JP3396296B2 - Method for producing biodegradable aliphatic polyester - Google Patents

Method for producing biodegradable aliphatic polyester

Info

Publication number
JP3396296B2
JP3396296B2 JP12909994A JP12909994A JP3396296B2 JP 3396296 B2 JP3396296 B2 JP 3396296B2 JP 12909994 A JP12909994 A JP 12909994A JP 12909994 A JP12909994 A JP 12909994A JP 3396296 B2 JP3396296 B2 JP 3396296B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
molecular weight
aliphatic polyester
parts
average molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12909994A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07330879A (en
Inventor
栄一郎 滝山
善孝 波田野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Highpolymer Co Ltd
Original Assignee
Showa Highpolymer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Highpolymer Co Ltd filed Critical Showa Highpolymer Co Ltd
Priority to JP12909994A priority Critical patent/JP3396296B2/en
Publication of JPH07330879A publication Critical patent/JPH07330879A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3396296B2 publication Critical patent/JP3396296B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4236Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups
    • C08G18/4238Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing only aliphatic groups derived from dicarboxylic acids and dialcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2230/00Compositions for preparing biodegradable polymers

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セルロース、澱粉等の
親水性有機ポリマーに対する親和性に優れ、実用上十分
な物性を維持しながら、特定の条件で生分解し易い生分
解性脂肪族ポリエステルの製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a biodegradable aliphatic polyester which has excellent affinity for hydrophilic organic polymers such as cellulose and starch and is easily biodegradable under specific conditions while maintaining practically sufficient physical properties. The present invention relates to a manufacturing method of.

【0002】[0002]

【従来の技術】脂肪族ポリエステルが生分解性を示すこ
とは、よく知られており、本発明者らも幾つかの提案を
行っている。例えば、特開平5−70579号明細書に
は、エチレングリコールとコハク酸(またはその無水
物)から合成されたポリエステルが開示されている。即
ち、このポリエステルは、エチレングリコールとコハク
酸とを重縮合させて数平均分子量10,000以上のポ
リエステルを合成し、このポリエステル100重量部当
り0.1〜5重量部の多価イソシアナートを反応させて
得られる、数平均分子量が30,000以上の少量のウ
レタン結合を含むものである。
2. Description of the Related Art It is well known that an aliphatic polyester exhibits biodegradability, and the present inventors have made some proposals. For example, JP-A-5-70579 discloses a polyester synthesized from ethylene glycol and succinic acid (or its anhydride). That is, this polyester is obtained by polycondensing ethylene glycol and succinic acid to synthesize a polyester having a number average molecular weight of 10,000 or more, and reacting with 0.1 to 5 parts by weight of polyvalent isocyanate per 100 parts by weight of this polyester. The number average molecular weight obtained by the above process contains a small amount of urethane bonds of 30,000 or more.

【0003】このポリエステルは、土中に埋めて置く
と、条件にもよるが、約半年から1年位で崩壊が始ま
り、やがて原形を失うに至ることが確認されている。ま
た、この現象は活性汚泥中でも起こることも分かってい
る。
It has been confirmed that when this polyester is buried in the soil, it will start to disintegrate in about 6 months to 1 year, depending on the conditions, and eventually lose its original shape. It is also known that this phenomenon occurs in activated sludge.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ポリエステルは、生分解性を示すとはいえ、その速度は
必ずしも速いものではない。また、セルロース、澱粉等
の親水性有機ポリマーに対する親和性も十分ではなかっ
た。ポリエステルの用途によっては、空気中では十分な
物性とその保持が長期間行われる一方、水中に浸漬され
ると、一定期間経過後、極力速やかに分解して消失する
ことが望ましい場合もある。但し、水溶性あるいは水膨
潤性であってはならない。本発明は、上記のような従来
の課題を解決し、セルロース、澱粉等の親水性有機ポリ
マーに対する親和性に優れ、実用上十分な物性を維持し
ながら、特定の条件で生分解し易い生分解性脂肪族ポリ
エステルの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
However, although the above-mentioned polyester shows biodegradability, its rate is not always high. Also, the affinity for hydrophilic organic polymers such as cellulose and starch was not sufficient. Depending on the intended use of polyester, while sufficient physical properties and retention thereof are maintained in the air for a long period of time, it may be desirable that the polyester decomposes and disappears as quickly as possible after a certain period of time when immersed in water. However, it must not be water-soluble or water-swellable. The present invention solves the conventional problems as described above, has excellent affinity for hydrophilic organic polymers such as cellulose and starch, and is easily biodegradable under specific conditions while maintaining practically sufficient physical properties. An object of the present invention is to provide a method for producing a polyaliphatic polyester.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、セルロー
ス、澱粉等の親水性有機ポリマーに対する親和性に優
れ、実用上十分な物性を保持しながら、特定の条件、例
えば水中、などで分解し易い生分解性脂肪族ポリエステ
ルを得るために種々検討した結果、ポリエステルの一部
分に親水性を付与することによって目的を達成出来るこ
と、さらに詳しくは、親水性部分としてはポリエチレン
グリコールが適当であることを見出して本発明を完成す
ることができた。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have a good affinity for hydrophilic organic polymers such as cellulose and starch, and decompose under specific conditions, for example, in water, while maintaining practically sufficient physical properties. As a result of various studies in order to obtain a biodegradable aliphatic polyester that is easy to do, it is possible to achieve the object by imparting hydrophilicity to a part of the polyester. More specifically, polyethylene glycol is suitable as the hydrophilic part. It was possible to complete the present invention by finding

【0006】すなわち本発明は、 [A](1) エチレングリコールを80モル%以上含
むグリコール成分(下記のポリエチレングリコールを除
く)および(2) コハク酸を80モル%以上含むジカ
ルボン酸(またはその無水物)成分の合計量100重量
部に対し、(3) 数平均分子量200以上のポリエチ
レングリコールを1〜30重量部加え、続いて前記
(1)、(2)および(3)成分を重縮合して得られ
る、数平均分子量10,000以上且つ融点70℃以上
の脂肪族ポリエステル(a)100重量部に対し、 [B]多価イソシアナート0.1〜10重量部を、熔融
状態の該脂肪族ポリエステル(a)に加え、反応させ、
数平均分子量を30,000以上とすることを特徴とす
る、生分解性脂肪族ポリエステルの製造方法を提供する
ものである。
That is, the present invention provides [A] (1) a glycol component containing 80 mol% or more of ethylene glycol (excluding polyethylene glycol described below) and (2) a dicarboxylic acid containing 80 mol% or more of succinic acid (or its anhydride). (3) 1 to 30 parts by weight of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 200 or more is added to 100 parts by weight of the total amount of the components), and then the components (1), (2) and (3) are polycondensed. 0.1 to 10 parts by weight of [B] polyvalent isocyanate is added to 100 parts by weight of the aliphatic polyester (a) having a number average molecular weight of 10,000 or more and a melting point of 70 ° C. or more, which is obtained in the molten state. Added to the group polyester (a) and reacted,
The present invention provides a method for producing a biodegradable aliphatic polyester, which has a number average molecular weight of 30,000 or more.

【0007】また本発明は、ポリエチレングリコールの
数平均分子量が、600〜3,000である、前記の方
法を提供するものである。
The present invention also provides the above method, wherein the polyethylene glycol has a number average molecular weight of 600 to 3,000.

【0008】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明の[A]段階において合成される脂肪族ポリエステ
ルは、末端基が実質的にヒドロキシル基である。この脂
肪族ポリエステルは、グリコール成分およびジカルボン
酸(またはその無水物)成分共に、脂肪族のものを原料
として用いる。
The present invention will be described in more detail below. The terminal group of the aliphatic polyester synthesized in the step [A] of the present invention is substantially a hydroxyl group. The aliphatic polyester is used as a raw material together with the glycol component and the dicarboxylic acid (or its anhydride) component.

【0009】本発明に用いられるグリコール成分は、そ
の80モル%以上がエチレングリコールである。併用で
きるグリコール成分としては、例えば、1,4−ブタン
ジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクチレ
ングリコール、1,10−デカメチレングリコール、1,
4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。グ
リコール成分は、そのすべてがエチレングリコールであ
ってもよい。なお、ここでいうグリコール成分とは、ポ
リエチレングリコールは除いたものを意味する。グリコ
ール成分中のエチレングリコールの割合が80モル%未
満であると、所望の融点を有するポリエステルが得られ
ない。
The glycol component used in the present invention is 80 mol% or more of ethylene glycol. Examples of the glycol component that can be used in combination include 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octylene glycol, 1,10-decamethylene glycol, and 1,
4-cyclohexane dimethanol etc. are mentioned. The glycol component may be all ethylene glycol. It should be noted that the glycol component as used herein means one excluding polyethylene glycol. When the proportion of ethylene glycol in the glycol component is less than 80 mol%, a polyester having a desired melting point cannot be obtained.

【0010】本発明に用いられるジカルボン酸(または
その無水物)成分は、その80モル%以上がコハク酸
(またはその無水物)である。併用できる他のジカルボ
ン酸成分としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、
セバシン酸、ドデカン二酸、1,4−シクロヘキサンジ
カルボン酸などが挙げられる。ジカルボン酸(またはそ
の無水物)成分は、そのすべてがコハク酸(またはその
無水物)であってもよい。ジカルボン酸(またはその無
水物)成分中のコハク酸(またはその無水物)の割合が
80モル%未満であると、所望の融点を有するポリエス
テルが得られない。
The dicarboxylic acid (or its anhydride) component used in the present invention is 80 mol% or more of succinic acid (or its anhydride). Other dicarboxylic acid components that can be used in combination include, for example, adipic acid, suberic acid,
Sebacic acid, dodecanedioic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and the like can be mentioned. The dicarboxylic acid (or its anhydride) component may be all succinic acid (or its anhydride). When the proportion of succinic acid (or its anhydride) in the dicarboxylic acid (or its anhydride) component is less than 80 mol%, a polyester having a desired melting point cannot be obtained.

【0011】グリコール成分およびジカルボン酸(また
はその無水物)成分の使用割合は、ジカルボン酸(また
はその無水物)成分1モルに対して、グリコール成分
1.05〜1.2モル位が好適である。
The glycol component and the dicarboxylic acid (or its anhydride) component are preferably used in a proportion of about 1.05 to 1.2 mol of the glycol component with respect to 1 mol of the dicarboxylic acid (or its anhydride) component. .

【0012】本発明においては、上記グリコール成分お
よびジカルボン酸(またはその無水物)成分の合計量1
00重量部に対し、数平均分子量(以下、単に分子量と
いう)200以上のポリエチレングリコールを1〜30
重量部加え、これらの成分を重縮合させて、ポリエステ
ル構造中にポリエチレングリコール成分を導入すること
に一つの特徴を有する。
In the present invention, the total amount of the glycol component and the dicarboxylic acid (or its anhydride) component is 1
1 to 30 parts by weight of polyethylene glycol having a number average molecular weight (hereinafter, simply referred to as molecular weight) of 200 or more with respect to 00 parts by weight.
One feature is that, in addition to parts by weight, these components are polycondensed to introduce the polyethylene glycol component into the polyester structure.

【0013】本発明に用いられるポリエチレングリコー
ルは、分子量200以上であれば、本発明の目的の一
つ、すなわち水中で生分解性の速度を高めることができ
る。然し、ポリエチレングリコールの分子量は、一定量
使用の場合、分子量の大きい方が生成するポリエステル
の融点低下が少ないが、生分解性といった点からは、な
るべく低分子量のタイプが望ましく、両者を両立させる
面からはポリエチレングリコールの分子量は、600〜
3,000が適当な範囲となる。
If the polyethylene glycol used in the present invention has a molecular weight of 200 or more, one of the purposes of the present invention, that is, the rate of biodegradability in water can be increased. However, with regard to the molecular weight of polyethylene glycol, when a certain amount is used, the higher the molecular weight is, the lower the melting point of the polyester produced is less, but from the viewpoint of biodegradability, it is desirable to use a type with a low molecular weight as much as possible. From the molecular weight of polyethylene glycol is 600 ~
An appropriate range is 3,000.

【0014】ポリエチレングリコールの使用量は、上記
のように、グリコール成分およびジカルボン酸(または
その無水物)成分の合計量100重量部に対し、1〜3
0重量部である。ポリエチレングリコールの選択された
分子量にもよるが、30重量部を超えて配合すると、得
られる生分解性脂肪族ポリエステルの融点低下が大きく
なり、またその耐水性も低下するので実用的ではなくな
る。逆に1重量部未満では、変性の意味に乏しく、効果
が発揮されない。
As described above, the amount of polyethylene glycol used is 1 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the glycol component and the dicarboxylic acid (or its anhydride) component.
0 parts by weight. Depending on the selected molecular weight of polyethylene glycol, if it exceeds 30 parts by weight, the melting point of the resulting biodegradable aliphatic polyester is greatly lowered, and its water resistance is also reduced, which is not practical. On the other hand, if it is less than 1 part by weight, the meaning of modification is poor and the effect is not exhibited.

【0015】本発明においては、重縮合反応の際に目的
を損なわない範囲内の3官能以上の多価アルコール、3
官能以上の多価カルボン酸(またはその無水物)および
3官能以上のオキシカルボン酸からなる群から選ばれた
少なくとも1種の多官能化合物を併用すれば、例えば分
枝が導入されてその分子量分布が広がり、その結果性質
の多様化が図れ好ましい。
In the present invention, a polyfunctional alcohol having a functionality of 3 or more is used within a range that does not impair the purpose in the polycondensation reaction.
When at least one polyfunctional compound selected from the group consisting of polyfunctional carboxylic acids (or their anhydrides) having functionality or higher and oxycarboxylic acids having functionality of 3 or higher is used in combination, for example, branching is introduced and the molecular weight distribution thereof is increased. Is preferred, and as a result, diversification of properties is achieved, which is preferable.

【0016】3官能以上の多価アルコールの例として
は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリ
スリット、トリアリルイソシアヌレートエチレンオキシ
ド付加物などが挙げられる。また、脱水した形のモノエ
ポキシ化合物であるグリシドールも使用し得る。
Examples of trifunctional or higher polyhydric alcohols include glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, triallyl isocyanurate ethylene oxide adduct and the like. It is also possible to use the dehydrated form of the monoepoxy compound glycidol.

【0017】3官能以上のオキシカルボン酸としては、
市販品がいずれも利用可能ではあるが、低コストで入手
できるといった点からは、リンゴ酸、酒石酸並びにクエ
ン酸が好適である。
As the trifunctional or higher functional oxycarboxylic acid,
Although all commercially available products can be used, malic acid, tartaric acid and citric acid are preferable from the viewpoint of being available at low cost.

【0018】3官能以上の多価カルボン酸(またはその
無水物)の例としては、トリメシン酸、プロパントリカ
ルボン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、
ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタ
テトラカルボン酸無水物などが挙げられる。とくに無水
トリメリット酸、無水ピロメリット酸が好適である。
Examples of trifunctional or higher polycarboxylic acids (or their anhydrides) include trimesic acid, propanetricarboxylic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride,
Examples thereof include benzophenone tetracarboxylic acid anhydride and cyclopentatetracarboxylic acid anhydride. Particularly, trimellitic anhydride and pyromellitic anhydride are preferable.

【0019】上記の多官能化合物の各成分は、必要に応
じて混合して用いることができる。多官能化合物の使用
量は、ジカルボン酸(またはその無水物)成分全体10
0モル%に対して、合計0.1〜5モル%であり、重縮
合反応の当初から加えることができる。多官能化合物の
使用量が0.1モル%未満では、添加する意味が乏し
く、5モル%より多い場合は、反応中でのゲル化の危険
性が増大する。
The respective components of the above polyfunctional compounds can be mixed and used as needed. The amount of the polyfunctional compound used is 10 parts of the total amount of the dicarboxylic acid (or its anhydride) component.
It is 0.1 to 5 mol% in total with respect to 0 mol%, and can be added from the beginning of the polycondensation reaction. If the amount of the polyfunctional compound used is less than 0.1 mol%, the meaning of addition is poor, and if it is more than 5 mol%, the risk of gelation during the reaction increases.

【0020】本発明においては、[A]段階により得ら
れる脂肪族ポリエステルの数平均分子量を10,000
以上且つ融点を70℃以上とすることが必要であるが、
そのためには、上記に示した各原料を重縮合し、続いて
脱グリコール反応を行うことにより達成することができ
る。なお、この[A]段階において得られる脂肪族ポリ
エステルの数平均分子量が10,000未満且つ融点が
70℃未満の場合は、その後の[B]段階で分子量を高
めたとしても、必要とする物性を得ることができない。
In the present invention, the number average molecular weight of the aliphatic polyester obtained in the step [A] is 10,000.
It is necessary to set the melting point to 70 ° C. or higher.
This can be achieved by polycondensing each of the above-mentioned raw materials and then performing a deglycol reaction. In addition, when the number average molecular weight of the aliphatic polyester obtained in this [A] stage is less than 10,000 and the melting point is less than 70 ° C., even if the molecular weight is increased in the subsequent [B] stage, the required physical properties are required. Can't get

【0021】重縮合反応は、160〜230℃、5〜1
6時間、好ましくは不活性ガス雰囲気下で実施すること
ができる。この温度より低温では反応速度が遅く実用性
に乏しい。またこの温度より高温では分解の危険性が高
くなり避けたほうがよい。従って180〜220℃の間
の温度で[A]段階の重縮合反応を実施することが好ま
しい。重縮合反応は、脂肪族ポリエステルの酸価が30
以下、好ましくは15以下、さらに好適には10以下に
達するまで実施される。この場合、分子量が大きい程脱
グリコール反応による分子量増大が円滑に行えるので、
高分子量のものが望ましい。
The polycondensation reaction is carried out at 160 to 230 ° C. for 5 to 1
It can be carried out for 6 hours, preferably under an inert gas atmosphere. When the temperature is lower than this temperature, the reaction rate is slow and the practicality is poor. If the temperature is higher than this temperature, the risk of decomposition becomes high and it is better to avoid it. Therefore, it is preferable to carry out the [A] stage polycondensation reaction at a temperature between 180 and 220 ° C. In the polycondensation reaction, the acid value of the aliphatic polyester is 30.
The following is carried out until it reaches 15 or less, preferably 10 or less. In this case, the larger the molecular weight, the smoother the increase in the molecular weight due to the deglycolization reaction.
High molecular weight is desirable.

【0022】脱グリコール反応は、5Torr以下の減圧
下、170〜230℃で2〜16時間実施される。より
好適には、1Torr以下の高真空下、180〜210℃で
実施することが、反応速度および分解防止の点から望ま
しい。得られる脂肪族ポリエステルは、末端基が実質的
にヒドロキシル基であり、酸価はゼロとなる。脱グリコ
ール反応の際は、触媒を併用する必要がある。それらの
例には、チタン、錫、アンチモン、セリウム、ゲルマニ
ウム、亜鉛、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、
マグネシウム、カルシウムおよびストロンチウムからな
る群から選ばれた、少なくとも一種の金属の有機または
無機の金属化合物があげられ、使用量としては、生成す
る脂肪族ポリエステル100重量部に対し、0.001
〜0.5重量部である。金属化合物触媒の使用量が0.0
01重量部未満では、脱グリコール反応が遅くなって実
用的ではなくなり、0.5重量部より多く用いても逆に
分解反応を強める結果となり好ましくない。望ましい使
用量は、金属の種類によっても異なるが、0.005〜
0.2重量部である。金属化合物触媒としては、例えば
金属のアルコキサイド、有機酸塩、キレート、酸化物等
が用いられ、とくにチタンの有機化合物例えばチタン酸
アルキルエステル、チタンオキシアセチルアセトネー
ト、シュウ酸チタンなどの化合物が有用である。いわゆ
る生分解性ポリエステルは土中または水中で微生物崩壊
を受けるが、金属触媒または金属は土中に残留するとみ
られるので、安全なタイプでなければならない。そのよ
うな観点からすれば、望ましい金属としては、チタン、
ゲルマニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウムなどが
あげられる。
The deglycol reaction is carried out at 170 to 230 ° C. for 2 to 16 hours under a reduced pressure of 5 Torr or less. More preferably, it is carried out at 180 to 210 ° C. under a high vacuum of 1 Torr or less from the viewpoint of reaction rate and prevention of decomposition. The resulting aliphatic polyester has a hydroxyl group as a terminal group and has an acid value of zero. In the deglycolization reaction, it is necessary to use a catalyst together. Examples of these are titanium, tin, antimony, cerium, germanium, zinc, cobalt, manganese, iron, aluminum,
An organic or inorganic metal compound of at least one metal selected from the group consisting of magnesium, calcium and strontium can be used, and the amount used is 0.001 per 100 parts by weight of the aliphatic polyester produced.
~ 0.5 parts by weight. The amount of metal compound catalyst used is 0.0
If the amount is less than 01 parts by weight, the deglycolization reaction will be delayed and not practical, and if the amount is more than 0.5 parts by weight, the decomposition reaction will be intensified, which is not preferable. The preferred amount of use varies depending on the type of metal, but 0.005-
It is 0.2 parts by weight. As the metal compound catalyst, for example, metal alkoxides, organic acid salts, chelates, oxides and the like are used, and in particular, organic compounds of titanium such as alkyl titanate esters, titanium oxyacetylacetonate and titanium oxalate are useful. is there. So-called biodegradable polyesters are subject to microbial degradation in soil or water, but metal catalysts or metals are expected to remain in the soil and must therefore be a safe type. From such a point of view, the preferable metal is titanium,
Examples include germanium, zinc, magnesium and calcium.

【0023】さらに、本発明は、[A]段階で得られた
数平均分子量10,000以上且つ融点70℃以上の熔
融状態の脂肪族ポリエステル(a)100重量部に、
[B]段階として、多価イソシアナート0.1〜10重
量部を反応させ、分子量30,000以上とすることを
包含する。このことにより生成する少量のウレタン結合
を含む生分解性脂肪族ポリエステルは、実用上十分な物
性および所望の生分解性を示し、インフレーション、ブ
ロー成形、射出成形などの従来の成形法で所望の成形品
を得ることができる。
The present invention further comprises 100 parts by weight of a melted aliphatic polyester (a) having a number average molecular weight of 10,000 or more and a melting point of 70 ° C. or more obtained in the step [A],
The step [B] includes reacting 0.1 to 10 parts by weight of a polyvalent isocyanate to a molecular weight of 30,000 or more. The biodegradable aliphatic polyester containing a small amount of urethane bond produced by this shows practically sufficient physical properties and desired biodegradability, and can be molded into a desired molded product by a conventional molding method such as inflation, blow molding or injection molding. You can get the goods.

【0024】用いられる多価イソシアナートは、例え
ば、1分子中にイソシアナート基を2個以上有するタイ
プで、成形品の着色を避ける意味から脂肪族または環状
脂肪族のタイプが望ましい。それらの例としては、ヘキ
サメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナ
ート、水素化キシリレンジイソシアナート、水素化ジフ
ェニルメタンジイソシアナート、並びに多価イソシアナ
ートと多価アルコールとの付加物で、イソシアナート基
を1分子中に2個以上有する化合物、さらにはこれらの
3量体等が挙げられる。
The polyvalent isocyanate used is, for example, a type having two or more isocyanate groups in one molecule, and an aliphatic or cycloaliphatic type is preferable from the viewpoint of avoiding coloring of the molded product. Examples thereof include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, and an adduct of a polyvalent isocyanate with a polyhydric alcohol, which has an isocyanate group. Examples thereof include compounds having two or more molecules in one molecule, and trimers of these.

【0025】多価イソシアナートの添加量は、上記のよ
うに、[A]段階で得られた脂肪族ポリエステル(a)
100重量部に、多価イソシアナート0.1〜10重量
部である。0.1重量部未満では多価イソシアナート利
用の効果に乏しく、10重量部を超えて用いてもゲル化
の危険性が増大するのみで増量の意味がない。より望ま
しくは0.3〜1重量部である。
The amount of the polyvalent isocyanate added is, as described above, the aliphatic polyester (a) obtained in the step [A].
100 parts by weight is 0.1 to 10 parts by weight of polyisocyanate. If it is less than 0.1 part by weight, the effect of utilizing the polyvalent isocyanate is poor, and if it is used in excess of 10 parts by weight, the risk of gelation increases only and there is no point in increasing the amount. More preferably, it is 0.3 to 1 part by weight.

【0026】本発明により得られた生分解性脂肪族ポリ
エステルは、その実用化に当たって、所望の添加剤、例
えば無機あるいは有機のフィラー、補強材、着色剤、滑
剤、安定剤などを必要に応じて併用できることは勿論で
ある。
The biodegradable aliphatic polyester obtained according to the present invention, when put to practical use, may contain desired additives such as an inorganic or organic filler, a reinforcing material, a coloring agent, a lubricant, and a stabilizer, if necessary. Of course, they can be used together.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例 1 撹拌機、分溜コンデンサー、温度計、ガス導入管を付し
た1リットルのセパラブルフラスコに、エチレングリコ
ール195g、コハク酸354g、グリセリン1.5g、
分子量1,000のポリエチレングリコール28gを仕
込み、窒素気流下195〜200℃に重縮合して酸価
9.2とした後、テトライソプロポキシチタン0.07g
を加え、さらに215〜220℃で3時間、最終的には
0.6Torrの減圧下に脱グリコール反応を行い、数平均
分子量27,400、重量平均分子量87,000、融点
103℃の淡黄色でワックス状の脂肪族ポリエステル
(a)が得られた。脂肪族ポリエステル(a)300g
を別の1リットルのセパラブルフラスコに秤取し、窒素
気流下、190℃で熔融して亜リン酸0.1gを加えた。
色はほとんど無色となった。次に、1,6−ヘキサメチ
レンジイソシアナート4gを加えた。粘度は急速に増大
したが、ゲル化はしなかった。同温度(190℃)で3
0分間、ゆっくりと撹拌しながら反応を続けた。得られ
た生分解性脂肪族ポリエステル(A)は、淡アイボリー
調の白色結晶体で、数平均分子量は42,000、重量
平均分子量は、169,600で、メルトフロー値(2.
16kgf/190℃、10分間保持時のグラム数、JI
S K7210)は42.0g/10分であった。また、
DSC測定による融点は103℃であった。なお、参考
までに実施例1で得られた生分解性脂肪族ポリエステル
(A)のDSC曲線を図1に示す。得られた生分解性脂
肪族ポリエステル(A)は良好なフィルム形成性を示し
た。生分解性脂肪族ポリエステル(A)を150℃、1
00kg/cm2でプレス成形後、60℃で3倍に延伸して
得られた厚さ約40μのフィルムの引張強さ(JIS
K6760による測定)は13.4kg/mm2と強靭であっ
た。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 In a 1-liter separable flask equipped with a stirrer, a fractionating condenser, a thermometer, and a gas introduction tube, 195 g of ethylene glycol, 354 g of succinic acid, 1.5 g of glycerin,
After 28 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1,000 was charged and polycondensed at 195 to 200 ° C. under a nitrogen stream to an acid value of 9.2, tetraisopropoxy titanium was 0.07 g.
Was added, and a deglycolization reaction was further performed under a reduced pressure of 0.6 Torr for 3 hours at 215 to 220 ° C., and the number average molecular weight was 27,400, the weight average molecular weight was 87,000, and the melting point was 103 ° C. in a pale yellow color. A waxy aliphatic polyester (a) was obtained. 300 g of aliphatic polyester (a)
Was weighed into another separable flask of 1 liter, melted at 190 ° C. under a nitrogen stream, and 0.1 g of phosphorous acid was added.
The color became almost colorless. Next, 4 g of 1,6-hexamethylene diisocyanate was added. The viscosity increased rapidly but did not gel. 3 at the same temperature (190 ° C)
The reaction was continued for 0 minutes with slow stirring. The obtained biodegradable aliphatic polyester (A) was a pale ivory white crystalline substance, had a number average molecular weight of 42,000, a weight average molecular weight of 169,600 and a melt flow value (2.
16kgf / 190 ℃, the number of grams when kept for 10 minutes, JI
SK7210) was 42.0 g / 10 min. Also,
The melting point measured by DSC was 103 ° C. For reference, the DSC curve of the biodegradable aliphatic polyester (A) obtained in Example 1 is shown in FIG. The biodegradable aliphatic polyester (A) thus obtained showed good film-forming property. Biodegradable aliphatic polyester (A) at 150 ° C, 1
00kg / cm after two press molding, the tensile strength of the film having a thickness of about 40μ obtained was stretched 3 times at 60 ° C. (JIS
(Measured by K6760) was 13.4 kg / mm 2 and was tough.

【0028】なお、本明細書において、数平均および重
量平均分子量は、以下の条件のGPCにより測定した値
である。 GPC測定条件 Shodex GPC SYSTEM−11(昭和電工社製) 溶離液 CF3COONa 5m mol/ヘキサフルオロイソプロピルア ルコール(HFIP)(1リットル) カラム サンプルカラム HFIP−800P HFIP−80M×2本 リファレンスカラム HFIP−800R×2本 カラム温度 40℃ 流量 1.0ml/分 検出器 Shodex RI STD: PMMA(Shodex STANDARD M−75)
In the present specification, the number average and weight average molecular weights are values measured by GPC under the following conditions. GPC measurement conditions Shodex GPC SYSTEM-11 (manufactured by Showa Denko KK) Eluent CF 3 COONa 5 mmol / hexafluoroisopropyl alcohol (HFIP) (1 liter) Column sample column HFIP-800P HFIP-80M × 2 reference columns HFIP- 800R x 2 columns Column temperature 40 ° C Flow rate 1.0 ml / min Detector Shodex RI STD: PMMA (Shodex STANDARD M-75)

【0029】比較例 1 ポリエチレングリコールを用いなかったこと以外は、実
施例1を繰り返し、数平均分子量40,900、重量平
均分子量167,000の生分解性脂肪族ポリエステル
(B)を得た。生分解性脂肪族ポリエステル(B)の融
点は104℃を示し、メルトフロー値は39.1g/10
分、フィルムの引張強さは15.1kg/mm2、淡黄褐色の
結晶体であった。
Comparative Example 1 Example 1 was repeated except that polyethylene glycol was not used to obtain a biodegradable aliphatic polyester (B) having a number average molecular weight of 40,900 and a weight average molecular weight of 167,000. The biodegradable aliphatic polyester (B) has a melting point of 104 ° C and a melt flow value of 39.1 g / 10.
The film had a tensile strength of 15.1 kg / mm 2 and was a light yellowish-brown crystal.

【0030】上記の実施例1および比較例1で得られた
生分解性脂肪族ポリエステル(A)および(B)からな
るフィルムを、10cm×5cmの長方形に切断し、海岸の
砂丘下20cmに埋めて生分解試験を行ったところ、ポリ
エチレングリコールを加えた生分解性脂肪族ポリエステ
ル(A)のフィルムは12週間経過後、完全に消失した
が、同ポリエステル(B)のフィルムは完全に分解する
まで20週間を必要とした。
The films made of the biodegradable aliphatic polyesters (A) and (B) obtained in the above Example 1 and Comparative Example 1 were cut into a rectangle of 10 cm × 5 cm and buried 20 cm below the sand dunes on the coast. When a biodegradation test was carried out with the aid of polyethylene glycol, the film of the biodegradable aliphatic polyester (A) to which polyethylene glycol was added disappeared completely after 12 weeks, but the film of the polyester (B) completely decomposed. Needed 20 weeks.

【0031】実施例 2 撹拌機、分溜コンデンサー、温度計、ガス導入管を付し
た1リットルのセパラブルフラスコに、エチレングリコ
ール205g、無水コハク酸270g、ドデカン二酸69
g、テトライソプロピルチタネート0.06g、分子量3,
000のポリエチレングリコール55gを仕込み、窒素
気流下195〜200℃に重縮合して酸価10.9とし
た後、215〜220℃で、5時間、最終的には0.6T
orrの減圧下に脱グリコール反応を行い、数平均分子量
21,400、重量平均分子量54,000、融点約98
℃の淡アイボリー色でワックス状の脂肪族ポリエステル
(d)が得られた。脂肪族ポリエステル(d)を300
g秤取し、190℃に熔融し、亜リン酸0.05g加えた
後、イソホロンジイソシアナート4.5gを加えた。粘度
は急速に増大したがゲル化はしなかった。30分間撹拌
して得られた生分解性脂肪族ポリエステル(D)は、淡
アイボリー色を帯びた白色結晶で、数平均分子量39,
100、重量平均分子量104,000、融点約100
℃であった。
Example 2 A 1-liter separable flask equipped with a stirrer, a fractionating condenser, a thermometer, and a gas inlet tube was charged with 205 g of ethylene glycol, 270 g of succinic anhydride, and 69 of dodecanedioic acid.
g, tetraisopropyl titanate 0.06 g, molecular weight 3,
5,000 polyethylene glycol (55 g) was charged and polycondensed at 195 to 200 ° C under a nitrogen stream to give an acid value of 10.9, then at 215 to 220 ° C for 5 hours, and finally 0.6T.
Deglycolization reaction under reduced pressure of orr, number average molecular weight 21,400, weight average molecular weight 54,000, melting point about 98
A pale ivory waxy aliphatic polyester (d) at 0 ° C. was obtained. Aliphatic polyester (d) 300
After weighing g, melting at 190 ° C., adding 0.05 g of phosphorous acid, and then adding 4.5 g of isophorone diisocyanate. The viscosity increased rapidly but did not gel. The biodegradable aliphatic polyester (D) obtained by stirring for 30 minutes is white crystals having a pale ivory color and has a number average molecular weight of 39,
100, weight average molecular weight 104,000, melting point about 100
It was ℃.

【0032】比較例 2 ポリエチレングリコールを用いなかったこと以外は、実
施例2を繰り返した。得られた脂肪族ポリエステル
(e)は、数平均分子量20,700、重量平均分子量
52,100、融点約100℃、淡アイボリー色のワッ
クス状であった。イソホロンジイソシアナート添加後に
得られた生分解性脂肪族ポリエステル(E)は、数平均
分子量38,900、重量平均分子量109,000、融
点約100℃、アイボリー色のワックス状であった。
Comparative Example 2 Example 2 was repeated except that polyethylene glycol was not used. The aliphatic polyester (e) thus obtained was a light ivory wax in the form of a number average molecular weight of 20,700, a weight average molecular weight of 52,100, a melting point of about 100 ° C. The biodegradable aliphatic polyester (E) obtained after the addition of isophorone diisocyanate had a number average molecular weight of 38,900, a weight average molecular weight of 109,000, a melting point of about 100 ° C., and an ivory wax form.

【0033】実施例2で得られた生分解性脂肪族ポリエ
ステル(D)および比較例2で得られた生分解性脂肪族
ポリエステル(E)100重量部に、とうもろこし澱粉
を混合し、120℃でロール混練を行った。ポリエチレ
ングリコールを構造に有する上記ポリエステル(D)
は、100重量部のとうもろこし澱粉の混入が可能であ
ったが、上記ポリエステル(E)は30重量部の混合が
限界であって、両者の混和性に著しい差が認められた。
上記ポリエステル(D)100重量部に70重量部のと
うもろこし澱粉を混合し、100kg/cm2、150℃で
プレス成形した厚さ約100μmのフィルムは、ばっ気
槽中で5週間で完全に消失したことが認められた。
100 parts by weight of the biodegradable aliphatic polyester (D) obtained in Example 2 and the biodegradable aliphatic polyester (E) obtained in Comparative Example 2 were mixed with corn starch at 120 ° C. Roll kneading was performed. The above polyester (D) having a polyethylene glycol structure
Was able to mix 100 parts by weight of corn starch, but the polyester (E) had a limit of 30 parts by weight, and a marked difference in miscibility between the two was observed.
About 100 parts by weight of the polyester (D) was mixed with 70 parts by weight of corn starch and press-molded at 100 kg / cm 2 and 150 ° C. The film having a thickness of about 100 μm completely disappeared in an aeration tank in 5 weeks. Was confirmed.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によって、セルロース、澱粉等の
親水性有機ポリマーに対する親和性に優れ、実用上十分
な物性を維持しながら、特定の条件で生分解し易い生分
解性脂肪族ポリエステルの製造方法が提供される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a biodegradable aliphatic polyester having excellent affinity for hydrophilic organic polymers such as cellulose and starch and being easily biodegradable under specific conditions while maintaining practically sufficient physical properties is produced. A method is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で得られた生分解性脂肪族ポリエステ
ル(A)のDSC曲線を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a DSC curve of a biodegradable aliphatic polyester (A) obtained in Example 1.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】[A](1) エチレングリコールを80
モル%以上含むグリコール成分(下記のポリエチレング
リコールを除く)および(2) コハク酸を80モル%
以上含むジカルボン酸(またはその無水物)成分の合計
量100重量部に対し、(3) 数平均分子量200以
上のポリエチレングリコールを1〜30重量部加え、続
いて前記(1)、(2)および(3)成分を重縮合して
得られる、数平均分子量10,000以上且つ融点70
℃以上の脂肪族ポリエステル(a)100重量部に対
し、 [B]多価イソシアナート0.1〜10重量部を、熔融
状態の該脂肪族ポリエステル(a)に加え、反応させ、
数平均分子量を30,000以上とすることを特徴とす
る、生分解性脂肪族ポリエステルの製造方法。
1. [A] (1) 80 parts ethylene glycol
Glycol component containing more than mol% (excluding polyethylene glycol below) and (2) 80 mol% succinic acid
(3) 1 to 30 parts by weight of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 200 or more is added to 100 parts by weight of the total amount of the dicarboxylic acid (or its anhydride) component contained above, and then (1), (2) and (3) Number average molecular weight of 10,000 or more and melting point of 70 obtained by polycondensing the components
0.1 to 10 parts by weight of [B] polyvalent isocyanate is added to 100 parts by weight of the aliphatic polyester (a) at a temperature of not less than 0 ° C., and the mixture is reacted with the aliphatic polyester (a) in a molten state,
A method for producing a biodegradable aliphatic polyester, which has a number average molecular weight of 30,000 or more.
【請求項2】 ポリエチレングリコールの数平均分子量
が、600〜3,000である、請求項1に記載の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the number average molecular weight of polyethylene glycol is 600 to 3,000.
JP12909994A 1994-06-10 1994-06-10 Method for producing biodegradable aliphatic polyester Expired - Fee Related JP3396296B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12909994A JP3396296B2 (en) 1994-06-10 1994-06-10 Method for producing biodegradable aliphatic polyester

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12909994A JP3396296B2 (en) 1994-06-10 1994-06-10 Method for producing biodegradable aliphatic polyester

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07330879A JPH07330879A (en) 1995-12-19
JP3396296B2 true JP3396296B2 (en) 2003-04-14

Family

ID=15001051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12909994A Expired - Fee Related JP3396296B2 (en) 1994-06-10 1994-06-10 Method for producing biodegradable aliphatic polyester

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3396296B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07330879A (en) 1995-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0565235B1 (en) Aliphatic polyester containing urethane bonds
JP3783732B2 (en) Process for producing biodegradable high molecular weight aliphatic polyester
JP3377143B2 (en) Method for producing aliphatic polyester copolymer
JP3394593B2 (en) Method for producing biodegradable aliphatic polyester
JP3363589B2 (en) Biodegradable aliphatic polyester composition
JP3396296B2 (en) Method for producing biodegradable aliphatic polyester
JP2976847B2 (en) Method for producing block polyester
JP2676127B2 (en) Method for producing biodegradable polyester
JP3434622B2 (en) Method for producing biodegradable aliphatic polyester
JP3396295B2 (en) Method for producing biodegradable cycloaliphatic polyester
JP2670006B2 (en) Method for producing biodegradable high molecular weight polyester
JP2746525B2 (en) Method for producing biodegradable high molecular weight polyester
JPH07324126A (en) Production of biodegradable alicyclic polyester
JP2798590B2 (en) Method for producing high molecular weight aliphatic polyester
JPH02160820A (en) Polyurethane resin composition
JP3313480B2 (en) Method for producing biodegradable high molecular weight polyester
JP2713108B2 (en) Method for producing biodegradable aliphatic polyester with excellent heat stability
JPH05295098A (en) Production of high-molecular weight aliphatic polyester
JP3046659B2 (en) Method for producing aliphatic polyester containing urethane bond
JPH05179017A (en) Film molded by using high-molecular weight aliphatic polyester
JP3046658B2 (en) Method for producing polyester containing urethane bond
JPH05295099A (en) Production of high-molecular weight aliphatic polyester
JPH07149862A (en) Production of high molecular-weight aliphatic polyester
JPH05178956A (en) Production of high-molecular aliphatic polyester
JPH05178955A (en) Production of high-molecular aliphatic polyester

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees