JPH10204156A - Production of polyhydroxycarboxylic acid - Google Patents

Production of polyhydroxycarboxylic acid

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JPH10204156A
JPH10204156A JP650597A JP650597A JPH10204156A JP H10204156 A JPH10204156 A JP H10204156A JP 650597 A JP650597 A JP 650597A JP 650597 A JP650597 A JP 650597A JP H10204156 A JPH10204156 A JP H10204156A
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JP
Japan
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acid
catalyst
polycondensation
lactic acid
oligomer
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Withdrawn
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JP650597A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshige Maruyama
寛茂 丸山
Shunichi Murayama
俊一 村山
Tokuo Yanagisawa
徳雄 柳沢
Nobuko Tsuzaki
展子 津▲崎▼
Aya Kodama
彩 児玉
Koji Hotta
耕司 堀田
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KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Yuka Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an excellent biodegradable plastic by subjecting a mixture mainly comprising a hydroxycarboxylic acid or its oligomer obtd. by the distillation of a hydroxycarboxylic acid or its lactide to polycondensation by dehydration in the presence of a polycondensation catalyst. SOLUTION: An aq. lactic acid soln. having a concn. of 50-90wt.% is dehydrated at 120-150 deg.C and distilled at 130-200 deg.C under a reduced pressure to give a mixture mainly comprising a 2-6C aliph. hydrocarboxylic acid (e.g. lactic acid). A mixture mainly comprising lactic acid is melted by heaing to 120-180 deg.C in a nitrogen atmosphere in the presence of 0.03-10wt.% (based on the mixture) catalyst comprising an inorg. solid acid catalyst (e.g. aluminum silicate) alone or a combination thereof with an alkali metal compd. catalyst and then is subjected to polycondensation at 160-250 deg.C under a reduced pressure, thus giving a polymer having an average mol.wt. of 50,000-300,000. The polymer is used for wrapping films, drink bottles, drug delivery systems, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はポリヒドロキシカル
ボン酸、特に重量平均分子量50,000以上のポリヒ
ドロキシカルボン酸の製造法に関する。該ポリヒドロキ
シカルボン酸は生分解性プラスチックとして食品包装用
フィルム、飲料用ボトル、ドラッグデリバリーシステム
等に使用される。
The present invention relates to a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid, particularly a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 50,000 or more. The polyhydroxycarboxylic acid is used as a biodegradable plastic in food packaging films, beverage bottles, drug delivery systems and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】乳酸、グリコール酸等のヒドロキシカル
ボン酸を重合してポリヒドロキシカルボン酸を製造する
方法としては、ヒドロキシカルボン酸のラクチド類(ラ
クチド、グリコリド等)の開環重合による方法とヒドロ
キシカルボン酸を直接脱水重縮合する方法とが知られて
いる。
2. Description of the Related Art Polyhydroxycarboxylic acids are produced by polymerizing hydroxycarboxylic acids such as lactic acid and glycolic acid. A method of directly dehydrating and polycondensing an acid is known.

【0003】ラクチド類の開環重合による方法では、U
SP2,703,316 、USP2,758,987に記載されているよ
うに高分子量のポリヒドロキシカルボン酸が製造される
が、該方法では高純度のラクチド類が必要とされ、工程
数が多く、煩雑であり、工業的な製造方法としては、必
ずしも満足されるものではない。一方、ヒドロキシカル
ボン酸を直接脱水重縮合する方法は、工程数が少なく、
収率も高く、コストが低く工業的には優れた方法であ
る。例えば、特開昭61−28521号公報は、乳酸及
び/またはグリコール酸を無機固体酸触媒の存在下また
は不存在下に重縮合させることにより、重量平均分子量
5,000以上、通常5,000〜30,000の乳酸
もしくはグリコール酸の重合体または共重合体を製造す
る方法を開示している。しかし、重量平均分子量3万以
下の重合体または共重合体は、生分解性プラスチックと
しては物性的に不満足である。
In the method by ring-opening polymerization of lactides, U
Although high-molecular-weight polyhydroxycarboxylic acids are produced as described in SP 2,703,316 and US Pat. No. 2,758,987, this method requires high-purity lactides, requires many steps, is complicated, It is not always satisfactory as a typical manufacturing method. On the other hand, the method of directly dehydrating polycondensation of hydroxycarboxylic acid has a small number of steps,
This method is high in yield, low in cost and industrially excellent. For example, JP-A-61-28521 discloses that polycondensation of lactic acid and / or glycolic acid in the presence or absence of an inorganic solid acid catalyst results in a weight average molecular weight of 5,000 or more, usually 5,000 to 5,000. A method for making 30,000 lactic acid or glycolic acid polymers or copolymers is disclosed. However, polymers or copolymers having a weight average molecular weight of 30,000 or less are unsatisfactory in physical properties as a biodegradable plastic.

【0004】特開平6−65360号公報は、実質的に
水の非存在下で、ヒドロキシカルボン酸またはそのオリ
ゴマーを有機溶媒を含む反応混合物中で脱水縮合反応
し、重量平均分子量が15,000以上、通常5,00
0〜200,000であるポリヒドロキシカルボン酸を
製造する方法を開示している。しかし、該方法において
は、生成した水と共に留出する有機溶媒を脱水して反応
系内に戻す操作が煩雑である。
JP-A-6-65360 discloses that a hydroxycarboxylic acid or an oligomer thereof is subjected to a dehydration-condensation reaction in a reaction mixture containing an organic solvent in the substantial absence of water, and has a weight average molecular weight of 15,000 or more. , Usually 5,000
A method for producing 0 to 200,000 polyhydroxycarboxylic acids is disclosed. However, in this method, the operation of dehydrating the organic solvent distilled off together with the generated water and returning it to the reaction system is complicated.

【0005】さらに、ヒドロキシカルボン酸またはその
オリゴマーをもちいて有機溶媒中で脱水重縮合する方法
においても、原料の乳酸または乳酸を含むヒドロキシカ
ルボン酸中の不純物が高分子量化を阻害することが知ら
れており、高純度の原料を用いることによる高分子量化
が提案されている。特開平7−2987号公報は、L−
ラクチドを加水分解して得られる乳酸を用いることによ
り、重量平均分子量120,000〜340,000の
ポリヒドロキシカルボン酸を得ている。しかしながら、
該方法は、L−ラクチドの段階での精製により不純物を
除いており、この方法ではラクチドの開環重合法に比べ
てかえって工程が長くなり工業的な製造法とはいえな
い。
Further, in the method of dehydration polycondensation in an organic solvent using hydroxycarboxylic acid or its oligomer, it is known that impurities in the raw material lactic acid or hydroxycarboxylic acid containing lactic acid inhibit the increase in molecular weight. Therefore, it has been proposed to increase the molecular weight by using a high-purity raw material. JP-A-7-2987 discloses L-
By using lactic acid obtained by hydrolyzing lactide, a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 120,000 to 340,000 is obtained. However,
In this method, impurities are removed by purification at the L-lactide stage. In this method, the process is longer than in the ring-opening polymerization method of lactide, and it cannot be said that this method is an industrial production method.

【0006】特開平6−279577号公報は、アセト
アルデヒドを原料のヒドロキシカルボン酸に対して0.
3モル%以下、また、特開平7−133344号公報に
おいては、メタノール、エタノール、酢酸、ピルビン
酸、フマル酸、乳酸メチル、乳酸エチル等を原料のヒド
ロキシカルボン酸に対して合計0.3モル%以下にした
ヒドロキシカルボン酸を原料として使用することによ
り、重量平均分子量50,000以上のポリヒドロキシ
カルボン酸を得る方法を開示しているが、原料のヒドロ
キシカルボン酸についての具体的な精製法については記
述されていない。
[0006] JP-A-6-279577 discloses that acetaldehyde is added to hydroxycarboxylic acid as a raw material in an amount of 0.
3 mol% or less, and in JP-A-7-133344, methanol, ethanol, acetic acid, pyruvic acid, fumaric acid, methyl lactate, ethyl lactate and the like are used in a total of 0.3 mol% with respect to the starting hydroxycarboxylic acid. It discloses a method for obtaining a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 50,000 or more by using the following hydroxycarboxylic acid as a raw material. Not described.

【0007】また、WO95/28432はヒドロキシ
カルボン酸またはそのオリゴマーを酸化アルミニウム5
〜40重量%含有するケイ酸アルミニウムの存在下に重
縮合させ重量平均分子量50,000以上のポリヒドロ
キシカルボン酸を製造する方法を開示している。しかし
ながら、この方法により得られるポリヒドロキシカルボ
ン酸は、色相の点において、やや問題がある。
WO 95/28432 discloses that hydroxycarboxylic acid or its oligomer is converted to aluminum oxide 5
A method for producing a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 50,000 or more by polycondensation in the presence of aluminum silicate containing 4040% by weight is disclosed. However, polyhydroxycarboxylic acids obtained by this method have some problems in terms of hue.

【0008】上記したように、従来、生分解性プラスチ
ックとして優れた性能を持ち、かつ高品質なポリヒドロ
キシカルボン酸を簡易に製造する方法は知られていな
い。
As described above, a method for easily producing a high-quality polyhydroxycarboxylic acid having excellent performance as a biodegradable plastic has not been known.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ヒド
ロキシカルボン酸を直接脱水重縮合することにより、生
分解性プラスチックとして優れた性質を有する重量平均
分子量50,000以上のポリヒドロキシカルボン酸を
製造する方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to directly dehydrate and polycondense a hydroxycarboxylic acid to obtain a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 50,000 or more, which has excellent properties as a biodegradable plastic. A method of manufacturing is provided.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、ヒドロキシカ
ルボン酸もしくはそのオリゴマーを蒸留して得られるヒ
ドロキシカルボン酸またはそのラクチド類を主成分とす
る混合物を重縮合の原料とすることを特徴とするポリヒ
ドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。
The present invention is characterized in that a mixture mainly composed of hydroxycarboxylic acid or its lactide obtained by distilling hydroxycarboxylic acid or its oligomer is used as a raw material for polycondensation. Provided is a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明において、ポリヒドロキシ
カルボン酸としては、ヒドロキシカルボン酸の重合体及
びヒドロキシカルボン酸の共重合体を包含する。本発明
に使用されるヒドロキシカルボン酸としては、炭素数2
〜6の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、例えば乳酸、グリ
コール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸等があげ
られるが、好ましくは乳酸があげられる。これらは単独
または2種類以上の混合物として用いてもよい。ヒドロ
キシカルボン酸の形態としてはD体とL体、それぞれ単
独であってもよいし、D体とL体の混合物であってもよ
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the polyhydroxycarboxylic acid includes a polymer of hydroxycarboxylic acid and a copolymer of hydroxycarboxylic acid. The hydroxycarboxylic acid used in the present invention has 2 carbon atoms.
And aliphatic hydroxycarboxylic acids of No. 6 to 6, for example, lactic acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, etc., preferably lactic acid. These may be used alone or as a mixture of two or more. The form of the hydroxycarboxylic acid may be a D-form and an L-form alone, or a mixture of the D-form and the L-form.

【0012】共重合体を製造する場合、2種類以上のヒ
ドロキシカルボン酸を任意に混合するか、ヒドロキシカ
ルボン酸とヒドロキシカルボン酸の環状化合物を混合す
ればよく、例えば、乳酸等のヒドロキシカルボン酸とγ
−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等のヒドロキシ
カルボン酸の環状化合物を混合すればよい。また、共重
合体としては、乳酸を含むものが好ましい。
When a copolymer is produced, two or more hydroxycarboxylic acids may be arbitrarily mixed or a hydroxycarboxylic acid and a cyclic compound of the hydroxycarboxylic acid may be mixed. γ
-A cyclic compound of a hydroxycarboxylic acid such as butyrolactone and ε-caprolactone may be mixed. Further, the copolymer preferably contains lactic acid.

【0013】本発明の製造法におけるラクチド類として
は、使用されるヒドロキシカルボン酸の環状二量体であ
るラクチド、グリコリド等があげられる。本発明に使用
されるヒドロキシカルボン酸の形状としては、固体、水
溶液等があげられる。乳酸の場合は、通常、市販の50
〜90重量%水溶液が用いられる。
The lactides used in the production method of the present invention include lactide and glycolide, which are cyclic dimers of the hydroxycarboxylic acid used. Examples of the shape of the hydroxycarboxylic acid used in the present invention include a solid and an aqueous solution. In the case of lactic acid, usually, commercially available 50
A ~ 90% by weight aqueous solution is used.

【0014】本発明の製造法の重縮合の原料は、ヒドロ
キシカルボン酸またはそのオリゴマーを蒸留することに
より得ることができる。蒸留形式としては、単蒸留、連
続蒸留等があげられる。本発明の製造法における蒸留操
作としては、市販の乳酸水溶液を蒸留する場合を例にあ
げて、以下に説明する。まず、乳酸水溶液を蒸留前に1
20〜150℃で5〜10時間、脱水操作を行い、あら
かじめ共存する水を除去する。このとき、乳酸の一部は
オリゴマー化を起こしたり、環化反応を起こし、ラクチ
ドを生成するが特に問題とはならない。さらに、これを
130〜200℃、好ましくは、140〜160℃まで
加熱し、徐々に減圧として、最終的に減圧度0.1〜2
0mmHg、好ましくは、0.5〜5mmHgとする。
この蒸留操作により、乳酸を主成分とした混合物が得ら
れる。得られた混合物は重縮合反応の原料に用いること
ができる。
The raw material for polycondensation in the production method of the present invention can be obtained by distilling hydroxycarboxylic acid or its oligomer. Examples of the distillation format include simple distillation and continuous distillation. As a distillation operation in the production method of the present invention, a case where a commercially available lactic acid aqueous solution is distilled will be described below as an example. First, remove the aqueous lactic acid solution before distillation.
A dehydration operation is performed at 20 to 150 ° C. for 5 to 10 hours to remove coexisting water in advance. At this time, a part of lactic acid causes oligomerization or cyclization reaction to produce lactide, but this does not cause any particular problem. Further, this is heated to 130 to 200 ° C., preferably 140 to 160 ° C., and the pressure is gradually reduced.
0 mmHg, preferably 0.5 to 5 mmHg.
By this distillation operation, a mixture containing lactic acid as a main component is obtained. The obtained mixture can be used as a raw material for a polycondensation reaction.

【0015】この蒸留後の残査に対して5〜20重量%
の水を添加し、100〜150℃で解重合させた後に、
この留分を140〜160℃に加熱し、徐々に1〜20
mmHgとすることにより、ラクチドを主成分とした混
合物が得られ、この混合物は重縮合の原料に使用でき
る。また、乳酸水溶液にラクチド化触媒を添加し、水の
除去、オリゴマーの製造後に150〜250℃、好まし
くは150〜200℃、1〜20mmHg、好ましくは
1〜10mmHgの条件下、分解蒸留を行う事により、
ラクチドを主成分とした混合物が得られ、これを重縮合
の原料として用いることができる。ラクチド化触媒とし
ては例えば、亜鉛、スズ、アンチモン等の金属、あるい
はそれらの塩または水酸化物、酸化物等があげられる。
その使用量は、上記の乳酸水溶液に対し0.0001〜
10重量%が用いられる。
5 to 20% by weight based on the residue after distillation
After adding water and depolymerizing at 100 to 150 ° C.,
This fraction is heated to 140-160 ° C. and gradually 1-20
By adjusting to mmHg, a mixture containing lactide as a main component is obtained, and this mixture can be used as a raw material for polycondensation. Further, a lactide-forming catalyst is added to an aqueous lactic acid solution, and after the removal of water and the production of the oligomer, cracking distillation is performed at 150 to 250 ° C, preferably 150 to 200 ° C, 1 to 20 mmHg, preferably 1 to 10 mmHg. By
A mixture containing lactide as a main component is obtained, which can be used as a raw material for polycondensation. Examples of the lactide catalyst include metals such as zinc, tin and antimony, and salts, hydroxides and oxides thereof.
The amount of use is 0.0001 to the above lactic acid aqueous solution.
10% by weight is used.

【0016】得られるポリ乳酸の光学純度を低下させた
い場合は、ラクチド化触媒をアルカリ金属系化合物、ア
ルカリ土類金属系化合物とし、180〜250℃、1〜
10mmHgの条件下、オリゴマーの分解蒸留を行う。
また、上記の方法で得られる低光学純度のラクチドを主
成分とする混合物と、通常の手法により得られた混合物
を適当な比率で混ぜ、縮合反応を行うことにより、所望
の光学純度のポリ乳酸を得ることができる。
When it is desired to lower the optical purity of the obtained polylactic acid, the lactide-forming catalyst is made of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound,
Decomposition distillation of the oligomer is performed under the conditions of 10 mmHg.
Further, a mixture containing lactide having a low optical purity as a main component obtained by the above method and a mixture obtained by an ordinary method are mixed at an appropriate ratio, and a polylactic acid having a desired optical purity is obtained by performing a condensation reaction. Can be obtained.

【0017】また、乳酸以外のヒドロキシカルボン酸の
蒸留操作についても、上記した乳酸の蒸留操作に準じ
て、実施することができる。上記のように蒸留して得ら
れたヒドロキシカルボン酸またはラクチド類を主成分と
する混合物を重縮合の原料として、重縮合触媒の存在
下、脱水重縮合することによりポリヒドロキシカルボン
酸を得ることができる。
Further, the distillation operation of hydroxycarboxylic acid other than lactic acid can be carried out according to the above-mentioned distillation operation of lactic acid. Polyhydroxycarboxylic acid can be obtained by performing dehydration polycondensation in the presence of a polycondensation catalyst using a mixture containing hydroxycarboxylic acid or lactide as a main component obtained by distillation as described above as a raw material for polycondensation. it can.

【0018】重縮合触媒としては、スズ等があげられ、
特開平6−65360号公報記載の方法に準じて、有機
溶媒存在下、重縮合を行うことができる。また、好まし
くは、重縮合触媒として無機固体酸触媒を用いる。無機
固体酸としては、例えば、ケイ酸アルミニウム、シリカ
ゲル、ゼオライト、酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシ
ウム、活性白土、酸性白土、アルミナボリア、ベントナ
イト、カオリン、タルク、ケイ酸塩等があげられる。こ
れらは単独でも、2種以上混合しても使用できる。無機
固体酸を用いた重縮合方法としては、WO95/284
32記載の方法に準じて実施する事ができる。
Examples of the polycondensation catalyst include tin and the like.
Polycondensation can be carried out in the presence of an organic solvent according to the method described in JP-A-6-65360. Preferably, an inorganic solid acid catalyst is used as the polycondensation catalyst. Examples of the inorganic solid acid include aluminum silicate, silica gel, zeolite, aluminum oxide, magnesium silicate, activated clay, acid clay, alumina boria, bentonite, kaolin, talc, silicate and the like. These can be used alone or in combination of two or more. As a polycondensation method using an inorganic solid acid, WO95 / 284
32 can be performed.

【0019】また、より好ましくは、重縮合触媒として
無機固体酸触媒とアルカリ金属系化合物触媒またはアル
カリ土類金属系化合物触媒を組み合わせて用いる。アル
カリ金属系化合物またはアルカリ土類金属系化合物触媒
としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属またはマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土
類金属の炭酸塩、重炭酸塩などの無機塩、乳酸、グリコ
ール酸等のヒドロキシカルボン酸塩、酢酸等の有機酸
塩、酸化物、水酸化物等が用いられる。アルカリ金属系
化合物またはアルカリ土類金属系化合物触媒は反応液中
に溶解したアルカリ金属またはアルカリ土類金属が10
〜10000ppm好ましくは10〜3000ppmと
なるように添加されるか、あらかじめ無機固体酸触媒に
加えておいて、反応時に溶出させて上記濃度にする方法
がとられる。
More preferably, an inorganic solid acid catalyst and an alkali metal compound catalyst or an alkaline earth metal compound catalyst are used in combination as a polycondensation catalyst. Examples of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound catalyst include inorganic salts such as carbonates and bicarbonates of alkali metals such as lithium, sodium and potassium or alkaline earth metals such as magnesium and calcium, lactic acid, and glycolic acid. And the like, an organic acid salt such as acetic acid, an oxide, a hydroxide and the like. The alkali metal compound or alkaline earth metal compound catalyst contains 10 alkali metal or alkaline earth metal dissolved in the reaction solution.
A method is employed in which it is added so as to have a concentration of 1 to 10,000 ppm, preferably 10 to 3000 ppm, or is added to an inorganic solid acid catalyst in advance and eluted during the reaction to the above concentration.

【0020】無機固体酸触媒にアルカリ金属系化合物触
媒またはアルカリ土類金属系化合物触媒を組み合わせて
用いる方法としては、例えば、次の方法がある。 (1)無機固体酸触媒をアルカリ金属系化合物またはア
ルカリ土類金属系化合物触媒の炭酸塩、重炭酸塩、水酸
化物等の水溶液で処理し、アルカリ金属系化合物触媒ま
たは、アルカリ土類系金属触媒を無機個体酸触媒に担持
させたものの中で、後記の実施例1と同様な金属溶出確
認試験で金属溶出が確認されたものを用いる方法。 (2)無機固体酸触媒の中ですでにアルカリ金属系化合
物触媒または、アルカリ土類金属系触媒を含有し、かつ
後記の実施例1と同様な金属溶出確認試験で金属溶出が
確認されたものは、前記(1)の処理を行うことなく、
そのまま用いることができる。その触媒例としては、ゼ
オライトが用いられる。 (3)原料溶液の無機固体酸触媒とアルカリ金属系触媒
またはアルカリ土類金属系化合物触媒の炭酸塩、重炭酸
塩、ヒドロキシカルボン酸塩、酢酸塩、水酸化物、酸化
物等を添加するか、無機固体酸触媒を添加した反応液に
アルカリ金属系化合物触媒またはアルカリ土類金属系触
媒の炭酸塩、重炭酸塩、ヒドロキシカルボン酸塩、酢酸
塩、水酸化物、酸化物等を添加する方法。
As a method of using an inorganic solid acid catalyst in combination with an alkali metal compound catalyst or an alkaline earth metal compound catalyst, for example, the following method is used. (1) An inorganic solid acid catalyst is treated with an aqueous solution of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound catalyst such as carbonate, bicarbonate or hydroxide to form an alkali metal compound catalyst or an alkaline earth metal catalyst. A method using a metal supported on an inorganic solid acid catalyst, the metal of which is confirmed to be dissolved in a metal dissolution confirmation test similar to Example 1 described below. (2) An inorganic solid acid catalyst which already contains an alkali metal compound catalyst or an alkaline earth metal catalyst and whose metal elution has been confirmed by a metal elution confirmation test similar to Example 1 described later. Without performing the processing of (1) above,
It can be used as it is. As an example of the catalyst, zeolite is used. (3) Whether to add an inorganic solid acid catalyst of the raw material solution and a carbonate, bicarbonate, hydroxycarboxylate, acetate, hydroxide, oxide or the like of an alkali metal catalyst or an alkaline earth metal compound catalyst Of adding a carbonate, bicarbonate, hydroxycarboxylate, acetate, hydroxide, oxide, or the like of an alkali metal compound catalyst or an alkaline earth metal catalyst to a reaction solution containing an inorganic solid acid catalyst .

【0021】無機固体酸触媒は、蒸留後のヒドロキシカ
ルボン酸及びラクチド類に対して0.03〜10重量
%,好ましくは0.5〜7重量%、より好ましくは1〜
5重量%が、1〜数回に分けて使用される。触媒は、固
体のまま、もしくは適当な溶媒(例えばトルエン、キシ
レン等)に溶解、分散したものを重縮合の原料に添加し
てもよいし、反応の途中で適宜、反応系に添加してもよ
い。
The inorganic solid acid catalyst is used in an amount of 0.03 to 10% by weight, preferably 0.5 to 7% by weight, more preferably 1 to 3% by weight, based on the hydroxycarboxylic acid and lactide after distillation.
5% by weight is used in one or several portions. The catalyst may be added to the raw material for polycondensation either as a solid or dissolved or dispersed in an appropriate solvent (eg, toluene, xylene, etc.), or may be added to the reaction system as needed during the reaction. Good.

【0022】重縮合の原料がヒドロキシカルボン酸を主
成分とする混合物の場合は、重縮合反応の前に常圧、窒
素気流下、120〜180℃で5〜10時間、反応を行
いオリゴマーを製造する。また、重縮合の原料がラクチ
ド類を主成分する混合物の場合は、重縮合反応の前に常
圧、窒素気流下、120〜180℃に加熱して、重縮合
の原料を加熱溶融させる。
When the raw material for the polycondensation is a mixture containing hydroxycarboxylic acid as a main component, the oligomer is produced by conducting the reaction at 120 to 180 ° C. for 5 to 10 hours under a normal pressure and a nitrogen stream before the polycondensation reaction. I do. When the polycondensation raw material is a mixture containing lactides as a main component, the polycondensation raw material is heated and melted at 120 to 180 ° C. under a normal pressure and a nitrogen stream before the polycondensation reaction.

【0023】重縮合反応は、160〜250℃、好まし
くは180〜240℃、より好ましくは180〜220
℃、0.05〜40mmHg,好ましくは0.1〜25
mmHgで5〜50時間、好ましくは10〜30時間行
う。反応後、溶融状態で得た後、室温まで冷却し、固体
化したヒドロキシカルボン酸重合体を得る。
The polycondensation reaction is carried out at 160 to 250 ° C, preferably 180 to 240 ° C, more preferably 180 to 220 ° C.
° C, 0.05-40 mmHg, preferably 0.1-25
The reaction is carried out at mmHg for 5 to 50 hours, preferably for 10 to 30 hours. After the reaction, it is obtained in a molten state, and then cooled to room temperature to obtain a solidified hydroxycarboxylic acid polymer.

【0024】本発明の製造方法の重縮合反応は連続操作
でも、回分操作でも行うことができる。また、重縮合反
応系より回収したラクチド類を原料へ循環させてもよ
い。本発明の製造方法により得られるポリヒドロキシカ
ルボン酸の重量平均分子量は、触媒の種類及び量、反応
温度、反応圧力、反応時間により種々のものが得られる
が、通常、約50,000〜300,000である。ま
た、該ポリヒドロキシカルボン酸は、良好な色相を示
す。
The polycondensation reaction of the production method of the present invention can be carried out by a continuous operation or a batch operation. The lactides recovered from the polycondensation reaction system may be recycled to the raw materials. Various weight-average molecular weights of the polyhydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention can be obtained depending on the type and amount of the catalyst, the reaction temperature, the reaction pressure, and the reaction time, but usually about 50,000 to 300, 000. Further, the polyhydroxycarboxylic acid shows a good hue.

【0025】以下、実施例により本発明を説明するが、
もとより本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples.
Of course, the present invention is not limited to these examples.

【0026】[0026]

【実施例】実施例において、乳酸重合体の重量平均分子
量、ならびに引張破壊強さおよび引張破壊伸びの測定は
次の方法で行った。 (1)乳酸重合体の重量平均分子量の測定 乳酸重合体をクロロホルムに溶解し、0.2重量%クロ
ロホルム溶液にした後、分子量既知の基準ポリスチレン
を用いたゲルパーミエーション・クロマトグラフィー
(GPC)により測定した。GPCカラムは、TOSO
H G−5000、TOSOH G−3000、TOS
OH G−1000[東ソー(株)]を直列に連結して
使用し、カラム保持温度を40℃とし、測定を行った。
EXAMPLES In the Examples, the weight average molecular weight of the lactic acid polymer, and the tensile strength at break and the tensile elongation at break were measured by the following methods. (1) Measurement of weight average molecular weight of lactic acid polymer The lactic acid polymer was dissolved in chloroform to make a 0.2% by weight chloroform solution, and then subjected to gel permeation chromatography (GPC) using standard polystyrene having a known molecular weight. It was measured. GPC column is TOSO
HG-5000, TOSOH G-3000, TOS
OH G-1000 [Tosoh Corporation] was connected in series, and the column holding temperature was 40 ° C., and the measurement was performed.

【0027】(2)乳酸重合体の引張破壊強さ、引張破
壊伸びの測定 乳酸重合体をクロロホルムに溶解した後、キャスト法で
フィルム(厚み50〜100μm)を作った。このフィ
ルムからJIS K−7127に準拠し、2号試験片を
作成し、引張強度1mm/分で引張破壊強さおよび引張
破壊伸びを測定した。
(2) Measurement of Tensile Breaking Strength and Tensile Breaking Elongation of Lactic Acid Polymer After dissolving the lactic acid polymer in chloroform, a film (thickness: 50 to 100 μm) was formed by a casting method. A No. 2 test piece was prepared from this film in accordance with JIS K-7127, and the tensile strength at break and the tensile elongation at break were measured at a tensile strength of 1 mm / min.

【0028】実施例1 90重量%のL−乳酸水溶液[ステイレー(Stale
y)社製]540.0gを、撹拌装置、リービッヒ冷却
管、窒素導入管を備えた反応容器に添加し、3回窒素置
換を行った後、徐々に減圧しながら昇温し外温150℃
とした。さらに、最終的に1mmHgまで減圧にした。
氷水で冷やした受器に留出してくる乳酸を主成分とする
混合物286.0g(回収率53%)を得た。残査とし
て141.4gが反応器に残った。
Example 1 A 90% by weight aqueous solution of L-lactic acid [Stale
y) Co.] was added to a reaction vessel equipped with a stirrer, a Liebig condenser, and a nitrogen inlet tube, and the atmosphere was replaced with nitrogen three times.
And Further, the pressure was finally reduced to 1 mmHg.
286.0 g (recovery rate: 53%) of a mixture containing lactic acid as a main component and distilled out into a receiver cooled with ice water was obtained. 141.4 g remained in the reactor as residue.

【0029】得られた乳酸を主成分とする混合物をアセ
トンに溶かし、BTB(ブロムチモールブルー)を指示
薬とし、0.1N−KOH/エタノール溶液で滴定を行
った。乳酸分は乳酸オリゴマーとして重合度1.19相
当のものであった。この乳酸を主成分とする混合物25
0.0gを、窒素気流下、140℃、5時間反応させ、
乳酸オリゴマー208.5gを得た。上記と同様に滴定
を行い重合度を測定したところ、重合度は3.39であ
った。
The resulting mixture containing lactic acid as a main component was dissolved in acetone, and titrated with a 0.1 N KOH / ethanol solution using BTB (bromthymol blue) as an indicator. The lactic acid content was equivalent to a degree of polymerization of 1.19 as a lactic acid oligomer. This lactic acid-based mixture 25
0.0 g was reacted at 140 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream,
208.5 g of lactic acid oligomer was obtained. When the degree of polymerization was measured by titration in the same manner as above, the degree of polymerization was 3.39.

【0030】このオリゴマー21.46gに合成ケイ酸
アルミニウム[富田製薬(株)](注1)0.43gを
加え、200℃まで昇温し、30分かけて徐々に20m
mHgまで減圧し、200±5℃で1時間撹拌させ、そ
の後、徐々に1mmHgまで減圧し、200±5℃で9
時間撹拌した。室温まで冷却し、固体化した乳白色のポ
リ乳酸11.43gを得た。
0.43 g of synthetic aluminum silicate [Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.] (Note 1) was added to 21.46 g of this oligomer, and the temperature was raised to 200 ° C. and gradually increased to 20 m over 30 minutes.
The pressure was reduced to mHg, and the mixture was stirred at 200 ± 5 ° C. for 1 hour.
Stirred for hours. After cooling to room temperature, 11.43 g of solidified milky white polylactic acid was obtained.

【0031】 乳酸重合体の重量平均分子量 83,000 (注1)合成ケイ酸アルミニウム[富田製薬(株)]
2.0gをオリゴマー100gに加えた後、窒素雰囲気
下、80℃で24時間撹拌した。その後、クロロホルム
を加えた後、ろ紙でろ過し、さらに、0.1μmメンブ
ランフィルターでろ過した。ろ液が透明であることを確
認した後、ろ液(乳酸オリゴマー)中に溶出したアルカ
リ金属をIPC(誘導結合型高周波プラズマ)[装置:
UOP−1MARK−II京都光研(株)]で定量し
た。その結果、ろ液よりナトリウム490ppmが検出
された。また、以下の実施例、比較例においても上記と
同様の合成ケイ酸アルミニウム[富田製薬(株)]を使
用した。
Weight average molecular weight of lactic acid polymer 83,000 (Note 1) Synthetic aluminum silicate [Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.]
After adding 2.0 g to 100 g of the oligomer, the mixture was stirred at 80 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. Then, after adding chloroform, the mixture was filtered through filter paper, and further filtered through a 0.1 μm membrane filter. After confirming that the filtrate was transparent, the alkali metal eluted in the filtrate (lactic acid oligomer) was subjected to IPC (inductively coupled high frequency plasma) [apparatus:
UOP-1MARK-II Kyoto Koken Co., Ltd.]. As a result, 490 ppm of sodium was detected from the filtrate. In the following Examples and Comparative Examples, the same synthetic aluminum silicate as described above [Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.] was used.

【0032】実施例2 90重量%のL−乳酸水溶液[和光純薬(株)]90.
2gとスズ(Sn)粉末0.31gを撹拌装置、ディー
ンスターク管、窒素導入管を備えた反応容器に添加し、
3回窒素置換を行った後、窒素気流下で10℃/分で外
温150℃に昇温し、徐々に減圧にして、27mmHg
として乳酸オリゴマーを得た。
Example 2 90% by weight aqueous L-lactic acid solution [Wako Pure Chemical Industries, Ltd.]
2 g and tin (Sn) powder 0.31 g were added to a reaction vessel equipped with a stirrer, a Dean-Stark tube, and a nitrogen inlet tube,
After performing nitrogen substitution three times, the temperature was raised to an external temperature of 150 ° C. at a rate of 10 ° C./min under a nitrogen stream, and the pressure was gradually reduced to 27 mmHg.
As a result, a lactic acid oligomer was obtained.

【0033】その後、内温を163〜181℃で、5〜
6mmHgの条件で分解蒸留し、ラクチドを主成分とす
る混合物43.1gを得た。ラクチドを主成分とする混
合物をガスクロマトグラフィーで分析したところ以下の
分析値であった。 乳酸 2.7% メソラクチド 3.1% L,Dラクチド 93.0% 乳酸直鎖2量体 1.2% この混合物20.0gを100mlの反応容器に添加し
た後、撹拌しつつ150℃で3時間加熱溶融した。これ
に合成ケイ酸アルミニウム[富田製薬(株)]0.4g
を加え、195±5℃まで昇温し、30分かけて徐々に
減圧にし、20mmHgとして、1時間、撹拌させた。
さらに、これを30分かけて徐々に減圧度を上げ、1m
mHgとして、195±5℃で10時間、撹拌した。室
温まで冷却し、乳白色の乳酸重合体14.1gを得た。
Thereafter, the internal temperature was set at 163 to 181 ° C.,
Decomposition distillation was performed under the condition of 6 mmHg to obtain 43.1 g of a mixture containing lactide as a main component. The mixture containing lactide as a main component was analyzed by gas chromatography to find the following analysis values. Lactic acid 2.7% Meso lactide 3.1% L, D lactide 93.0% Lactic acid linear dimer 1.2% 20.0 g of this mixture was added to a 100 ml reaction vessel, and then stirred at 150 ° C. for 3 hours. Heated and melted for hours. 0.4 g of synthetic aluminum silicate [Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.]
Was added, and the temperature was raised to 195 ± 5 ° C., and the pressure was gradually reduced over 30 minutes to 20 mmHg, followed by stirring for 1 hour.
Further, gradually increase the degree of decompression over 30 minutes, 1m
The mixture was stirred at 195 ± 5 ° C for 10 hours as mHg. After cooling to room temperature, 14.1 g of a milky white lactic acid polymer was obtained.

【0034】 乳酸重合体の重量平均分子量 102,000 引張破壊強さ 295kg/cm2 引張破壊伸び 8%Weight average molecular weight of lactic acid polymer 102,000 Tensile breaking strength 295 kg / cm 2 Tensile breaking elongation 8%

【0035】比較例1 90重量%のL−乳酸水溶液[ステイレー(Stale
y)社製]250gを、撹拌装置、ディーンスターク
管、窒素導入管を備えた反応容器に添加し、3回窒素置
換を行った後、窒素気流下、150℃とし、留出する水
を除去しながら、常圧下、6時間濃縮し、乳酸オリゴマ
ーを得た。この乳酸オリゴマーを実施例1と同様に重合
度を測定したところ、重合度5.04であった。
Comparative Example 1 A 90% by weight aqueous solution of L-lactic acid [Stale
y) (manufactured by a company) is added to a reaction vessel equipped with a stirrer, a Dean-Stark tube, and a nitrogen inlet tube, and after purging with nitrogen three times, the temperature is raised to 150 ° C. under a nitrogen stream to remove distilled water. While concentrating under normal pressure for 6 hours, a lactic acid oligomer was obtained. When the degree of polymerization of this lactic acid oligomer was measured in the same manner as in Example 1, the degree of polymerization was 5.04.

【0036】得られた乳酸オリゴマー20.81gに合
成ケイ酸アルミニウム[富田製薬(株)]0.42gを
加え、実施例1と同様に重縮合反応を実施した。その結
果、固体化した黒色の乳酸重合体を得た。 乳酸重合体の重量平均分子量 10,000
To 20.81 g of the obtained lactic acid oligomer, 0.42 g of synthetic aluminum silicate [Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.] was added, and a polycondensation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a solidified black lactic acid polymer was obtained. Weight average molecular weight of lactic acid polymer 10,000

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明により、生分解性プラスチックと
して食品包装用フィルム、飲料用ボトル、ドラッグデリ
バリーシステム等に使用される重量平均分子量50,0
00以上のポリヒドロキシカルボン酸が製造できる。
According to the present invention, the weight average molecular weight of 50,0 used as a biodegradable plastic in food packaging films, beverage bottles, drug delivery systems and the like.
More than 00 polyhydroxycarboxylic acids can be produced.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 耕司 愛知県一宮市大江2−3−4 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Koji Hotta 2-3-4 Oe, Ichinomiya, Aichi Prefecture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒドロキシカルボン酸もしくはそのオリ
ゴマーを蒸留して得られるヒドロキシカルボン酸または
そのラクチド類を主成分とする混合物を重縮合の原料と
して、重縮合触媒の存在下、重縮合することを特徴とす
るポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
A polycondensation is carried out in the presence of a polycondensation catalyst using, as a raw material for polycondensation, a mixture mainly comprising hydroxycarboxylic acid or its lactide obtained by distilling hydroxycarboxylic acid or its oligomer. A method for producing a polyhydroxycarboxylic acid.
【請求項2】 ヒドロキシカルボン酸が乳酸である請求
項1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid is lactic acid.
【請求項3】 重縮合の原料が、乳酸水溶液を蒸留して
得られる乳酸を主成分とする混合物である請求項2記載
の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the raw material for the polycondensation is a mixture containing lactic acid as a main component obtained by distilling an aqueous lactic acid solution.
【請求項4】 重縮合の原料が、乳酸水溶液よりそのオ
リゴマーを製造後、これを分解蒸留して得られるラクチ
ドを主成分とする混合物である請求項2記載の製造方
法。
4. The method according to claim 2, wherein the raw material for the polycondensation is a mixture containing lactide as a main component, which is obtained by producing an oligomer thereof from an aqueous lactic acid solution and then decomposing and distilling the oligomer.
【請求項5】 重縮合触媒が無機固体酸触媒とアルカリ
金属系化合物またはアルカリ土類金属系化合物触媒との
組み合わせである請求項1〜4いずれかに記載の製造方
法。
5. The production method according to claim 1, wherein the polycondensation catalyst is a combination of an inorganic solid acid catalyst and an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound catalyst.
【請求項6】 ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分
子量が50,000〜300,000である請求項1〜
5いずれかに記載の製造方法。
6. The polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 50,000 to 300,000.
5. The production method according to any one of 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7132383B2 (en) 2000-09-12 2006-11-07 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Polymerization catalyst for polyester, polyester produced with the same, and process for producing polyester
JP2014193895A (en) * 1999-03-22 2014-10-09 Purac Biochem Bv Purification method of lactic acid on an industrial scale

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