JPH083296A - 脂肪族ポリエステル共重合体およびその製造方法 - Google Patents

脂肪族ポリエステル共重合体およびその製造方法

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JPH083296A
JPH083296A JP14024194A JP14024194A JPH083296A JP H083296 A JPH083296 A JP H083296A JP 14024194 A JP14024194 A JP 14024194A JP 14024194 A JP14024194 A JP 14024194A JP H083296 A JPH083296 A JP H083296A
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浩 野口
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Takayuki Ota
隆之 太田
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景子 宮崎
Yukiko Ishii
由希子 石井
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 脂肪族オキシカルボン酸単位98〜70モル
%、脂肪族ジオール単位1〜15モル%及び脂肪族ジカ
ルボン酸単位1〜15モル%から主としてなり数平均分
子量が1万〜10万である脂肪族ポリエステル共重合
体。 【効果】 破断強度が高く、かつ破断伸度を有する機械
的物性に優れた脂肪族ポリエステルを提供できる。

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、脂肪族
ジオール及び脂肪族ジカルボン酸を主成分とする原料か
ら得られる高分子量の脂肪族ポリエステル共重合体及び
その製造方法に関する。更に詳しくは生分解性があり、
機械的強度に優れた脂肪族ポリエステル共重合体及びそ
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させる方法(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必らずしも充分な分子量とは
いえない。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5−43
665号公報)、分子量の点で必らずしも充分とは言え
なかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た機械的物性を有する高分子量の脂肪族ポリエステル及
び該脂肪族ポリエステルを直接重縮合反応により容易に
得る製造方法を提供することにある。
【0004】
【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、 下記(I)式で表される脂肪族オキシカルボン酸単位 98〜70モル%、 下記(II)式で表される脂肪族ジオール単位 1〜15モル% 及び下記(III)式で表される脂肪族ジカルボン酸単位 1〜15モル% から主としてなり数平均分子量が1万〜10万であるこ
とを特徴とする脂肪族ポリエステル共重合体 (I) −O−R1 −CO− (式中、R1 は2価の脂
肪族炭化水素基) (II) −O−R2 −O− (式中、R2 は2価の脂
肪族炭化水素基) (III) −OC−R3 −CO−(式中、R3 は2価の脂
肪族炭化水素基)に存する。
【0005】以下、本発明につき、詳細に説明する。本
発明における脂肪族オキシ酸は、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。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。特に好ましいのは原料入手の容易性
から乳酸である。
【0006】脂肪族ジオールとしては特に限定されない
が、下記(IV)式で表される直鎖アルキレン基の両末端
に水酸基を有するものが好ましく、(IV)式中、nが2
〜6であるエチレングリコール、1,3−プロパンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。得ら
れる共重合体の物性からは特に1,4−ブタンジオール
が好ましい。 (IV) HO(CH2 n OH (式中、nは
2〜8の整数) 脂肪族ジカルボン酸としては特に限定されないが、下記
(V)式で表される直鎖アルキレン基または直接結合の
両末端にカルボン酸基を有するものが好ましく、(V)
式中、mが0〜4であるシュウ酸、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸等が好ましい。得られる共
重合体の物性からは特にコハク酸が好ましい。 (V) HOOC(CH2 m COOH (式中、mは
0〜6の整数)
【0007】上述の3成分の組成比は脂肪族ジオールと
脂肪族ジカルボン酸のモル比が実質的に等しいことが必
要であり、脂肪族オキシ酸は98〜70モル%、好まし
くは95〜80モル%、脂肪族ジオールと脂肪族ジカル
ボン酸は各々1〜15モル%、好ましくは2.5〜10
モル%である。脂肪族オキシ酸が98モル%を越える
と、共重合体の物性が硬く、脆いものとなり、70モル
%未満では機械的強度が低くなる。
【0008】本発明の脂肪族ポリエステル共重合体は、
前記(I)式で表わされる脂肪族オキシカルボン酸単位
を98〜70モル%、前記(II)式で表わされる脂肪族
ジオール単位を1〜15モル%及び前記(III)式で表わ
される脂肪族ジカルボン酸単位を1〜15モル%から主
としてなるものである。前記(II)式で表わされる脂肪
族ジオール単位としては−R2 −が−(CH2 n
(nは2〜8の整数)であることが好ましく、前記(II
I)式で表わされる脂肪族ジカルボン酸単位としては−R
3 −が−(CH2 m −(mは0〜6の整数)であるこ
とが好ましい。
【0009】本発明の脂肪族ポリエステル共重合体の数
平均分子量は、充分な機械的強度を得るためには1万以
上好ましくは3万以上である。上限としては製造方法の
問題および成形性の低下から10万以下好ましくは7万
以下である。また、本発明の効果を損なわない限り、本
発明の脂肪族ポリエステル共重合体に他の共重合成分を
導入することも可能である。他の共重合成分としてはヒ
ドロキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸類、ビス
フェノールA等の芳香族ジオール類、テレフタル酸、イ
ソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、あるいは3官能以
上の脂肪族ポリオール、脂肪族ポリカルボン酸等が挙げ
られる。
【0010】これらの他の共重合成分から誘導される単
位は通常0〜20モル%好ましくは0〜10モル%であ
る。本発明の脂肪族ポリエステル共重合体は好ましくは
上記原料を重合触媒の存在下で、製造されるが、この際
の触媒は通常のポリエステル重合触媒が使用可能である
が、好ましくはアンチモン系、スズ系触媒、ゲルマニウ
ム系触媒、チタン系触媒が挙げられる。特に好ましいの
は重合速度、着色の点から酸化ゲルマニウムやテトラエ
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等あるいは、テトラブトキシ
チタンなどのチタンアルコキシド等である。
【0011】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。
【0012】重合条件としては重合温度が150〜26
0℃、好ましくは180〜230℃の範囲であり、反応
時間は2時間以上、好ましくは4時間以上、更には10
時間以上が重合度を挙げるためには好ましい。しかし、
あまり長時間ではポリマーの着色、劣化の問題等が生じ
るため、4〜15時間である。減圧度は50mmHg以
下、好ましくは30mmHg以下である。
【0013】以上のように、本発明は脂肪族オキシカル
ボン酸単位、脂肪族ジオール単位及び脂肪族ジカルボン
酸単位を特定の比率で有し、かつ数平均分子量が1万〜
10万である脂肪族ポリエステル共重合体が優れた機械
的物性を有することを見い出したことに基づくものであ
る。本発明の脂肪族ポリエステル共重合体は破断強度等
の機械的強度及び耐熱性にも優れているため、通常の汎
用プラスチックあるいはエンジニアリングプラスチック
と同様の種々の用途に使用可能である。
【0014】また、本発明の脂肪族ポリエステル共重合
体には、通常の汎用プラスチックと同様の着色剤、安定
剤、充填剤、難燃剤等の添加剤を使用することも可能で
ある。以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。また実施例における特性値は以
下の方法により測定した。
【0015】ポリマー組成:10mgのサンプルを0.
6mlの重クロロホルムに溶解し、日本電子製EX70
0でNMRスペクトルを測定した。得られたスペクトル
の乳酸成分のメチン(5.2ppm)、ブタンジオール
成分およびコハク酸成分のメチレン(それぞれ4.2と
2.7ppm)の面積比より組成を計算した。 溶液粘度(ηsp/C):ポリマー0.125gをフェノ
ール/トリクロロエタン(1/1wt%)混合溶媒25
mlに溶解し、自動粘度測定器により30℃で測定し
た。
【0016】数平均分子量:5mgのサンプルを5gの
THFに溶解し、東ソー製GPCHLC−8020を用
いてポリスチレン換算により測定した。カラムには、P
Lgel 5μ MIX−Cを使用した。 機械的物性:卓上熱プレスで作成したプレスフィルムか
ら試験片を打ち抜いた。 測定には100kgテンシロ
ンUTM−III Lを使用した。サンプルの支点間距離は
25mm、引張速度は500mm/minで破断伸度
(UEと略記)と破断強度(USと略記)を測定した。 熱分解温度:セイコー電子工業製TG/DTA320で
測定した。初期重量の5%が減少した温度を熱分解温度
とした。
【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(87%水溶液)55.7g、1,4−ブタ
ンジオール3.2g、コハク酸3.5gおよび酸化ゲル
マニウム17mgを仕込み窒素気流下、180℃、2時
間、常圧で撹拌し、その後200℃で2時間常圧で撹拌
反応させた。その後200℃、0.5mmHgの条件で
12時間重縮合反応を行った。結果を表−1に示す。 〔実施例2、3および比較例1、2〕実施例1において
表−1に示すように組成を変えた以外は、実施例1と同
様の操作を行った。結果を表−1に示す。
【0018】
【表1】 表 − 1 ─────────────────────────────────── ポリマー組成(NMR) 溶液粘度 分子量 機械物性 分解温度 LA BG SA ηSP/C Mn UE US (mol%) (mol%) (mol%) (dl/g) (104) (%) (kg/cm2) (℃) ─────────────────────────────────── 実施例1 86 7 7 1.27 5.6 8 460 298 90 5 5 ─────────────────────────────────── 実施例2 92 4 4 0.97 4.5 4 480 303 94 3 3 ─────────────────────────────────── 実施例3 96 2 2 0.79 3.7 3 500 294 98 1 1 ─────────────────────────────────── 比較例1 68 16 16 1.61 5.9 770 66 306 74 13 13 ─────────────────────────────────── 比較例2 100 0 0 0.56 2.8 −**** 291 100 0 0 ───────────────────────────────────
【0019】表中 LA,BG,SAは、それぞれ乳
酸、1,4−ブタンジオール、コハク酸を示す。 * 下段は反応仕込み時の値 ** 得られたフィルムは脆くて、試験片を得ることが
できなかった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、破断強度が高く、かつ
破断伸度を有する機械的物性に優れた脂肪族ポリエステ
ルを提供することができる。又、本発明の製造方法によ
れば、機械的物性に優れた脂肪族ポリエステルを直接重
縮合反応により容易に得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 景子 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 (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】 下記(I)式で表される脂肪族オキシカ
    ルボン酸単位98〜70モル%、下記(II)式で表され
    る脂肪族ジオール単位1〜15モル%及び下記(III)式
    で表される脂肪族ジカルボン酸単位1〜15モル%から
    主としてなり数平均分子量が1万〜10万であることを
    特徴とする脂肪族ポリエステル共重合体。 (I) −O−R1 −CO− (式中、R1 は2価の脂
    肪族炭化水素基) (II) −O−R2 −O− (式中、R2 は2価の脂
    肪族炭化水素基) (III) −OC−R3 −CO−(式中、R3 は直接結合
    または2価の脂肪族炭化水素基)
  2. 【請求項2】 ゲルマニウム化合物又はチタン化合物の
    存在下、乳酸、脂肪族ジオール及び脂肪族ジカルボン酸
    を直接重縮合することを特徴とする請求項1に記載の脂
    肪族ポリエステル共重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 脂肪族ジオールが下記(IV)式で表され
    る化合物であり、脂肪族ジカルボン酸が下記(V)式で
    表される化合物であることを特徴とする請求項2に記載
    の脂肪族ポリエステル共重合体の製造方法。 (IV) HO(CH2 n OH (式中、nは
    2〜8の整数) (V) HOOC(CH2 m COOH (式中、mは
    0〜6の整数)
  4. 【請求項4】 前記(II)式における−R2 −が−(C
    2 n −(nは2〜8の整数)であり、前記(III)式
    における−R3 −が−(CH2 m −(mは0〜6の整
    数)であることを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポ
    リエステル共重合体。
  5. 【請求項5】 (I)式が乳酸単位、(II)式が1,4
    −ブタンジオール単位、(III)式がコハク酸単位である
    ことを特徴とする請求項1記載の脂肪族ポリエステル共
    重合体。
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Cited By (7)

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