JP7208384B2 - ポリグリコール酸メチルからのグリコリドの製造 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品からグリコリドを製造することに関する。
ポリグリコール酸メチルは、良好な生体適応性、優れたガスバリア性、優れた機械的特性、及び優れた生分解性を有する。現代社会の開発動向に適す有望なグリーン高分子材料である。需要の方向として、バイオ医療機器、シェールガスの抽出、包装材料などの分野に広く利用される。
現在、市販の高分子量ポリグリコール酸メチル製品は全てグリコリドの開環重合によって製造されている。ポリグリコール酸メチルの熱分解性や生分解性のため、例えば、材料のトリミングまたは成形時で生じるスクラップや、ポリグリコール酸メチルの製造、加工及び使用時に生じる様々な方法で使用または分解された使い捨て包装材料及び消耗品などで、大量のポリグリコール酸メチル廃棄物が生じる。ポリグリコール酸メチルは最終的に水と二酸化炭素に自然分解できるが、このような廃棄物が自然分解にとって集まりすぎる場合、不適切な処理をすると一時的な環境問題だけでなく、資源の無駄にもつながる。資源利用率の低さと分解過程におけるポリマーの損失は、現在ポリグリコール酸メチル製品の価額高騰の原因となる。
グリコリドからポリグリコール酸メチルへの製造に関して、すでに数多くの特許が報告されているが、ポリグリコール酸メチル製品の回収に関してはまだ報告例が少ない。これは主に、ポリグリコール酸メチルの品質や分解の程度が不均一で、復元及び回収が難しいからである。したがって、様々な品質を有する種々のポリグリコール酸メチル及びポリグリコール酸メチル製品を回収するために、安定した、再現性のある、効果的で、低コストの工業プロセスが依然として必要とされている。中国特許CN101851227Bが、ポリグリコール酸を原料とし、150-250℃で、真空下で触媒熱分解によるグリコリドの製造を開示したが、得られたグリコリド粗生成物の純度が低いため、53-60wt%との低いグリコリド収率を得るにも、再結晶を三回しなければならず、原料の利用率が非常に低い。したがって、この方法では、ポリヒドロキシエタノール原料を有効に回収し、高純度のグリコリドを製造することができない。
中国特許出願CN103781833Aが、ポリグリコライドからグリコリドを回収する方法を開示した。具体的に、まずは溶融状態でのポリマーを加水分解媒体と組み合わせて、ポリグリコール酸オリゴマーへ加水分解し始め、そしてオリゴマーが環化および解重合してグリコリドを形成する。この方法は、数平均分子量が134~10,000g/molであるポリグリコライドに適用可能だが、高分子量のポリグリコライドには適用できない。また、残留した加水分解媒体はグリコリド製品の品質や純度に大きな影響を与える。
上記の方法では、高純度のグリコリド製品を得るため、品質や分解程度の異なる様々な供給源から来るポリグリコール酸メチル及びその製品を効率的に利用するという需要を満たすことができない。そのため、ポリグリコール酸メチル及びポリグリコール酸メチル製品から高い品質のグリコリドを効率的かつ簡便的に回収することは、これまでの研究者にとって未解決の課題である。
本発明は、ポリグリコール酸メチルからグリコリドを製造する方法に関する。
ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品からグリコリド製品を製造する方法を提供する。上記方法は、(a)解重合剤の存在下で、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品を解重合させることによって、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含む解重合生成物を生成する;(b)上記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを含む再重合混合物を生成する;及び(c)上記再重合混合物を熱分解させることによって、グリコリド製品を作製する、ことを含む。
上記ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量平均分子量は、1,000-1,000,000であってもいい。
上記解重合剤は、一つ以上のヒドロキシ基を含んでもよく、アルキルアルコール、アルキルアルキド、またはアルキルアルカノエートを含んでもいい。上記アルキルアルコールは、一つのヒドロキシ基を含んでもよく、好ましくはメタノールである。上記アルキルアルキドは、ヒドロキシ基とカルボキシ基との数量比が0.1:1~10:1の範囲内、好ましくは1:1であるように一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のカルボキシ基を含んでもよく、より好ましくはグリコール酸である。上記アルキルアルカノエートは、ヒドロキシ基とエステル基との数量比が0.1:1~10:1の範囲内、好ましくは1:1であるように一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のエステル基を含んでもよく、より好ましくはグリコール酸メチルである。
上記解重合工程(a)は、25-260℃、好ましくは30-190℃、より好ましくは40-120℃で、0.5-48時間、好ましくは1-36時間、より好ましくは2-24時間行われてもいい。
上記方法は、さらに、工程(a)においてマイクロ波放射を施し、温度を制御することによって、解重合を加速化させることを含んでもいい。
上記解重合工程(a)は、希土類金属触媒の存在下で行われてもいい。上記希土類金属触媒は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、ストロンチウム(Sr)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、またはその組み合わせを含む金属酸化物、希土類金属無機塩、または希土類金属錯体であってもいい。希土類金属触媒の存在量は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、0.0001-5wt%、好ましくは0.0006-4wt%、より好ましくは0.001-2wt%であってもいい。
上記再重合工程(b)は、再重合触媒の存在下で行われてもいい。上記再重合触媒は、亜鉛系化合物、スズ系化合物、ランタノイド金属系化合物、及びチタン系化合物からなる群より選んでもいい。
上記再重合工程(b)は、160-250℃で、かつ0.05-50.00kPaの絶対圧力で行われてもいい。
上記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量は4,000-80,000であってもよく、遊離酸含有量は2wt%未満であってもいい。
上記熱分解工程(c)は、230-280℃で、かつ0.05-30.00kPaの絶対圧力で行われてもいい。
上記熱分解工程(c)は、粘度降下剤の存在下で行われてもいい。上記粘度降下剤の存在量は、上記ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、5-500wt%、好ましくは10-100wt%、より好ましくは15-60wt%であってもいい。上記粘度降下剤の沸点は、330℃を超えてもいい。上記方法は、さらに、粘度降下剤のないグリコリド製品の蒸留を含んでもいい。
上記粘度降下剤は、ポリエーテルポリオール、好ましくはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコール、より好ましくは重量平均分子量が1500~20,000であるポリエチレングリコール、最も好ましくは重量平均分子量が1,500~8,000であるポリエチレングリコールであってもいい。
上記粘度降下剤は、炭化水素混合物、好ましくは重量平均分子量が25,000未満である混合物、より好ましくは重量平均分子量が1000-15,000である炭化水素混合物、最も好ましくは重量平均分子量が1500-8000である炭化水素混合物であってもよく、かつ、その存在量は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、5-500wt%、好ましくは10-100wt%、より好ましくは15-60wt%であってもいい。
上記熱分解工程(c)の熱分解変換率は、上記グリコール酸オリゴマーの90%を超え、かつ不完全に変換されたグリコール酸オリゴマーが形成してもいい。
上記方法は、さらに、230℃での粘度が1Pa・s未満の残留物である上記不完全に変換されたグリコール酸オリゴマーを排出することを含んでもいい。
グリコリド製品を提供する。上記グリコリド製品は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品から、以下の工程を含む方法によって製造される:(a)解重合剤の存在下で、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品を解重合させることによって、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含む解重合生成物を生成する;(b)上記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを含む再重合混合物を生成する;及び(c)上記再重合混合物を熱分解させることによって、グリコリド製品を作製する。上記グリコリド製品の遊離酸含有量は、2%未満であってもいい。
グリコール酸オリゴマーを提供する。上記グリコール酸オリゴマーは、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品から、以下の工程を含む方法によって製造される:(a)解重合剤の存在下で、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品を解重合させることによって、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含む解重合生成物を生成する;及び(b)上記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを作製する。上記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量は、4,000-80,000であってもいい。上記グリコール酸オリゴマーの遊離酸含有量は、2wt%未満であってもいい。
本発明は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチルで作製された製品からグリコリドを製造する方法に関する。驚くことに、本発明者は、重量平均分子量が4,000-80,000であるグリコール酸オリゴマーは、ポリグリコール酸メチルを解重合及び再重合させることで得られ、それが熱分解による高純度のグリコリドの生産に利用できることを見出した。解重合、再重合、及び熱分解の後に、上記グリコリド製品の安定とした生産が実現でき、そしてポリグリコール酸メチルの生産、製造及び使用時における資源の無駄や廃棄物処理の問題が解決できる。
回収ポリグリコール酸メチル(ポリグリコール酸メチルの製造における廃棄物、ポリグリコール酸メチルの加工時のトリミング、及び使用後に分解し始めるポリグリコレート製品を含むが、これらに限定されない)は、広い分子量範囲を有する。重量平均分子量の範囲は、約1000-1,000,000である。これらの様々な品質を有する原料に対し、直接に熱分解を行うと同時に製品の品質を一定に保つことは、かなり困難である。そのため、分子量が非常に大きく、溶融粘度が非常に高いポリグリコール酸メチルを溶融体の中で加工することは難しい。分子量が非常に高いポリグリコール酸メチルを使用すると、90wt%を超える熱分解変換率の達成が難しい。熱分解の後、残りの変換されていない原料が残留物として排出される。上記のように、熱分解に用いる出発物質の分子量が非常に高いと、スラッギングによってより多くの残留物が生じ、しかも高粘度のため、熱分解効率が非常に低い。
用語「熱分解生成物」は、グリコレート、グリコレートポリマー、グリコレートプレポリマー、またはその組み合わせを含む。
ここで使用される用語「グリコール酸オリゴマー」及び「グリコレートプレポリマー」は、互換的に使用され、グリコール酸またはグリコレート繰り返し単位を含み、重量平均分子量が4,000-8,000であるポリマーを指す。
特に説明がない限り、分子量は全てg/molで示し、平均分子量は全て数平均分子量である。
本発明によれば、ポリグリコール酸メチルまたはその製品は、まず解重合されて解重合生成物になる。上記解重合生成物は、グリコレート、グリコレートポリマー、グリコレートプレポリマー、またはその組み合わせであってもいい。上記解重合生成物の重量平均分子量は、4,000未満であってもいい。解重合反応の程度により、更なる解重合が行わると、グリコール酸モノマーを得ることができる。
上記解重合は、解重合剤の存在下で行われてもいい。上記解重合剤は、一つ以上のヒドロキシ基を含んでもいい。上記解重合剤は、アルキルアルコール、アルキルアルキド、またはアルキルアルカノエートを含んでもいい。
上記アルキルアルコールは、一つ以上のヒドロキシ基を含む。上記アルキルアルコールは、好ましくは、一つだけのヒドロキシ基を含むアルキルアルコールである。例えば、上記アルキルアルコールはメタノールであってもいい。
上記アルキルアルキドは、一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のカルボキシ基を含んでもいい。上記アルキルアルキドでは、上記アルキルアルキドにおけるヒドロキシ基とカルボキシ基との数量比が0.1:1~10:1であってもいい。数量比は好ましく1:1である。例えば、アルキルアルキドはグリコール酸である。
上記アルキルアルカノエートは、一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のエステル基を含んでもいい。上記アルキルアルカノエートでは、ヒドロキシ基とエステル基との数量比が0.1:1~10:1であってもいい。数量比は好ましく1:1である。例えば、アルキルアルカノエートはグリコール酸メチルである。
解重合剤として解重合反応に添加された上記アルキルアルコール、アルキルアルカノエート、及びアルキルアルキドは、後続の反応物中に留まり、グリコリドを製造する熱分解反応に関与してもいい。これらの解重合剤は、最終的なグリコリド製品の純度に影響を与えない。しかも、好ましいメタノール、グリコール酸、及びグリコール酸メチルは、沸点が低いため、高温熱分解でグリコリドが生成する際、グリコリド中に留めることなく先に蒸留される。そのため、上記グリコリド製品の純度が高い。回収ポリグリコール酸メチルまたはその製品が沈殿物に汚染された場合、沈殿物は簡単に水で洗うことや、篩にかけることができる。
解重合工程において、低温における高分子量ポリグリコール酸メチルの解重合速度を加速させるために、希土類金属触媒を添加してもいい。上記希土類金属触媒は、金属酸化物、希土類金属無機塩、または希土類金属錯体であってもよく、これらはそれぞれ、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、ストロンチウム(Sr)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、またはその組み合わせを含んでいる。上記希土類金属触媒は、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、またはその組み合わせを含んでもいい。上記希土類金属触媒は、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、またはその組み合わせの酸化物であってもいい。希土類金属触媒の存在量は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、約0.0001-5wt%、好ましくは約0.0006-4wt%、より好ましくは約0.001-2wt%であってもいい。
解重合反応の温度は、約25-260℃、好ましくは約30-190℃、より好ましくは約40-120℃であってもいい。解重合反応の時間は、約0.5-48時間、好ましくは約1-36時間、より好ましくは約2-24時間であってもいい。反応温度が上がると、解重合反応が促進される。
解重合は、マイクロ波放射によって行われてもいい。相対的に低い加熱温度で、特に高分子量のポリグリコール酸メチル製品に対し、強烈的なマイクロ波は、より速い解重合に役立つ。温度制御されたマイクロ波装置は、解重合を行うためのマイクロ波放射を放出できる。放出されるマイクロ波出力は、約1200-1600ワット、例えば約1400ワットであってもいい。マイクロ波は、全解重合工程に利用される。
上記解重合生成物は、再重合されて再重合混合物になる。上記再重合混合物は、グリコール酸オリゴマーを含む。再重合反応は、約100-300℃、150-300℃、または160-250℃で、約0.01-60.00kPaまたは0.05-50.00kPaの絶対圧力で行われてもいい。上記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量は4,000-80,000であってもよく、及び/または、遊離酸含有量は2wt%未満であってもいい。
重量平均分子量が4,000~80,000の範囲内にあるグリコール酸オリゴマーは、純度及び収率の高いグリコリドの製造に理想的である。不純物及び解重合剤は、蒸留によってグリコール酸オリゴマーから除去できる。
再重合を促進するために、再重合触媒を利用してもいい。上記再重合触媒は、亜鉛系化合物、スズ系化合物、ランタノイド金属系化合物、及びチタン系化合物からなる群より選んでもいい。亜鉛系、スズ系、アンチモン系、またはチタン系化合物は、亜鉛、スズ、アンチモン、またはチタンを含む任意形態の化合物(例えば、塩)であってもいい。ポリグリコール酸メチル及びその生成物の製造に用いられる触媒が最終的に分離されていないため、再重合工程で、従来の重合触媒(例えば、亜鉛系、スズ系、アンチモン系、またはチタン系化合物)の添加はもう重要でなくなる。
解重合及び再重合によってグリコール酸オリゴマーを製造できる。遊離酸含有量の低いグリコール酸オリゴマーを得て、さらに熱分解後に製造されるグリコリド製品での遊離酸含有量を2wt%以下に低減させることができる。また、再重合反応において、蒸留によって解重合剤などの不純物を分離することで、高純度のグリコリドが得られる。上記再重合方法は、重量平均分子量が4,000~80,000であるグリコール酸オリゴマーを得ることに役立つだけでなく、中間生成物をさらに純化し、最終的にグリコリドの収率及び純度を向上させることにも役立つ。
熱分解反応では、再重合混合物が熱分解されてグリコリド製品になる。上記熱分解は、約200-300℃または230-280℃の温度で、約0.01-50kPaまたは0.05-30kPaの絶対圧力で、0.1-5時間または0.5-2時間行われてもいい。熱分解反応では、溶媒を添加しなくてもいい。
熱分解反応を促進するために、粘度降下剤を添加してもいい。溶融体の流動を増強させるために、粘度降下剤の沸点は、約300、330、350、または400℃を超えてもいい。上記粘度降下剤の存在量は、上記ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、約5-500wt%、好ましくは約10-100wt%、より好ましくは約15-60wt%であってもいい。上記粘度降下剤は、ポリエーテルポリオール、好ましくはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコール、より好ましくは重量平均分子量が約1,500~20,000であるポリエチレングリコール、最も好ましくは重量平均分子量が約1,500~8,000であるポリエチレングリコールであってもいい。粘度降下剤は、炭化水素混合物、好ましくは重量平均分子量が約25,000未満である混合物、より好ましくは重量平均分子量が約1,000-15,000、最も好ましくは約1,500-8,000である炭化水素混合物であってもいい。
上記粘度降下剤は、グリコリド製品と共沸蒸留しない場合がある。上記熱分解方法は、粘度降下剤のないグリコリド製品の蒸留を含んでもいい。
上記熱分解反応は、高い熱分解変換率を有する。ここで使用される用語「熱分解変換率」は、熱分解反応後のグリコリド生成物が、熱分解反応開始時に利用できる全ポリグリコレートまたはポリグリコール酸メチル生成物の中に占めるパーセントである。本発明における熱分解変換率がグリコール酸オリゴマーの約80%、85%、90%、95%、または99%を超える。
本発明の各方法に対し、その方法によって製造されるグリコリド製品を提供する。上記グリコリド製品は、ポリグリコール酸メチルまたはポリグリコール酸メチル製品から、以下の工程を含む方法によって製造される:解重合剤の存在下で、上記ポリグリコール酸メチルまたはその製品を解重合させることによって解重合生成物を生成する;上記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを含む再重合混合物を生成する;及び上記再重合混合物を熱分解させる。ここで、上記解重合生成物は、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含んでもいい。結果としては、グリコリド製品が製造される。
上記グリコリド製品の遊離酸含有量は、グリコリド製品の重量に基づき、約10、5、2、または1wt%未満であってもいい。
また、グリコール酸オリゴマーを提供する。上記グリコール酸オリゴマーは、ポリグリコール酸メチルまたはその製品から、以下の工程を含む方法によって製造される:解重合剤の存在下で、上記ポリグリコール酸メチルまたはその製品を解重合させることによって解重合生成物を生成する;及び上記解重合生成物を再重合させる。ここで、上記解重合生成物は、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含んでもいい。結果としては、グリコール酸オリゴマーが製造される。上記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量は、約4,000-80,000であってもいい。上記グリコール酸オリゴマーの遊離酸含有量は、グリコリド製品の重量に基づき、約10、5、2、または1wt%未満であってもいい。
上記グリコリドの製造方法及び本発明の方法によって生成した生成物を評価するために、様々な試験方法が使用できる。
1.重量平均分子量
5mmol/Lトリフルオロ酢酸ナトリウムのヘキサフルオロイソプロパノール溶液中にサンプルを溶かし、0.05-0.3wt%(質量分率)の溶液を作製した。そして、0.4μmの孔径を有するポリテトラフルオロエチレンフィルターで、この溶液をろ過した。ろ過後の溶液20μLをゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)インジェクターに添加し、サンプルの分子量を測定した。分子量の補正には、分子量の異なる5つのメタクリル酸メチルの標準分子量を用いた。
2.遊離酸
三角フラスコに0.5gのサンプル及び約20mlのジメチルスルホキシドを入れて、サンプル溶液を作製した。サンプル溶液に対し、0.01mol/L水酸化カリウム溶液で滴定を行い、サンプル中の遊離酸を測定した。
3.残留物の粘度
回転粘度計を利用し、230℃でのサンプルの粘度を測定した。
ここで、数量、パーセントなどの測定可能な値に関する場合、規定値から±20%または±10%、より好ましくは±5%、さらに好ましくは±1%、最も好ましくは±0.1%の変化は合理的であるため、使用される用語「約」とは、このような変化が含まれることを意味する。
実施例1.解重合
A.解重合生成物
以下のように、28種の解重合生成物を作製した。
解重合1:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約500であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物aを得た。
解重合2:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1,400であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物bを得た。
解重合3:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びエタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約300であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物cを得た。
解重合4:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びエタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約450であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物dを得た。
解重合5:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びグリコール酸メチル100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約500であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物eを得た。
解重合6:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル50g及び重量平均分子量が80,000である回収ポリグリコール酸メチル50gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約700であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物fを得た。
解重合7:重量平均分子量が3,000である回収ポリグリコール酸メチル40g、重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル30g、重量平均分子量が80,000である回収ポリグリコール酸メチル30g、及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約500であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物gを得た。
解重合8:重量平均分子量が1,700である回収ポリグリコール酸メチル40g、重量平均分子量が80,000である回収ポリグリコール酸メチル30g、重量平均分子量が250,000である回収ポリグリコール酸メチル50g、及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、180℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1,100であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物hを得た。
解重合9:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、24時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約780であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物iを得た。
解重合10:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1200であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物jを得た。
解重合11:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約300であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物kを得た。
解重合12:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、8時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約450であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物lを得た。
解重合13:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.01gのLa23をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約190であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物mを得た。
解重合14:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.01gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約160であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物nを得た。
解重合15:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及びランタン0.01gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約210であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物oを得た。
解重合16:重量平均分子量が500,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約16,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物pを得た。
解重合17:重量平均分子量が500,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約6,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物qを得た。
解重合18:重量平均分子量が500,000である回収ポリグリコール酸メチル100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1,200であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物rを得た。
解重合19:重量平均分子量が700,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約32,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物sを得た。
解重合20:重量平均分子量が700,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約11,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物tを得た。
解重合21:重量平均分子量が700,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.01gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1,800であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物uを得た。
解重合22:重量平均分子量が900,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約43,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物vを得た。
解重合23:重量平均分子量が900,000である回収ポリグリコール酸メチル100g及びメタノール100gをオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約17,000であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物wを得た。
解重合24:重量平均分子量が900,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.01gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約1,900であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物xを得た。
解重合25:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.01gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約190であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物yを得た。
解重合26:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び0.0002gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約300であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物zを得た。
解重合27:重量平均分子量が30,000である回収ポリグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び4gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱すると共に、マイクロ波放射を行い、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約180であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物δを得た。
解重合28:重量平均分子量が30,000である回収リグリコール酸メチル100g、メタノール100g、及び4gのCe(HCO34をオートクレーブ中に置き、120℃まで加熱し、12時間反応させた後に、常温まで冷却した。ろ過後のケーキから、重量平均分子量が約820であるメチルグリコール酸オリゴマーを得た。ろ液中にグリコール酸メチルが検出された。従って、解重合生成物βを得た。
B.再重合生成物
以下のように、9種の重合生成物を作製した。
再重合1:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物aを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを2h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーAは、平均分子量が6,200で、遊離酸含有量が1.3wt%であった。
再重合2:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物aを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを6h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーBは、平均分子量が8,200で、遊離酸含有量が0.9wt%であった。
再重合3:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物aを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを8h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーCは、平均分子量が15,000で、遊離酸含有量が0.7wt%であった。
再重合4:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物a及びスタナスオクトエート(stannous octoate)0.5gを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを6h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーDは、平均分子量が9,400で、遊離酸含有量が0.6wt%であった。
再重合5:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物aを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は50kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを8h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーEは、平均分子量が5,500で、遊離酸含有量が0.7wt%であった。
再重合6:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物dを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを6h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーFは、平均分子量が7,900で、遊離酸含有量が0.9wt%であった。
再重合7:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物eを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は3kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを6h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーGは、平均分子量が7,900で、遊離酸含有量が0.8wt%であった。
再重合8:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物eを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は70kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを6h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーHは、平均分子量が43,000で、遊離酸含有量が1.1wt%であった。
再重合9:オートクレーブ中で、100gの解重合生成物eを160℃から230℃までに徐々に加熱した。圧力は70kPaの絶対圧力になるようにコントロールした。反応過程で形成されるメタノールを8h連続除去した。得られるグリコール酸オリゴマーIは、平均分子量が72,000で、遊離酸含有量が1.3wt%であった。
C.熱分解生成物
以下のように、5種の熱分解生成物を作製した。
熱分解1:250℃で、1kPaの絶対圧力で、100gのグリコール酸オリゴマーAを2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は90%であった。遊離酸含有量は1.9wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は0.35Pa.sであった。
熱分解2:250℃で、1kPaの絶対圧力で、100gのグリコール酸オリゴマーBを2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は91%であった。遊離酸含有量は1.5wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は0.67Pa.sであった。
熱分解3:250℃で、1kPaの絶対圧力で、100gのグリコール酸オリゴマーCを2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は91%であった。遊離酸含有量は1.1wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は0.72Pa.sであった。
熱分解4:250℃で、1kPaの絶対圧力で、100gのグリコール酸オリゴマーC及び40gのポリエチレングリコール(分子量4000)を2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は94%であった。遊離酸含有量は0.9wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は0.13Pa.sであった。
熱分解5:250℃で、1kPaの絶対圧力で、100gのグリコール酸オリゴマーC及び40gのパラフィンワックス(分子量1500)を2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は95%であった。遊離酸含有量は1.0wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は0.22Pa.sであった。
D.比較生成物
以下のように、2種の比較生成物を作製した。
比較例1:250℃で、1kPaの絶対圧力で、重量平均分子量が10,000で、かつ遊離酸含有量が11.4wt%である回収ポリグリコール酸メチル100gを2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は69%であった。遊離酸含有量は15.2wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は1.03Pa.sであった。
比較例2:250℃で、1kPaの絶対圧力で、重量平均分子量が180,000で、かつ遊離酸含有量が0.9wt%である回収ポリグリコール酸メチル100gを2時間熱分解反応させて、蒸留し、グリコリド製品を得た。グリコリド製品は氷水での凝縮によって回収された。グリコリドの熱分解収率は63%であった。遊離酸含有量は2.2wt%であった。熱分解残留物の230℃での回転粘度は13.54Pa.sであった。
ここで、特定の実施例を参照して本発明を例示、説明してきたが、本発明は、示された詳細に限定されるものではない。本発明から逸脱しない限り、特許請求の範囲と同等の範囲内で様々な修正を詳細に行うことができる。

Claims (19)

  1. 回収ポリグリコール酸メチルまたは回収ポリグリコール酸メチル製品からグリコリド製品を製造する方法であって、
    (a)解重合剤の存在下で、回収ポリグリコール酸メチルまたは回収ポリグリコール酸メチル製品を解重合させることによって、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含む解重合生成物を生成する;
    (b)前記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを含む再重合混合物を生成する;及び
    (c)前記再重合混合物を熱分解させることによって、グリコリド製品を作製する
    ことを含み、
    前記回収ポリグリコール酸メチルまたは前記回収ポリグリコール酸メチル製品の重量平均分子量が1,000-1,000,000であり;且つ、
    前記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量が4,000~80,000であり、前記グリコール酸オリゴマーの遊離酸含有量が2wt%未満である
    方法。
  2. 前記解重合剤は、一つ以上のヒドロキシ基を含み、アルキルアルコール、アルキルアルキド、またはアルキルアルカノエートを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記アルキルアルコールは、一つのヒドロキシ基を含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 前記アルキルアルキドは、ヒドロキシ基とカルボキシ基との数量比が0.1:1~10:1の範囲内にあるように一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のカルボキシ基を含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  5. 前記アルキルアルカノエートは、ヒドロキシ基とエステル基との数量比が0.1:1~10:1の範囲内にあるように一つ以上のヒドロキシ基と一つ以上のエステル基を含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  6. 工程(a)は、25-260℃で0.5-4.8時間行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  7. 前記方法は、さらに、工程(a)においてマイクロ波放射を施し、温度を制御することによって、解重合を加速化させることを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  8. 工程(a)は希土類金属触媒の存在下で行われ、前記希土類金属触媒は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、ストロンチウム(Sr)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、またはその組み合わせを含む金属酸化物、希土類金属無機塩、または希土類金属錯体であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  9. 前記希土類金属触媒の存在量は、前記回収ポリグリコール酸メチルまたは前記回収ポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、0.0001-5wt%であることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. 工程(b)は、亜鉛系化合物、スズ系化合物、ランタノイド元素系化合物、及びチタン系化合物からなる群より選ばれる再重合触媒の存在下で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  11. 工程(b)は、160-250℃で、かつ0.05-50.00kPaの絶対圧力で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  12. 工程(c)は、230-280℃で、かつ0.05-30.00kPaの絶対圧力で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  13. 工程(c)は、沸点が330℃を超える粘度降下剤の存在下で行われ、さらに、粘度降下剤のないグリコリド製品を蒸留することを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  14. 前記粘度降下剤の存在量は、前記回収ポリグリコール酸メチルまたは前記回収ポリグリコール酸メチル製品の重量に基づき、5-500wt%であることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
  15. 前記粘度降下剤はポリエーテルポリオールであることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
  16. 前記粘度降下剤は炭化水素混合物であることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
  17. 工程(c)の熱分解変換率がグリコール酸オリゴマーの90%を超え、工程(c)において、不完全に変換されたグリコール酸オリゴマーが生じることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  18. 前記方法は、さらに、230℃での粘度が1Pa・s未満の残留物である前記不完全に変換されたグリコール酸オリゴマーを排出することを含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
  19. 回収ポリグリコール酸メチルまたは回収ポリグリコール酸メチル製品からグリコール酸オリゴマーを製造する方法であって、
    (a)解重合剤の存在下で、回収ポリグリコール酸メチルまたは回収ポリグリコール酸メチル製品を解重合させることによって、グリコレート、グリコレートポリマー、またはグリコレートプレポリマーを含む解重合生成物を生成する;及び
    (b)前記解重合生成物を再重合させることによって、グリコール酸オリゴマーを作製する
    ことを含み、
    前記回収ポリグリコール酸メチルまたは前記回収ポリグリコール酸メチル製品の重量平均分子量が1,000-1,000,000であり;且つ、
    前記グリコール酸オリゴマーの重量平均分子量が4,000~80,000であり、かつ/あるいは、前記グリコール酸オリゴマーの遊離酸含有量が2wt%未満である、
    方法
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