JP6945063B2 - 生分解性ポリエステル及びその応用 - Google Patents

Description

本発明は、高分子材料の合成分野に属し、具体的には、生分解性ポリエステル及びその応用に関する。

生分解性樹脂は、各種膜材、たとえば生分解性バッグ、マルチシート、ラップフィルム、エクスプレスバッグなどに幅広く使用されている。ポリテレフタレート−コ−セバケート樹脂は、ブチレンセバケートとブチレンテレフタレートとの共重合体であり、ポリテレフタレート−コ−セバケート樹脂は、ソフト脂肪鎖とハード芳香鎖を含むため、高靭性及び耐高温性を有し、エステル結合が存在し、且つテレフタル酸単位の含有量が一定の範囲にあるので、生分解性を兼ね備え、現在の生分解性プラスチックのうち、盛んに研究が行われ、且つ市場での応用の将来性が期待できる分解性プラスチックの１つである。

急速な生分解のニーズを満たすため、テレフタル酸単位の含有量（Ｔ％）は、通常４９ｍｏｌ％未満であるが、使用したところ、このようなポリテレフタレート−コ−セバケート材料は、高湿度環境で所定時間放置すると、機械的特性が急速に低下する。

上記技術的課題を解決するために、本発明の目的は、テレフタル酸単位が低含有量である場合、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸単位を導入することによって、材料の機械的特性を明らかに改善し、特に高湿度環境で貯蔵するときに機械的特性保持率を良好にする生分解性ポリエステルを提供することである。

本発明は、以下の技術案によって実現される。
生分解性ポリエステルであって、モル百分率で、成分Ａと、成分Ｂと、を含み、
成分Ａは、繰り返し単位の酸成分として、テレフタル酸Ａ１ ４０−４８．５ｍｏｌ％と、セバシン酸Ａ２ ３８．５−５０ｍｏｌ％と、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３ ２−２０ｍｏｌ％と、を含み、成分Ｂは、ブタンジオールである。

好ましくは、前記酸成分Ａには、テレフタル酸Ａ１ ４４−４８．０ｍｏｌ％、セバシン酸Ａ２ ４０−５０ｍｏｌ％、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３ ２−１２ｍｏｌ％が含まれる。

より好ましくは、前記酸成分Ａには、テレフタル酸Ａ１ ４６−４７．５ｍｏｌ％、セバシン酸Ａ２ ４５．５−５０ｍｏｌ％、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３ ２．５−７ｍｏｌ％が含まれる。

好ましくは、前記炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３は、アジピン酸、グルタル酸又はコハク酸のうちの１種又は複数種の組み合わせである。

本発明の前記生分解性ポリエステルにおいて、生分解性ポリエステルを２５±１μｍの薄膜に製造して、薄膜を４０℃、８５％の相対湿度で１ヵ月処理し、ＩＳＯ ５２７の標準に準じてテストしたその引張特性保持率が６５％以上である。

本発明の前記生分解性ポリエステルを調製するときに、本分野の常法により合成でき、たとえば、下記方法を用いる。二酸化炭素の保護下で、秤量したセバシン酸、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸、１，４−ブタンジオールを反応釜に投入して、撹拌しながら、２００−２１０℃に昇温して１時間反応させ、次に、テレフタル酸、テトラキス（２−エチルヘキシル）チタネートを加えて、２２０−２３０℃に昇温して１−２時間反応させ、真空吸引して、２時間内で反応釜の内部の圧力を１００Ｐａ以下に低下させ、２３０−２６０℃で２−４時間反応させ、撹拌を停止して、反応釜へ二酸化炭素を導入し、樹脂を反応釜から押し出して造粒し、生分解性ポリエステルを得る。

本発明は、上記生分解性ポリエステルを含む生分解性ポリエステルブレンドをさらに提供する。

要求される特性に応じて、前記生分解性ポリエステルブレンドに、ほかの生分解性ポリエステル、ほかの加工助剤などを添加してもよく、添加量は、本分野における一般的な使用量である。

本発明は、各種膜材の製造における、上記生分解性ポリエステル又は生分解性ポリエステルブレンドの応用をさらに提供し、前記各種膜材は、生分解性バッグ、マルチシート、ラップフィルム又はエクスプレスバッグなどである。

従来技術に比べて、本発明は、下記有益な効果を有する。

本発明の生分解性ポリエステルは、テレフタル酸単位が低含有量である場合、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸単位を導入することによって、材料の機械的特性を明らかに改善し、特に高湿度環境で貯蔵するときに機械的特性保持率を良好にする。

以下、特定実施形態にて本発明をさらに説明するが、以下の実施例は、本発明の好適実施形態であり、本発明の実施形態は、下記実施例により制限されない。

本実施例及び比較例に使用される原料は、すべて市販品である。

生分解性ポリエステルの合成
二酸化炭素の保護下で、表１に示されるように、秤量したセバシン酸、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸、１，４−ブタンジオールを反応釜に投入して、撹拌しながら、２００−２１０℃に昇温して１時間反応させ、次に、テレフタル酸、テトラキス（２−エチルヘキシル）チタネートを加えて、２２０−２３０℃に昇温して１−２時間反応させ、真空吸引して、２時間内で反応釜の内部の圧力を１００Ｐａ以下に低下させ、２３０−２６０℃で２−４時間反応させ、撹拌を停止して、反応釜へ二酸化炭素を導入し、樹脂を反応釜から押し出して造粒し、生分解性ポリエステルを得る。セバシン酸、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸、１，４−ブタンジオール及びテレフタル酸の投入量を変えると、さまざまな構造の樹脂が得られる。

特性評価方法
メルトインデックス：試験条件 １９０℃、２．１６Ｋｇの分銅。
膜引張試験方法：生分解性ポリエステルを２５±１μｍの薄膜に製造して、ＩＳＯ ５２７の標準に準じて試験を行った。
引張特性保持率：薄膜を４０℃、８５％の相対湿度で一ヵ月処理し、初期引張特性及び処理後の引張特性を試験した。引張特性保持率＝処理後の引張特性／初期引張特性。
特性結果を表２及び３に示した。

表１ 実施例及び比較例の各原料の質量

表２ 実施例及び比較例の各単位のモル含有量

表３ 実施例及び比較例の特性試験結果

表３の実施例及び比較例の結果から明らかなように、本発明では、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸単位を導入することによって、材料の機械的特性を明らかに改善し、高湿度環境で貯蔵するときに機械的特性保持率が６５％以上に達する。

Claims (6)

1. 生分解性ポリエステルであって、モル百分率で、成分Ａと、成分Ｂと、を含み、
   成分Ａは、繰り返し単位の酸成分として、テレフタル酸Ａ１ ４６−４７．５ｍｏｌ％と、セバシン酸Ａ２ ４５．５−５０ｍｏｌ％と、炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３
   ２．５−７ｍｏｌ％と、を含み、成分Ｂは、ブタンジオールである、
   ことを特徴とする生分解性ポリエステル。
2. 前記炭素鎖長が６以下の二塩基脂肪酸Ａ３は、アジピン酸、グルタル酸又はコハク酸のうちの１種又は複数種の組み合わせである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の生分解性ポリエステル。
3. 生分解性ポリエステルを２５±１μｍの薄膜に製造して、薄膜を４０℃、８５％の相対湿度で１ヵ月処理し、ＩＳＯ ５２７の標準に準じてテストしたその引張特性保持率が８１．５％以上である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の生分解性ポリエステル。
4. 請求項１−３のいずれか１項に記載の生分解性ポリエステルを含む生分解性ポリエステルブレンド。
5. 各種膜材の製造における、請求項１−４のいずれか１項に記載の生分解性ポリエステル又は生分解性ポリエステルブレンドの応用。
6. 前記各種膜材は、生分解性バッグ、マルチシート、ラップフィルム又はエクスプレスバッグである、ことを特徴とする請求項５に記載の応用。