JP2008266572A - 樹脂組成物及びその製造方法、並びに共重合体 - Google Patents

樹脂組成物及びその製造方法、並びに共重合体 Download PDF

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Abstract

【課題】ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂を用いた樹脂組成物であって、耐熱性、成形性、柔軟性等の特性にバランスよく優れた樹脂組成物を提供する。
【解決手段】樹脂組成物に、式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂と、式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂とを少なくとも含有させる。
―R1―COO― (1)
(上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
Figure 2008266572

【選択図】なし

Description

本発明は、ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂を含有する新規な樹脂組成物及びその製造方法、並びにポリヒドロキシカルボン酸系ブロックを含有する新規な共重合体に関する。
なお、本発明において「樹脂組成物」とは、一種又は二種以上の樹脂を主成分として含有する組成物を言う。ここで組成物の「主成分」とは、組成物の30重量%以上を占める成分を言うものとする。
ポリグリコール酸やポリ乳酸に代表されるポリヒドロキシカルボン酸は、植物(トウモロコシ等)等の天然原料から合成されるとともに、脂肪族ポリエステルと比して、耐熱性、生分解性、透明性、溶融成形性、靱性、剛性等の特性に優れていることから、各種用途への使用が検討されている。
しかしながら、ポリグリコール酸やポリ乳酸は柔軟性が低く、硬くて脆い上に、成形性の面でも不十分であるため、工業的用途が限定されているのが実情である。
このため、例えばポリ乳酸の柔軟性を改善する目的で、乳酸ラクチド等の単量体と他の樹脂とを共重合させる試み(特許文献1参照)や、ポリ乳酸を他の樹脂と混合したり、或いは他の樹脂と共重合させたりする試み(特許文献2〜5参照)がなされてきた。なお、ポリ乳酸と混合若しくは共重合させる樹脂、又は乳酸ラクチド等の単量体と共重合させる樹脂としては、主にポリエチレングリコール(PEG)が用いられてきた。
特許第3501249号公報 特許第3391133号公報 特開平1−163135号公報 特開2004−231773号公報 特開2004−250698号公報
しかしながら、特許文献1記載の、原料として乳酸ラクチドを用い、これをPEG等の樹脂と共重合させる方法では、昇華し易い乳酸ラクチドを用いることから、製造操作が非常に煩雑であるという課題があった。
また、特許文献2〜5に記載の、ポリ乳酸を原料として用いる方法では、製造操作は簡便であるが得られた樹脂は分子量が低く、実用に供するには分子量を上昇させることが求められていた。ところが、これらの樹脂は固相重合させることができず、溶融重合では十分に分子量を上昇させることが困難であった。
また、上記従来技術によれば、ポリグリコール酸やポリ乳酸等のポリヒドロキシカルボン酸の有する耐熱性等の優れた特性を損なうことなく、その成形性や柔軟性等の特性が十分に改善された樹脂は得られていなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂を用いた樹脂組成物であって、耐熱性、成形性、柔軟性等の特性にバランスよく優れた樹脂組成物及びその製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、ポリグリコール酸やポリ乳酸等のポリヒドロキシカルボン酸系樹脂、或いはその原料となり得る乳酸ラクチド等の環状エステル化合物を、ポリオキシトリメチレングリコール(以下「PO3G」という場合がある。)系樹脂と、溶融状態で混合して得られる樹脂組成物が、成形性及び柔軟性にともに優れていることを見出した。また、この樹脂組成物を更にポリヒドロキシカルボン酸系樹脂と混合することにより、耐熱性等の特性を更に向上させることが可能となることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明の要旨は、下記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)と、下記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)とを、少なくとも含有することを特徴とする、樹脂組成物に存する(請求項1)。
Figure 2008266572
(上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
Figure 2008266572
このとき、上記ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下であることが好ましい(請求項2)。
また、上記式(1)で表わされる構成単位が下記式(3)で表わされ、該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)の数平均分子量が5000以上50万以下であることが好ましい(請求項3)。
Figure 2008266572
(上記式(3)中、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
さらに、上記式(3)中のR2が水素原子又はメチル基であることが好ましい(請求項4)。
また、(A)及び(B)の合計に対する(B)の比率が1重量%以上70重量%以下であることが好ましい(請求項5)。
さらに、樹脂組成物の融点(℃)+30℃におけるゼロずり粘度が500Pa・s以上であることが好ましい(請求項6)。
本発明の別の要旨は、本発明の樹脂組成物を成形してなることを特徴とする、成形体に存する(請求項7)。
本発明の更に別の要旨は、上記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)と、上記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)とを、溶融状態で混合することを特徴とする、樹脂組成物の製造方法に存する(請求項8)。
このとき、該ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下であることが好ましい(請求項9)。
また、上記式(1)で表わされる構成単位が上記式(3)で表わされ、該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)の数平均分子量が5000以上50万以下であることが好ましい(請求項10)。
本発明の更に別の要旨は、上記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)を、溶融状態で、下記式(4)及び/又は(5)で表わされる化合物と反応させることを特徴とする、樹脂組成物の製造方法に存する(請求項11)。
Figure 2008266572
(上記式(4)中、R3は各々独立に2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
Figure 2008266572
(上記式(5)中、R4は炭素数1〜10の2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
このとき、上記式(4)で表わされる化合物が下記式(6)で表わされるものであることが好ましい(請求項12)。
Figure 2008266572
(上記式(6)中、R5は各々独立に、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
また、上記ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下であることが好ましい(請求項13)。
本発明の更に別の要旨は、上述した製造方法により得られた樹脂組成物(C)と、上記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(D)とを混合することを特徴とする、樹脂組成物の製造方法に存する(請求項14)。
このとき、上記式(1)で表わされる構成単位が上記式(3)で表わされ、該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(D)の数平均分子量が5000以上50万以下であることが好ましい(請求項15)。
また、(C)及び(D)の合計に対する(C)の比率が1重量%以上70重量%以下であることが好ましい(請求項16)。
本発明の更に別の要旨は、上述した製造方法で製造されたことを特徴とする、樹脂組成物に存する(請求項17)。
本発明の更に別の要旨は、上記式(1)で表わされる構成単位を50重量%以上含むポリヒドロキシカルボン酸系ブロック(A’)と、上記式(2)で表わされる構成単位を50重量%以上含むポリオキシトリメチレングリコール系ブロック(B’)とを、少なくとも有することを特徴とする、共重合体に存する(請求項18)。
このとき、上記式(1)で表わされる構成単位が上記式(3)で表わされるものであることが好ましい(請求項19)。
本発明によれば、ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂を用いた樹脂組成物であって、耐熱性、成形性、柔軟性等の特性にバランスよく優れた樹脂組成物が提供される。
以下、本発明について実施の形態を挙げて詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々に変更して実施することができる。
なお、本明細書では、特に断り書きのない限り、単一の構成単位からなる「単独重合体」と、複数の構成単位からなる「共重合体」とを包括する概念として、「重合体」という語を用いる。また、「樹脂」は原則的に「重合体」と同義の語として用いる。
また、本明細書では、重合体や樹脂の構成単位であって、ある単量体に由来する構成単位を、その単量体の名称に「単位」という言葉を付して表わす場合がある。例えば、オキシトリメチレングリコールに由来する構成単位は、「オキシトリメチレンエーテルグリコール単位」という名称で表わされる。
また、本明細書では、同一の構成単位を与える単量体を、その構成単位の名称の「単位」を「成分」に換えた名称で総称する場合がある。
また、本明細書では、ある構成単位を主構成単位とする単独重合体及び共重合体を包括して、その構成単位に「〜系樹脂」という語を付して表わす場合がある。例えば、「ポリオキシトリメチレンエーテルグリコール系樹脂」とは、オキシトリメチレンエーテルグリコール単位を主構成単位とする単独重合体及び共重合体を表わす。
なお、本明細書において「主構成単位」とは、重合体又は樹脂を構成する構成単位のうち、通常50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、また、通常100重量%以下を占める構成単位を言うものとする。
また、本明細書では、ブロック共重合体を構成するブロックであって、ある重合体又は樹脂に由来するブロックを、その重合体又は樹脂の名称を用いて表わす場合がある。特に、「〜系樹脂」に由来するブロックは、「〜系ブロック」と表わす場合がある。また、同様の構造を有するブロックは、その実際の由来を問わず、そのように呼ぶ場合がある。例えば、「ポリオキシトリメチレンエーテルグリコール系ブロック」は、ポリオキシトリメチレンエーテルグリコール系樹脂由来のブロック、又はそれと同等の構造を有するブロックを表わす。
また、本明細書では、特に断り書きの無い限り、単に「ラクチド」という場合には、広義のラクチド、即ち、ヒドロキシ酸の環状二量体を指すものとする。また、ヒドロキシ酸の名称を「ラクチド」の前に付して、対応するラクチドを表わす場合がある。即ち、「グリコール酸ラクチド」とはグリコール酸のラクチド(所謂グリコリド)を指し、「乳酸ラクチド」とは乳酸のラクチド(所謂狭義のラクチド)を指す。
[I.第1の製造方法]
本発明の一の要旨に係る樹脂組成物の製造方法(これを「本発明の第1の製造方法」或いは単に「第1の製造方法」という場合がある。)は、下記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(これを「樹脂(A)」という場合がある。)と、下記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(これを「樹脂(B)」という場合がある。)とを、溶融状態で混合するものである。
Figure 2008266572
(上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
Figure 2008266572
〔I−1.樹脂(A)〕
<I−1−1.概要>
本発明の第1の製造方法では、樹脂(A)として、上記式(1)で表わされる構成単位(以下「構成単位(1)」という。)を主たる構成単位として含む樹脂を用いる。構成単位(1)はヒドロキシカルボン酸由来の単位(即ちヒドロキシカルボン酸単位)であり、樹脂(A)は構成単位(1)を主構成単位として(即ち、全構成単位の50重量%以上)含有しているので、樹脂(A)は上記定義に従い「ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂」であるということができる。
上記式(1)において、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。脂肪族炭化水素基としては環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。
中でも構成単位(1)は下記式(3)で表わされるものが好ましい。
Figure 2008266572
上記式(3)において、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。脂肪族炭化水素基としては環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は1以上18以下であれば制限されないが、好ましくは1以上10以下、より好ましくは1以上6以下である。
中でも、R2としては、水素原子又は炭素数3以下の脂肪族炭化水素基が好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子又はメチル基が特に好ましい。R2が水素原子の場合、構成単位(1)はグリコール酸由来の単位(即ち、グリコール酸単位)となり、R2がメチル基の場合、構成単位(1)は乳酸由来の単位(即ち、乳酸単位)となる。
樹脂(A)の全構成単位に対する構成単位(1)の比率は、上述のように通常50重量%以上であるが、中でも70重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましい。
なお、樹脂(A)を構成する構成単位(1)は、単一の種類のもの(即ち、式(1)のR1が同一のもの)であってもよいが、複数の種類のもの(即ち、式(1)のR1が異なるもの)が任意の組み合わせ及び比率で混在していてもよい。
また、樹脂(A)が構成単位(1)以外の構成単位を含有する場合、構成単位(1)以外の他の構成単位の種類も制限されず、任意である。また、構成単位(1)以外の他の構成単位は、単一の種類であってもよく、複数の種類が任意の組み合わせ及び比率で混在していてもよい。
樹脂(A)の数平均分子量(これを以下「Mn」で表わす場合がある。)は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下の範囲である。樹脂(A)の数平均分子量が低過ぎると、得られる樹脂組成物の力学的強度が十分でなくなる場合があり、高過ぎると、得られる樹脂組成物の成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。なお、樹脂(A)の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等の手法により測定することが可能である。
樹脂(A)のガラス転移温度(これを以下「Tg」で表わす場合がある。)は、通常40℃以上、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上であることが望ましい。樹脂(A)のガラス転移温度Tgが低過ぎると、常温での力学的強度が低くなったり、融着し易くなったりする場合がある。一方、樹脂(A)のガラス転移温度Tgの上限は、通常65℃以下である。なお、樹脂(A)のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量測定(DSC)等の手法により測定することが可能である。
以下、成分(A)の樹脂の好ましい例として、ポリ乳酸(これを「PLA」という場合がある。)系樹脂及びポリグリコール酸(これを「PGA」という場合がある。)系樹脂を挙げ、各々について詳細に説明する。成分(A)の樹脂としてPLA及び/又はPGAを用いた場合には、他のポリオキシカルボン酸よりも耐熱性と適度な柔軟性を併せ持ち、物性バランスに優れた樹脂組成物が得られる。
<I−1−2.ポリ乳酸系樹脂>
樹脂(A)としてポリ乳酸系樹脂を用いる場合、ポリ乳酸系樹脂は市販のものでもよく、合成したものでもよい。
また、ポリ乳酸系樹脂の由来も制限されるものではないが、環境面を考慮すると、植物由来のポリ乳酸系樹脂を用いることが好ましい。
なお、由来の異なる複数種のポリ乳酸系樹脂を、任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。但し、その場合でも、全ポリ乳酸系樹脂の通常90重量%以上、好ましくは98重量%以上、より好ましくは100重量%が、植物由来のポリ乳酸系樹脂であることが好ましい。
ポリ乳酸系樹脂の合成方法は制限されないが、通常は、乳酸を原料として環状2量体である乳酸ラクチドを合成し、又は乳酸ラクチドを直接原料として開環重合を行なうラクチド法や、乳酸を原料として溶媒中で直接、脱水縮合を行なう直接重合法等により合成される。中でも、環状2量体の残存に伴う不具合がない点から、直接重合法が好ましい。
ポリ乳酸系樹脂の原料となる乳酸や乳酸ラクチドは、L体、D体、L体とD体との混合物(混合比率は特に限定しない)、ラセミ体の何れであってもよい。
但し、耐熱性の点から、ポリ乳酸系樹脂を構成する総乳酸単位のうち、通常80モル%以上、中でも90モル%以上がL体であることが好ましい。
また、ポリ乳酸系樹脂は、L−乳酸及びD−乳酸の他に、エステル形成能を有するその他の成分が共重合された共重合ポリ乳酸であってもよい。
共重合可能な成分としては、ジカルボン酸成分、ジオール成分、ヒドロキシカルボン酸成分、3官能以上の多官能成分等が挙げられる。これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ジカルボン酸成分の具体例としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。中でも、コハク酸、アジピン酸が好ましい。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ジオール成分の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ヒドロキシカルボン酸成分の具体例としては、グリコール酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシカプロン酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−ヒドロキシイソカプロン酸、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、4−メチルカプロラクトン、3,5,5−トリメチルカプロラクトン、3,3,5−トリメチルカプロラクトン等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
3官能以上の多官能成分の具体例としては、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、りんご酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ポリ乳酸系樹脂の合成時にこれらの共重合成分を使用する場合、これらの共重合成分の使用量は、ポリ乳酸系樹脂の全重合成分を100モル%とした場合に、通常50モル%未満、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下であることが望ましい。共重合成分が上記範囲を越えると、ポリ乳酸系樹脂の耐熱性が低下する場合がある。
ポリ乳酸系樹脂の数平均分子量は、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下の範囲であることが望ましい。ポリ乳酸の数平均分子量が低過ぎると、得られる樹脂組成物の力学的強度が十分でなくなる場合があり、高過ぎると、得られる樹脂組成物の成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。なお、ポリ乳酸系樹脂の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等の手法により測定することが可能である。
ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度Tgは、通常40℃以上、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上であることが望ましい。ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度Tgが低過ぎると常温での力学的強度が低くなったり、融着し易くなったりする場合がある。一方、ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度Tgの上限は、通常65℃以下である。なお、ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度Tgは、DSC等の手法により測定することが可能である。
<I−1−3.ポリグリコール酸系樹脂>
樹脂(A)としてポリグリコール酸系樹脂を用いる場合、ポリグリコール酸系樹脂としては通常、合成したものを用いる。
ポリグリコール酸系樹脂の由来は、制限されるものではないが、環境面を考慮すると、植物由来のポリグリコール酸系樹脂を用いることが好ましい。
なお、由来の異なる複数種のポリグリコール酸系樹脂を、任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。但し、その場合でも、全ポリグリコール酸系樹脂の通常90重量%以上、好ましくは98重量%以上、より好ましくは100重量%が、植物由来のポリグリコール酸系樹脂であることが好ましい。
ポリグリコール酸系樹脂の合成方法は制限されないが、通常は、グリコール酸を原料として環状2量体であるグリコリド(グリコール酸ラクチド)を合成し、又はグリコリドを直接原料として開環重合を行なうグリコリド法や、グリコール酸を原料として溶媒中で直接、脱水縮合を行なう直接重合法等により合成される。中でも、環状2量体の残存に伴う
不具合がない点から、直接重合法が好ましい。
また、ポリグリコール酸系樹脂は、グリコール酸の他に、エステル形成能を有するその他の成分が共重合された共重合ポリグリコール酸であってもよい。
共重合可能な成分としては、ジカルボン酸成分、ジオール成分、ヒドロキシカルボン酸成分、3官能以上の多官能成分等が挙げられる。これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ジカルボン酸成分の具体例としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。中でも、コハク酸、アジピン酸が好ましい。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ジオール成分の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ヒドロキシカルボン酸成分の具体例としては、グリコール酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシカプロン酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−ヒドロキシイソカプロン酸、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、4−メチルカプロラクトン、3,5,5−トリメチルカプロラクトン、3,3,5−トリメチルカプロラクトン等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
3官能以上の多官能成分の具体例としては、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、りんご酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
これらはいずれか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の比率及び組み合わせで併用してもよい。
ポリグリコール酸系樹脂の合成時にこれらの共重合成分を使用する場合、これらの共重合成分の使用量は、ポリグリコール酸系樹脂の全重合成分を100モル%とした場合に、通常50モル%未満、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下であることが望ましい。共重合成分が上記範囲を越えると、ポリグリコール酸系樹脂の耐熱性が低下する場合がある。
ポリグリコール酸系樹脂の数平均分子量は、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下の範囲であることが望ましい。ポリグリコール酸の数平均分子量が低過ぎると、得られる樹脂組成物の力学的強度が十分でなくなる場合があり、高過ぎると、得られる樹脂組成物の成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。なお、ポリグリコール酸系樹脂の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等の手法により測定することが可能である。
ポリグリコール酸系樹脂のガラス転移温度Tgは、通常30℃以上、好ましくは34℃以上、より好ましくは40℃以上であることが望ましい。ポリグリコール酸系樹脂のガラス転移温度Tgが低過ぎると常温での力学的強度が低くなったり、融着し易くなったりする場合がある。一方、ポリグリコール酸系樹脂のガラス転移温度Tgの上限は、通常65℃以下である。なお、ポリグリコール酸系樹脂のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量測定(DSC)等の手法により測定することが可能である。
〔I−2.樹脂(B)〕
本発明の第1の製造方法では、樹脂(B)として、上記式(2)で表わされる構成単位(以下「構成単位(2)」という。)を主たる構成単位として含む樹脂を用いる。構成単位(2)はトリメチレングリコール由来の単位(オキシトリメチレングリコール単位)であり、樹脂(B)は構成単位(2)を主構成単位として(即ち、全構成単位の50重量%以上)含有しているので、樹脂(B)は上記定義に従い「ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂」或いは「PO3G系樹脂」ということができる。
樹脂(B)の全構成単位に対する構成単位(2)(PO3G単位)の比率は、上述のように通常50重量%以上であるが、中でも70重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましい。
なお、樹脂(B)が構成単位(2)(オキシトリメチレングリコール単位)以外の構成単位を含有する場合、構成単位(2)以外の構成単位の種類は任意であり、特に制限されない。
構成単位(2)以外の構成単位の例としては、まず、トリメチレングリコール以外のアルキレングリコール由来の構成単位が挙げられる。その具体例としては、エチレングリコール由来の構成単位、テトラメチレングリコール由来の構成単位等が挙げられる。
また、構成単位(2)以外の構成単位の他の例としては、アルキレングリコール以外の単量体由来の構成単位も挙げられる。その具体例としては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。但し、アルキレングリコール以外の単量体由来の繰り返し単位を含有する場合でも、その含有率は、樹脂(B)の全構成単位に対し、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下であることが望ましい。
なお、構成単位(2)以外の他の構成単位は、単一の種類であってもよく、複数の種類が任意の組み合わせ及び比率で混在していてもよい。
樹脂(B)は、構成単位(2)に対応する直鎖モノマー又は環状モノマーを単量体とし
て用いて重縮合させることにより、得ることが可能である。
具体的に、樹脂(B)は、1,3−プロパンジオールの縮合物であってもよく、オキセタンの縮合物であってもよい。但し、価格の面から、1,3−プロパンジオールの縮合物であることが好ましい。
また、樹脂(B)が構成単位(2)以外の構成単位を含有する共重合体である場合には、構成単位(2)以外の構成単位の原料となる単量体を併用すればよい。例えば、ポリオキシテトラメチレングリコールの場合には、対応する直鎖モノマーである1,4−ブタンジオール及び/又は対応する環状モノマーであるテトラヒドロフラン(THF)を併用すればよい。
樹脂(B)のPO3G系樹脂は、合成したものでもよい。PO3G系樹脂を合成する場合、その手法は制限されるものではないが、例えば上述の単量体単位を特開2004−182974号公報等に記載の条件で脱水重縮合することにより、合成することが可能である。
なお、例えば国際公開公報第2004/101469号明細書に記載の手法により、植物由来原料からPO3G系樹脂を合成することが可能である。この方法によって得られたPO3G系樹脂を樹脂(B)として、植物由来のポリ乳酸系樹脂である樹脂(A)と組み合わせて使用すれば、植物由来の原料から樹脂組成物を製造することが可能となる。
樹脂(B)の数平均分子量は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常400以上、好ましくは500以上、また、通常50万以下、好ましくは10万以下の範囲である。樹脂(B)の数平均分子量が低過ぎると、得られる樹脂組成物の融点やガラス転移温度Tgが著しく降下する場合があり、高過ぎると、樹脂(B)の合成が困難になったり、粘度が増大して扱い難くなったり、反応速度が遅くなったりする場合がある。
なお、樹脂(B)の数平均分子量は、PO3G系樹脂である樹脂(B)の末端の水酸基を無水フタル酸でエステル化させ、未反応の無水フタル酸をフタル酸に分解後、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリで逆滴定(末端基滴定法)することにより水酸基価を求め、その値から算出する等の手法により測定することが可能である。
樹脂(B)のガラス転移温度Tgは、通常−50℃以上、好ましくは−45℃以上、また、通常0℃以下、好ましくは−20℃以下の範囲であることが望ましい。樹脂(B)のガラス転移温度Tgが低過ぎると、得られる樹脂組成物のガラス転移温度Tgが著しく降下する場合があり、高過ぎると、得られる樹脂組成物の柔軟性、耐衝撃性等が損なわれる場合がある。なお、樹脂(B)のガラス転移温度Tgは、DSC等の手法により測定することが可能である。
〔I−3.製造条件〕
本発明の第1の製造方法は、上述の樹脂(A)及び樹脂(B)を、溶融状態で混合するものであるが、その条件は以下の通りである。
樹脂(A)及び樹脂(B)の使用量は、制限されるものではないが、樹脂(A)及び樹脂(B)の合計に対する樹脂(B)の比率で、通常1重量%以上、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは50重量%以下とすることが好ましい。樹脂(B)の比率が少な過ぎると、得られる樹脂組成物の冷結晶化の促進効果や軟化効果が低くなる場合があり、多過ぎると、得られる樹脂組成物の力学的強度の低下や分子量の極端な低下を引き起こす場合がある。
また、樹脂(A)及び樹脂(B)以外に、その他の樹脂を加えてもよい。その他の樹脂としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン等が挙げられる。これらはバイオマス資源由来化合物を原料として製造される樹脂でもよい。ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(ε−カプロラクトン)等が挙げられる。ポリオレフィンの具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。これらのその他の樹脂は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合してもよい。
その他の樹脂を加える時期も制限されず、混合前であっても、混合中であっても、混合後であってもよい。
但し、その他の樹脂を使用する場合でも、その使用量は、樹脂(A)及び樹脂(B)の合計量に対し、通常20重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更に好ましくは1重量%以下にすることが望ましい。
また、樹脂(A)及び樹脂(B)、並びに必要に応じて用いられる他の樹脂以外に、その他の成分を加えてもよい。その他の成分としては、触媒、酸化防止剤、熱安定剤、結晶核剤、充填剤、補強剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、架橋剤、粘度調節剤、摺動性改良剤、着色剤、導電剤として機能する化合物等が挙げられる。これらのその他の成分は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合してもよい。
その他の成分を加える時期も制限されず、混合前であっても、混合中であっても、混合後であってもよい。
但し、その他の成分を使用する場合でも、その使用量は、樹脂(A)及び樹脂(B)の合計量に対し、通常5重量%以下、好ましくは1重量%以下に抑えることが望ましい。
中でも、その他の成分として、触媒及び/又は酸化防止剤を用いることが好ましい。
触媒としては、後述のように樹脂(A)及び樹脂(B)の混合によりエステル交換反応が生じているという推測に基づけば、エステル交換触媒が好ましい。エステル交換触媒としては、テトラ(n−ブトキシ)チタネートが好ましい。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、具体的には、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)が好ましい。
触媒及び/又は酸化防止剤を反応系に加える時期は特に制限されず、混合前でも混合中でも混合後でもよいが、混合時にエステル交換反応が生じているという推測に基づけば、混合前又は混合時に加えることが好ましく、混合前に加えることが特に好ましい。
混合に用いる装置は、制限されるものではないが、例としては攪拌機を備えた反応容器、二軸混練押出機等が挙げられる。中でも攪拌機を備えた反応容器が好ましい。
混合の方式も制限されず、バッチ式でも連続式でもよいが、バッチ式が好ましい。
本発明では、樹脂(A)及び樹脂(B)が溶融した状態で混合を行なう。溶融状態とするためには、通常、混合時の温度を樹脂(A)及び樹脂(B)の双方の融点よりも高い値とすればよい。
混合時の温度は、樹脂(A)及び樹脂(B)の双方の融点よりも高い値であれば、制限されるものではないが、例えば樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂の場合、通常150℃以上、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、また、通常230℃以下、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下とすることが望ましく、また、樹脂(A)がポリグリコール酸系樹脂の場合、通常220℃以上、好ましくは230℃以上、より好ましくは240℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは290℃以下、より好ましくは280℃以下とすることが望ましい。混合時の温度が低過ぎると、原料の樹脂(A)が溶融しない場合や、エステル交換反応が起こらない場合があり、高過ぎると、副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応等が優勢となる場合がある。
混合時の圧力は、制限されるものではないが、通常1Pa以上、好ましくは10Pa以上、また、通常100Pa以下、好ましくは30Pa以下とすることが望ましい。混合時の圧力が低過ぎると、反応物の乾燥が不十分になる、反応速度が遅くなる等の場合があり、高過ぎるとラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の昇華を促進し、溜出管を閉塞させる場合がある。
混合時の雰囲気は、制限されるものではないが、通常は真空、或いは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下である。
混合時間は、混合時の温度、圧力、雰囲気等の条件によっても異なるが、通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常2時間以下、好ましくは1時間以下とすることが望ましい。混合時間が短過ぎるとエステル交換反応が未完結となる場合があり、長過ぎると副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応が優勢となったり、酸化反応による樹脂の劣化の原因等となったりする場合がある。
混合後、得られた混合物を樹脂組成物としてそのまま用いてもよいが、後処理を加えてから用いてもよい。後処理の例としては触媒除去、触媒失活、固相重合等の手法が挙げられる。
〔I−4.第1の樹脂組成物〕
以上説明した第1の製造方法により得られる樹脂組成物(これを適宜「本発明の第1の樹脂組成物」或いは単に「第1の樹脂組成物」という場合がある。)は、通常は上述の樹脂(A)及び樹脂(B)を含有する。樹脂(A)及び樹脂(B)の比率は、通常、上述の〔I−3.製造条件〕で説明した樹脂(A)及び樹脂(B)の使用比率の範囲に収まり、上述の〔I−3.製造条件〕で説明した樹脂(A)及び樹脂(B)の使用比率に概ね等しくなる。
また、第1の樹脂組成物は、樹脂(A)由来のブロック及び樹脂(B)由来のブロックを有するブロック共重合体(これを「本発明の共重合体」という場合がある。)を含有していることが好ましい。
第1の製造方法により本発明の共重合体が生じる理由は明らかではないが、樹脂(A)及び樹脂(B)を溶融状態で混合することにより、樹脂(A)と樹脂(B)とがエステル交換反応を生じ、本発明の共重合体が生じるものと推測される。
なお、本発明の共重合体については、後出の〔V.共重合体〕で詳しく説明する。
また、第1の樹脂組成物は、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、上述の〔I−3.製造条件〕で説明した樹脂(A)及び樹脂(B)以外の各種の成分が挙げられる。
第1の樹脂組成物の数平均分子量は、制限されるものではないが、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下であることが望ましい。樹脂組成物の数平均分子量が低過ぎると、力学的強度が低くなる場合があり、高過ぎると成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。但し、本発明の樹脂組成物の用途によっては、後述する手法で重合反応を行なうことにより、数平均分子量を上昇させてもよい。
なお、樹脂組成物の数平均分子量はGPC等の手法により測定することが可能である。
第1の樹脂組成物が有するその他の特性は、本発明のその他の要旨に係る樹脂組成物と同様であるので、後出の〔III.樹脂組成物〕の欄で詳しく説明する。
[II.第2の製造方法]
本発明の別の要旨に係る樹脂組成物の製造方法(これを「本発明の第2の製造方法」或いは単に「第2の製造方法」という場合がある。)は、上述の第1の製造方法で説明した樹脂(B)を、溶融状態で、下記式(4)及び/又は(5)で表わされる化合物と反応させるものである。
Figure 2008266572
(上記式(4)中、R3は各々独立に2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
Figure 2008266572
(上記式(5)中、R4は炭素数1〜10の2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
〔II−1.化合物(4)〕
第2の製造方法では、上記式(4)で表わされる化合物(これを「化合物(4)」という場合がある。)を用いる。化合物(4)は、ヒドロキシ酸の環状二量体、即ちラクチドである。
式(4)において、R3は、上記式(1)のR1と同様、各々独立に2価の脂肪族炭化水素基を表わす。脂肪族炭化水素基としては環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。
中でも化合物(4)は、式(6)で表わされる化合物(これを「化合物(6)」という場合がある。)であることが好ましい。
Figure 2008266572
式(6)において、R5は、上記式(3)のR2と同様、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。脂肪族炭化水素基としては環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は1以上18以下であれば制限されないが、好ましくは1以上10以下、より好ましくは1以上6以下である。
なお、化合物(6)の一分子内における2つのR5は、同一であってもよく、異なっていてもよいが、化合物の合成や入手の容易性の点から、同一であることが好ましい。
中でも、R5としては、水素原子又は炭素数3以下の脂肪族炭化水素基が好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基がより好ましく、水素原子又はメチル基が特に好ましい。R5が水素原子の場合、化合物(6)はグリコール酸ラクチド(グリコリド)となり、R5がメチル基の場合、化合物(6)は乳酸ラクチドとなる。
〔II−2.化合物(5)〕
第2の製造方法では、化合物(4)に代えて、又は、化合物(4)と併用して、上記式(5)で表わされる化合物(これを「化合物(5)」という場合がある。)を用いる。
式(5)において、R4は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。脂肪族炭化水素基としては環状でも鎖状でもよく、鎖状の場合は直鎖状でも分岐鎖状でもよいが、鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は1以上10以下であれば制限されないが、好ましくは1以上6以下である。
〔II−3.製造条件〕
第2の製造方法では、上述の樹脂(B)と化合物(4)及び/又は化合物(5)とを用い、これらを溶融状態で混合することにより反応させる。
樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)は何れも、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)の使用量は、制限されるものではないが、樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)の合計に対する樹脂(B)の比率で、通常1重量%以上、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは50重量%以下とすることが好ましい。樹脂(B)の比率が少な過ぎると、得られる樹脂組成物の冷結晶化の促進効果や軟化効果が低くなる場合があり、多過ぎると、得られる樹脂組成物の力学的強度の低下や分子量の極端な低下を引き起こす場合がある。
また、樹脂(B)以外に、その他の樹脂を加えてもよい。その他の樹脂としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレン等が挙げられる。これらはバイオマス資源由来
化合物を原料として製造される樹脂でもよい。ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(ε−カプロラクトン)等が挙げられる。ポリオレフィンの具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。これらのその他の樹脂は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合してもよい。
その他の樹脂を加える時期も制限されず、混合前であっても、混合中であっても、混合後であってもよい。
但し、その他の樹脂を使用する場合でも、その使用量は、樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)の合計量に対し、通常20重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更に好ましくは1重量%以下にすることが望ましい。
なお、樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)に加えて、第1の製造方法で使用した樹脂(A)を任意の割合で併用することも可能である。
また、樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)、並びに必要に応じて用いられる他の樹脂以外に、その他の成分を加えてもよい。その他の成分としては、触媒、酸化防止剤、熱安定剤、結晶核剤、充填剤、補強剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、紫外線吸収剤、架橋剤、粘度調節剤、摺動性改良剤、着色剤、導電剤として機能する化合物等が挙げられる。これらのその他の成分は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合してもよい。
その他の成分を加える時期も制限されず、混合前であっても、混合中であっても、混合後であってもよい。
但し、その他の成分を使用する場合でも、その使用量は、樹脂(A)及び樹脂(B)の合計量に対し、通常5重量%以下、好ましくは1重量%以下に抑えることが望ましい。
中でも、その他の成分として、触媒及び/又は酸化防止剤を用いることが好ましい。
触媒としては、後述のように樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)の混合により重合反応が生じているという推測に基づけば、ルイス酸触媒が好ましい。ルイス酸触媒としては、オクタン酸スズ、n−テトラブトキシチタネート、塩化スズ二水和物、酸化ゲルマニウム等が挙げられるが、オクタン酸スズ、塩化スズ二水和物が好ましい。なお、触媒は何れか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、具体的には、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)が好ましい。なお、酸化防止剤は何れか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
触媒及び/又は酸化防止剤を反応系に加える時期は特に制限されず、混合前でも混合中でも混合後でもよいが、混合時に開環重合反応が生じているという推測に基づけば、混合前又は混合時に加えることが好ましく、混合前に加えることが特に好ましい。
混合に用いる装置は、制限されるものではないが、例としては攪拌機を備えた反応容器、二軸混練押出機等が挙げられる。中でも攪拌機を備えた反応容器が好ましい。
混合の方式も制限されず、バッチ式でも連続式でもよいが、バッチ式が好ましい。
第2の製造方法では、樹脂(B)、化合物(4)及び/又は化合物(5)が溶融した状態でこれらを混合し、反応させる。樹脂(B)、化合物(4)及び/又は化合物(5)を溶融状態とするためには、通常、混合時の温度を樹脂(B)の融点よりも高い値とすればよい。
混合時の温度は、樹脂(B)の融点よりも高い値であれば、制限されるものではないが、例えば樹脂(B)と化合物(4)とを反応させる場合であって化合物(4)が乳酸ラクチドの場合、通常150℃以上、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、また、通常230℃以下、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下とすることが望ましく、また、樹脂(B)と化合物(4)とを反応させる場合であって化合物(4)がグリコール酸ラクチドの場合、通常220℃以上、好ましくは230℃以上、より好ましくは240℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは290℃以下、より好ましくは280℃以下とすることが望ましい。混合時の温度が低過ぎると、原料の樹脂(B)が溶融しない場合や、重合反応が起こらない場合があり、高過ぎると、副反応である解重合反応等が優勢となる場合がある。
混合時の圧力は、制限されるものではないが、通常1Pa以上、好ましくは10Pa以上、また、通常100Pa以下、好ましくは30Pa以下とすることが望ましい。混合時の圧力が低過ぎると、反応物の乾燥が不十分になる、反応速度が遅くなる等の場合があり、高過ぎるとラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の昇華を促進し、溜出管を閉塞させる場合がある。
混合時の雰囲気は、制限されるものではないが、通常は真空、或いは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下である。
混合時間は、混合時の温度、圧力、雰囲気等の条件によっても異なるが、通常10分以上、好ましくは30分以上、また、通常2時間以下、好ましくは1時間以下とすることが望ましい。混合時間が短過ぎると重合反応が未完結となる場合があり、長過ぎると副反応である解重合反応が優勢となったり、酸化反応による樹脂の劣化の原因等となったりする場合がある。
樹脂(B)と化合物(4)及び/又は化合物(5)との間に反応が生じたことは、例えばGPC等の手法によって確認することが可能である。
混合後、得られた混合物を樹脂組成物としてそのまま用いてもよいが、後処理を加えてから用いてもよい。後処理の例としては触媒除去、触媒失活、固相重合等の手法が挙げられる。
〔II−4.第2の樹脂組成物〕
以上説明した第2の製造方法により得られる樹脂組成物(これを適宜「本発明の第2の樹脂組成物」或いは単に「第2の樹脂組成物」という場合がある。)は、通常は上述の樹脂(B)と化合物(4)及び/又は化合物(5)とを含有する。
また、第2の樹脂組成物は、[I.第1の製造方法]の欄で説明した、樹脂(A)由来のブロック及び樹脂(B)由来のブロックを有するブロック共重合体(本発明の共重合体)を含有していることが好ましい。
第2の製造方法により本発明の共重合体が生じる理由は明らかではないが、樹脂(B)と化合物(4)及び/又は化合物(5)とを溶融状態で混合し、反応させることにより、樹脂(B)の末端に化合物(4)及び/又は化合物(5)が結合するとともに、化合物(4)及び/又は化合物(5)が開環重合反応を生じることにより、樹脂(A)由来のブロックと同じ構造のブロック(ポリヒドロキシカルボン酸系ブロック)が形成されるためであると推測される。
なお、本発明の共重合体については、後出の〔V.共重合体〕で詳しく説明する。
また、第2の樹脂組成物は、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、上述の〔II−3.製造条件〕で説明した樹脂(B)、化合物(4)及び化合物(5)以外の各種の成分が挙げられる。
第2の樹脂組成物の数平均分子量は、制限されるものではないが、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下であることが望ましい。樹脂組成物の数平均分子量が低過ぎると、力学的強度が低くなる場合があり、高過ぎると成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。但し、本発明の樹脂組成物の用途によっては、後述する手法で重合反応を行なうことにより、数平均分子量を上昇させてもよい。なお、樹脂組成物の数平均分子量は、GPC等の手法により測定することが可能である。
第2の樹脂組成物が有するその他の特性は、本発明のその他の要旨に係る樹脂組成物と同様であるので、後出の〔III.樹脂組成物〕の欄で詳しく説明する。
[III.樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、以下の(i)〜(iii)の何れかに該当するものである。
(i)上述の第1の製造方法又は第2の製造方法によって得られた樹脂組成物(即ち、上述の第1の樹脂組成物又は第2の樹脂組成物)、或いはこれらの樹脂組成物に別の成分を混合して得られた樹脂組成物(例えば、後述する第3の製造方法によって得られた樹脂組成物)。
(ii)上述の樹脂(A)及び:樹脂(B)を少なくとも含有する樹脂組成物。
(iii)後述する本発明の共重合体を含有する樹脂組成物。
本発明の樹脂組成物は、上記(i)〜(iii)のうち、少なくとも何れか一つの要件を満たしていればよいが、中でも何れか2つの要件を満たしていることが好ましく、3つ全ての要件を満たしていることが好ましい。
〔III−1.樹脂組成物の特性〕
本発明の樹脂組成物は、成形性に優れている。
具体的に、本発明の樹脂組成物は、融点(℃)+30℃におけるゼロずり粘度が、通常500Pa・s以上、好ましくは800Pa・s以上、より好ましくは1000Pa・s以上、また、通常10000Pa・s以下、好ましくは5000Pa・s以下、より好まくは2000Pa・s以下であることが望ましい。ゼロずり粘度が低過ぎても高過ぎても、成形が困難となる場合がある。
なお、樹脂組成物の融点は、例えばDSC等の手法で測定可能であり、樹脂組成物の融点(℃)+30℃におけるゼロずり粘度は、ストレス制御式レオメーター等の手法で測定可能である。
また、本発明の樹脂組成物は、耐熱性に優れている。
具体的に、本発明の樹脂組成物のガラス転移温度Tgは、通常40℃以上、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上の範囲であることが望ましい。一方、本発明の樹脂組成物のガラス転移温度Tgの上限は、通常は65℃以下である。樹脂組成物のガラス転移温度Tgが低過ぎると、常温での力学的強度が低くなったり、融着し易くなったりする場合がある。
なお、樹脂組成物のガラス転移温度Tgは、DSC等の手法により測定することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物は、透湿性が制御されていることが好ましい。
具体的に、本発明の樹脂組成物の透湿度は、通常200以上、好ましくは300以上、また、通常1000以下、好ましくは800以下であることが望ましい。
なお、樹脂組成物の透湿度は、例えば、JIS Z 0208に準じて、カップ法等により測定することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物は、例えばガスバリアフィルム等のガスバリア性が求められる用途に使用される場合には、ガスバリア性に優れていることが好ましい。
具体的に、本発明の樹脂組成物の酸素透過係数は、通常1×10-16以下、好ましくは3×10-17以下であることが望ましい。樹脂組成物の酸素透過係数が高過ぎると、ガスバリアフィルム等の用途に使用できない場合がある。
なお、樹脂組成物の酸素透過係数は、例えば、JIS K 7126−2に準じて、ガス透過測定装置等により測定することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物は、冷結晶性樹脂組成物であることが望ましい。本発明において「冷結晶性樹脂組成物」とは、冷結晶化し得る樹脂組成物をいう。
本発明において樹脂組成物が「冷結晶化」するとは、樹脂組成物の昇温時に、樹脂組成物のガラス転移温度以上、融点以下の温度において、結晶化することをいう。なお、「冷結晶化」については、例えば「飽和ポリエステルハンドブック」、日刊工業新聞社、1989年、P20及びP230に記載されている。
なお、樹脂組成物が冷結晶化し得るか否かは、示差走査熱量測定(DSC)により昇温条件で測定を行なった場合に、樹脂組成物のガラス転移温度以上融点以下の温度において結晶化が生じたことを表わす発熱ピーク(以下「冷結晶性ピーク」と言う場合がある。)が観測されるか否かにより判断することができる。
また、本発明の樹脂組成物は、柔軟性に優れていることが望ましい。
具体的に、本発明の樹脂組成物の貯蔵弾性率(これを以下「E’」で表わす場合がある。)は、例えば樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂の場合、通常4GPa以下、好ましくは3.5GPa以下、より好ましくは3GPa以下であることが望ましく、また、樹脂(A)がポリグリコール酸系樹脂の場合、通常7GPa以下、好ましくは6.5GPa以下、より好ましくは6GPa以下であることが望ましい。樹脂組成物の貯蔵弾性率E’が高過ぎると、柔軟性が不十分となる場合がある。貯蔵弾性率E’の下限は特に制限されないが、貯蔵弾性率E’があまりに低過ぎると、成形体としての使用が困難になる場合があることから、通常0.1GPa以上、好ましくは0.3GPa以上、より好ましくは0.5GPa以上であることが望ましい。
なお、樹脂組成物の貯蔵弾性率E’は、動的粘弾性測定等の手法により測定することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物の還元粘度(これを以下「ηsp/C」で表わす場合がある。)は、各成分の含有量によって最適範囲が変わってくるので一概には言えないが、通常0.3以上、好ましくは0.4以上、また、通常4以下、好ましくは3以下の範囲であることが望ましい。樹脂組成物の還元粘度ηsp/Cが低過ぎると、溶融成形が困難になったり、強度・伸度・弾性回復性等の物性、或いは耐熱性が損なわれる場合がある。一方、樹脂組成物の還元粘度ηsp/Cが高過ぎると、溶融成形が困難となる場合がある。
なお、樹脂組成物の還元粘度ηsp/Cは、ウベローデ型溶液粘度計等により測定することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物は、透明性に優れていることが望ましい。なお、樹脂組成物の透明性は、例えばヘイズ測定により測定することが可能である。
〔III−2.鎖延長反応・固相重合反応〕
本発明の樹脂組成物は、後述のように各種の用途に使用可能であるが、その際には、樹脂組成物の分子量を通常5万以上、好ましくは10万以上に上昇させ、その成形性を向上させるために、鎖延長反応又は固相重合を行なうことが好ましい。
鎖延長反応は、通常、本発明の樹脂組成物に鎖延長剤を加えて行なう。
鎖延長剤の例としては、多価イソシアネート、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価エポキシ等が挙げられる。中でも、ジイソシアネート類、ジカルボン酸無水物類等が好ましい。なお、これらの鎖延長剤は、何れか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
鎖延長剤の使用量は、本発明の樹脂組成物100重量%に対する比率で、通常0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、また、通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下とすることが望ましい。鎖延長剤の使用量が少な過ぎると分子量が増大し難い場合があり、多過ぎると反応中にゲル化、固化する場合がある。
鎖延長反応時の温度は、制限されるものではないが、通常150℃以上、好ましくは170℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは280℃以下とすることが望ましい。鎖延長反応時の温度が低過ぎると、原料の樹脂組成物が溶融しない場合があり、高過ぎると、副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応が優勢となる場合がある。
鎖延長反応時の圧力は、制限されるものではないが、通常は常圧程度が望ましい。鎖延長反応時の雰囲気は、制限されるものではないが、通常は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下である。また、鎖延長反応時には適宜、攪拌等を加えてもよい。
一方、固相重合は通常、本発明の樹脂組成物に攪拌等を加えて、混合しながら行なう。
混合時の温度は、制限されるものではないが、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、また、通常250℃以下、好ましくは220℃以下とすることが望ましい。温度が高過ぎると、樹脂組成物が溶融する場合があり、低過ぎると、固相重合反応が進行し難くなる場合がある。
混合時の圧力は、制限されるものではないが、通常常圧が望ましい。
混合時の雰囲気は、制限されるものではないが、通常は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下である。
鎖延長反応の時間は、鎖延長反応時の温度、圧力、雰囲気等の条件によっても異なるが、通常1分以上、好ましくは10分以上、また、通常1時間以下、好ましくは30分以下とすることが望ましい。混合時間が短過ぎると鎖延長反応が未完結となる場合があり、長過ぎると副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応が優勢となったり、酸化反応による樹脂の劣化やゲル化の原因等となったりする場合がある。
〔III−3.樹脂組成物の用途〕
本発明の樹脂組成物は、様々な用途に供することが可能であるが、具体的には、繊維、フィルム、シート、チューブ、工業用部品、自動車部品及び電気電子部品など多方面に使用することができる。具体的な用途としては、例えば、衣料用繊維や各種フィルター等の繊維製品、二軸延伸フィルムや導電性フィルム等のフィルム製品、油圧用ホースや空圧用ホース等の各種ホース、等速ジョイントブーツ、サスペンジョンブーツ等の自動車部品、各種シール・パッキン、フレキシブルカップリング、コンベアベルト、タイミングベルト、圧縮バネ等の工業用部品、ギア等の精密機械部品、携帯電話ハウジング、制震材、防震材、キーボードパット、導電性パッド、OAロール、電話機カールコード等の電気・電子部品、ヘアーブラシ、ホットカーラー、スキー靴底、靴インナーソール等の生活用品等の用途に用いられる。
〔IV.第3の製造方法〕
上述の第1又は第2の製造方法により得られた樹脂組成物(第1又は第2の樹脂組成物)は、そのまま単独で使用することも可能であるが、これを更に上述の樹脂(A)、即ちポリヒドロキシカルボン酸系樹脂に混合して用いることも可能である。第1又は第2の樹脂組成物をポリヒドロキシカルボン酸系樹脂に混合することにより、ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂の優れた特性である耐熱性等の優れた特性を損なうことなく、その成形性や柔軟性等の特性が十分に改善された樹脂組成物が得られる。
以下、第1又は第2の樹脂組成物と上述の樹脂(A)とを混合する方法(これを「本発明の第3の製造方法」或いは単に「第3の製造方法」という場合がある。)により得られた樹脂組成物(これを「本発明の第3の樹脂組成物」又は単に「第3の樹脂組成物」という場合がある。)について説明する。
第3の製造方法では、混合対象として、上述の第1又は第2の樹脂組成物(これを「樹脂組成物(C)」と言う場合がある。)と、上述の樹脂(A)(これを「樹脂(D)」と言う場合がある。)を用いる。樹脂組成物(C)の詳細は、上記〔I−4.第1の樹脂組成物〕及び〔II−4.第2の樹脂組成物〕の欄に記載した通りである。また、樹脂(D)の詳細は、上記〔I−1.樹脂(A)〕の欄に記載した通りである。樹脂組成物(C)及び樹脂(D)は、何れも、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
樹脂組成物(C)及び樹脂(D)の使用量は、制限されるものではないが、樹脂組成物(C)及び樹脂(D)の合計に対する樹脂組成物(C)の比率で、通常1重量%以上、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、より好ましくは50重量%以下とすることが好ましい。樹脂組成物(C)の比率が少な過ぎると、樹脂(D)の柔軟化が不十分となる場合があり、多過ぎると力学的強度が低くなる場合がある。
また、樹脂組成物(C)及び樹脂(D)以外に、その他の成分を加えてもよい。その他の成分の例としては、酸化防止剤、熱安定剤、結晶核剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。これらのその他の成分は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合してもよい。その他の成分を加える時期も制限されず、混合前であっても、混合中であっても、混合後であってもよい。但し、その他の成分を使用する場合でも、その使用量は、樹脂組成物(C)及び樹脂(D)の合計量に対し、通常5重量%以下、好ましくは1重量%以下に抑えることが望ましい。
混合に用いる装置は、制限されるものではないが、例としては攪拌機を備えた反応容器、二軸混練押出機等が挙げられる。中でも攪拌機を備えた反応容器が好ましい。
混合の方式も制限されず、バッチ式でも連続式でもよいが、バッチ式が好ましい。
混合時の温度は、制限されるものではないが、通常150℃以上、好ましくは170℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは280℃以下とすることが望ましい。混合時の温度が低過ぎると原料の樹脂組成物(C)及び樹脂(D)が溶融しない場合があり、高過ぎると副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応が優勢となる場合がある。
混合時の圧力は、制限されるものではないが、通常常圧が望ましい。混合時の雰囲気は、制限されるものではないが、通常は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下である。
混合時間は、混合時の温度、圧力、雰囲気等の条件によっても異なるが、通常1分以上、好ましくは5分以上、また、通常30分以下、好ましくは15分以下とすることが望ましい。混合時間が短過ぎると混練が未完結となる場合があり、長過ぎると副反応であるラクチド(ヒドロキシ酸の環状二量体)の脱離反応が優勢となったり、酸化反応による樹脂の劣化の原因等となったりする場合がある。
混合後、得られた第3の樹脂組成物は、そのまま単独で使用してもよいが、後処理を加えてから使用してもよい。後処理の例としては触媒除去、触媒失活、固相重合等の手法が挙げられる。
第3の樹脂組成物の数平均分子量は、制限されるものではないが、通常5000以上、好ましくは1万以上、また、通常50万以下、好ましくは40万以下であることが望ましい。樹脂組成物の数平均分子量が低過ぎると、力学的強度が低くなる場合があり、高過ぎると成形が困難になったり、生分解速度が遅くなったりする場合がある。但し、本発明の樹脂組成物の用途によっては、後述する手法で重合反応を行なうことにより、数平均分子量を上昇させてもよい。なお、樹脂組成物の数平均分子量は、GPC等の手法により測定することが可能である。
第3の樹脂組成物も、本発明の樹脂組成物に該当するものである。よって、その特性も、通常は冷結晶性樹脂組成物で無い点を除けば、基本的には〔III−1.樹脂組成物の特性〕で説明した特性と同様である。
[V.共重合体]
上述の第1又は第2の製造方法によって得られる樹脂組成物(第1又は第2の樹脂組成物)は、好ましくは、ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂である樹脂(A)由来のブロック(以下「ポリヒドロキシカルボン酸系ブロック」或いは単に「ブロック(A’)」という。)と、ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂である樹脂(B)由来のブロック(以下「ポリオキシトリメチレングリコール系ブロック」或いは単に「ブロック(B’)」という。)とが結合してなるブロック共重合体(以下「本発明の共重合体」と言う場合がある。)を含有する。以下、この本発明の共重合体について、詳しく説明する。
ブロック(A’)は、樹脂(A)由来のブロックであり、上記構成単位(1)を主構成単位として、即ち50重量%以上の割合で含有する。
ブロック(A’)は、上記構成単位(1)以外に、その他の一種又は二種以上の構成単位を有していてもよい。他の構成単位の種類は制限されないが、例としては上記〔I−1.樹脂(A)〕の欄で例示した、構成単位(1)以外の構成単位が挙げられる。
一方、ブロック(B’)は、樹脂(B)由来のブロックであり、上記構成単位(2)を主構成単位として、即ち50重量%以上の割合で含有する。
ブロック(B’)は、上記構成単位(2)以外に、その他の一種又は二種以上の構成単位を有していてもよい。他の構成単位の種類は制限されないが、例としては上記〔I−2.樹脂(B)〕の欄で例示した、構成単位(2)以外の構成単位が挙げられる。
本発明の共重合体が有するブロック(A’)の数は、一つでもよく、二つ以上でもよい。本発明の共重合体が二つ以上のブロック(A’)を有する場合、それらは互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
また、本発明の共重合体が有するブロック(B’)の数も、一つでもよく、二つ以上でもよい。本発明の共重合体が二つ以上のブロック(B’)を有する場合、それらは互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
また、本発明の共重合体は、ブロック(A’)及びブロック(B’)の他に、その他の一又は二以上のブロックを有していてもよい。
本発明の共重合体における各ブロックの結合順も任意である。
第1又は第2の樹脂組成物における本発明の共重合体の含有率は、通常90重量%以上、好ましくは95重量%以上、より好ましくは100重量%であることが望ましい。なお、第1又は第2の樹脂組成物における本発明の共重合体の存在及びその含有率は、例えばGPC、核磁気共鳴法(NMR)等の手法により確認することができる。
なお、上述した本発明の樹脂組成物の物性(数平均分子量、ガラス転移温度Tg等)や特性(柔軟性、透明性等)は、基本的には本発明の共重合体に由来する特性であると推測される。
[VI.成形体]
本発明の樹脂組成物は、上述のように、様々な用途に供することが可能であるが、その際には、所望の形状に成形し、成形体として用いることが好ましい。本発明の樹脂組成物は成形性に優れているため、容易且つ良好に成形することができる。本発明の樹脂組成物を成形して成形体とする場合、その手法は特に制限されず、公知の各種の成形法を用いることが可能である。例としては、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法等が挙げられる。また、成形体の形状も制限されず、用途に応じて適宜選択すればよい。
以下、本発明について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載において「部」とは、特に断り書きのない限り「重量部」を表わす。
[物性の測定]
後述の各実施例及び各比較例の樹脂組成物又は樹脂の物性は、下記の手順で測定した。なお、以下の説明では、各実施例及び各比較例の樹脂組成物又は樹脂のサンプルを、単に「樹脂サンプル」という場合がある。
・還元粘度ηsp/Cの測定:
樹脂サンプル0.2gをフェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンを1:1で混合した溶媒40mlに、150℃で攪拌しながら15分間かけて溶解し、この溶液の30℃における還元粘度ηsp/Cを、ウベローデ型粘度計(センテック製全自動粘度計DT610)を用いて測定した。但し、ここでCは溶液濃度(g/dL)を表わす。
・示差走査熱量測定(DSC):
JIS K 7121に準じて、示差走査熱量測定装置(セイコー電子工業製DSC220)を用いて、樹脂サンプルをまず25℃から昇温速度20℃/分で260℃まで昇温し、次いで降温速度10℃/分で0℃まで降温し、更に昇温速度20℃/分で260℃まで昇温しながら、示差走査熱量測定(DSC)スペクトルの測定を行なった。得られたDSCスペクトルに基づいて、樹脂サンプルのガラス転移温度Tg及び融点の測定、並びに冷結晶性ピークの観測を行なった。
・貯蔵弾性率E’の測定:
粘弾性スペクトロメーター(セイコー電子工業製DMS200)を用いて、昇温速度2℃/分、振動数1Hzにて、樹脂サンプルの貯蔵弾性率E’を測定した。
樹脂サンプルは、熱プレス及び冷却を行なうことにより、0.5mm厚の熱プレスシートに成形したものを測定に供した。熱プレスの条件としては、熱プレス成形機を使用し、熱プレス成形機の設定温度を190℃(実施例1〜3、比較例1〜3)又は250℃(実施例4〜6、比較例4)とし、予熱時間を7分、熱プレス圧力を14.4MPa、熱プレス時間を2分とした。冷却の条件としては、冷却水循環型冷却装置を使用し、冷却圧力を14.7MPa、冷却時間を3分とした。得られた熱プレスシートは、温度25℃、湿度50%の条件下で2日間静置した後に測定に供した。
・ゼロずり粘度の測定:
ストレス制御式レオメーター(レオロジカ社Visco Analyzer)において、20mm径のパラレルプレートをジオメトリーとし、樹脂サンプルの融点+30℃において、樹脂サンプルのゼロずり粘度の測定を行なった。樹脂サンプルの融点としては、前記DSCスペクトルにおける融点ピークの頂点温度を用いた。測定時のギャップは1mm、ずり速度は0.01sec-1から100sec-1までの範囲とし、ニュートン流れに起因する見かけの粘度の平坦部の粘度をゼロずり粘度とした。
・透湿度の測定:
JIS Z 0208に準じて、カップ法により、温度40℃、湿度90%の雰囲気下で、樹脂サンプルの透湿度の測定を行なった。
樹脂サンプルは、熱プレス及び冷却を行なうことにより、厚さ約50±10μmの熱プレスシートに成形したものを測定に供した。熱プレス工程の条件としては、熱プレス成形機を使用し、熱プレス成形機の設定温度を190℃、予熱時間を7分、熱プレス圧力を14.4MPa、熱プレス時間を2分とした。冷却の条件としては、冷却水循環型冷却装置を使用し、冷却圧力を14.7MPa、冷却時間を3分とした。得られた熱プレスシートは、温度23℃、湿度50%の条件下で2日間静置した後に測定に供した。
・酸素透過係数の測定:
JIS K 7126−2に準じ、測定装置としてOX−TRAN 2/21(MOCON社製)を用い、温度23℃、湿度80%、透過面積50cm2の条件下で、樹脂サンプルの酸素透過係数の測定を行なった。測定手順としては、樹脂サンプルを装置にセットした後、温度及び湿度が所定の条件で安定しているのを確認して測定を開始し、酸素透過係数の測定値が定常状態になった時点で測定を終了し、その定常状態における測定値を酸素透過係数として得た。
樹脂サンプルは、熱プレス及び冷却を行なうことにより、0.5mm厚の熱プレスシートに成形したものを測定に供した。熱プレスの条件としては、熱プレス成形機を使用し、熱プレス成形機の設定温度を250℃、予熱時間を7分、熱プレス圧力を14.4MPa、熱プレス時間を2分とした。冷却の条件としては、冷却水循環型冷却装置を使用し、冷却圧力を14.7MPa、冷却時間を3分とした。得られた熱プレスシートは、温度23℃、湿度50%の条件下で2日間静置した後に測定に供した。
・数平均分子量の測定:
数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件で測定した。
なお、樹脂サンプルは何れも、後述の移動相に溶解させ、目開き0.45μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:テフロン(登録商標))フィルターで濾過してから測定に供した。
(実施例1〜3及び比較例1〜3における測定条件)
装置:Tosoh HLC−8220GPC
検出器:RI(装置に内蔵)
移動相:CHCl3(和光純薬社製特級)
流通速度:1.0mL/分
注入:0.1重量%×100μL
カラム:PL 10μ Mixed B(30cm×2)
カラム温度:40℃
較正試料:単分散ポリスチレン
較正法:ポリスチレン換算
較正曲線近似式:3次式
(実施例4〜6及び比較例4における測定条件)
装置:Tosoh HLC−8220GPC
検出器:RI(装置に内蔵)
移動相:HFIP(ヘキサフルオロイソプロパノール:セントラル硝子社製)にトリフルオロ酢酸ナトリウム(関東化学社製)を5mMの濃度で溶解させた溶液
流通速度:0.2mL/分
注入:0.1重量%×10μL
カラム:Tosoh TSKgel(15cm×2)
カラム温度:40℃
較正試料:単分散PMMA(ポリメチルメタクリレート)
較正法:PMMA換算
較正曲線近似式:3次式
・透明性の判定:
樹脂サンプルのペレットを用いて、熱プレス及び冷却を行なうことにより、2mm厚の熱プレスシートを作製した。この時の熱プレス工程の条件としては、熱プレス成形機を使用し、熱プレス成形機の設定温度を190℃とした。また、予熱時間を7分、熱プレス圧力を4.4MPa、熱プレス時間を2分とした。また、冷却工程の条件は、冷却水循環型冷却装置を使用し、冷却圧力を14.7MPa、冷却時間を3分とした。得られた熱プレスシートを、湿度50%、23℃条件下で2日間静置した。この熱プレスシートを、フォントサイズ11ポイントの文章記載の印刷物の上に置き、40Wの蛍光灯で30センチの高さから照らした。蛍光灯と同じ高さである30センチ離れたところから、目視により本文が完全に読めた場合に「透明性あり」、プレス試験片の下の本文が一部分しか読めない、または全く読めなかった場合に「透明性なし」と判定した。
[合成例1]
各実施例の樹脂組成物の構成成分として、ポリオキシトリメチレングリコール(PO3G)を下記の手順により合成した。
シェル社製の1,3−プロパンジオール300g(3.94mol)を、蒸留管、窒素導入管、温度計及び攪拌機を備えた400mlセパラブルフラスコに、窒素を150Nml/分で供給しながら仕込んだ。これに炭酸ナトリウム0.146g(1.38mmol)を仕込んだ後、攪拌しながらゆっくりと濃硫酸(95%)2.84g(0.0275mol)を加えた。このフラスコをオイルバス中に浸し、162℃に加熱した。液温を162℃±1℃に調節して46時間保持して反応させた後、フラスコをオイルバスから取り出し、室温まで放置して冷却した。反応中に生成した水は、窒素に同伴させて留去した。室温まで冷却された反応液のうち50gを300mlのナス型フラスコに移し、これに50gの脱塩水及び50gのテトラヒドロフランを加えて1時間緩やかに還流させて硫酸エステルの加水分解を行なった。室温まで放冷して冷却した後、2層に分離した下層(水相)を除去した。上層(油相)に1.0gの水酸化カルシウムを加え、室温で1時間攪拌した後、50gのトルエンを加えて60℃に加熱し、減圧下でテトラヒドロフラン、水及びトルエンを留去した。得られた油相を100gのトルエンに溶解し、0.45μmのフィルターで濾過して不溶物を除去した。60℃に加熱して減圧下でトルエンを留去し、60℃で4時間真空乾燥することにより、生成物としてPO3Gを得た。
得られたPO3Gの水酸基価を前述の末端基滴定法により求め、その値から数平均分子量を算出したところ、3320であった。
[実施例1]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、ポリ乳酸(三井化学製LACEA H−100、数平均分子量86000)65部、及び、合成例1で得られたPO3G(数平均分子量3320)35部を仕込み、更にテトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部、及び、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から190℃まで30分かけて昇温し、ポリ乳酸を融解させた。その後、撹拌を開始し、190℃で1時間混合した。乳酸ラクチドの昇華が確認された時点で混合を終了し、内容物(樹脂組成物)を取り出した。得られた樹脂組成物において、原料成分であるポリ乳酸とPO3Gとの分離は見られなかった。
次いで、得られた樹脂組成物30部とポリ乳酸70部とを、窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、乾燥窒素で復圧し、窒素気流下で80℃から190℃まで30分かけて昇温し、内容物を融解させた。その後、撹拌を開始し、190℃で10分混練し、十分混練された内容物を取り出した。これを実施例1の樹脂組成物とする。
実施例1の樹脂組成物について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[実施例2]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、ポリ乳酸(三井化学製LACEA H−100)65部、合成例1で得られたPO3G(数平均分子量3320)35部を仕込み、更にテトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部とイルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から190℃まで30分かけて昇温し、ポリ乳酸を融解させた。その後、撹拌を開始し、190℃で1時間混合した。乳酸ラクチドの昇華が確認された時点で混合を終了し、内容物(樹脂組成物)を取り出した。得られた樹脂組成物において、原料成分であるポリ乳酸とPO3Gとの分離は見られなかった。
次いで、得られた樹脂組成物99部とヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成社製)1部とを、窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に加え、窒素気流下で80℃から190℃まで30分かけて昇温し、内容物を融解させた。その後、撹拌を開始し、190℃で10分混練し、十分混練された内容物を取り出した。これを実施例2の樹脂組成物とする。
実施例2の樹脂組成物について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[実施例3]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、L−乳酸ラクチド(東京化成)89部、合成例1で得られたPO3G(数平均分子量3320)11部を仕込み、更にオクタン酸スズ(東京化成)0.03部とイルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、80℃から190℃まで30分かけて昇温し、L−乳酸ラクチドを融解させた。その後、撹拌を開始し、190℃で3時間混合したのち、内容物を取り出した。これを実施例3の樹脂組成物とする。
実施例3の樹脂組成物について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[比較例1]
実施例1において、PO3Gの代わりにPEG(ポリエチレングリコール)(和光純薬工業、数平均分子量3000)を用いた以外は同様にして、樹脂組成物の合成を行なった。これを比較例1の樹脂組成物とする。
比較例1の樹脂組成物について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[比較例2]
実施例2において、PO3Gの代わりにPEG(ポリエチレングリコール)(和光純薬工業、数平均分子量3000)を用いた以外は同様にして、樹脂組成物の合成を行なった。これを比較例2の樹脂組成物とする。
比較例2の樹脂組成物について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[比較例3]
ポリ乳酸(三井化学LACEA H−100)を比較例3の樹脂として用いた。比較例3の樹脂について、透湿度、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’、還元粘度ηsp/C及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表1に示す。
[結果]
Figure 2008266572
表1の結果から、以下のことが分かる。
即ち、実施例1〜3の樹脂組成物は、適度な透湿性を有し、貯蔵弾性率E’が低くて柔軟であり、且つ、ガラス転移温度Tgが高くて耐熱性に優れている。また、ゼロずり粘度が高いので、成形し易いものであることが分かる。
一方、比較例1の樹脂組成物は、透湿度は良いものの、貯蔵弾性率E’が高く、柔軟性に劣ることが分かる。
比較例2の樹脂組成物は、透湿度に極めて劣ることが分かる。
比較例3の樹脂は、透湿度に優れているものの、やはり貯蔵弾性率E’が高く、柔軟性に劣ることが分かる。
[合成例2]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、グリコリド(和光純薬工業社製)10g及び塩化スズ二水和物(和光純薬工業社製)0.01gを仕込み、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から172℃まで30分かけて昇温し、グリコリドを融解させた。そのまま172℃で7時間反応させることにより、ポリグリコール酸(PGA)を得た。
得られたPGAをGPCにより測定し、その数平均分子量を求めたところ、63000であった。
[実施例4]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、合成例2で得られたPGA(数平均分子量63000)65部、及び、合成例1で得られたポリオキシトリメチレングリコール(数平均分子量3320)35部を仕込み、更に、テトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部、及び、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、PGAを融解させた。その後、撹拌を開始し、250℃で1時間混合した。
次いで、得られた樹脂組成物14部、及び、合成例2で得られたPGA86部を、窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、乾燥窒素で復圧し、窒素気流下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、内容物を融解させた。次いで、撹拌を開始し、250℃で10分混練し、十分混練された内容物を取り出した。これを実施例4の樹脂組成物とする。
実施例4の樹脂組成物について、還元粘度ηsp/C、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’及び酸素透過係数の測定を行なった。その結果を下記表2に示す。
[実施例5]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、合成例2で得られたPGA(数平均分子量63000)65部、及び、合成例1で得られたPO3G(数平均分子量3320)35部を仕込み、更に、テトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部、及び、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、PGAを融解させた。その後、撹拌を開始し、250℃で1時間混合した。
次いで、得られた樹脂組成物30部、及び、合成例2で得られたPGA70部を、窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、乾燥窒素で復圧し、窒素気流下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、内容物を融解させた。その後、撹拌を開始し、250℃で10分混練し、十分混練された内容物を取り出した。これを実施例5の樹脂組成物とする。
実施例5の樹脂組成物について、還元粘度ηsp/C、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’及び酸素透過係数の測定を行なった。その結果を下記表2に示す。
[実施例6]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、合成例2で得られたPGA(数平均分子量63000)65部、及び、合成例1で得られたPO3G(数平均分子量3320)35部を仕込み、更にテトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部、及び、イルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。その後、20Paの減圧下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、PGAを融解させた。次いで、撹拌を開始し、250℃で1時間混合した。グリコール酸ラクチドの昇華が確認された時点で混合を終了し、内容物(樹脂組成物)を取り出した。得られた樹脂組成物において、原料成分であるPGAとPO3Gとの分離は見られなかった。
次いで、得られた樹脂組成物99部とヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成)1部を、窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に加え、窒素気流下で80℃から250℃まで30分かけて昇温し、内容物を融解させた。その後、撹拌を開始し、250℃で10分混練し、十分混練された内容物を取り出した。これを実施例6の樹脂組成物とする。
実施例6の樹脂組成物について、還元粘度ηsp/C、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’及び酸素透過係数の測定を行なった。その結果を下記表2に示す。
[比較例4]
合成例2で得られたPGAを比較例4の樹脂として用い、還元粘度ηsp/C、ゼロずり粘度、貯蔵弾性率E’及び酸素透過係数の測定を行なった。その結果を下記表2に示す。
[結果]
Figure 2008266572
表2の結果から、以下のことが分かる。
即ち、実施例4〜6の樹脂組成物は、貯蔵弾性率E’が低くて柔軟であり、且つ、酸素透過係数が低くてガスバリア性に優れていることが分かる。
一方、比較例4の樹脂組成物は、貯蔵弾性率E’が高く、柔軟性に劣ることが分かる。
[実施例7]
窒素導入口及び減圧口を供えた反応器に、ポリ乳酸(三井化学製LACEA H−100)65部、ポリオキシトリメチレングリコール(数平均分子量3320)35部を仕込み、更にテトラ−n−ブチルチタネート(キシダ化学製)0.03部とイルガノックス1330(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製酸化防止剤)0.27部を加え、20Paの減圧下、80℃で3時間減圧乾燥した。続いて、20Paの減圧下で80℃から190℃まで30分かけて昇温し、ポリ乳酸を融解させた。その後撹拌を開始し、190℃で1時間混合した。乳酸ラクチドの昇華が確認された時点で混合を終了し、内容物を取り出した。これを実施例7の樹脂組成物とする。実施例7の樹脂組成物において、原料成分であるポリ乳酸とポリオキシトリメチレングリコールとの分離は見られなかった。
実施例7の樹脂組成物について、還元粘度ηsp/Cの測定、示差走査熱量測定(DSC)、透明性の判定、ゼロずり粘度の測定、及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を表3に示す。また、示差走査熱量測定(DSC)により得られたスペクトルを図1に示す。昇温時において、樹脂組成物のガラス転移温度(42.3℃)以上、融点(164.5℃)以下の温度である87℃において、結晶化が生じたことを表わす発熱ピーク(冷結晶性ピーク)が観測された。この冷結晶性ピークのピーク面積は14.3J/gであった。
[比較例5]
ポリオキシトリメチレングリコールをポリエチレングリコール(和光純薬工業製ポリエチレングリコール4000(数平均分子量3000))に変更したこと以外は、実施例7と同様の条件で樹脂組成物の製造を行なった。これを比較例5の樹脂組成物とする。得られた比較例5の樹脂組成物において、原料成分であるポリ乳酸とポリエチレングリコールとの分離は見られなかった。
比較例5の樹脂組成物について、還元粘度ηsp/Cの測定、示差走査熱量測定(DSC)、透明性の判定、ゼロずり粘度の測定及びガラス転移温度Tgの測定を行なった。その結果を下記表3に示す。また、示差走査熱量測定(DSC)により得られたスペクトルを図2に示す。昇温時において、上記定義による冷結晶性ピークは観測されなかった。
[結果]
Figure 2008266572
以上の結果から、以下のことが明らかとなった。
即ち、PLAとPO3Gとを成分とする実施例7の樹脂組成物は冷結晶化するのに対し、PLAとPEGとを成分とする比較例5の樹脂組成物は冷結晶化を起こさなかった。また、原料として使用したPLA(三井化学製LACEA H−100)純品も冷結晶化は起こさなかった。
以上の結果から、PLAとPO3Gとを混合して樹脂組成物とすることにより、冷結晶性の樹脂組成物が得られたことが分かる。
本発明の樹脂組成物は、様々な用途に供することが可能であるが、具体的には、繊維、フィルム、シート、チューブ、工業用部品、自動車部品及び電気電子部品など多方面に使用することができる。具体的な用途としては、例えば、衣料用繊維や各種フィルター等の繊維製品、二軸延伸フィルムや導電性フィルム等のフィルム製品、油圧用ホースや空圧用ホース等の各種ホース、等速ジョイントブーツ、サスペンジョンブーツ等の自動車部品、各種シール・パッキン、フレキシブルカップリング、コンベアベルト、タイミングベルト、圧縮バネ等の工業用部品、ギア等の精密機械部品、携帯電話ハウジング、制震材、防震材、キーボードパット、導電性パッド、OAロール、電話機カールコード等の電気・電子部品、ヘアーブラシ、ホットカーラー、スキー靴底、靴インナーソール等の生活用品等の用途に用いられる。
実施例7の樹脂組成物について示差走査熱量測定(DSC)により得られたスペクトルである。 比較例5の樹脂組成物について示差走査熱量測定(DSC)により得られたスペクトルである。

Claims (19)

  1. 下記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)と、下記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)とを、少なくとも含有する
    ことを特徴とする、樹脂組成物。
    Figure 2008266572
    (上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
    Figure 2008266572
  2. 上記ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項1記載の樹脂組成物。
  3. 上記式(1)で表わされる構成単位が下記式(3)で表わされ、
    該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)の数平均分子量が5000以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物。
    Figure 2008266572
    (上記式(3)中、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  4. 上記式(3)中のR2が水素原子又はメチル基である
    ことを特徴とする、請求項3記載の樹脂組成物。
  5. (A)及び(B)の合計に対する(B)の比率が1重量%以上70重量%以下である
    ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  6. 樹脂組成物の融点(℃)+30℃におけるゼロずり粘度が500Pa・s以上である
    ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6の何れか一項に記載の樹脂組成物を成形してなる
    ことを特徴とする、成形体。
  8. 下記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)と、下記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)とを、溶融状態で混合する
    ことを特徴とする、樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    (上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
    Figure 2008266572
  9. 該ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項8記載の樹脂組成物の製造方法。
  10. 上記式(1)で表わされる構成単位が下記式(3)で表わされ、
    該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(A)の数平均分子量が5000以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項8又は請求項9に記載の樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    (上記式(3)中、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  11. 下記式(2)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)を、溶融状態で、下記式(4)及び/又は(5)で表わされる化合物と反応させる
    ことを特徴とする、樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    Figure 2008266572
    (上記式(4)中、R3は各々独立に2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
    Figure 2008266572
    (上記式(5)中、R4は炭素数1〜10の2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  12. 上記式(4)で表わされる化合物が下記式(6)で表わされる
    ことを特徴とする、請求項11記載の樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    (上記式(6)中、R5は各々独立に、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  13. 上記ポリオキシトリメチレングリコール系樹脂(B)の数平均分子量が400以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項11又は請求項12に記載の樹脂組成物の製造方法。
  14. 請求項8〜13のいずれか一項に記載の製造方法により得られた樹脂組成物(C)と、下記式(1)で表わされる構成単位を主たる構成単位として含むポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(D)とを混合する
    ことを特徴とする、樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    (上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  15. 上記式(1)で表わされる構成単位が下記式(3)で表わされ、
    該ポリヒドロキシカルボン酸系樹脂(D)の数平均分子量が5000以上50万以下である
    ことを特徴とする、請求項14記載の樹脂組成物の製造方法。
    Figure 2008266572
    (上記式(3)中、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
  16. (C)及び(D)の合計に対する(C)の比率が1重量%以上70重量%以下である
    ことを特徴とする、請求項14又は請求項15に記載の樹脂組成物の製造方法。
  17. 請求項11〜16の何れか一項に記載の製造方法で製造された
    ことを特徴とする、樹脂組成物。
  18. 下記式(1)で表わされる構成単位を50重量%以上含むポリヒドロキシカルボン酸系ブロック(A’)と、下記式(2)で表わされる構成単位を50重量%以上含むポリオキシトリメチレングリコール系ブロック(B’)とを、少なくとも有する
    ことを特徴とする、共重合体。
    Figure 2008266572
    (上記式(1)中、R1は2価の脂肪族炭化水素基を表わす。)
    Figure 2008266572
  19. 上記式(1)で表わされる構成単位が下記式(3)で表わされる
    ことを特徴とする、請求項18記載の共重合体。
    Figure 2008266572
    (上記式(3)中、R2は、水素原子又は炭素数1以上18以下の脂肪族炭化水素基を表わす。)
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