JP5263471B2 - Biodegradable elastomer and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、ポリ乳酸とポリカプロラクトンの構造を主鎖に含む生分解性エラストマー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a biodegradable elastomer containing polylactic acid and polycaprolactone structures in the main chain, and a method for producing the same.
ポリ乳酸の脆弱な力学的特性をカバーして、実用に耐える力学的特性や成形性を有する生分解性ポリマーを得るため、乳酸を含む各種共重合ポリマーや変性ポリマーが開示されている。一例としては、ウレタン化変性やアルキルエステル化変性された改質高分子ポリ乳酸が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Various copolymer polymers and modified polymers containing lactic acid have been disclosed in order to obtain biodegradable polymers that cover the fragile mechanical properties of polylactic acid and have mechanical properties and moldability that can withstand practical use. As an example, modified polymer polylactic acid modified by urethanization or alkylesterification is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、L−乳酸又は/及びD−乳酸成分99. 5〜85重量%と、脂肪族ポリエステル0. 5〜15重量%とが共重合 されてなり、平均分子量が80000以上である生分解 性ポリエステル共重合体が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, a biodegradable polyester having an average molecular weight of 80000 or more obtained by copolymerizing 99.5 to 85% by weight of an L-lactic acid and / or D-lactic acid component and 0.5 to 15% by weight of an aliphatic polyester. Copolymers are disclosed (see, for example, Patent Document 2).
さらに、オキシ酸の重合体または共重合体からなる生分解性を有するポリマー10〜99重量%、及びエチレン含量20〜60モル%酢酸ビニル成分のケン化度90重量%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物99〜1重量%からなる共重合が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, an ethylene-vinyl acetate copolymer having a biodegradability of 10 to 99% by weight comprising an oxyacid polymer or copolymer and an ethylene content of 20 to 60% by mole of a vinyl acetate component having a saponification degree of 90% by weight or more. A copolymer comprising 99 to 1% by weight of a polymer saponified product is disclosed (for example, see Patent Document 3).
また、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとの反応物に乳酸を反応させて共重合
ポリ乳酸を製造する共重合ポリ乳酸の製造方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
Further, a method for producing a copolymerized polylactic acid is disclosed in which a reaction product of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol is reacted with lactic acid to produce a copolymerized polylactic acid (see, for example, Patent Document 4).
さらに、ポリ乳酸セグメント(A)と、芳香族ポリエステルセグメント(B)およびポリアルキレンエーテルセグメント(C)が互いに結合されてなるブロック共重合物であり、かつそれらの重量比(A/B+C)が99/1〜50/50であることを特徴とするポリ乳酸共重合物が開示されている(例えば、特許文献5参照)。 Further, the polylactic acid segment (A) is a block copolymer obtained by bonding the aromatic polyester segment (B) and the polyalkylene ether segment (C) to each other, and the weight ratio (A / B + C) is 99. A polylactic acid copolymer characterized by a ratio of 1 to 50/50 is disclosed (see, for example, Patent Document 5).
また、ポリ乳酸とエポキシ化ジエン系ブロック共重合体からなる樹脂組成物、及び、ポリ乳酸とエポキシ化ジエン系ブロック共重合体とポリカプロラクトンからなる生分解性樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献6参照)。 Also disclosed are a resin composition comprising polylactic acid and an epoxidized diene block copolymer, and a biodegradable resin composition comprising polylactic acid, an epoxidized diene block copolymer and polycaprolactone (for example, And Patent Document 6).
さらに、ポリ乳酸又は乳酸共重合体の重合において、重合反応の途中に重合系にポリビニルアルコールを混合し、反応させることが開示されている(例えば、特許文献7参照)。 Furthermore, in the polymerization of polylactic acid or lactic acid copolymer, it is disclosed that polyvinyl alcohol is mixed and reacted in the polymerization system during the polymerization reaction (for example, see Patent Document 7).
しかしこれら共重合ポリマーは低弾性率エラストマーの範疇に入る100%伸張時の引張り応力(以下100%引張り応力と称する)が5MPa以下のものを得ようとするものではない。 However, these copolymer polymers are not intended to have a tensile stress at 100% elongation (hereinafter referred to as 100% tensile stress) of 5 MPa or less, which falls within the category of low-modulus elastomers.
また、両末端に水酸基を備えるポリ乳酸からなる第1ブロックと、上記ポリ乳酸よりも運動性の高いポリマーからなる第2ブロックとを有することによって、生分解性を損なうことなく、機械的特性がより改善されたランダムなブロック配列の新規マルチブロックコポリマーが開示されている(例えば、特許文献8参照)。このマルチブロックコポリマーについては第2ブロックとしてポリカプロラクトンを用い、鎖拡張剤としてヘキサメチレンジイソシアネートを用い、弾性率1.2MPaのものが実施例のうちのひとつとして開示されている。しかし、このマルチブロックコポリマーは、両末端に水酸基を有するポリ乳酸をポリ乳酸成分の原料とするものであり、この原料を得るための副次的な工程とラクトンのような市中での入手が比較的困難で高価な出発材料を必要とし、かつ両末端に水酸基を有するポリ乳酸を得る工程が複雑である。さらに、鎖拡張が有機溶媒(ジクロロメタン)中で行われるので、溶媒の取扱いのための工程や操作を必要とし、製造に手間がかかる。とくに溶媒は漏洩や廃棄時に環境汚染の原因となるおそれがあるので、溶媒を使わない工程が望まれている。 Further, by having a first block made of polylactic acid having hydroxyl groups at both ends and a second block made of a polymer having higher mobility than the polylactic acid, the mechanical properties can be obtained without impairing biodegradability. A novel multi-block copolymer having a more improved random block arrangement has been disclosed (see, for example, Patent Document 8). This multi-block copolymer is disclosed as one of the examples in which polycaprolactone is used as the second block, hexamethylene diisocyanate is used as the chain extender, and the elastic modulus is 1.2 MPa. However, this multi-block copolymer uses polylactic acid having a hydroxyl group at both ends as a raw material for the polylactic acid component, and there is a secondary process for obtaining this raw material and the availability in the market such as lactone. The process of obtaining polylactic acid that requires relatively difficult and expensive starting materials and has hydroxyl groups at both ends is complicated. Furthermore, since chain extension is performed in an organic solvent (dichloromethane), a process and operation for handling the solvent are required, and production takes time. In particular, since a solvent may cause environmental pollution at the time of leakage or disposal, a process that does not use a solvent is desired.
一方、分子量2000のポリカプロラクトンジオールの両側にラクチドを反応させてPLA−PCL−PLA(トリブロック体)を合成し、(PLA:ポリ乳酸(乳酸オリゴマーを含む)、PCL:ポリカプロラクトン)このトリブロック体をHDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)で連結して鎖拡張して生分解性のポリマーを得ることが開示されている(例えば、非特許文献1参照)。この非特許文献1において得られたポリマーのモジュラスは40MPa以上であり、100%引張り応力が5MPa以下の低弾性率エラストマーではない。さらに、この方法においても溶媒(ジオキサン)中でトリブロック体の鎖拡張反応が行われるので溶媒の取扱いのための工程や操作を必要とし、製造に手間がかかる。
本発明の目的は、高伸度かつ100%引張り応力が5MPa以下の低弾性率の生分解性エラストマーを複雑な工程によらず提供しようとすることである。 An object of the present invention is to provide a biodegradable elastomer having a high elongation and a low elastic modulus having a 100% tensile stress of 5 MPa or less regardless of a complicated process.
本発明の要旨とするところは、エラストマーであって、ポリ乳酸(PLA)単位−ポリカプロラクトン(PCL)単位−ポリ乳酸(PLA)単位構造のトリブロックポリマーとポリ乳酸とがランダムにジイソシアネートを介して鎖拡張されてなり、前記PCL単位の分子量が550以上3000未満であり、前記エラストマー中の乳酸モノマー単位とカプロラクトンモノマー単位とのモル比率が5:3〜1:3であり、破断伸度500%以上、100%引張り応力が0.1〜5MPaである生分解性エラストマーであることにある。 The gist of the present invention is an elastomer, which is a polylactic acid (PLA) unit-polycaprolactone (PCL) unit-polylactic acid (PLA) unit structure triblock polymer and polylactic acid randomly via diisocyanate. The molecular weight of the PCL unit is 550 or more and less than 3000 , the molar ratio of the lactic acid monomer unit to the caprolactone monomer unit in the elastomer is 5: 3 to 1: 3, and the elongation at break is 500%. As described above, it is a biodegradable elastomer having a 100% tensile stress of 0.1 to 5 MPa.
前記ジイソシアネートはヘキサメチレンジイソシアネートであり得る。 The diisocyanate can be hexamethylene diisocyanate.
また、本発明の要旨とするところは、
ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物からなる被加熱物を準備するステップ、
該被加熱物をポリ乳酸が部分的に解重合する温度で加熱するステップ、
加熱された該被加熱物にジイソシアネートを加えて加熱して溶融状態に保って鎖拡張させるステップ
を含む生分解性エラストマーの製造方法であることにある。
In addition, the gist of the present invention is that
Preparing a heated object comprising a mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid;
Heating the object to be heated at a temperature at which polylactic acid is partially depolymerized;
It is a method for producing a biodegradable elastomer, comprising the step of adding diisocyanate to the heated article to be heated and heating it to maintain the molten state to cause chain expansion.
前記生分解性エラストマーの製造方法においては、前記混合物におけるポリ乳酸中の乳酸モノマー単位とポリカプロラクトンジオール中のカプロラクトンモノマー単位とのモル比率が5:3〜1:3であり得る。 In the method for producing a biodegradable elastomer, a molar ratio of a lactic acid monomer unit in polylactic acid to a caprolactone monomer unit in polycaprolactone diol in the mixture may be 5: 3 to 1: 3.
前記生分解性エラストマーの製造方法においては、前記ポリ乳酸の分子量が10000〜300000であり得る。 In the method for producing the biodegradable elastomer, the polylactic acid may have a molecular weight of 10,000 to 300,000.
前記鎖拡張させるステップにおいては、前記ポリカプロラクトンジオールと略等モルの前記ジイソシアネートが加えられ得る。 In the chain extending step, approximately equimolar amounts of the diisocyanate may be added to the polycaprolactone diol.
前記生分解性エラストマーの製造方法においては、前記ジイソシアネートがヘキサメチレンジイソシアネートであり得る。 In the method for producing the biodegradable elastomer, the diisocyanate may be hexamethylene diisocyanate.
さらに、本発明の要旨とするところは、前記生分解性エラストマーと可塑剤と含むエラストマー組成物であることにある。 Furthermore, the gist of the present invention resides in an elastomer composition containing the biodegradable elastomer and a plasticizer.
本発明によると、100%引張り応力が5MPa以下の低弾性率で、破断伸度が500%以上の生分解性エラストマーが提供される。 According to the present invention, a biodegradable elastomer having a low elastic modulus with a 100% tensile stress of 5 MPa or less and a breaking elongation of 500% or more is provided.
本発明によると、ポリ乳酸とポリカプロラクトンを構成要素として含む生分解性エラストマーを複雑な工程によらず、かつ溶媒を用いることなく製造する方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for producing a biodegradable elastomer containing polylactic acid and polycaprolactone as constituent elements without using a complicated process and without using a solvent.
本発明の態様を説明する。本発明の生分解性エラストマーは、
ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物からなる被加熱物を準備するステップ、
該被加熱物をポリ乳酸が部分的に解重合する温度で加熱する加熱ステップ、
加熱された該被加熱物にジイソシアネートを加えて加熱して溶融状態に保って鎖拡張させるステップ
を含む製造方法により製造される。
An embodiment of the present invention will be described. The biodegradable elastomer of the present invention is
Preparing a heated object comprising a mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid;
A heating step of heating the object to be heated at a temperature at which polylactic acid is partially depolymerized;
It is produced by a production method comprising the step of adding diisocyanate to the heated article to be heated and heating it to keep it in a molten state for chain expansion.
かかる製造方法により得られた本発明の生分解性エラストマーは、破断伸度が500%以上の高伸度のエラストマーであり、100%引張り応力が0.1〜5MPaと軟質である。 The biodegradable elastomer of the present invention obtained by such a production method is a high elongation elastomer having a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 0.1 to 5 MPa, which is soft.
加熱ステップにおいて、ポリ乳酸が部分的に解重合して重合度が低下するとともに、ポリカプロラクトンジオールの両末端それぞれにポリ乳酸分子が結合して、PLA−PCL−PLA(PLA:ポリ乳酸(単位)、PCL:ポリカプロラクトン(単位))の構造のポリマー(以下トリブロックポリマー(TBP)と称する)が生成される。加熱ステップにおける被加熱物の加熱温度は、ポリ乳酸が解重合する温度であればよく、特に180〜200℃であることが好ましい。また、加熱は、加熱撹拌により均一で透明な溶融物が得られる状態になるまで行うことが好ましい。加熱後の被加熱物中には、TBPと重合度が低下したPLAとが混在することとなる。また、この状態においては、この溶融物の分子量分布は反応の統計的法則に従った統計的な整った分布となる。この状態に至る途中の時点においては、解重合して重合度が低下したポリ乳酸の分子量分布とポリカプロラクトンジオールの分子量分布と、ポリマー生成物の分子量分布とが重なって不均一な分子量分布となる。従って、加熱は、GPCで溶融物の分子量を測定することにより、統計的な整った分布が得られたと判断されるまで行うことが望ましい。 In the heating step, polylactic acid is partially depolymerized to lower the degree of polymerization, and polylactic acid molecules are bonded to both ends of polycaprolactone diol to form PLA-PCL-PLA (PLA: polylactic acid (unit)). , PCL: polycaprolactone (unit)) polymer (hereinafter referred to as triblock polymer (TBP)) is produced. The heating temperature of the article to be heated in the heating step may be a temperature at which polylactic acid is depolymerized, and is preferably 180 to 200 ° C. The heating is preferably performed until a uniform and transparent melt is obtained by heating and stirring. In the article to be heated after heating, TBP and PLA having a lowered degree of polymerization are mixed. In this state, the molecular weight distribution of the melt is a statistically ordered distribution according to the statistical law of reaction. In the middle of reaching this state, the molecular weight distribution of polylactic acid, the molecular weight distribution of polycaprolactone diol depolymerized and reduced in polymerization degree, and the molecular weight distribution of the polymer product overlap to form a non-uniform molecular weight distribution. . Therefore, it is desirable to carry out the heating until it is determined that a statistically uniform distribution is obtained by measuring the molecular weight of the melt by GPC.
鎖拡張させるステップにおいて、TBPとPLAとがジイソシアネートを介してランダムに連結されて共重合物。すなわち、本発明の生分解性エラストマーが得られる。鎖拡張させるステップにおいては、サンプルが融解し、十分な攪拌ができればよくサンプルの融点以上分解温度以下であればよく、60〜170℃で2〜10時間反応させることが好ましい。 In the step of chain extension, TBP and PLA are randomly linked via diisocyanate to give a copolymer. That is, the biodegradable elastomer of the present invention is obtained. In the chain extending step, the sample only needs to be melted and sufficiently stirred, and may be from the melting point of the sample to the decomposition temperature, and is preferably reacted at 60 to 170 ° C. for 2 to 10 hours.
このように、本発明においては、一つの容器に順次原料を投入して順次加熱して反応させるという単純な工程により、高伸度、低弾性率の生分解性エラストマーが得られる。また、反応は単に原料あるいは中間原料を加熱する操作のみで行なうことができ、溶媒を使用しないので、溶媒の回収や漏洩防止の手間や設備が不要である。さらに、溶媒の漏洩や廃棄にともなう環境汚染の問題も生じない。 As described above, in the present invention, a biodegradable elastomer having a high elongation and a low elastic modulus can be obtained by a simple process in which raw materials are sequentially charged into one container and sequentially heated and reacted. Further, the reaction can be performed simply by heating the raw material or the intermediate raw material, and since no solvent is used, there is no need for labor and facilities for collecting the solvent and preventing leakage. Furthermore, there is no problem of environmental pollution caused by solvent leakage or disposal.
ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物におけるカプロラクトン単位と、乳酸単位とのモル比率、すなわち、エラストマー中の乳酸モノマー単位とカプロラクトンモノマー単位とのモル比率は5:3〜1:3であることが高伸度のエラストマーを得るうえで好ましい。このモル比率がこの範囲をはずれると、破断伸度500%以上のエラストマーが得られない。さらに、このモル比率が5:3〜2:3であると破断伸度500%以上、かつ、100%引張り応力が0.3〜5MPaの高伸度、軟質のエラストマーが安定して得られる。 The molar ratio of caprolactone units to lactic acid units in the mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid, that is, the molar ratio of lactic acid monomer units to caprolactone monomer units in the elastomer is preferably 5: 3 to 1: 3. It is preferable for obtaining an elastomer having elongation. If this molar ratio is out of this range, an elastomer having a breaking elongation of 500% or more cannot be obtained. Further, when the molar ratio is 5: 3 to 2: 3, a high elongation and soft elastomer having a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 0.3 to 5 MPa can be stably obtained.
ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物におけるポリ乳酸の分子量は、50000〜400000であるが好ましい。ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物におけるポリカプロラクトンジオールの分子量は、分子量550以上3000未満であることが高伸度、低弾性のエラストマーを得るうえで好ましい。 The molecular weight of polylactic acid in the mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid is preferably 50,000 to 400,000. The molecular weight of the polycaprolactone diol in the mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid is preferably a molecular weight of 550 or more and less than 3000 in order to obtain an elastomer having high elongation and low elasticity.
鎖拡張させるステップにおいて用いるジイソシアネートの添加量は、ポリカプロラクトンジオールとポリ乳酸との混合物におけるポリカプロラクトンジオールと略等モルであることが好ましい。 The amount of diisocyanate used in the chain extending step is preferably approximately equimolar to the polycaprolactone diol in the mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid.
本発明において用いられるジイソシアネートの種類はとくに限定されなず、従来公知のものを使用することができ、例えば、メチレンビス(イソシアナート)、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート(BDI)、ペンタメチレンジイソシアネート、3‐メチルペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、2,2'−ジエチルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタンー4,4'−ジイソシアネート(MDI)、o−キシレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート(MXDI)、p−キシレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、3,3'−メチレンジトリレン−4,4'−ジイソシアネート、4,4'−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2'−ジフェニルメタンジイソシアネート、テトラクロロフェニレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート(H12−MDI)、水素化トリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート(H6−XDI)、3,3'−ジメチル−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、3,3'−ジメトキシ−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、3,3'−ジクロロ−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,2−ジイソシアナトシクロブタン、1,3−ジイソシアナトシクロブタン、1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−2,4′−ジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、2−ヘプチル−3,4−ビス(9−イソシアナトノニル)−1−ペンチル−シクロヘキサン、1,2−、1,4−または1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−、1,4−または1,3−ビス(2−イソシアナトエチ−1−イル)シクロヘキサン、1,2−、1,4−または1,3−ビス(3−イソシアナトプロピ−1−イル)シクロヘキサン、1,2−、1,4−または1,3−ビス(4−イソシアナトブチ−1−イル)シクロヘキサン、リジンジイソシアネート(LDI)、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、1、4−シクロヘキシルジイソシアネート(CDI)、が挙げられる。なかでも脂肪族ジイソシアネートが高伸度のポリマーを得るうえで好ましい。この脂肪族ジイソシアネートとしては例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。ヘキサメチレンジイソシアネートが鎖拡張反応が安定しさらに好ましい。 The type of diisocyanate used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known diisocyanates can be used. For example, methylene bis (isocyanate), 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, Isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate (BDI), pentamethylene diisocyanate, 3-methylpentamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate (TMHDI), 2 , 4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, 1,4-cycl Hexane diisocyanate, 2,2′-diethyl ether diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), o-xylene diisocyanate, m-xylene diisocyanate (MXDI), p-xylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1 , 5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, 3,3′-methyleneditolylene-4,4′-diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2, , 2'-diphenylmethane diisocyanate, tetrachlorophenylene diisocyanate, norbornane diisocyanate (NBDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate Socyanate (H12-MDI), hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate (H6-XDI), 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4 ′ -Biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 1,2-diisocyanatocyclobutane, 1,3-diisocyanatocyclobutane, 1,2-diisocyanato Cyclopentane, 1,3-diisocyanatocyclopentane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, dicyclohexylmethane-2,4'-diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 2-heptyl-3 , 4-bis ( -Isocyanatononyl) -1-pentyl-cyclohexane, 1,2-, 1,4- or 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,2-, 1,4- or 1,3-bis ( 2-isocyanatoeth-1-yl) cyclohexane, 1,2-, 1,4- or 1,3-bis (3-isocyanatoprop-1-yl) cyclohexane, 1,2-, 1,4- or 1, Examples thereof include 3-bis (4-isocyanatobut-1-yl) cyclohexane, lysine diisocyanate (LDI), dimer acid diisocyanate (DDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), and 1,4-cyclohexyl diisocyanate (CDI). Of these, aliphatic diisocyanates are preferred for obtaining a polymer with high elongation. Examples of the aliphatic diisocyanate include hexamethylene diisocyanate and trimethylhexamethylene diisocyanate. Hexamethylene diisocyanate is more preferable because the chain extension reaction is stable.
[比較例1]
ポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製、商品名:PLACCEL205、分子量(水酸基価により測定)530)61.3gをセパラブルフラスコに投入し、窒素気流雰囲気中で攪拌しながら一時間加熱して水分を取り除いた。次に、このポリカプロラクトンジオールにポリ乳酸(三井化学社製、商品名:レイシアH−100、分子量100000)38.7gを添加して、195℃に昇温し、目視により均一で透明な液状となるまで約4〜5時間攪拌・加熱した。その後一時間かけて160℃まで降温し、ヘキサメチレンジイソシアネートをポリカプロラクトンジオールと等モル加え、この状態で4時間攪拌・加熱して反応させ、反応物をセパラブルフラスコから取出して反応を終え、生分解性ポリマーを得た。
[Comparative Example 1]
61.3 g of polycaprolactone diol (manufactured by Daicel Corporation, trade name: PLACEL 205, molecular weight (measured by hydroxyl value) 530) was put into a separable flask and heated for 1 hour with stirring in a nitrogen stream atmosphere to remove moisture. . Next, 38.7 g of polylactic acid (manufactured by Mitsui Chemicals, trade name: Lacia H-100, molecular weight 100000) is added to the polycaprolactone diol, and the temperature is raised to 195 ° C. Stir and heat for about 4-5 hours until complete. Thereafter, the temperature is lowered to 160 ° C. over 1 hour, equimolar amount of hexamethylene diisocyanate is added to polycaprolactone diol, and the mixture is stirred and heated for 4 hours in this state, and the reaction product is taken out from the separable flask to complete the reaction. A degradable polymer was obtained.
この目視により均一で透明な液状となるまで攪拌・加熱したものを一部取出して測定した融点は37℃であった。また、数平均分子量は1800、分子量多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は1.5であった。 The melting point measured by taking out a part of this stirred and heated product until it became a uniform and transparent liquid was 37 ° C. The number average molecular weight was 1800, and the molecular weight polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) was 1.5.
得られた生分解性ポリマーの破断伸度は100%、100%引張り応力は、0.5MPaであった。 The resulting biodegradable polymer had a breaking elongation of 100% and a 100% tensile stress of 0.5 MPa.
[実施例1]
ポリカプロラクトンジオールとして、ダイセル社製、商品名:PLACCEL208、分子量(水酸基価により測定)820を用いた他は比較例1と同様にして生分解性エラストマーを得た。
[Example 1]
A biodegradable elastomer was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that Daicel Co., Ltd., trade name: PLACEL 208, molecular weight (measured by hydroxyl value) 820 was used as the polycaprolactone diol.
目視により均一で透明な液状となるまで攪拌・加熱したものを一部取出して測定した融点は37℃であった。また、多分散度は1.4であった。 A melting point of 37 ° C. was measured by taking out a part of the sample which was stirred and heated until it became a uniform and transparent liquid by visual observation. The polydispersity was 1.4.
得られた生分解性エラストマーの破断伸度は500%以上、100%引張り応力は、0.7MPaであった。 The obtained biodegradable elastomer had a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 0.7 MPa.
[実施例2]
ポリカプロラクトンジオールとしてダイセル社製、商品名:PLACCEL210、分子量(水酸基価により測定)980を用いた他は実施例1と同様にして生分解性エラストマーを得た。
[Example 2]
A biodegradable elastomer was obtained in the same manner as in Example 1 except that Daicel's product name: PLACEL 210, molecular weight (measured by hydroxyl value) 980 was used as the polycaprolactone diol.
目視により均一で透明な液状となるまで攪拌・加熱したものを一部取出して測定した融点は44℃であった。また、数平均分子量は3000、分子量多分散度は1.5であった。 A melting point of 44 ° C. was measured by taking out a part of the sample which had been stirred and heated until it became a uniform and transparent liquid by visual observation. The number average molecular weight was 3000, and the molecular weight polydispersity was 1.5.
得られた生分解性エラストマーの破断伸度は500%以上、100%引張り応力は、1.5MPaであった。 The obtained biodegradable elastomer had a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 1.5 MPa.
[実施例3]
ポリカプロラクトンジオールとしてダイセル社製、商品名:PLACCEL220、分子量(水酸基価により測定)2000を用いた他は実施例1と同様にして生分解性エラストマーを得た。
[Example 3]
A biodegradable elastomer was obtained in the same manner as in Example 1 except that Daicel Co., Ltd., trade name: PLACEL 220, molecular weight (measured by hydroxyl value) 2000 was used as the polycaprolactone diol.
目視により均一で透明な液状となるまで攪拌・加熱したものを一部取出して測定した数平均分子量は6800、分子量多分散度は1.5であった。 The number average molecular weight measured by taking out a part of what was stirred and heated until it became a uniform and transparent liquid by visual observation was 6800, and the molecular weight polydispersity was 1.5.
得られた生分解性エラストマーの破断伸度は500%以上、100%引張り応力は、4.5MPaであった。 The resulting biodegradable elastomer had a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 4.5 MPa.
[実施例4]
ポリカプロラクトンジオールの投入量を44.2g、ポリ乳酸の投入量を55.8gとした他は実施例1と同様にして生分解性エラストマーを得た。
[Example 4]
A biodegradable elastomer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polycaprolactone diol was 44.2 g and the amount of polylactic acid was 55.8 g.
得られた生分解性エラストマーの破断伸度は500%以上、100%引張り応力は、2.9MPaであった。 The biodegradable elastomer obtained had a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 2.9 MPa.
[実施例5]
ポリカプロラクトンジオールの投入量を55.3g、ポリ乳酸の投入量を45.7gとした他は実施例1と同様にして生分解性エラストマーを得た。
[Example 5]
A biodegradable elastomer was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of polycaprolactone diol was 55.3 g and the amount of polylactic acid was 45.7 g.
得られた生分解性エラストマーの破断伸度は500%以上、100%引張り応力は、1.1MPaであった。 The resulting biodegradable elastomer had a breaking elongation of 500% or more and a 100% tensile stress of 1.1 MPa.
[比較例2]
分子量3000のポリカプロラクトンジオール(ダイセル社製、商品名:PLACCEL230)61.3gをセパラブルフラスコに投入し、窒素気流雰囲気中で攪拌しながら一時間加熱して水分を取り除いた。次に、このポリカプロラクトンジオールにポリ乳酸(三井化学社製、商品名:レイシアH−100、分子量100000)38.7gを添加して、195℃に昇温し、攪拌・加熱したが均一で透明な液状とならず、トリブロックポリマーが得られずに操作を中断した。
[Comparative Example 2]
61.3 g of a polycaprolactone diol having a molecular weight of 3000 (manufactured by Daicel, trade name: PLACEL 230) was put into a separable flask and heated for 1 hour with stirring in a nitrogen stream to remove moisture. Next, 38.7 g of polylactic acid (trade name: Lacia H-100, molecular weight 100000, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was added to the polycaprolactone diol, the temperature was raised to 195 ° C., and the mixture was stirred and heated. The operation was interrupted without obtaining a triblock polymer.
[比較例3]
ポリカプロラクトンジオールの量を76g、ポリ乳酸の投入量を24gとした他は実施例1と同様にしてポリマーを得た。
[Comparative Example 3]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polycaprolactone diol was 76 g and the amount of polylactic acid was 24 g.
得られた生分解性ポリマーの破断伸度は320%、100%引張り応力は、1.3MPaであった。 The resulting biodegradable polymer had a breaking elongation of 320% and a 100% tensile stress of 1.3 MPa.
[実施例6]
実施例1で得られたサンプル6g(100部)に可塑剤(DAIFATTY-101(大八化学工業社製)を0、10、20、30部それぞれ添加したサンプルをテフロン(商品名)製のシャーレに入れ160℃で1時間加熱し、ガラス棒で撹拌し、エラストマー組成物のサンプルを得た。得られたサンプルの100%引張り応力は1MPa、0.9MPa、0.8MPa、0.7MPaと可塑剤の添加に比例して変化した。
[Example 6]
Samples obtained by adding 0, 10, 20, and 30 parts of a plasticizer (DAIFATTY-101 (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.)) to 6 g (100 parts) of the sample obtained in Example 1 were petri dishes made of Teflon (trade name). The sample was heated at 160 ° C. for 1 hour and stirred with a glass rod to obtain a sample of an elastomer composition, and 100% tensile stress of the obtained sample was 1 MPa, 0.9 MPa, 0.8 MPa, 0.7 MPa and addition of a plasticizer. It changed in proportion to.
実施例、比較例における分子量はGPCによる標準ポリスチレン値に換算した。測定器は、東ソー製HLC-8220GPCにTSKgelSuperHZ2000(排除限界分子量:1×104)とTSKgelSuperHZ4000(排除限界分子量:4×105)の2つのカラムを直列に用いて行った。溶離液にはクロロホルムを使用し、温度40℃、流速0.35ml/分、濃度2.5mg/mlの試料を用いた。 The molecular weights in Examples and Comparative Examples were converted to standard polystyrene values by GPC. The measurement was performed using two columns of TSKgelSuperHZ2000 (exclusion limit molecular weight: 1 × 10 4 ) and TSKgelSuperHZ4000 (exclusion limit molecular weight: 4 × 10 5 ) in series with Tosoh's HLC-8220GPC. Chloroform was used as an eluent, and a sample having a temperature of 40 ° C., a flow rate of 0.35 ml / min, and a concentration of 2.5 mg / ml was used.
実施例、比較例における破断伸度、100%引張り応力はTENSILON(ORIENTEC RTL-1350A)に100Nのロードセルを用いて測定を行った。試験片は2号1/2ダンベル片の金型の上に樹脂を置き、2枚のステンレス板で挟んでホットプレス機により180℃でプレスして作成した。チャック間距離40mm、標線間距離12mm、引張速度10mm/minとして、標線間の距離が24mmとなったときの応力を100%引張り応力、破断時の標線間距離Lmmのとき、(L-12)/12*100を破断伸度/%とした。 The breaking elongation and 100% tensile stress in Examples and Comparative Examples were measured using a TENSILON (ORIENTEC RTL-1350A) with a 100N load cell. The test piece was prepared by placing a resin on a No. 2 1/2 dumbbell piece mold, sandwiching it between two stainless steel plates, and pressing it at 180 ° C. with a hot press machine. When the distance between the gauge lines is 24 mm, the distance between the gauge lines is 24 mm, the distance between the gauge lines is 40%, the distance between the gauge lines is 12 mm, and the tensile speed is 10 mm / min. -12) / 12 * 100 was defined as elongation at break /%.
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
Claims (9)
該被加熱物をポリ乳酸が部分的に解重合する温度で加熱するステップ、
加熱された該被加熱物にジイソシアネートを加えて加熱して溶融状態に保って鎖拡張させるステップ
を含む生分解性エラストマーの製造方法。 Preparing a heated object comprising a mixture of polycaprolactone diol and polylactic acid;
Heating the object to be heated at a temperature at which polylactic acid is partially depolymerized;
A method for producing a biodegradable elastomer, comprising the step of adding diisocyanate to the heated article to be heated and heating it to maintain a molten state for chain expansion.
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