JPH0812738A - Biodegradable sericin-containing polyurethane and its production - Google Patents

Biodegradable sericin-containing polyurethane and its production

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JPH0812738A
JPH0812738A JP6152472A JP15247294A JPH0812738A JP H0812738 A JPH0812738 A JP H0812738A JP 6152472 A JP6152472 A JP 6152472A JP 15247294 A JP15247294 A JP 15247294A JP H0812738 A JPH0812738 A JP H0812738A
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sericin
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biodegradable
polyurethane
polyisocyanate
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兵衛 畠山
Shigeo Hirose
重雄 廣瀬
Kunio Nakamura
邦雄 中村
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Abstract

PURPOSE:To obtain a biodegradable sericin-containing polyurethane excellent in mechanical and thermal properties inexpensively by reacting an organic solvent solution of sericin with a polyisocyanate. CONSTITUTION:An organic solvent solution of sericin (the organic solvent used being tetrahydrofuran, dioxane or the like which may contain a polyether or polyester polyol compound commonly used and being desirably a liquid one) is reacted with a polyisocyanate (including an aliphatic, alicyclic or aromatic polyisocyanate and a modified product thereof). Because the obtained polyurethane contains biodegradable sericin as its segment, it is biodegradable, excellent in mechanical and thermal properties, and used in the form of film, molding, fiber or the like. This polyurethane is cheap because it can be produced by using serine which is a waste product.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は生分解性を有するポリウ
レタン及びその製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biodegradable polyurethane and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまでに生産されてきた合成高分子
は、古くから存在する天然高分子とは異なり、自然の循
環システムには組み入れにくいため、廃棄プラスチック
は地球環境の劣化を引き起こし大きな問題となってい
る。
2. Description of the Related Art Unlike the natural polymers that have existed since ancient times, the synthetic polymers that have been produced so far are difficult to incorporate into the natural circulation system, so that waste plastics cause deterioration of the global environment and pose a major problem. Has become.

【0003】本発明者らは、合成高分子に生分解性を付
与する方法を鋭意研究中のところ、セリシンを分子中に
組み込んだポリウレタンが微生物によって分解されるこ
とを見出すとともに、すぐれた機械的物性および熱的性
質を有することを見出した。
The inventors of the present invention have been earnestly researching a method for imparting biodegradability to a synthetic polymer, and found that a polyurethane having sericin incorporated in the molecule is decomposed by microorganisms and has excellent mechanical properties. It was found to have physical properties and thermal properties.

【0004】[0004]

【発明の課題】そこで、本発明は、生分解性及びすぐれ
た物性を有する新規なポリウレタン及びその製造方法を
提供することをその課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a novel polyurethane having biodegradability and excellent physical properties and a method for producing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、セリシ
ンからなるセグメントを含有する生分解性ポリウレタン
が提供される。
According to the present invention, there is provided a biodegradable polyurethane containing a segment consisting of sericin.

【0006】本発明によれば、セリシンの有機溶媒溶液
にポリイソシアネートを反応させることを特徴とする生
分解性ポリウレタンの製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for producing a biodegradable polyurethane, which comprises reacting polyisocyanate with a solution of sericin in an organic solvent.

【0007】本発明において用いるセリシンは、生糸の
精錬に際して副生する廃棄物であり、生糸の精錬廃水か
ら分離回収することができる。
[0007] The sericin used in the present invention is a waste by-produced during the refining of raw silk, and can be separated and recovered from the refining wastewater of raw silk.

【0008】本発明のポリウレタンは、セリシンからな
るセグメントを含有するものであり、セリシンを有機溶
媒に溶解し、これにポリイソシアネートを添加し、重合
反応させることによって製造される。ポリウレタンのフ
ィルムや樹脂を得るには、触媒又は加熱により重合生成
物を硬化させる。また、発泡体を得るには、重合生成物
に水、発泡剤及び触媒を加えて反応させる。このような
反応方法は従来良く知られており、従来公知の方法によ
り実施される。
The polyurethane of the present invention contains a segment consisting of sericin, and is produced by dissolving sericin in an organic solvent, adding polyisocyanate to the solution, and polymerizing it. To obtain a polyurethane film or resin, the polymerization product is cured by a catalyst or heating. To obtain a foam, water, a foaming agent and a catalyst are added to the polymerization product and reacted. Such a reaction method is well known in the art and can be carried out by a conventionally known method.

【0009】ポリイソシアネートとしては、脂肪族系ポ
リイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネートおよび
芳香族系ポリイソシアネートの他、それらの変性体が包
含される。脂肪族系ポリ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が挙げられ、脂環
族系ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロン
ジイソシアネートが挙げられる。芳香族系ポリイソシア
ネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、
キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソ
シアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシア
ネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリ
ス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート等が挙
げられる。ポリイソシアネート変性体としては、例え
ば、ウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシア
ネートビューレット、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、トリマー、イソホロンジイソシアネートトリマー等
が挙げられる。
The polyisocyanate includes aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and modified products thereof. Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate, and examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate. As the aromatic polyisocyanate, for example, tolylene diisocyanate,
Examples thereof include xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polymeric diphenylmethane diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, and tris (isocyanatophenyl) thiophosphate. Examples of the modified polyisocyanate include urethane prepolymer, hexamethylene diisocyanate buret, hexamethylene diisocyanate, trimer, and isophorone diisocyanate trimer.

【0010】セリシンを溶解させる有機溶媒としては、
テトラヒドロフランや、ジオキサン等のセリシンを溶解
するものであればよい。また、セリシンの溶液には、従
来一般に用いられているポリエーテル系やポリエステル
系のポリオール化合物を添加溶解させることができる。
このポリオール化合物もポリイソシアネートと反応す
る。
As an organic solvent for dissolving sericin,
Any substance that dissolves sericin such as tetrahydrofuran or dioxane may be used. In addition, a polyether-based or polyester-based polyol compound that is generally used in the past can be added and dissolved in the sericin solution.
This polyol compound also reacts with polyisocyanate.

【0011】このようなポリオール化合物としては、例
えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グ
リセリン、トリエタノールアミン、ソルビトール等の低
分子量ポリオール;ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エ
チレンオキシド/プロピレンオキシド共重合体等のポリ
エーテルポリオール;ポリカプロラクトン、ポリβ−メ
チル−δ−ブチロラクトン、ジオールと二塩基酸からの
ポリエステル等が挙げられる。その他、水酸基含有液状
ポリブタジエン、ポリカーボネートジオール、アクリル
ポリオール等が挙げられる。
Examples of such polyol compounds include ethylene glycol, diethylene glycol,
1,4-butanediol, 1,6-hexanediol,
Low molecular weight polyols such as neopentyl glycol, trimethylolpropane, glycerin, triethanolamine, sorbitol; polyether polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide copolymers; polycaprolactone, poly β -Methyl-δ-butyrolactone, polyesters from diols and dibasic acids, and the like. Other examples include hydroxyl group-containing liquid polybutadiene, polycarbonate diol, acrylic polyol, and the like.

【0012】本発明においては、セリシンを溶解させる
有機溶媒として、液状のポリオール化合物を好ましく用
いることができる。セリシンとポリオール化合物の使用
割合は、セリシン1重量部に対し、ポリオール化合物0
〜50重量部、好ましくは0〜30重量部の割合であ
る。
In the present invention, a liquid polyol compound can be preferably used as the organic solvent for dissolving sericin. The ratio of the sericin and the polyol compound used is 1 part by weight of sericin and 0 of the polyol compound.
The proportion is -50 parts by weight, preferably 0-30 parts by weight.

【0013】ポリイソシアネートの使用割合は、セリシ
ンとポリオール化合物との合計量100重量部に対し、
10〜1,000重量部、好ましくは10〜900重量
部の割合である。発泡体を得る場合には、セリシン、ポ
リオール化合物及びジイソシアネートの合計量100重
量部に対し、発泡剤としての水は0.1〜20重量部、
好ましくは0.5〜10重量部の割合で用いられる。
The proportion of polyisocyanate used is 100 parts by weight of the total amount of sericin and the polyol compound.
The proportion is 10 to 1,000 parts by weight, preferably 10 to 900 parts by weight. In the case of obtaining a foam, water as a foaming agent is 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of sericin, a polyol compound and diisocyanate,
It is preferably used in a proportion of 0.5 to 10 parts by weight.

【0014】本発明によれば、溶媒としてポリオール化
合物を用いた場合には、セリシン:5〜90重量%、好
ましくは10〜70重量%、ポリオール化合物:5〜9
0重量%、好ましくは10〜70重量%、ポリイソシア
ネート5〜90重量%、好ましくは10〜70重量%か
らなるポリウレタンを得ることができる。また、溶媒と
して、ポリオール化合物以外のものを用いる場合には、
セリシン:5〜90重量%、好ましくは10〜70重量
%、ポリオール化合物:0〜90重量%、好ましくは1
0〜70重量%、ポリイソシアネート5〜90重量%、
好ましくは10〜70重量%からなるポリウレタンを得
ることができる。一般的には、ポリウレタン中のポリオ
ール化合物/セリシンの重量比は0〜50、好ましくは
0〜30、より好ましくは0〜10の範囲にするのが良
い。
According to the present invention, when a polyol compound is used as a solvent, sericin: 5 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, polyol compound: 5 to 9
A polyurethane consisting of 0% by weight, preferably 10-70% by weight, polyisocyanate 5-90% by weight, preferably 10-70% by weight, can be obtained. When a solvent other than the polyol compound is used as the solvent,
Sericin: 5 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, polyol compound: 0 to 90% by weight, preferably 1
0 to 70% by weight, polyisocyanate 5 to 90% by weight,
A polyurethane comprising preferably 10 to 70% by weight can be obtained. Generally, the weight ratio of the polyol compound / sericin in the polyurethane is in the range of 0 to 50, preferably 0 to 30, and more preferably 0 to 10.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明のポリウレタンは、そのセグメン
トとして微生物分解性のセリシンを含有することから、
生分解性を有するものであり、しかも機械的物性及び熱
的性質にすぐれている。本発明のポリウレタンは、フィ
ルム、成形体、繊維、発泡体、接着剤、エラストマー等
の各種形態において用いられる。また、本発明のポリウ
レタンは、廃棄物であるセリシンを用いて製造されるこ
とから、その製造コストも安価であるという利点を有す
る。
The polyurethane of the present invention contains microbially degradable sericin as a segment thereof,
It is biodegradable and has excellent mechanical and thermal properties. The polyurethane of the present invention is used in various forms such as films, molded products, fibers, foams, adhesives, and elastomers. Further, the polyurethane of the present invention has an advantage that the manufacturing cost thereof is low because it is manufactured using sericin which is a waste.

【0016】[0016]

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。なお、以下において示す部は重量部である。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The parts shown below are parts by weight.

【0017】実施例1 屑生糸を蒸留水の沸騰水中で約3時間煮沸した後、脱水
乾燥して200メッシュのフィルターにかけて粒度を揃
えた。次に、このセリシンを分子量400のポリエチレ
ングリコール(PEG)に溶解させ、この溶液1重量部
をテトラヒドロフラン1重量部に加え、これにジフェニ
ルメタンジイソシアネート(MDI)1.5重量部及び
ラウリン酸ジブチルスズ0.01重量部を加えて、25
℃で1時間反応させた。得られた反応液をガラス板上に
流延し、テトラヒドロフランを蒸発させて厚さ:0.5
mmのポリウレタンフィルムとし、さらに、このフィル
ムを120℃で30分間熱処理して硬化させた。
Example 1 Waste raw silk was boiled in boiling water of distilled water for about 3 hours, dehydrated and dried, and then filtered through a 200-mesh filter to make the particle size uniform. Next, this sericin is dissolved in polyethylene glycol (PEG) having a molecular weight of 400, 1 part by weight of this solution is added to 1 part by weight of tetrahydrofuran, and 1.5 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate (MDI) and 0.01 part of dibutyltin laurate are added thereto. 25 parts by weight
The reaction was carried out at 0 ° C for 1 hour. The resulting reaction solution was cast on a glass plate and tetrahydrofuran was evaporated to a thickness of 0.5.
mm polyurethane film, and this film was heat-treated at 120 ° C. for 30 minutes to be cured.

【0018】このようにして得られたフィルムについ
て、その引張試験結果を表1に示し、その熱分析結果を
表2に示す。
The tensile test results of the film thus obtained are shown in Table 1, and the thermal analysis results thereof are shown in Table 2.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】実施例2 セリシンを分子量400のポリプロピレングリコール
(PPG)に溶解させ、この溶液1重量部に、シリコン
系整泡剤0.01重量部、発泡剤としての水0.01重
量部、触媒としてのラウリン酸ジブチルスズ0.01重
量部を加え、さらにMDI 1.5重量部を加え、25
℃において、ホモジナイザーで良く撹拌して5分間反応
させた。その後、室温で一夜放置した。
Example 2 Sericin was dissolved in polypropylene glycol (PPG) having a molecular weight of 400, and 1 part by weight of this solution was added with 0.01 part by weight of a silicon-based foam stabilizer, 0.01 part by weight of water as a foaming agent, and a catalyst. 0.01 part by weight of dibutyltin laurate as an ingredient, 1.5 parts by weight of MDI are further added, and
The mixture was stirred well with a homogenizer at 0 ° C. and reacted for 5 minutes. Then, it was left at room temperature overnight.

【0022】このようにして得られたポリウレタンフォ
ームについて、その機械的物性値を表3に示し、その熱
的性質を表4に示す。
The mechanical properties of the polyurethane foam thus obtained are shown in Table 3, and its thermal properties are shown in Table 4.

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】[0024]

【表4】 [Table 4]

【0025】なお、前記引張試験及び圧縮試験はオリエ
ンテック(株)製のテンシロンRTA−500を用い、
熱分析はセイコー電子工業(株)製の示差走査熱量計D
SC220C及び粘弾性測定装置DMS200を用いて
行った。
The Tensileon RTA-500 manufactured by Orientec Co., Ltd. was used for the tensile test and compression test.
Thermal analysis is a differential scanning calorimeter D manufactured by Seiko Instruments Inc.
The measurement was performed using SC220C and a viscoelasticity measuring device DMS200.

【0026】実施例3 実施例1の試料No.6のポリウレタンフィルムについ
て、その試験片(30×5×0.5mm)を作成し、こ
れを森林から採取した土壌中で28℃、湿度80%の恒
温恒湿室中で放置した。表1に放置期間及びその時点で
の試料の重量減少率を示す。なお、比較のために、ポリ
エチレングリコールとMDIから同一条件で調製したポ
リウレタン(試料No.1)を用いて同種の試験を行っ
た。表5にその結果も合わせて記載する。
Example 3 Sample No. 1 of Example 1 A test piece (30 × 5 × 0.5 mm) of the polyurethane film of 6 was prepared, and this was left in a constant temperature and humidity chamber at 28 ° C. and a humidity of 80% in soil collected from a forest. Table 1 shows the standing period and the weight reduction rate of the sample at that time. For comparison, the same type of test was performed using polyurethane (Sample No. 1) prepared from polyethylene glycol and MDI under the same conditions. The results are also shown in Table 5.

【0027】[0027]

【表5】 [Table 5]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セリシンからなるセグメントを含有する
生分解性ポリウレタン。
1. A biodegradable polyurethane containing a segment consisting of sericin.
【請求項2】 セリシンの有機溶媒溶液にポリイソシア
ネートを反応させることを特徴とする生分解性ポリウレ
タンの製造方法。
2. A method for producing a biodegradable polyurethane, which comprises reacting polyisocyanate with a solution of sericin in an organic solvent.
【請求項3】 該溶液がポリオール化合物を含有する請
求項2の方法。
3. The method of claim 2 wherein said solution contains a polyol compound.
【請求項4】 該有機溶媒が液状ポリオール化合物であ
る請求項2の方法。
4. The method of claim 2, wherein the organic solvent is a liquid polyol compound.
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