol and 194.2 parts by weight of dimethyl terephthalate were charged from a raw material charging port of a polymerization reaction vessel equipped with a cooling distillation pipe. This was melted at 190 ° C., and 2.5 × 10 −4 parts by weight of tetrabutoxytitanium was added as a catalyst to conduct a transesterification reaction for 2 hours. Further, the reaction temperature was reduced stepwise to 250 ° C. over 2 hours and the inside of the reaction vessel was reduced to 0.5 mmHg to complete the polymerization reaction while distilling off 1,4-butanediol. Table 1 shows the Mw, semi-crystallization time, and crystal melting point of the resulting polybutylene terephthalate.
(Ring-opening polymerization)
10 parts by weight of polybutylene terephthalate was placed in another polymerization reaction vessel set at 220 ° C. and dissolved. Subsequently, 50 parts by weight of L-lactide and 0.01 part by weight of tin octylate were added to carry out copolymerization for 3 hours. After completion of the copolymerization, the inside of the reaction vessel was depressurized to 1.0 mmHg to remove excess L-lactide.
Finally, the block copolymer was discharged as an amorphous strand from the discharge port of the reaction vessel, and was cut into pellets while cooling with water. Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm and half-crystallization time of the block copolymer, and Table 3 shows the copolymer composition ratio.

[実施例2]
実施例1で得られたポリブチレンテレフタレート10重量部にDラクチド50重量部、オクチル酸スズ0.01重量部を加え、実施例1と同一条件で3時間共重合を行った。ブロックコポリマーのMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に、共重合組成比を表3示す。
[Example 2]
50 parts by weight of D-lactide and 0.01 parts by weight of tin octylate were added to 10 parts by weight of polybutylene terephthalate obtained in Example 1, and copolymerization was carried out for 3 hours under the same conditions as in Example 1. Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm and half-crystallization time of the block copolymer, and Table 3 shows the copolymer composition ratio.

[実施例3]
10重量部の実施例1で得られたブロックコポリマー(1)、10重量部の実施例2で得られたブロックコポリマー(2)を、東洋製機製混錬機ラボプラストミル50C150に投入し、240℃にて窒素気流下で10分間混錬した。得られた組成物のMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に示す。
[Example 3]
10 parts by weight of the block copolymer (1) obtained in Example 1 and 10 parts by weight of the block copolymer (2) obtained in Example 2 were put into a Toyo Koki Kneader Labo Plast Mill 50C150, 240 It knead | mixed for 10 minutes under nitrogen stream at ° C. Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm, and semi-crystallization time of the obtained composition.

[実施例4]
(芳香族ポリエステルの製造)
実施例1における1,4−ブタンジオール190重量部を、1,6−ヘキサンジオール250重量部にかえた以外は同様の方法でポリヘキサメチレンテレフタレートの製造を行った。ポリヘキサメチレンテレフタレートのMwと半結晶化時間、結晶融点を表1に示す。
(開環重合)
ポリヘキサメチレンテレフタレート10重量部に対しLラクチド50重量部、オクチル酸スズ0.01重量部を加え、実施例1と同一条件で3時間共重合を行い、ブロックコポリマー(4)を得た。ブロックコポリマー(4)のMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に、共重合組成比を表3示す。
[Example 4]
(Manufacture of aromatic polyester)
Polyhexamethylene terephthalate was produced in the same manner except that 190 parts by weight of 1,4-butanediol in Example 1 was changed to 250 parts by weight of 1,6-hexanediol. Table 1 shows Mw of polyhexamethylene terephthalate, semi-crystallization time, and crystal melting point.
(Ring-opening polymerization)
50 parts by weight of L-lactide and 0.01 parts by weight of tin octylate were added to 10 parts by weight of polyhexamethylene terephthalate, and copolymerization was performed for 3 hours under the same conditions as in Example 1 to obtain a block copolymer (4). Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm and half-crystallization time of the block copolymer (4), and Table 3 shows the copolymer composition ratio.

[実施例5]
実施例4で得られたポリヘキサメチレンテレフタレート10重量部にDラクチド50重量部、オクチル酸スズ0.01重量部を加え、実施例4と同一条件で3時間共重合を行いブロックコポリマー(5)を得た。ブロックコポリマー(5)のMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に、共重合組成比を表3示す。
[Example 5]
Block copolymer (5) was prepared by adding 50 parts by weight of D-lactide and 0.01 parts by weight of tin octylate to 10 parts by weight of polyhexamethylene terephthalate obtained in Example 4 and copolymerizing for 3 hours under the same conditions as in Example 4. Got. Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm and half-crystallization time of the block copolymer (5), and Table 3 shows the copolymer composition ratio.

[実施例6]
10重量部の実施例4得られたブロックコポリマー(4)および10重量部の実施例5得られたブロックコポリマー(5)を東洋製機製混錬機ラボプラストミル50C150に投入し、240℃にて窒素気流下で10分間混錬した。得られた組成物のMw、Tm、ΔHm、半結晶化時間を表2に示す。
[Example 6]
10 parts by weight of the block copolymer (4) obtained in Example 4 and 10 parts by weight of the block copolymer (5) obtained in Example 5 were charged into a Toyo Koki Kneader Labo Plast Mill 50C150 at 240 ° C. It knead | mixed for 10 minutes under nitrogen stream. Table 2 shows the Mw, Tm, ΔHm, and semi-crystallization time of the obtained composition.

[比較例1]
冷却留出管を備えた重合反応容器の原料仕込み口から、窒素気流下でL−ラクチド100重量部およびステアリルアルコール0.15重量部を仕込んだ。続いて反応容器内を5回窒素置換し、L−ラクチドを190℃にて融解させた。L−ラクチドが完全に融解した時点で、原料仕込み口から2−エチルヘキサン酸スズ0.005重量部を添加し、190℃で1時間重合した。最後に余剰L−ラクチドを脱揮して、反応容器内からポリ−L−乳酸を吐出した。得られたポリ−L−乳酸のMw、Tm、半結晶化時間を表2に示す。
[Comparative Example 1]
100 parts by weight of L-lactide and 0.15 parts by weight of stearyl alcohol were charged from a raw material charging port of a polymerization reaction vessel equipped with a cooling distillation pipe under a nitrogen stream. Subsequently, the inside of the reaction vessel was purged with nitrogen five times, and L-lactide was melted at 190 ° C. When L-lactide was completely melted, 0.005 part by weight of tin 2-ethylhexanoate was added from the raw material charging port, and polymerized at 190 ° C. for 1 hour. Finally, excess L-lactide was devolatilized and poly-L-lactic acid was discharged from the reaction vessel. Table 2 shows the Mw, Tm, and semicrystallization time of the obtained poly-L-lactic acid.

Figure 2008248029
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本発明のブロックコポリマーは、結晶化速度が速いため、溶融成形して、糸、フィルム、各種成形品にすることができる。   Since the block copolymer of the present invention has a high crystallization rate, it can be melt-molded into yarns, films and various molded articles.

Claims (11)

芳香族ポリエステルの存在下でラクチドを開環重合することを特徴とするブロックコポリマーの製造方法。 A method for producing a block copolymer, comprising ring-opening polymerization of lactide in the presence of an aromatic polyester. ラクチドは、L−ラクチドまたはD−ラクチドである請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the lactide is L-lactide or D-lactide. 芳香族ポリエステルは、結晶融点が160〜230℃である請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the aromatic polyester has a crystal melting point of 160 to 230 ° C. 芳香族ポリエステルは、100℃における半結晶化時間が1〜60秒である請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the aromatic polyester has a semicrystallization time at 100 ° C of 1 to 60 seconds. ブロックコポリマー中のポリ乳酸単位の割合が5〜95%である請求項1に記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the proportion of polylactic acid units in the block copolymer is 5 to 95%. ブロックコポリマー中のポリ乳酸単位の割合が20〜80%である請求項1に記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the proportion of polylactic acid units in the block copolymer is 20 to 80%. 請求項1〜6の何れか一項に記載の方法により得られる結晶融点が160〜230℃のブロックコポリマー。 A block copolymer having a crystal melting point of 160 to 230 ° C obtained by the method according to any one of claims 1 to 6. 芳香族ポリエステルの存在下でL−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(i)と、芳香族ポリエステルの存在下でD−ラクチドを開環重合して得られたブロックコポリマー(ii)とを、溶融混錬することを特徴とする組成物の製造方法。 A block copolymer (i) obtained by ring-opening polymerization of L-lactide in the presence of an aromatic polyester, and a block copolymer (ii) obtained by ring-opening polymerization of D-lactide in the presence of an aromatic polyester And kneading and kneading the composition. 請求項8に記載の方法により得られる結晶融点が190〜230℃の組成物。 A composition having a crystal melting point of 190 to 230 ° C. obtained by the method according to claim 8. 請求項7に記載のブロックコポリマーからなる成形品。 A molded article comprising the block copolymer according to claim 7. 請求項9に記載の組成物からなる成形品。 A molded article comprising the composition according to claim 9.
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