JP3521231B2 - Process for producing biodegradable high molecular weight aliphatic polyester having ether side chain - Google Patents

Process for producing biodegradable high molecular weight aliphatic polyester having ether side chain

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JP3521231B2
JP3521231B2 JP2001350995A JP2001350995A JP3521231B2 JP 3521231 B2 JP3521231 B2 JP 3521231B2 JP 2001350995 A JP2001350995 A JP 2001350995A JP 2001350995 A JP2001350995 A JP 2001350995A JP 3521231 B2 JP3521231 B2 JP 3521231B2
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molecular weight
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aliphatic
high molecular
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洋一 田口
晃広 大石
賢一 藤田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、3-アルコキシ-1,2
-プロパンジオール部位を含有する高伸度な生分解性高
分子量脂肪族ポリエステルの製造方法に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】ポリオレフィンや芳香族ポリエステル等
の合成高分子は、日常生活に欠かせない原材料として大
量に使われているが、これらの合成高分子は、自然環境
で分解されないことから、消費量の増加に伴って環境問
題が顕在化している。このため、生分解性プラスチック
の開発が進められており、生分解性を有する高分子とし
て、脂肪族ポリエステルが注目されている。なかでもコ
ハク酸またはその誘導体とブタンジオールとから製造さ
れるポリブチレンサクシネートは融点や機械的強度に優
れており注目されている(特願平5-70566、特願平9-126
91、特願平9-13259など)。 【0003】しかし、ポリブチレンサクシネートのみで
は必ずしも実用上十分な機械的強度及び加工性が得られ
ないため、種々の多価アルコール、ヒドロキシ酸などと
の共重合による物性の改良が検討され(特願平9-3117
6、特願平9-40762など)、また、本発明者らは、先に3-
アルコキシ-1,2-プロパンジオールを脂肪族ジカルボン
酸ジエステルと脂肪族グリコールに共重合させることに
よりホモポリマーよりも高い伸度を示す新規な構造を有
する高分子量脂肪族ポリエステルを提案した(特許第30
66500号)。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記特許第
3066500号に提示された高分子量脂肪族ポリエステルの
製造方法を改良することにより、さらにアルコキシ-1,2
-プロパンジオールを分子量の低下なく共重合させるこ
とができると共に破断応力と破断点伸度が高く、加工性
に優れた生分解性高分子量脂肪族ポリエステルを工業的
に有利に製造する方法を提供することを課題とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、下記 一般式(1)
で表される脂肪族ジカルボン酸、 【化7】 (式中、R1は炭素数1〜12の二価脂肪族基を示す) または下記一般式(2)で表される脂肪族ジカルボン酸
無水物、 【化8】 (式中、Rは前記と同じ)あるいは両者の混合物と、下
記一般式(3)で表される脂肪族ジオールと、 【化9】 HO−R2−OH (3) (式中、R2は炭素数1〜12の二価脂肪族基を示す) 下記一般式(4)で表される3-アルコキシ-1,2-プロパ
ンジオールを共重合させることを特徴とする、 【化10】 (式中、Rは炭素数1〜18の脂肪族基を示す)下記
一般式(5)で示されるエステル部Aと下記一般式
(6)で示されるエステル部Bを有する、 【化11】 (式中、R及びRは前記と同じ。pは前記一般式
(5)で示されるエステル部(A)のモル分率を示
す。) 【化12】 (式中、R及びRは前記と同じ。rは前記一般式
(6)で示されるエステル部(B)のモル分率を示
す。) 生分解性高分子量脂肪族ポリエステルの製造方法が提供
される。 【0006】本発明の高分子量脂肪側ポリエステルの製
造方法は、一般式(1)で表される脂肪族ジカルボン
酸、または一般式(2)で表される脂肪族ジカルボン酸
無水物、あるいは両者の混合物と、前記一般式(3)で
表される脂肪族ジオールと、前記一般式(4)で表され
る3-アルコキシ-1,2-プロパンジオールとを縮合反応さ
せることを特徴とする。 【0007】3-アルコキシ-1,2-プロパンジオールの使
用割合は、目的とするポリマーの分子量1万以上になる
ような範囲であればよく、通常、脂肪族ジカルボン酸ユ
ニット1モルあたり、0.0005〜0.30モル、好ましくは0.0
01〜0.20モルの割合である。3-アルコキシ-1,2-プロパ
ンジオールの使用割合が前記範囲より多くなると、得ら
れるポリマー(重縮合体)の重合度が上がらずもろいポ
リマーが生成するので好ましくない。 【0008】また、前記一般式(3)で表される3-アル
コキシ-1,2-プロパンジオールは、例えばグリセリンと
アルコールとを反応させることによって得ることができ
る。この場合のアルコールとしては、炭素数1〜22の
脂肪族基を有する飽和および不飽和アルコールが挙げら
れる。このようなアルコールとしては、例えば、メチル
アルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、オ
クチルアルコール、ラウリルアルコール、ペンタデシル
アルコール、ステアリルアルコール、ドコシルアルコー
ル、アリルアルコール、クロチルアルコール、シクロペ
ンタノール、シクロヘキサノール等が挙げられる。 【009】前記一般式(1)で示される脂肪族ジカルボ
ン酸、及び一般式(2)で示される脂肪族ジカルボン酸
無水物としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、
セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸、及
びそれらの酸無水物が挙げられる。 【0010】また、一般式(1)で示される脂肪族ジカ
ルボン酸と縮合させる、前記一般式(2)で表される脂
肪族ジオールとしては、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、1,6-ヘキサンジオ
ール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられ
る。一般式(2)で表される脂肪族ジオールと一般式
(3)で表される3-アルコキシ-1,2-プロパンジオール
の総モル数は、一般式(1)で表される脂肪族ジカルボ
ン酸のモル数と等モルもしくはやや過剰に用いるのが好
ましい。 【0011】本発明に係る前記縮合反応は、従来公知の
エステル交換反応用触媒の存在下で好ましく行われる。
前記反応において、その反応温度は、100〜300℃、好ま
しくは120〜270℃である。反応圧力は、減圧、常圧また
はやや加圧(0.5kg/cm2G以下)であることができるが、
好ましくは、常圧ないし減圧である。 【0012】前記縮合反応を行う場合、反応は予備縮合
工程(第1工程)と、高分子量化工程(第2工程)との二つ
の工程で行うのが好ましい。前記予備縮合工程において
は、末端に脂肪族ジオールの結合した低分子量の縮合物
を生成させる。この縮合物の数平均分子量は、5000〜10
000にするのがよく、その分子量は反応条件及び反応時
間により適当に調節することができる。 【0013】前記高分子量工程においては、低分子量の
縮合物の末端に結合する脂肪族ジオールを脱離させなが
ら縮合させて高分子量の縮合物を生成させる工程であ
り、この工程により、数平均分子量が1万以上の縮合物を
生成させることができる。この場合の反応条件は、副生
する脂肪族ジオールが気体として存在しうる条件であれ
ばよい。この分子量化工程は、前記予備縮合工程を実施
する反応装置と同じ装置又は攪拌効率のよい重合装置で
実施することができる。同じ装置を用いる場合は、予備
縮合反応の終了後に、反応条件を変えて、例えば、反応
温度を高くしかつ反応圧力を低くして、予備縮合体の縮
合反応を行えばよい。 【0014】本発明方法で得られる生分解性高分子量脂
肪族ポリエステルは、前記一般式(5)のエステル部A
と前記一般式(6)のエステル部Bとからなる。この場
合、エステル部Aを示す一般式(5)において、R
鎖状または環状の二価脂肪族基を示すが、その炭素数は
1〜12、好ましくは2〜6である。このような二価脂
肪族基としては、アルキレン基、例えば、メチレン、エ
チレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレン、オクチレ
ン、ドデシレン、シクロヘキシレン、シクロヘキサンジ
メチレン等が挙げられる。Rは鎖状または環状の二価
脂肪族基を示すが、その炭素数は1〜12、好ましくは
2〜6である。このような二価脂肪族基としては、アル
キレン基、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、
ブチレン、ヘキシレン、オクチレン、ドデシレン、シク
ロヘキシレン、シクロヘキサンジメチレン等が挙げられ
る。 【0015】前記エステル部Bを示す一般式(6)にお
いて、Rは前記と同じ意味を有し、脂肪族基Rは炭
素数1〜22の脂肪族基を示す。このような脂肪族基と
しては、アルキル基又はアルケニル基、例えば、メチ
ル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、
ノニル、デシル、ドデシル、ラウリル、ステアリル、イ
コシル、ドコシル、アリル、オレイル、ベヘニル、ドデ
セニル、シクロヘキシレン、シクロヘキサンジメチレン
等が挙げられる。 【0016】本発明の高分子量ポリエステルは、1万以
上、好ましくは3万以上の数平均分子量を有するもので
ある。この場合、その数平均分子量の上限は100万程度
である。そして、本発明により製造される高分子量脂肪
族ポリエステルは、3-アルコキシ1,2-プロパンジオール
との共重合構造を有し、少量の3-アルコキシ1,2-プロパ
ンジオールの添加で破断点伸度などの機械的強度を大き
く向上できる。またこの製造方法では、前記特許第3066
500号記載の方法に比べ、多量の3-アルコキシ1,2-プロ
パンジオールを分子量の低下なく共重合させることがで
きると共に破断応力と破断点伸度が高く、加工性に優れ
た高分子量脂肪族ポリエステルを得ることができる。し
かも、この高分子量脂肪族ポリエステルは、その脂肪族
エステル結合に基づく生分解性を有する。 【0017】 【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
る。脂肪族ポリエステルの種々の物性値は下記の方法に
よって測定した。 【0018】(分子量及び分子量分布)ゲルパーミエー
ションクロマトグラフ(GPC)法を用いて標準ポリス
チレンから校正曲線を作成し、数平均分子量(Mn)、
重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)
を求めた。なお、溶離液はクロロホルムを用いた。 【0019】(熱的性質)示差走査熱量分析装置(DS
C)により融解温度及びガラス転移点を求めた。また熱
重量分析装置(TG)により熱分解温度を求めた。 【0020】(機械的強度)引っ張り試験器を用いて測
定した。 【0021】実施例1 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
コハク酸21.3g(0.181モル)、1,4-ブタンジオール16.8g
(0.186モル)、バチルアルコール(3-オクタデシルオキ
シ-1,2-プロパンジオール)0.639g(1.85 ミリモル)、チ
タンテトライソプロポキシド20μl(0.1ミリモル)、燐
酸マグネシウム三水和物6.2 mg (0.036 ミリモル)を仕
込み、窒素雰囲気下、160℃で1時間反応した。昇温して
180℃で1時間反応したのち、30分後200℃に昇温した。
さらに30分後反応温度を215℃にして、徐々に減圧し、3
0分で真空度0.1mmHgに到達した。その後さらに5時間反
応を続けた。得られたポリマーは白色で、Mn 64,900、M
w 147,900を有し、そのMw/Mnは2.28であった。またその
融解温度は114.9℃であり、その2%重量減温度は305.6℃
であった。このポリマー中に含まれるバチルアルコール
の割合は、ポリマー中に含まれる脂肪族ジカルボン酸成
分100モル当り、1.0モルの割合である。また、機械的強
度を測定したところ、弾性率251MPa、上降伏点応力24.2
MPa、破断応力53.4MPa、破断点伸度744%であった。 【0022】比較例1 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
コハク酸ジメチル 26.32g(0.180モル)、1,4-ブタン
ジオール16.83g(0.187モル)、バチルアルコール(3-
オクタデシル-1,2-プロパンジオール)0.187g(0.541
ミリモル)、チタンテトライソプロポキシド20μl(0.1
ミリモル)を仕込み、窒素雰囲気下、160℃で反応を開
始しメタノールの流出を行った。1時間後反応温度180
℃にし昇温した。更に30分後200℃に昇温した。さらに3
0分後反応温度を215℃にして、徐々に減圧し、30分で真
空度0.1mmHgに到達した。その後さらに3時間反応を続け
た。得られたポリマーは薄茶色で、Mn 68,900、Mw 113,
400を有し、そのMw/Mnは1.65であった。このポリマー中
に含まれるバチルアルコールの割合は、ポリマー中に含
まれる脂肪族ジカルボン酸成分100モル当り、0.3モルの
割合である。また、機械的強度を測定したところ、弾性
率277MPa、上降伏点応力24.7MPa、破断点応力40.3MPa、
破断点伸度470%であった。 【0023】実施例2 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
コハク酸21.2g(0.180モル)、1,4-ブタンジオール16.4g
(0.182モル)、バチルアルコール1.25g(3.62ミリモ
ル)、チタンテトライソプロポキシド20μl(0.1ミリモ
ル)、燐酸マグネシウム三水和物6.9 mg (0.040 ミリモ
ル)を仕込み、窒素雰囲気下、160℃で30分反応した。
徐々に230℃まで昇温して2時間反応した。その後徐々
に減圧し、30分で真空度0.1mmHgに到達した。その後さ
らに3時間反応を続けた。得られたポリマーは白色で、M
n 107,000、Mw 215,000を有し、そのMw/Mnは2.01であっ
た。またその融解温度は112.1℃であり、その2%重量減
温度は308.1℃であった。このポリマー中に含まれるバ
チルアルコールの割合は、ポリマー中に含まれる脂肪族
ジカルボン酸成分100モル当り、2.0モルの割合である。
また、機械的強度を測定したところ、弾性率221.7MPa、
上降伏点応力23.5MPa、破断応力47.0MPa、破断点伸度72
7%であった。 【0024】実施例3 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
コハク酸21.3g(0.180モル)、1,4-ブタンジオール16.0g
(0.177モル)、バチルアルコール3.15g(9.14ミリモ
ル)、チタンテトライソプロポキシド20μl(0.1ミリモ
ル)、燐酸マグネシウム三水和物6.5 mg (0.037 ミリモ
ル)を仕込み、窒素雰囲気下、160℃で30分反応した。
徐々に230℃まで昇温して2時間反応した。その後徐々
に減圧し、30分で真空度0.1mmHgに到達した。その後さ
らに5時間反応を続けた。得られたポリマーは白色で、M
n 87,700、Mw 184,000を有し、そのMw/Mnは2.09であっ
た。またその融解温度は109.5℃であり、その2%重量減
温度は311.8℃であった。このポリマー中に含まれるバ
チルアルコールの割合は、ポリマー中に含まれる脂肪族
ジカルボン酸成分100モル当り、5.1モルの割合である。
また、機械的強度を測定したところ、弾性率177.7MPa、
上降伏点応力19.3MPa、破断応力45.6MPa、破断点伸度92
0%であった。 【0025】実施例4 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
コハク酸21.3g(0.180モル)、1,4-ブタンジオール16.0g
(0.177モル)、3-メチル-1,2-プロパンジオール3.15g
(9.0ミリモル)、チタンテトライソプロポキシド20μl
(0.1ミリモル)、燐酸マグネシウム三水和物4.6 mg
(0.026 ミリモル)を仕込み、窒素雰囲気下、160℃で30
分反応した。徐々に215℃まで昇温して1時間反応した。
その後徐々に減圧し、30分で真空度0.1mmHgに到達し
た。その後さらに7.3時間反応を続けた。得られたポリ
マーは白色で、Mn 81,700、Mw 153,000を有し、そのMw/
Mnは1.88であった。またその融解温度は108.4℃であ
り、その2%重量減温度は312.9℃であった。このポリマ
ー中に含まれるバチルアルコールの割合は、ポリマー中
に含まれる脂肪族ジカルボン酸成分100モル当り、5.0モ
ルの割合である。また、機械的強度を測定したところ、
弾性率319.5MPa、上降伏点応力30.7MPa、破断応力58.3M
Pa、破断点伸度696%であった。 【0026】実施例5 撹拌羽つき内容量100ミリリットルのガラス製反応器に
無水コハク酸19.2g(0.192モル)、バチルアルコール0.62
g(1.81ミリモル)を窒素雰囲気下130℃に加熱し、チタ
ンテトライソプロポキシド20μl(0.1ミリモル)を加え
た。温度を160℃に昇温して1.5時間反応させた後、1,4-
ブタンジオール17.0g(0.189モル)を加えさらに160℃で
1.5時間反応した。徐々に215℃まで昇温し、その後徐々
に減圧し、真空度0.1mmHgでさらに6.5時間反応を続け
た。得られたポリマーは白色で、Mn86,600、Mw 150,000
を有し、そのMw/Mnは1.72であった。またその融解温度
は110.1℃であり、その2%重量減温度は317.7℃であっ
た。このポリマー中に含まれるバチルアルコールの割合
は、ポリマー中に含まれる脂肪族ジカルボン酸成分100
モル当り、0.94モルの割合である。また、機械的強度を
測定したところ、弾性率232.0MPa、上降伏点応力25.6MP
a、破断応力58.0MPa、破断点伸度787%であった。 【0027】 【発明の効果】本発明により製造される高分子量脂肪族
ポリエステルは、3-アルコキシ1,2-プロパンジオールと
の共重合構造を有し、少量の3-アルコキシ1,2-プロパン
ジオールの添加で破断点伸度などの機械的強度を大きく
向上できる。またこの製造方法では、従来の製造法に比
べ、多量の3-アルコキシ1,2-プロパンジオールを破断店
伸度の低下なく共重合させることができる。しかも、こ
の高分子量脂肪族ポリエステルは、その脂肪族エステル
結合に基づく生分解性を有する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to 3-alkoxy-1,2
The present invention relates to a method for producing a high elongation biodegradable high molecular weight aliphatic polyester containing a propanediol moiety. 2. Description of the Related Art Synthetic polymers such as polyolefins and aromatic polyesters are used in large quantities as raw materials indispensable for daily life, but these synthetic polymers are not decomposed in the natural environment. However, environmental problems have become apparent with the increase in consumption. For this reason, biodegradable plastics are being developed, and aliphatic polyesters are receiving attention as biodegradable polymers. Among them, polybutylene succinate produced from succinic acid or a derivative thereof and butanediol has been noted for its excellent melting point and mechanical strength (Japanese Patent Application Nos. 5-70566 and 9-126).
91, Japanese Patent Application No. 9-13259). However, since polybutylene succinate alone does not always provide sufficient mechanical strength and workability for practical use, improvement of physical properties by copolymerization with various polyhydric alcohols, hydroxy acids, and the like has been studied. 9-3117
6, Japanese Patent Application No. 9-40762, etc.)
By copolymerizing alkoxy-1,2-propanediol with an aliphatic dicarboxylic acid diester and an aliphatic glycol, a high molecular weight aliphatic polyester having a novel structure exhibiting a higher elongation than a homopolymer was proposed (Patent No. 30).
66500). [0004] The present invention relates to the above-mentioned patent.
By improving the method for producing a high molecular weight aliphatic polyester presented in No. 3066500, alkoxy-1,2
-Provide a process for industrially advantageously producing a biodegradable high molecular weight aliphatic polyester which is capable of copolymerizing propanediol without lowering the molecular weight, has high breaking stress and high elongation at break, and has excellent processability. That is the task. The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, according to the present invention, the following general formula (1)
An aliphatic dicarboxylic acid represented by the following formula: (Wherein, R 1 represents a divalent aliphatic group having 1 to 12 carbon atoms) or an aliphatic dicarboxylic anhydride represented by the following general formula (2): (Wherein R 1 is the same as described above) or a mixture thereof, an aliphatic diol represented by the following general formula (3), and HO—R 2 —OH (3) (2 represents a divalent aliphatic group having 1 to 12 carbon atoms.) 3-alkoxy-1,2-propanediol represented by the following general formula (4) is copolymerized: (Wherein R 3 represents an aliphatic group having 1 to 18 carbon atoms) having an ester portion A represented by the following general formula (5) and an ester portion B represented by the following general formula (6): ] (In the formula, R 1 and R 2 are the same as above. P represents the mole fraction of the ester moiety (A) represented by the general formula (5).) (In the formula, R 1 and R 3 are the same as described above. R represents the mole fraction of the ester moiety (B) represented by the general formula (6).) The method for producing a biodegradable high molecular weight aliphatic polyester is as follows. Provided. The process for producing a high molecular weight fatty-side polyester according to the present invention comprises the steps of preparing an aliphatic dicarboxylic acid represented by the general formula (1), an aliphatic dicarboxylic anhydride represented by the general formula (2), or both. The mixture is subjected to a condensation reaction between an aliphatic diol represented by the general formula (3) and a 3-alkoxy-1,2-propanediol represented by the general formula (4). The proportion of the 3-alkoxy-1,2-propanediol used may be within a range such that the molecular weight of the target polymer is 10,000 or more, and is usually from 0.0005 to 1 per mol of the aliphatic dicarboxylic acid unit. 0.30 mol, preferably 0.0
It is a ratio of 01 to 0.20 mol. If the use ratio of 3-alkoxy-1,2-propanediol is more than the above range, the resulting polymer (polycondensate) is not preferable because the degree of polymerization does not increase and a fragile polymer is formed. The 3-alkoxy-1,2-propanediol represented by the general formula (3) can be obtained, for example, by reacting glycerin with an alcohol. Examples of the alcohol in this case include saturated and unsaturated alcohols having an aliphatic group having 1 to 22 carbon atoms. Examples of such alcohols include methyl alcohol, ethyl alcohol, butyl alcohol, octyl alcohol, lauryl alcohol, pentadecyl alcohol, stearyl alcohol, docosyl alcohol, allyl alcohol, crotyl alcohol, cyclopentanol, cyclohexanol and the like. No. The aliphatic dicarboxylic acid represented by the general formula (1) and the aliphatic dicarboxylic anhydride represented by the general formula (2) include succinic acid, adipic acid, suberic acid,
Examples thereof include aliphatic dicarboxylic acids such as sebacic acid and dodecane diacid, and acid anhydrides thereof. The aliphatic diol represented by the general formula (2) to be condensed with the aliphatic dicarboxylic acid represented by the general formula (1) includes ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, Examples include 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like. The total number of moles of the aliphatic diol represented by the general formula (2) and the 3-alkoxy-1,2-propanediol represented by the general formula (3) is the same as that of the aliphatic dicarboxylic acid represented by the general formula (1). It is preferable to use an equimolar amount or a slight excess of the number of moles of the acid. The condensation reaction according to the present invention is preferably carried out in the presence of a conventionally known catalyst for transesterification.
In the above reaction, the reaction temperature is 100 to 300 ° C, preferably 120 to 270 ° C. The reaction pressure can be reduced pressure, normal pressure or slightly increased pressure (0.5 kg / cm 2 G or less),
Preferably, the pressure is from normal pressure to reduced pressure. When the condensation reaction is carried out, the reaction is preferably carried out in two steps, a precondensation step (first step) and a high molecular weight step (second step). In the precondensation step, a low molecular weight condensate having an aliphatic diol bonded to a terminal is formed. The number average molecular weight of this condensate is 5000-10
The molecular weight may be appropriately adjusted depending on the reaction conditions and reaction time. In the high molecular weight step, the aliphatic diol bonded to the terminal of the low molecular weight condensate is condensed while being eliminated to form a high molecular weight condensate. Can produce more than 10,000 condensates. The reaction conditions in this case may be any conditions under which the by-produced aliphatic diol can exist as a gas. This molecular weight conversion step can be performed in the same apparatus as the reaction apparatus for performing the precondensation step or in a polymerization apparatus having high stirring efficiency. When the same apparatus is used, after the completion of the precondensation reaction, the reaction conditions may be changed, for example, the reaction temperature may be increased and the reaction pressure may be decreased to carry out the condensation reaction of the precondensate. The biodegradable high molecular weight aliphatic polyester obtained by the method of the present invention comprises an ester moiety A represented by the above general formula (5).
And the ester moiety B of the general formula (6). In this case, in the general formula (5) representing the ester moiety A, R 1 represents a linear or cyclic divalent aliphatic group, and has 1 to 12, preferably 2 to 6 carbon atoms. Examples of such a divalent aliphatic group include an alkylene group such as methylene, ethylene, propylene, butylene, hexylene, octylene, dodecylene, cyclohexylene, and cyclohexane dimethylene. R 2 represents a chain or cyclic divalent aliphatic group, and has 1 to 12, preferably 2 to 6 carbon atoms. As such a divalent aliphatic group, an alkylene group, for example, methylene, ethylene, propylene,
Butylene, hexylene, octylene, dodecylene, cyclohexylene, cyclohexane dimethylene and the like can be mentioned. In the general formula (6) representing the ester moiety B, R 1 has the same meaning as described above, and the aliphatic group R 3 represents an aliphatic group having 1 to 22 carbon atoms. Such aliphatic groups include alkyl or alkenyl groups, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl,
Nonyl, decyl, dodecyl, lauryl, stearyl, icosyl, docosyl, allyl, oleyl, behenyl, dodecenyl, cyclohexylene, cyclohexane dimethylene and the like. The high molecular weight polyester of the present invention has a number average molecular weight of 10,000 or more, preferably 30,000 or more. In this case, the upper limit of the number average molecular weight is about 1,000,000. The high-molecular-weight aliphatic polyester produced according to the present invention has a copolymerized structure with 3-alkoxy-1,2-propanediol, and has an elongation at break when a small amount of 3-alkoxy-1,2-propanediol is added. Mechanical strength such as degree can be greatly improved. Also, in this manufacturing method, the aforementioned patent No. 3066
Compared to the method described in No. 500, a large amount of 3-alkoxy-1,2-propanediol can be copolymerized without lowering the molecular weight, and the breaking stress and elongation at break are high, and a high molecular weight aliphatic having excellent processability. Polyester can be obtained. Moreover, the high molecular weight aliphatic polyester has biodegradability based on the aliphatic ester bond. Next, the present invention will be described specifically with reference to examples. Various physical properties of the aliphatic polyester were measured by the following methods. (Molecular weight and molecular weight distribution) A calibration curve was prepared from standard polystyrene using gel permeation chromatography (GPC), and the number average molecular weight (Mn),
Weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn)
I asked. The eluent used was chloroform. (Thermal Properties) Differential Scanning Calorimeter (DS)
The melting temperature and glass transition point were determined by C). The thermal decomposition temperature was determined by a thermogravimetric analyzer (TG). (Mechanical strength) Measured using a tensile tester. Example 1 Succinic acid (21.3 g, 0.181 mol) and 1,4-butanediol (16.8 g) were placed in a glass reactor having an internal capacity of 100 ml with stirring blades.
(0.186 mol), 0.639 g (1.85 mmol) of batyl alcohol (3-octadecyloxy-1,2-propanediol), 20 μl (0.1 mmol) of titanium tetraisopropoxide, 6.2 mg (0.036 mmol) of magnesium phosphate trihydrate And reacted at 160 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Raise the temperature
After reacting at 180 ° C for 1 hour, the temperature was raised to 200 ° C after 30 minutes.
After another 30 minutes, the reaction temperature was raised to 215 ° C, and the pressure was gradually reduced.
In 0 minutes, the degree of vacuum reached 0.1 mmHg. Thereafter, the reaction was continued for another 5 hours. The resulting polymer is white, Mn 64,900, M
w 147,900 and its Mw / Mn was 2.28. Its melting temperature is 114.9 ℃, its 2% weight loss temperature is 305.6 ℃
Met. The ratio of batyl alcohol contained in the polymer is 1.0 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer. When the mechanical strength was measured, the elastic modulus was 251 MPa, and the upper yield point stress was 24.2 MPa.
MPa, rupture stress 53.4 MPa, and elongation at break 744%. Comparative Example 1 26.32 g (0.180 mol) of dimethyl succinate, 16.83 g (0.187 mol) of 1,4-butanediol, and butyl succinate (3-87%) were placed in a glass reactor having a capacity of 100 ml with stirring blades.
Octadecyl-1,2-propanediol) 0.187 g (0.541
Mmol), titanium tetraisopropoxide 20 μl (0.1
Mmol), and the reaction was started at 160 ° C. under a nitrogen atmosphere to elute methanol. 1 hour after reaction temperature 180
℃ and heated. After another 30 minutes, the temperature was raised to 200 ° C. 3 more
After 0 minute, the reaction temperature was raised to 215 ° C., the pressure was gradually reduced, and the vacuum reached 0.1 mmHg in 30 minutes. Thereafter, the reaction was continued for another 3 hours. The polymer obtained is light brown, Mn 68,900, Mw 113,
It had a Mw / Mn of 1.65. The ratio of batyl alcohol contained in the polymer is 0.3 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer. When the mechanical strength was measured, the elastic modulus was 277 MPa, the upper yield point stress was 24.7 MPa, the breaking point stress was 40.3 MPa,
The elongation at break was 470%. Example 2 21.2 g (0.180 mol) of succinic acid and 16.4 g of 1,4-butanediol were placed in a glass reactor having an internal volume of 100 ml with stirring blades.
(0.182 mol), 1.25 g (3.62 mmol) of batyl alcohol, 20 μl (0.1 mmol) of titanium tetraisopropoxide, 6.9 mg (0.040 mmol) of magnesium phosphate trihydrate, and reacted at 160 ° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. did.
The temperature was gradually raised to 230 ° C., and the reaction was performed for 2 hours. Thereafter, the pressure was gradually reduced, and the pressure reached 0.1 mmHg in 30 minutes. Thereafter, the reaction was continued for another 3 hours. The resulting polymer is white, M
It had n 107,000 and Mw 215,000, and its Mw / Mn was 2.01. Its melting temperature was 112.1 ° C and its 2% weight loss temperature was 308.1 ° C. The ratio of batyl alcohol contained in the polymer is 2.0 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer.
When the mechanical strength was measured, the elastic modulus was 221.7 MPa,
Upper yield point stress 23.5MPa, breaking stress 47.0MPa, breaking elongation 72
7%. Example 3 21.3 g (0.180 mol) of succinic acid and 16.0 g of 1,4-butanediol were placed in a glass reactor having an inner volume of 100 ml with stirring blades.
(0.177 mol), 3.15 g (9.14 mmol) of batyl alcohol, 20 μl (0.1 mmol) of titanium tetraisopropoxide, 6.5 mg (0.037 mmol) of magnesium phosphate trihydrate, and reacted at 160 ° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. did.
The temperature was gradually raised to 230 ° C., and the reaction was performed for 2 hours. Thereafter, the pressure was gradually reduced, and the pressure reached 0.1 mmHg in 30 minutes. Thereafter, the reaction was continued for another 5 hours. The resulting polymer is white, M
n 87,700, Mw 184,000, and its Mw / Mn was 2.09. Its melting temperature was 109.5 ° C. and its 2% weight loss temperature was 311.8 ° C. The ratio of batyl alcohol contained in the polymer is 5.1 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer.
When the mechanical strength was measured, the elastic modulus was 177.7 MPa,
Upper yield point stress 19.3MPa, breaking stress 45.6MPa, breaking elongation 92
0%. Example 4 A succinic acid (21.3 g, 0.180 mol) and 1,4-butanediol (16.0 g) were placed in a 100-ml glass reactor having stirring blades.
(0.177 mol), 3.15 g of 3-methyl-1,2-propanediol
(9.0 mmol), titanium tetraisopropoxide 20 μl
(0.1 mmol), 4.6 mg of magnesium phosphate trihydrate
(0.026 mmol) at 30 ° C under nitrogen atmosphere.
Minutes. The temperature was gradually raised to 215 ° C., and the reaction was performed for 1 hour.
Thereafter, the pressure was gradually reduced, and the pressure reached 0.1 mmHg in 30 minutes. Thereafter, the reaction was continued for another 7.3 hours. The resulting polymer is white and has Mn 81,700, Mw 153,000, its Mw /
Mn was 1.88. Its melting temperature was 108.4 ° C and its 2% weight loss temperature was 312.9 ° C. The ratio of batyl alcohol contained in the polymer is 5.0 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer. Also, when the mechanical strength was measured,
Elastic modulus 319.5MPa, upper yield point stress 30.7MPa, rupture stress 58.3M
Pa and elongation at break were 696%. Example 5 19.2 g (0.192 mol) of succinic anhydride and 0.62 of butyl alcohol were placed in a glass reactor having a capacity of 100 ml with stirring blades.
g (1.81 mmol) was heated to 130 ° C. under a nitrogen atmosphere, and 20 μl (0.1 mmol) of titanium tetraisopropoxide was added. After raising the temperature to 160 ° C and reacting for 1.5 hours,
Add 17.0 g (0.189 mol) of butanediol and add 160 ° C
It reacted for 1.5 hours. The temperature was gradually raised to 215 ° C., and then the pressure was gradually reduced, and the reaction was further continued at a degree of vacuum of 0.1 mmHg for 6.5 hours. The resulting polymer is white, Mn 86,600, Mw 150,000
And its Mw / Mn was 1.72. Its melting temperature was 110.1 ° C and its 2% weight loss temperature was 317.7 ° C. The proportion of batyl alcohol contained in the polymer is 100% of the aliphatic dicarboxylic acid component contained in the polymer.
The ratio is 0.94 mole per mole. Also, when the mechanical strength was measured, the elastic modulus was 232.0MPa, the upper yield point stress was 25.6MPa.
a, the breaking stress was 58.0 MPa, and the elongation at break was 787%. The high molecular weight aliphatic polyester produced according to the present invention has a copolymerized structure with 3-alkoxy-1,2-propanediol, and a small amount of 3-alkoxy-1,2-propanediol. The mechanical strength such as elongation at break can be greatly improved by the addition of. Further, in this production method, a large amount of 3-alkoxy-1,2-propanediol can be copolymerized without lowering the elongation at break as compared with the conventional production method. Moreover, the high molecular weight aliphatic polyester has biodegradability based on the aliphatic ester bond.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−64370(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-2001-64370 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C08G 63/00-63/91

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】下記一般式(1) 【化1】 (式中、Rは炭素数2〜12の2価脂肪族基を示す)
で表される脂肪族ジカルボン酸、または下記一般式
(2) 【化2】 (式中、Rは前記と同じ)で表される脂肪族ジカルボン
酸無水物、あるいはその混合物と、下記一般式(3) 【化3】 HO−R−OH (3) (式中、Rは炭素数2〜12の2価脂肪族基を示す)
で表される脂肪族グリコールと、下記一般式(4) 【化4】 (式中、Rは炭素数1〜18の脂肪族基を示す)で表
される3-アルコキシ-1,2-プロパンジオールとを縮合反
応させることからなり、下記一般式(5)で示されるエ
ステル部Aと下記一般式(6)で示されるエステル部B
を有する生分解性高分子量脂肪族ポリエステルの製造方
法。 【化5】(式中、R及びRは前記と同じ。pは前記一般式
(5)で示されるエステル部(A)のモル分率を示
す。) 【化6】 (式中、R及びR3は前記と同じ。rは前記一般式
(6)で示されるエステル部(B)のモル分率を示
す。)
(57) [Claims] [Claim 1] The following general formula (1) (Wherein, R 1 represents a divalent aliphatic group having 2 to 12 carbon atoms)
Or an aliphatic dicarboxylic acid represented by the following general formula (2): (Wherein, R 1 is the same as described above) and an aliphatic dicarboxylic anhydride or a mixture thereof, and HO-R 2 -OH (3) represented by the following general formula (3): R 2 represents a divalent aliphatic group having 2 to 12 carbon atoms)
And an aliphatic glycol represented by the following general formula (4): (Wherein, R 3 represents an aliphatic group having 1 to 18 carbon atoms) and a condensation reaction with 3-alkoxy-1,2-propanediol represented by the following general formula (5) An ester moiety A and an ester moiety B represented by the following general formula (6)
A process for producing a biodegradable high molecular weight aliphatic polyester having the formula: Embedded image (In the formula, R 1 and R 2 are the same as above. P represents the mole fraction of the ester moiety (A) represented by the general formula (5).) (In the formula, R 1 and R 3 are the same as described above. R represents the mole fraction of the ester moiety (B) represented by the general formula (6).)
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