JPH06228289A - 脂肪族ポリエステルの製造方法 - Google Patents

脂肪族ポリエステルの製造方法

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JPH06228289A
JPH06228289A JP50A JP1760393A JPH06228289A JP H06228289 A JPH06228289 A JP H06228289A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 1760393 A JP1760393 A JP 1760393A JP H06228289 A JPH06228289 A JP H06228289A
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知裕 青山
Takeshi Ito
武 伊藤
Kunio Kimura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な熱安定性を有し、任意の分子量に調節
しうるα−オキシ酸ポリエステルの製造方法を提供す
る。 【構成】 一般式 −O−CHR−CO− (RはHま
たは炭素数1〜5のアルキル基を示す。)を主たる繰り
返し単位とする脂肪族ポリエステルを製造する方法にお
いて、モノマーであるラクトン類に対し、0.001〜
5モル%の炭素数2〜51の脂肪族カルボン酸の存在下
で、該ラクトン類を開環重合させることを特徴とする脂
肪族ポリエステルの製造方法。 【効果】 本発明におけるα−オキシ酸ポリエステルは
任意の分子量に調節でき、かつ良好な熱安定性を有する
ため、溶融成形が容易である。このため種々の生分解性
成形物を製造でき、広範な用途が期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、任意の分子量に調節さ
れ、良好な熱安定性を有するため溶融成形の容易な生分
解性を有する脂肪族ポリエステル、なかんずくα−オキ
シ酸ポリエステルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリ乳酸、ポリグリコール酸等に代表さ
れる脂肪族ポリエステル、なかんずくα−オキシ酸ポリ
エステルは、良好な生分解性を有しており、手術用縫合
糸、注射薬用マイクロカプセル等の生体分解性医用材料
に利用されている。また近年、プラスチック廃棄物が問
題となり、酵素や微生物による分解が期待される生分解
性プラスチックとしても注目され、研究開発が進められ
ている。
【0003】α−オキシ酸ポリエステルの高分子量体を
得る方法として、従来より、前記式(I)で示される、
α−オキシ酸の環状二量体であるラクトン類を触媒存在
下に加熱、開環重合する方法が知られている。しかし得
られた前記α−オキシ酸ポリエステルは一般に、融解温
度よりわずかに高い温度において比較的容易に熱分解す
るため、溶融成形時に問題となる。そこで、α−オキシ
酸ポリエステルであるポリグリコール酸や、グリコール
酸と乳酸の共重合体においてはそれらの熱安定性を向上
するために、得られたポリエステルを粉末もしくは粒状
とし、適当なアセチル化剤と0〜200℃で反応させる
ことによる、末端水酸基のアセチル化等が開示されてい
る(特開昭56−157422)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記の方法では
通常の開環重合の後、さらに煩雑なアセチル化工程が要
求され工業的に好ましいものではない。また、前記α−
オキシ酸ポリエステルを開環重合して得る際に、重合度
の上昇が急激であるため、任意に適当な分子量を有する
ポリエステルを得ることは困難である。かかる理由によ
り、熱安定性が良好であり、さらに製造上、容易に任意
の分子量に調節しうるα−オキシ酸ポリエステルを、開
環重合時に得ることが要望されている。
【0005】
【問題を解決するための手段】そこで本発明者らは、ラ
クトン類を開環重合させる際に熱安定性の良好な前記α
−オキシ酸ポリエステルを得るべく鋭意検討を重ねた結
果、開環重合時に脂肪族カルボン酸を目的の分子量に応
じて適当量添加することで、良好な熱安定性を有し、し
かも重合の際、重合度の上昇が緩慢になるため、容易に
任意の分子量に調節しうるα−オキシ酸ポリエステルが
得られることを見いだし、本発明を完成するに到った。
【0006】即ち、本発明は一般式 −O−CHR−C
O− (RはHまたは炭素数1〜5のアルキル基を示
す。)を主たる繰り返し単位とする脂肪族ポリエステル
を製造する方法において、下記(I)式で示されるラク
トン類に対し0.001〜5モル%の炭素数2〜51の
脂肪族カルボン酸の存在下で、該ラクトン類を開環重合
させることを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法
である。
【0007】
【化2】 (式(I)中、RはHまたは炭素数1〜5のアルキル基
を示す。)
【0008】本発明において使用する炭素数2〜51の
脂肪族カルボン酸はモノ、ジカルボン酸のいずれでもよ
く、また飽和、もしくは不飽和であってもかまわない。
具体的には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプ
ロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリ
スチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン
酸、ベヘン酸、リノール酸、オレイン酸、コハク酸、ア
ジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウ
ンデカン二酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、フマル酸等
が使用できる。また、これらの酸無水物を加えても一向
に構わない。これらのカルボン酸は1種、または2種以
上を併用してもよい。特にステアリン酸、パルミチン
酸、ミリスチン酸、リノール酸、オレイン酸は着香料、
乳化剤、ビタミン強化剤、またフマル酸、コハク酸、ア
ジピン酸は調味料、酸味料もしくはそれらの原料として
食品添加物にも挙げられており、安全性が確認されてい
るので好ましいカルボン酸である。さらに好ましくは、
製パン用助剤として用いられるステアリル乳酸カルシウ
ムの原料であるステアリン酸が挙げられる。
【0009】これらをラクトン類に添加する場合、その
ままの状態(液体、固体)でもよく適当な溶媒に溶解し
ておいてもかまわない。ただし溶媒を用いた場合は、反
応前もしくは反応中に溶媒を容易に留去できるのが望ま
しい。
【0010】これらの脂肪族モノ、ジカルボン酸は、用
いられる酸の種類などの条件により若干の相違はある
が、モノマーであるラクトン類に対し0.001〜5モ
ル%の割合で用いられる。なかでも0.02モル%以
上、1モル%以下が好ましく、さらには0.05〜0.
6モル%用いるのが特に好ましい。使用量が0.001
モル%未満であると熱安定性向上の効果が少なくなり、
また任意に分子量を調節することも困難である。また使
用量が5モル%より多くなると、カルボン酸が過剰の末
端停止剤として働き、重合を抑制する為に、実用上必要
な重合度まで高めることが困難である。この所定範囲内
で用途に合わせて、適宜選択する。
【0011】本発明において用いられるラクトン類は、
容易に開環重合するものであれば特に限定されるもので
はなく、具体的にはグリコリド、ラクチド、さらにα−
ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸、α−ヒドロキ
シイソ吉草酸、α−ヒドロキシカプロン酸、α−ヒドロ
キシイソカプロン酸、α−ヒドロキシ−β−メチル吉草
酸、α−ヒドロキシヘプタン酸等の分子間環状ジエステ
ルが挙げられる。これらのなかで、グリコリド、ラクチ
ドは容易に入手することができ、これらのポリマーの物
理的性質が望ましいものであり、好ましいラクトン類で
ある。また、不斉炭素を有するものは、L体、D体、ラ
セミ体、メソ体のいずれでもよい。さらに、式(I)に
おいてRは通常同じであるが、これらは異なっていても
一向に構わない。具体的には、グリコール酸と乳酸の間
の環状二量体でありモノメチルグリコリドなる慣用名で
知られる3−メチル−2,5−ジケト−1,4−ジオキ
サンなどが挙げられる。
【0012】
これらのラクトン類は通常の精製操作、すなわち再結
晶、蒸留、昇華などによって、十分に精製された物を用
いるのが望ましい。また重合には一般に触媒が用いられ
るが、これにはラクトン類の重合に通常用いられる公知
の触媒、たとえばスズ、アンチモン、亜鉛、鉛、チタ
ン、鉄、アルミニウム化合物等が好適に使用できる。こ
れらの触媒は1種、または2種以上を併用してもよい。
この中でも特にFDA(アメリカ食品薬品管理局)によ
って認可されているオクチル酸第一スズが好ましい。ま
たオクチル酸亜鉛も毒性が低く好ましい触媒である。
【0013】反応は窒素、アルゴン等の不活性雰囲気、
あるいは減圧、もしくは加圧下で行なってもよく、その
際、逐次、触媒、カルボン酸を添加してもかまわない。
このようにして開環重合終了後に得られたα−オキシ酸
ポリエステルは任意の分子量を有しており、熱安定性が
向上しているため溶融成形が容易になるため、種々の生
分解性成形物を製造することが可能である。さらに熱安
定性の向上、機械特性、分解特性を制御するために、エ
ポキシ化合物やアルコール等を用いてカルボキシル基末
端を封鎖しても一向に差し支えない。また必要に応じ
て、顔料、酸化防止剤、劣化防止剤、可塑剤、艶消剤、
帯電防止剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤などの添加剤を
加えても一向に差し支えない。
【0014】本発明におけるα−オキシ酸ポリエステル
は、溶融、溶液状態から繊維、フィルム、種々の成形品
に成形加工することが可能であり、生分解性材料として
有用である。具体的な用途として繊維では、釣り糸、魚
網、不織布等、フィルムでは包装用フィルム、農業用マ
ルチフィルム、ショッピングバック、テープ類、肥料
袋、分離膜等、成型品では飲料や化粧品類のボトル、デ
ィスポーザブルカップ、トレイ等の容器類、農業用植木
鉢、育苗床、掘り出し不要のパイプ、仮止め材等の建材
が考えられる。さらに医療用途として、縫合糸、人工
骨、人工皮膚、マイクロカプセルなどのDDS分野への
応用等が考えられるが、これらに限定されるものではな
い。
【0015】なお、本発明において、機械特性、分解特
性を種々変化させるために、他の脂肪族ポリエステル形
成物、すなわち酸成分としてコハク酸、アジピン酸、セ
バシン酸等、グリコール成分としてエチレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール等またはε−カプロラクト
ンなどとの混合、共重合化をはかることも可能である。
【0016】
【実施例】本発明をさらに具体的に説明するために以下
に実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。なお実施例における特性値は以下の方法によ
って測定した。
【0017】(1)還元粘度(ηsp/C) ポリマー0.125gをクロロホルム、もしくは2,
4,6−トリクロロフェノール/フェノール(7/10
重量比)混合溶媒25mlに溶解しそれぞれ25±0.
1℃、30±0.1℃で測定して還元粘度を算出した。
【0018】(2)10%重量減少温度 島津製作所製TGA−50を用いて、アルゴン雰囲気
下、昇温速度10℃/分で測定し、熱安定性を評価し
た。
【0019】(3)融点 島津製作所製DSC−50を用いて、アルゴン雰囲気
下、昇降温速度10℃/分で測定した。
【0020】実施例1 L−ラクチド10.0g(6.94×10-2モル)、ス
テアリン酸57mg(2.00×10-4モル)、オクチ
ル酸第一スズ3mg(7.4×10-6モル)のトルエン
溶液を攪拌装置、窒素導入管を備えた重合管に装入し、
2hr真空乾燥、窒素置換を行なった後、窒素雰囲気下
に200℃に加熱し、開環重合した。重合度は緩やかに
上昇した。1hrで反応を終了して得られたポリマー
の、クロロホルム中における粘度を測定したところ、η
sp/C=1.26を示した。TGAによる10%重量減
少温度は321℃であり、融点は177℃であった。こ
のものを重クロロホルムに溶解して 1H−NMRスペク
トルを測定したところ末端ステアリル基に起因するピー
ク(1.23ppm)を確認した。
【0021】比較例1 L−ラクチド10.0g(6.94×10-2モル)をス
テアリン酸を添加せずに実施例1と同様に重合したとこ
ろ、重合度の上昇が急激であり、任意の分子量のものを
得ることは困難であった。1hrで反応を終了して得ら
れたポリマーはηsp/C=2.41を示した。融点は1
81℃であり、TGAによる10%重量減少温度は28
3℃であった。
【0022】実施例2 L−ラクチド10.0g(6.94×10-2モル)、ス
テアリン酸114mg(4.00×10-4モル)とした
ほかは実施例1と同様に重合した。重合度は緩やかに上
昇した。得られたポリマーはηsp/C=0.84を有し
ており、TGAによる10%重量減少温度は310℃で
あり、融点は176℃であった。
【0023】実施例3 L−ラクチド10.0g(6.94×10-2モル)、ス
テアリン酸14mg(5.0×10-5モル)としたほか
は実施例1と同様に重合した。得られたポリマーはηsp
/C=1.77を有しており、TGAによる10%重量
減少温度は315℃であり、融点は180℃であった。
【0024】実施例4 グリコリド10.0g(8.62×10-2モル)、ステ
アリン酸57mg(2.00×10-4モル)としたほか
は実施例1と同様に重合した。重合度は緩やかに上昇し
た。得られたポリマーの、フェノール−トリクロロフェ
ノール溶媒中の粘度を測定したところ、ηsp/C=1.
10を示した。TGAによる10%重量減少温度は、3
35℃であり、融点は222℃であった。
【0025】比較例2 グリコリド10.0g(8.62×10-2モル)をステ
アリン酸を添加せずに実施例1と同様に重合したとこ
ろ、重合度の上昇が急激であり、任意の分子量のものを
得ることは困難であった。1hrで反応を終了して得ら
れたポリマーはη sp/C=1.55を示した。融点は2
25℃であり、TGAによる10%重量減少温度は28
3℃であった。
【0026】実施例5 ステアリン酸で、本発明により水酸基末端をエステル封
鎖したポリ乳酸(ηsp/C=1.29)と封鎖していな
いポリ乳酸(ηsp/C=1.31)を、窒素雰囲気下に
200℃、1hr、それぞれ加熱してηsp/Cの保持率
を比較したところ前者が95%であったのに対して後者
は70%にすぎなかった。
【0027】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明におけるα−オキシ酸ポリエステルは、任意の分子
量に調節でき、かつ良好な熱安定性を有するため溶融成
形が容易であり、比較的簡便な方法で製造することがで
きる。得られたα−オキシ酸ポリエステルからは、種々
の生分解性成形物を製造することができ、広範な用途が
期待できるので、産業界、または環境問題の解決にも寄
与するところが非常に大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 敬一 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋紡 績株式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 −O−CHR−CO− (Rは
    Hまたは炭素数1〜5のアルキル基を示す。)を主たる
    繰り返し単位とする脂肪族ポリエステルを製造する方法
    において、下記(I)式で示されるラクトン類に対し
    0.001〜5モル%の炭素数2〜51の脂肪族カルボ
    ン酸の存在下で、該ラクトン類を開環重合させることを
    特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。 【化1】 (式(I)中、RはHまたは炭素数1〜5のアルキル基
    を示す。)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0912688A (ja) * 1995-06-27 1997-01-14 Toyobo Co Ltd ポリ乳酸系樹脂組成物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0616792A (ja) * 1992-06-29 1994-01-25 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ε−カプロラクトンとグリコリドの共重合体の製造方法
JPH06228287A (ja) * 1993-02-04 1994-08-16 Toyobo Co Ltd 水酸基末端をエステル封鎖したポリ乳酸およびその製造法

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