JPH083292A - 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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JPH083292A
JPH083292A JP6139022A JP13902294A JPH083292A JP H083292 A JPH083292 A JP H083292A JP 6139022 A JP6139022 A JP 6139022A JP 13902294 A JP13902294 A JP 13902294A JP H083292 A JPH083292 A JP H083292A
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隆之 太田
Atsushi Kasai
厚 笠井
Keiko Miyazaki
景子 宮崎
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 脂肪族オキシ酸を触媒存在下、脱水重縮合す
ることにより脂肪族ポリエステルを製造する方法におい
て、反応温度を150℃以上であって該脂肪族ポリエス
テルの分解温度以下とし、反応時の圧力を下記式(1)
の範囲内として脱水重縮合する脂肪族ポリエステルの製
造方法。 【数1】 反応温度(℃)/圧力(mmHg)≦50 (1) 【効果】 生分解性で高分子量の脂肪族ポリエステル
を、比較的マイルドな条件で、収率よく製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脂肪族オキシ酸の直接
重縮合により高分子量の脂肪族ポリエステルを製造する
方法に関する。詳しくは、高分子量の脂肪族ポリエステ
ルを容易に効率よく製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリ乳酸、ポリグリコール酸あるいはこ
れらの共重合体に代表される脂肪族オキシ酸から製造さ
れる脂肪族ポリエステルは、生分解性の高分子として注
目され、例えば、縫合糸等の医用材料、医薬、農薬、肥
料等の徐放性材料等多方面に利用されている。更には生
分解性汎用プラスチックとして容器やフィルム等の包装
材料としても期待されている。これら用途のためには一
般的に機械的物性が高いことが好ましい。そのため、高
分子量のこれらポリマーを得るために、従来は乳酸、グ
リコール酸からラクチド、グリコリドを製造し、これら
を開環重合して高分子量のポリラクチド、ポリグリコー
ルを製造していた。この方法では高分子量のポリマーが
得られるが2段反応であり、ラクチド、グリコリドを得
るために多大の労力がかかり、経済的とはいえなかっ
た。一方、乳酸、グリコール酸を直接重縮合反応させる
方法は、経済的であるが、その反面、高分子量化できな
いという欠点があり、工業化されていない。例えば、高
分子量化の試みとして重縮合触媒としてスズ化合物を用
い、重縮合時に流動パラフィンを添加する方法(特開昭
62−64823号公報)等も提案されているが、工業
的利用を考えた場合には充分な分子量とはいえず、ま
た、GeO2 等の無機ゲルマニウム化合物を触媒とする
ことも提案されているが(特開平5−43665号公
報)、得られるポリマーの分子量の点では必らずしも充
分とは言えなかった。
【0003】また、直接重縮合法によるポリオキシ酸の
重合では、高分子量体を得るために、反応温度を高くす
る、減圧度を大きくするなどの反応条件が検討されてい
るが、乳酸、グリコール酸等の場合にはラクチド、グリ
コリド等の環状二量体が副生し、ポリマーの収率を低下
させるという問題もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、実用
レベルの機械的物性、即ち高分子量の脂肪族ポリエステ
ルを直接重縮合反応により容易に収率よく製造する方法
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題を解
決するためになされたものであり、その要旨は、脂肪族
オキシ酸を触媒存在下、脱水重縮合することにより脂肪
族ポリエステルを製造する方法において、反応温度を1
50℃以上であって該脂肪族ポリエステルの分解温度以
下とし、反応時の圧力を下記式(1)の範囲内として脱
水重縮合することを特徴とする脂肪族ポリエステルの製
造方法に存する。
【0006】
【数2】 反応温度(℃)/圧力(mmHg)≦50 (1)
【0007】以下、本発明につき、詳細に説明する。本
発明で使用する出発原料の脂肪族オキシ酸は分子中に少
なくとも1個の水酸基とカルボン酸基を有する脂肪族化
合物であれば特に限定されるものではないが、例えば、
乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロ
キシ酪酸あるいはカプロラクトン等のラクトン類を開環
させたもの、あるいはこれらの混合物等が挙げられる
が、乳酸又はグリコール酸が好ましい。更にはクエン
酸、酒石酸等の多官能のオキシ酸を添加することもでき
る。これらの光学異性体が存在する場合にD体、L体、
ラセミ体のいずれでもよく、形状としては固体、液体、
あるいは水溶液であってもよい。
【0008】反応は溶液状態で行うことが好ましく、そ
のため、脂肪族オキシ酸濃度が高い水溶液がより好まし
い。使用する触媒としては、通常のゲルマニウム系、チ
タン系、アンチモン系、スズ系触媒等のポリエステルの
重合触媒が使用可能であるが、ゲルマニウム系触媒、チ
タン系触媒が反応性が高く、好ましい。具体的には、酸
化ゲルマニウムあるいはテトラエトキシゲルマニウム、
テトラブトキシゲルマニウム等のゲルマニウムアルコキ
シド、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン等
のチタンアルコキシド、アセチルアセトンチタン等が挙
げられる。重合速度、ポリマーの着色の観点から特に好
ましくは、ゲルマニウム系触媒である。
【0009】触媒の反応系への添加は重縮合反応以前で
あれば、特に限定されるものではないが、好ましくは原
料仕込み時に原料中に分散させた状態で、あるいは原料
仕込み後、減圧開始時に分散処理した状態で添加する方
法である。触媒の使用量は使用するモノマー量に対して
0.01〜3重量%、より好ましくは0.05〜1.5
重量%である。
【0010】反応の条件としては通常のポリエステルの
重縮合条件に準じて選択可能であるが、重縮合温度と反
応系の圧力、即ち、減圧度を特定の範囲にすることが必
要である。脂肪族オキシ酸の直接脱水重縮合反応は逐次
反応であり、反応時間と共に分子量は増大するが、その
平衡定数が小さいため、触媒を存在させることが必要で
あり、更に、反応系における重縮合温度と反応系の圧力
とをそれぞれ特定の範囲にすることが得られる脂肪族ポ
リエステルの分子量を高くし、環状二量体の副生成を少
なくするために必要である。
【0011】脱水重縮合における反応温度は150℃以
上、好ましくは160℃以上更に好ましくは180℃以
上である。重縮合温度の上限は脂肪族ポリエステルの分
解温度以下、具体的には250℃以下、好ましくは23
0℃以下、更に好ましくは210℃以下である。上記温
度範囲以下では副生物が少ないが、反応速度が非常に遅
くなり、高分子量のポリマーが得られない。また、逆に
上記温度範囲以上ではポリマーの分解、あるいは副生物
の留出が多くなる。反応時の圧力については50mmH
g以下、好ましくは40mmHg以下、より好ましくは
30mmHg以下である。圧力の下限としては3mmH
g以上、好ましくは5mmHg以上より好ましくは10
mmHg以上である。この場合に例えばポリ乳酸を製造
する場合では副生するラクチドの飽和蒸気圧以上で行う
ことが好ましい(200℃で20mmHg程度)。これ
以下ではラクチドの留出が多くなる可能性がある。50
mmHg以上であれば、重縮合時に発生する水を効率よ
く除去できず、また、3mmHg以下では、副生物の留
出の問題、あるいは工業的コストの増大を招き好ましく
ない。上記の重縮合温度と圧力を下記式(1)を満たす
ようにすることで、比較的高分子量の脂肪族ポリエステ
ルを収率よく製造することができる。
【0012】
【数3】 重縮合温度(℃)/圧力(mmHg)≦50 (1)
【0013】上記の重縮合温度(℃)/圧力(mmH
g)は通常50以下であり、好ましくは25以下、より
好ましくは15以下である。重縮合温度(℃)/圧力
(mmHg)が50を越えると、副生物の留出が多くな
り、あるいは重合度が低くなり好ましくない。
【0014】上記反応は例えば、窒素ガス等の不活性ガ
スの減圧雰囲気下で行う。また、反応時間としては2時
間以上、好ましくは4時間以上、更には重合度を上げる
ためにはより長時間例えば8時間以上が好ましい。ただ
し、必要以上に長時間反応を行うとポリマーの着色の問
題が生じるため、4〜15時間が好ましい。更に、高分
子量の脂肪族ポリエステルを得るために固相重合反応等
を行うことも可能である。
【0015】本発明の脂肪族ポリエステルは、生分解性
材料として有用であり、その具体的な用途としては、繊
維では釣り糸、漁網、不織布等また容器では使い捨ての
カップ、トレーや飲料、化粧品類のボトル、フィルムで
は包装用フィルム、ショッピングバック、また農業用と
して植木鉢や育苗庄、農業用マルチフィルム、医療用と
して縫合糸、人工骨、人工皮膚、マイクロカプセルなど
のDDS、創傷被覆材などが挙げられる。さらにトナー
バインダー、熱転写用インキバインダー等の情電分野で
の用途も期待される。
【0016】以下に本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれら実
施例に限定されるものではない。尚、ポリマーの還元粘
度(ηsp/C)はポリマー0.125gをフェノール/
テトラクロロエタン(1/1wt%)混合溶媒25ml
に溶解し、30℃で測定した。留出物の生成率は反応系
外から留出し、反応器具に付着した白色結晶の重量を測
定して求めた。GCによる同定の結果、大部分がラクタ
イドであった。
【0017】
【実施例】
実施例1 撹拌装置、窒素導入管を備えた反応容器にL−乳酸(濃
度90重量%の水溶液)103.5gおよびテトラn−
ブトキシゲルマニウム133μl(0.15重量%)を
仕込み、窒素置換を行った後、窒素気流下、180℃、
2時間、常圧で撹拌し、その後、1時間かけて、20m
mHgまで減圧し、2時間反応させた。続いて1時間か
けて昇温を行い、200℃、20mmHgの条件で8時
間重縮合反応させた。得られたポリマーはやや黄色味で
あるが、ほぼ無色であり、還元粘度は0.56であっ
た。
【0018】実施例2〜3および比較例1〜2 表−1に示すように重縮合条件を変更した以外は実施例
1と同様にしてポリマーを製造した。その結果を表1に
示す。 実施例4 触媒をアセチルアセトンチタン(TiO(AcA
c)2 )とし、触媒濃度を0.052重量%とした以外
実施例1と同様にしてポリマーを製造した。その結果を
表−1に示す。
【0019】
【表1】 表−1 重縮合条件 温度/圧力 ηsp/C ポリマー 留出物 収率(%) 率(%) 実施例1 200℃,20mmHg,8hr 10 0.56 90 6 2 200℃, 30〜20mmHg,12hr 10〜7 0.53 92 2 3 210℃,30mmHg,8hr 7 0.60 85 10 4 200℃,20mmHg,8hr 10 0.59 89 7 比較例1 200℃,2mmHg,8hr 110 0.66 49 45 2 160℃,2mmHg,8hr 80 0.13 92 6
【0020】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、生分解性で
高分子量の脂肪族ポリエステルを、比較的マイルドな条
件で、収率よく製造できるため、工業的に極めて有用で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 由希子 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三 菱化成株式会社総合研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脂肪族オキシ酸を触媒存在下、脱水重縮
    合することにより脂肪族ポリエステルを製造する方法に
    おいて、反応温度を150℃以上であって該脂肪族ポリ
    エステルの分解温度以下とし、反応時の圧力を下記式
    (1)の範囲内として脱水重縮合することを特徴とする
    脂肪族ポリエステルの製造方法。 【数1】 反応温度(℃)/圧力(mmHg)≦50 (1)
  2. 【請求項2】 反応時の圧力が5mmHg以上であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステルの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 脂肪族オキシ酸が乳酸及び/又はグリコ
    ール酸であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    脂肪族ポリエステルの製造方法。
  4. 【請求項4】 触媒がゲルマニウム化合物またはチタン
    化合物であることを特徴とする請求項1ないし3のいず
    れかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
  5. 【請求項5】 触媒の使用量が脂肪族オキシ酸に対し
    て、0.01〜3重量%であることを特徴とする請求項
    4に記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
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