JPWO2010071019A1 - Method for producing 2-hydroxyisobutyric acid polymer and depolymerization method - Google Patents

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Abstract

本発明は、再生可能資源を原料として耐熱性と構造安定性と資源循環特性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの資源循環利用を図ることを目的とするものである。具体的には、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造するに際し、原料の2−ヒドロキシイソ酪酸又はその誘導体として再生可能資源から得られたものを用い、かつ、重合によって得られた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸性物質処理によって安定化することからなる2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法、並びに、該ポリマーを水及び/又はアルコールの存在下に加溶媒分解するか、あるいは、又は用いないで熱分解することによって、2−ヒドロキシイソ酪酸やメタクリル酸等の原料物質を得ることからなる2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法とからなる。An object of the present invention is to use resources of a 2-hydroxyisobutyric acid polymer that is excellent in heat resistance, structural stability, and resource circulation characteristics using a renewable resource as a raw material. Specifically, when producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer, 2-hydroxyisobutyric acid obtained by polymerization using a raw material 2-hydroxyisobutyric acid or a derivative thereof obtained from a renewable resource A process for producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer comprising stabilizing the polymer by treatment with an acidic substance, and solvolysis in the presence of water and / or alcohol with or without heat It consists of the depolymerization method of 2-hydroxyisobutyric acid polymer which consists of obtaining raw materials such as 2-hydroxyisobutyric acid and methacrylic acid by decomposing.

Description

本発明は、再生可能資源を原料として耐熱性と構造安定性と資源循環特性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造する方法に関する。更に本発明は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー又はそれを含む樹脂組成物を、選択的に、ポリマー原料である2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体、あるいはメタクリル及び/又はメタクリル酸エステルに解重合し、得られた原料を資源循環利用する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer excellent in heat resistance, structural stability, and resource circulation characteristics using a renewable resource as a raw material. Furthermore, the present invention selectively depolymerizes 2-hydroxyisobutyric acid polymer or a resin composition containing the same into 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or methacrylic and / or methacrylic ester, which is a polymer raw material. In addition, the present invention relates to a method for recycling the obtained raw materials.

近年、炭酸ガスの増大に基づく地球温暖化の問題のために、化石燃料から合成されるプラスチック材料に代わって、再生可能資源であるバイオマスから合成され、かつバイオリサイクル及びケミカルリサイクル可能な乳酸ポリマーの利用が活発に展開されてきている。
乳酸ポリマーを利用することの利点は、主に、乳酸ポリマーが炭酸ガスを固定したバイオマスから合成されているため、例え焼却処理されても、全プロセスを通じて炭酸ガスの増大は非常に少ない、というカーボンニュートラルの考え方によって支持されている。加えて、効率的に原料に還元する解重合型ケミカルリサイクルは、非常に少ないエネルギーによって元の原料に戻す方策であり、環境対応策としては、カーボンニュートラルの考え方から更に一歩踏み込んだ方策である。
In recent years, due to the problem of global warming due to the increase in carbon dioxide gas, instead of plastic materials synthesized from fossil fuels, lactic acid polymers synthesized from biomass, which is a renewable resource, and biorecyclable and chemically recyclable Usage has been actively developed.
The advantage of using a lactic acid polymer is that the lactic acid polymer is synthesized from biomass in which carbon dioxide is fixed, so that even if incinerated, carbon dioxide does not increase significantly throughout the entire process. Supported by a neutral mindset. In addition, depolymerization-type chemical recycling, which efficiently reduces to raw materials, is a measure to return to the original raw material with very little energy, and as an environmental measure, it is a measure that goes one step further from the concept of carbon neutral.

しかしながら、乳酸ポリマーにはいくつかの物性的な問題、例えば、溶融成形や熱分解の際に高温で加熱するとその化学構造が変化してしまう(ラセミ化)という問題、また、結晶化速度が遅くかつガラス転移温度が低いため、高速成型が難しく、不十分な結晶化の状態で成形した成形品は、60℃以上で変形するという問題がある。一般に用いられている実用的な乳酸ポリマーは、光学活性なL,L―ラクチドの開環重合によって製造され、融点約175℃の透明で高強度のポリマーであるが、ラセミ化によるわずかの光学活性の低下は、融点の著しい低下を招き、更には結晶性さえ消失しその実用性を失ってしまう。そのため、これらの問題の改善に向けた努力が行われている。 However, lactic acid polymers have several physical problems, such as the problem that the chemical structure changes when heated at high temperatures during melt molding or thermal decomposition (racemization), and the crystallization rate is slow. Moreover, since the glass transition temperature is low, high-speed molding is difficult, and a molded product molded in an insufficiently crystallized state has a problem that it is deformed at 60 ° C. or higher. Commonly used practical lactic acid polymer is produced by ring-opening polymerization of optically active L, L-lactide and is a transparent and high-strength polymer having a melting point of about 175 ° C. The decrease in melting causes a significant decrease in melting point, and even the crystallinity disappears and its practicality is lost. Therefore, efforts are being made to improve these problems.

以上のような乳酸ポリマーの物性的な問題点の原因の一つは、光学活性中心である3級炭素上の水素の存在にあることが知られている(非特許文献1)。この水素原子は容易に脱着反応を繰り返し、その反応の間にラセミ化を進行させる。 One of the causes of the physical problems of the lactic acid polymer as described above is known to be the presence of hydrogen on tertiary carbon which is an optically active center (Non-patent Document 1). This hydrogen atom easily repeats the desorption reaction, and racemization proceeds during the reaction.

この水素原子をメチル基で置き換えた構造のポリマーとして、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーが知られている。この2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー(又はポリ(α−ヒドロキシイソ酪酸))は、乳酸ポリマーよりも高い耐熱性(特許文献1)と、乳酸ポリマーに類似した原料への還元特性を示すことが知られている(非特許文献2)。更にこの2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは、その化学構造中に光学活性中心を含んでいないため、ラセミ化による物性低下が回避できるという特性を持っている。 As a polymer having a structure in which the hydrogen atom is replaced with a methyl group, a 2-hydroxyisobutyric acid polymer is known. This 2-hydroxyisobutyric acid polymer (or poly (α-hydroxyisobutyric acid)) is known to exhibit higher heat resistance (Patent Document 1) than lactic acid polymers and reduction properties to raw materials similar to lactic acid polymers. (Non-Patent Document 2). Furthermore, since this 2-hydroxyisobutyric acid polymer does not contain an optically active center in its chemical structure, it has the property that physical property degradation due to racemization can be avoided.

しかしながら、この2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーにもいくつかの問題点がある。例えば、(1)再生可能資源由来のポリ乳酸と違って、化石資源由来のポリマーであるという点、(2)脂肪族ポリエステルの本質的な反応特性である易分解性、(3)物性改良に不可欠な他のポリマーとのブレンド・アロイ化特性の不明確さ、及び、(4)資源循環のための安全で効率的なモノマー還元方法が見出されていない等の点である。 However, this 2-hydroxyisobutyric acid polymer also has several problems. For example, (1) Unlike polylactic acid derived from renewable resources, it is a polymer derived from fossil resources, (2) Easy degradability, which is an essential reaction characteristic of aliphatic polyester, and (3) Improvement of physical properties This is because the blending / alloying characteristics with other essential polymers are unclear, and (4) a safe and efficient monomer reduction method for resource recycling has not been found.

(1)の化石資源由来の点については、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは、現状、石油由来のアセトンを利用したアセトンシアンヒドリン法によって合成されている(特許文献2)。しかし、再生可能資源由来の原料から合成された例はこれまでにない。 Regarding the point derived from the fossil resource of (1), the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is currently synthesized by the acetone cyanohydrin method using petroleum-derived acetone (Patent Document 2). However, no examples have been synthesized from raw materials derived from renewable resources.

(2)の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの分解抑制については、分解反応が低分子量ポリマーほど顕著に進行することから、分解が分子末端から開始することが推定され、無水酢酸処理による末端アセチル化によって熱安定性が向上することが見出されている(非特許文献3)。 Regarding the suppression of the degradation of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer in (2), it is estimated that the degradation reaction proceeds more markedly as the polymer has a lower molecular weight, so that it is estimated that the degradation starts from the molecular end. It has been found that the thermal stability is improved (Non-Patent Document 3).

(3)の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの物性改良に不可欠な他のポリマーとのブレンド・アロイ化特性については、2−ヒドロキシイソ酪酸の環状二量体とカプロラクトン及びラクチドとの開環共重合、2−ヒドロキシイソ酪酸メチルエステルとメタクリル酸ヒドロキシエチル、テレフタル酸、エチレングリコール、及び、アジピン酸との共重合が実施され、その透湿係数の増大が見出されたが、融点や熱変形温度などの耐熱性、及び、引張強度による機械的特性は、低下してしまうという傾向が見出されている(特許文献3)。ただし、ブレンドによる物性改良特性については、従来、報告された例はない。 Regarding blending and alloying characteristics with other polymers essential for improving the physical properties of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer of (3), ring-opening copolymerization of 2-hydroxyisobutyric acid cyclic dimer with caprolactone and lactide, Copolymerization of 2-hydroxyisobutyric acid methyl ester with hydroxyethyl methacrylate, terephthalic acid, ethylene glycol, and adipic acid was carried out, and an increase in its moisture permeability coefficient was found. It has been found that the heat resistance and the mechanical properties due to the tensile strength tend to decrease (Patent Document 3). However, there have been no reported examples of properties improving properties by blending.

(4)の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの資源循環特性については、熱分解によって、2−ヒドロキシイソ酪酸の環状二量体(テトラメチルグリコリド(TMG))やメタクリル酸、更に一酸化炭素やアセトンに変換されることが知られている(非特許文献4)。しかしながら、いずれかの熱分解生成物に選択的に変換し回収するという資源循環技術については、従来、何ら開示されていない。 Regarding the resource circulation characteristics of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer of (4), by thermal decomposition, 2-hydroxyisobutyric acid cyclic dimer (tetramethylglycolide (TMG)), methacrylic acid, carbon monoxide and acetone It is known to be converted (Non-Patent Document 4). However, no resource circulation technology that selectively converts and recovers any of the pyrolysis products has been disclosed.

以上のように、従来、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの再生可能資源からの合成に関して技術的開示は一切無い。また、その資源循環を意図したモノマーへの選択的解重合についても、未だ明確な選択性に関する技術は開示されていない。前記したように、再生可能資源から製造される乳酸ポリマーが様々な用途にその応用が検討されているものの、乳酸ポリマーに対し多くの問題点も指摘されてきている。従って、乳酸ポリマーと同様な資源循環特性を保持しつつ、それよりも物性が改善された材料として、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの開発とその資源循環技術の確立が強く望まれていた。 As described above, conventionally, there is no technical disclosure regarding the synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid polymer from renewable resources. In addition, regarding selective depolymerization to a monomer intended for resource recycling, a technique regarding clear selectivity has not been disclosed yet. As described above, lactic acid polymers produced from renewable resources have been studied for various uses, but many problems have been pointed out with respect to lactic acid polymers. Accordingly, there has been a strong demand for the development of 2-hydroxyisobutyric acid polymer and establishment of its resource recycling technology as a material with improved physical properties while maintaining the same resource recycling characteristics as lactic acid polymers.

米国特許第2811511号公報US Pat. No. 2,811,511 特表2007−522156号公報Special Table 2007-522156 特開2000−53753号公報JP 2000-53753 A 特表2005−504506号公報JP 2005-504506 A 特表2005−516612号公報JP 2005-516612 Gazette 特開平5−219969号公報JP-A-5-219969

附木、本山、白井、西田、遠藤、Polymer Degradation and Stability,92巻、552−559(2007)Tsukiki, Motoyama, Shirai, Nishida, Endo, Polymer Degradation and Stability, 92, 552-559 (2007) B. J. Tighe, Applied Science Publishers, London and New York, 1984,31−77B. J. Tighe, Applied Science Publishers, London and New York, 1984, 31-77 H. Deibig, J. Geiger, M. Sander, Die Makromolekulare Chemie、145巻、133−139(1971)H. Deibig, J. Geiger, M. Sander, Die Makromolekulare Chemie, 145, 133-139 (1971) G. Sutton, B. J. Tighe, M. Roberts, Journal of Polymer Science,Polymer Chemistry Edition、11巻、1079−1093(1973)G. Sutton, B. J. Tighe, M. Roberts, Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, 11: 1079-1093 (1973) D. G. H. Ballard, B. J. Tighe, Journal of Chemical Society (B)、1967巻、702−709(1967)D. G. H. Ballard, B. J. Tighe, Journal of Chemical Society (B), 1967, 702-709 (1967)

本発明は、再生可能資源を原料として耐熱性と構造安定性と資源循環特性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造する方法、更に2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー又はそれを含む樹脂組成物を選択的にポリマー原料である2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体、あるいはメタクリル酸及び/又は2−ヒドロキシイソ酪酸の環状2量体に解重合する方法を提供し、ひいてはその資源循環利用を行う方法を提供することを目的とするものである。 The present invention selects a method for producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer excellent in heat resistance, structural stability, and resource circulation characteristics from a renewable resource, and further selects a 2-hydroxyisobutyric acid polymer or a resin composition containing the same. A method for depolymerizing 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or a cyclic dimer of methacrylic acid and / or 2-hydroxyisobutyric acid, which is a raw material of the polymer, and a method for recycling its resources Is intended to provide.

本発明者らは、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの資源循環システムの構築のために、このポリマーの再生可能資源からの合成、物性の安定化、さまざまの物性改良、及び選択的な原料への変換技術について鋭意研究を行った。その結果、乳酸及び乳酸誘導体などの再生可能資源由来物質から2−ヒドロキシイソ酪酸及びその誘導体が合成されることを見出した。また、2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体の重合によって得られる2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸及び/又は酸無水物を用いて洗浄することによって2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーが安定化されることを見出した。そして、更に、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは、特定の分解方法を用いることによって、ポリマー原料である2−ヒドロキシイソ酪酸、2−ヒドロキシイソ酪酸の環状二量体あるいはメタクリル酸に選択的に変換可能であるという予想外の効果を見出した。 In order to construct a resource recycling system for 2-hydroxyisobutyric acid polymers, the present inventors have synthesized this polymer from renewable resources, stabilized physical properties, improved various physical properties, and converted into selective raw materials. We conducted earnest research on technology. As a result, it has been found that 2-hydroxyisobutyric acid and its derivatives are synthesized from materials derived from renewable resources such as lactic acid and lactic acid derivatives. Moreover, it discovered that 2-hydroxyisobutyric acid polymer was stabilized by wash | cleaning 2-hydroxyisobutyric acid polymer obtained by superposition | polymerization of a 2-hydroxyisobutyric acid derivative using an acid and / or an acid anhydride. . Furthermore, 2-hydroxyisobutyric acid polymer can be selectively converted into 2-hydroxyisobutyric acid, a cyclic dimer of 2-hydroxyisobutyric acid, or methacrylic acid by using a specific decomposition method. I found an unexpected effect.

そして、前記本発明の課題は、バイオリサイクル及びケミカルリサイクルが可能な2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造するに際し、原料の2−ヒドロキシイソ酪酸又はその誘導体として再生可能資源から得られたものを用い、かつ、重合によって得られた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸性物質処理によって安定化することを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法によって達成される。そして、更に、本発明のもう一つの課題は、前記のような2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを解重合するに際し、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを水及び/又はアルコールの存在下に加溶媒分解して、2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を得るか、又は、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを又は用いないで熱分解することによって、メタクリル酸及び/又は2−ヒドロキシイソ酪酸の環状ニ量体を得ることを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法によって達成される。 And when the subject of the present invention manufactures 2-hydroxyisobutyric acid polymer in which biorecycling and chemical recycling are possible, using what was obtained from renewable resources as raw material 2-hydroxyisobutyric acid or its derivative, And it is achieved by the manufacturing method of 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized by stabilizing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer obtained by superposition | polymerization by an acidic substance process. Further, another object of the present invention is to solvolyze the 2-hydroxyisobutyric acid polymer in the presence of water and / or alcohol when depolymerizing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer as described above. To obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or by thermally decomposing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer with or without using the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, It is achieved by a depolymerization method of 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized in that a body is obtained.

なお、本発明において2−ヒドロキシイソ酪酸の誘導体とは、α‐ヒドロキシイソ酪酸のアルキルエステル、又はその環状2量体(テトラメチルグリコリド(TMG))、又はそのオリゴマーを意味し、乳酸誘導体とは、乳酸のアルキルエステル、又はラクチド、又はそのオリゴマーを意味する。(本発明の範囲で他にありますか?α‐ヒドロキシイソ酪酸のアルキルエステル?) In the present invention, the 2-hydroxyisobutyric acid derivative means an alkyl ester of α-hydroxyisobutyric acid, or a cyclic dimer thereof (tetramethylglycolide (TMG)), or an oligomer thereof. , An alkyl ester of lactic acid, or lactide, or an oligomer thereof. (Is there anything else within the scope of the present invention? Alkyl ester of α-hydroxyisobutyric acid?)

本発明によれば、(1)再生可能資源を原料にして、乳酸ポリマーの問題点を改善した高性能のポリマーを合成することが可能となる。また、(2)酸性物質を用いた処理によって、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー中に残存する重合開始剤成分を除去でき、その結果として安定性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを得ることができる。更に、(3)相溶/非相溶性の多くの他の樹脂とのブレンドによって、耐水性や柔軟性、更なる耐熱性などが付加可能であり、加えて、(4)加熱水蒸気や、一般的なエステル交換触媒、酸化マグネシウムなどの塩基性物質を用いることによって、選択的にポリマー原料へと変換可能となり、資源循環方法として利用価値が非常に大きい。 According to the present invention, (1) it is possible to synthesize a high-performance polymer with improved problems of lactic acid polymer using renewable resources as a raw material. Further, (2) the treatment using an acidic substance can remove the polymerization initiator component remaining in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, and as a result, a 2-hydroxyisobutyric acid polymer having excellent stability can be obtained. . Furthermore, (3) water resistance, flexibility, further heat resistance, etc. can be added by blending with many other compatible / incompatible resins, and in addition, (4) heated steam and general By using a basic substance such as a typical transesterification catalyst and magnesium oxide, it is possible to selectively convert it into a polymer raw material, which is very useful as a resource recycling method.

本発明は、再生可能資源を原料として2−ヒドロキシイソ酪酸を、次いで2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを合成し、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの安定化と物性改善を図り、更にその資源循環利用の方法に関するものである。本発明において再生可能資源とは、植物や動物、あるいは微生物によって生産される有機物資源、及び、これら有機物資源から誘導された二次資源をいう。 The present invention synthesizes 2-hydroxyisobutyric acid and then 2-hydroxyisobutyric acid polymer using renewable resources as raw materials, stabilizes 2-hydroxyisobutyric acid polymer and improves physical properties, and further uses the resource recycling method It is about. In the present invention, the renewable resource refers to organic resources produced by plants, animals, or microorganisms, and secondary resources derived from these organic resources.

ここで有機物資源としては、例えば、アセトン、乳酸、ピルビン酸、エタノール、アンモニアなどの一次発酵生産物を意味し、それから誘導された二次資源とは、乳酸から誘導される乳酸ポリマー;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、ラクチドなどの乳酸エステル類;ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチルなどのピルビン酸エステル類;及び、メタノール、一酸化炭素、二酸化炭素、水素などの有機物資源の熱分解生成物などを意味する。 Here, the organic resource means, for example, a primary fermentation product such as acetone, lactic acid, pyruvic acid, ethanol, ammonia, and the secondary resource derived therefrom is a lactic acid polymer derived from lactic acid; methyl lactate, Lactic acid esters such as ethyl lactate, butyl lactate and lactide; Pyruvate esters such as methyl pyruvate and ethyl pyruvate; and thermal decomposition products of organic resources such as methanol, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen means.

本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸とは、α−ヒドロキシイソ酪酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸、2,2−ジメチルグリコール酸、又は、2−ヒドロキシ―2,2−ジメチル酢酸とも呼ばれる水酸基を有する脂肪族オキシ酸の一つである。本明細書においては、これらの名称を代表して2−ヒドロキシイソ酪酸と記載し、その重合体を2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーと称する。しかし、以下においては、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)と記載する場合もある。 In the present invention, 2-hydroxyisobutyric acid is also called α-hydroxyisobutyric acid, 2-hydroxy-2-methylpropionic acid, 2,2-dimethylglycolic acid, or 2-hydroxy-2,2-dimethylacetic acid. One of the aliphatic oxyacids having a hydroxyl group. In the present specification, these names are representatively described as 2-hydroxyisobutyric acid, and the polymer is referred to as a 2-hydroxyisobutyric acid polymer. However, in the following, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is sometimes referred to as poly (2-hydroxyisobutyric acid).

再生可能資源から2−ヒドロキシイソ酪酸を合成する方法としては、従来、アセトンシアンヒドリンからニトリラーゼ活性またはニトリルヒドラターゼとアミダーゼ活性の組み合わせを有する酵素触媒を用いて合成する方法(特許文献4、5)、あるいはロドコッカス属の微生物(特許文献6)を使用する生化学的方法が知られているが、反応速度及び処理量が極めて小さく、ポリマー原料への変換反応としては不向きである。 As a method of synthesizing 2-hydroxyisobutyric acid from a renewable resource, conventionally, a method of synthesizing from acetone cyanohydrin using an enzyme catalyst having a combination of nitrilase activity or nitrile hydratase and amidase activity (Patent Documents 4 and 5). ), Or a biochemical method using a microorganism of the genus Rhodococcus (patent document 6) is known, but the reaction rate and the treatment amount are extremely small, and it is not suitable as a conversion reaction to a polymer raw material.

本発明における化学合成反応を用いることによって、工業的に要求される反応速度で、かつ、工業的に利用するための量で2−ヒドロキシイソ酪酸の生産が可能となる。再生可能資源から2−ヒドロキシイソ酪酸を合成する方法のうち、好ましい化学合成反応を例示すれば以下のとおりである。 By using the chemical synthesis reaction in the present invention, 2-hydroxyisobutyric acid can be produced at an industrially required reaction rate and in an amount for industrial use. Of the methods for synthesizing 2-hydroxyisobutyric acid from renewable resources, a preferred chemical synthesis reaction is as follows.

(1)発酵生産アセトンからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成(下記の化1の反応式)。 (1) Synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid from fermentation-produced acetone (reaction formula of chemical formula 1 below).

Figure 2010071019
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(2)発酵生産ピルピン酸のアルキルエステルからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成(下記の化2の反応式)。 (2) Synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid from alkyl ester of fermented pyrpinic acid (reaction formula of the following chemical formula 2).

Figure 2010071019
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(3)発酵生産乳酸エステルからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成(下記の化3の反応式)。 (3) Synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid from fermentation-produced lactic acid ester (reaction formula of chemical formula 3 below).

Figure 2010071019
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上記反応式(化1)で示された、アセトンシアンヒドリン法は公知の製造方法であるが、再生可能資源由来の原材料での実施は知られていない。ここで用いられるアセトン、シアン化水素、エタノールはいずれもアセトン発酵、メタン/アンモニア/空気混合ガスからの合成反応(アンドルソフ法)、エタノール発酵によって合成される再生可能資源及びその誘導体である。本反応による2−ヒドロキシイソ酪酸の合成には、従来公知の石油由来の原材料によるアセトンシアンヒドリン法の反応条件をそのまま利用することが可能である。 The acetone cyanohydrin method represented by the above reaction formula (Chemical Formula 1) is a known production method, but its implementation with raw materials derived from renewable resources is not known. As used herein, acetone, hydrogen cyanide and ethanol are all renewable resources and derivatives thereof synthesized by acetone fermentation, a synthesis reaction from a methane / ammonia / air mixed gas (Andersov method), ethanol fermentation. For the synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid by this reaction, the reaction conditions of the acetone cyanohydrin method using a known petroleum-derived raw material can be used as they are.

上記反応式(化2)で示された、発酵生産ピルビン酸のアルキルエステルからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成方法は、グリニャール反応として知られている反応であり、グリニュール反応で実施される反応条件が何ら制限無く用いられる。発酵生産ピルピン酸を用いたグリニャール反応について、好ましい反応条件を例示すれば以下のとおりである。即ち、エステル化したピルビン酸を脱水有機溶剤、例えば、テトラヒドロフランに溶解し、この溶液にピルビン酸エステルに対して90〜250モル%、好ましくは95〜120モル%のメチルマグネシウムブロマイドを同じ脱水有機溶剤に溶解した溶液を、40℃以下、好ましくは5℃以下の温度で滴加し、その後、70℃以下、好ましくは0〜30℃の温度で攪拌する。反応の進行は、例えば、薄層クロマトグラフィー法により、原料と生成物に由来する成分スポットの変化を追跡することによって確認することができる。反応後、生成した2−ヒドロキシ酪酸エステルは、蒸留、カラム、抽出などの操作により単離できる。 The method of synthesizing 2-hydroxyisobutyric acid from the alkyl ester of fermented pyruvic acid shown in the above reaction formula (Chemical Formula 2) is a reaction known as a Grignard reaction, and the reaction conditions carried out in the Grignard reaction Is used without any restrictions. Examples of preferable reaction conditions for the Grignard reaction using fermentation-produced pyrpinic acid are as follows. That is, esterified pyruvic acid is dissolved in a dehydrated organic solvent, for example, tetrahydrofuran, and 90-250 mol%, preferably 95-120 mol% of methylmagnesium bromide is added to this solution in the same dehydrated organic solvent with respect to pyruvate. The solution dissolved in is added dropwise at a temperature of 40 ° C. or lower, preferably 5 ° C. or lower, and then stirred at a temperature of 70 ° C. or lower, preferably 0 to 30 ° C. The progress of the reaction can be confirmed, for example, by tracking changes in the component spots derived from the raw materials and products by thin layer chromatography. After the reaction, the produced 2-hydroxybutyric acid ester can be isolated by operations such as distillation, column and extraction.

なお、ここで用いた原料のピルビン酸は、発酵生産される乳酸からも容易に誘導可能な物質である。乳酸からのピルピン酸への誘導方法としては、一般公知の酸化反応の技術がなんら制限無く利用することができる。好ましい乳酸の酸化反応条件について例示すると、乳酸メチルを例えばジエチルエーテルに溶解し、この溶液に乳酸メチルに対して30モル%のリン酸二水素ナトリウムを加え氷冷する。更に、この溶液を攪拌しながら、乳酸メチルに対し80モル%の過マンガン酸カリウムを徐々に加える。反応温度を15℃に保ち、3時間攪拌する。所定時間経過後、反応溶液を濾過し濾液を濃縮するとピルビン酸メチルが得られる。 The raw material pyruvic acid used here is a substance that can be easily derived from lactic acid produced by fermentation. As a method for inducing pyruvic acid from lactic acid, a generally known oxidation reaction technique can be used without any limitation. As an example of preferable lactic acid oxidation reaction conditions, methyl lactate is dissolved in, for example, diethyl ether, and 30 mol% of sodium dihydrogen phosphate with respect to methyl lactate is added to this solution, followed by ice cooling. Furthermore, 80 mol% potassium permanganate is gradually added to methyl lactate while stirring this solution. The reaction temperature is kept at 15 ° C. and stirred for 3 hours. After a predetermined time has elapsed, the reaction solution is filtered and the filtrate is concentrated to obtain methyl pyruvate.

上記反応式(化3)で示した、乳酸エステルからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成反応は、一般公知のメチル化試剤を用いて実施される。ここで用いられるメチル化試剤としては、従来公知のメチル化試剤が何ら制限無く用いることができるが、より好適には、ヨウ化メチルなどのハロゲン化メチル類;炭酸ジメチル;N−メチルコハク酸イミド、更に好適には炭酸ジメチルがメチル化試剤として用いられる。 The synthesis reaction of 2-hydroxyisobutyric acid from lactic acid ester shown in the above reaction formula (Chemical Formula 3) is carried out using a generally known methylation reagent. As the methylation reagent used here, a conventionally known methylation reagent can be used without any limitation. More preferably, methyl halides such as methyl iodide; dimethyl carbonate; N-methylsuccinimide; More preferably, dimethyl carbonate is used as a methylation reagent.

炭酸ジヨウ化メチルをメチル化試剤として用いた乳酸エステルの3級水素のメチル化について、好ましい反応条件を例示すれば以下の通りである。即ち、トリメチルシリル基などの保護基によって水酸基を保護した乳酸エステルに対して少なくとも10.8〜1.5倍モル、好ましくは30.9〜1.2倍モル、更に好ましくは100.95〜1.1倍モル以上のプロトン引き抜き用試剤、たとえばリチウムジイソプロピルアミドを加えて十分に混合した後、炭酸ジヨウ化メチルを乳酸エステルに対して少なくとも1倍モル、好ましくは1.5〜5倍モル、更に好ましくは2〜3倍モル加え均一溶液とし、これに触媒として金属酸化物、例えば、炭酸セシウムを溶液中に分散させて、不活性雰囲気で加熱攪拌を行うことにより、2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体が得られる。反応時間は、5分〜10時間、好ましくは10分〜5時間、更に好ましくは20分〜1時間、ここで、触媒の量は、基質に対して0.01モル%以上、好ましくは1〜500モル%、更に好ましくは、10〜300モル%が好適に用いられる。また、反応温度は、−120〜50〜250℃30℃、好ましくは、100−100〜2300℃、更に好ましくは140から−90〜220−10℃で実施される。 Examples of preferable reaction conditions for the methylation of tertiary hydrogen of lactic acid ester using methyl carbonate diiodide as a methylation reagent are as follows. That is, it is at least 10.8 to 1.5 times mol, preferably 30.9 to 1.2 times mol, more preferably 100.95 to 1. mol with respect to the lactic acid ester whose hydroxyl group is protected by a protecting group such as a trimethylsilyl group. After adding 1 mole or more of a proton extracting reagent such as lithium diisopropylamide and mixing well, the methyl carbonate diiodide is at least 1 mole, preferably 1.5 to 5 moles, more preferably, lactic acid ester. 2 to 3 times mole added to form a homogeneous solution, and a metal oxide such as cesium carbonate as a catalyst is dispersed in the solution and heated and stirred in an inert atmosphere to obtain a 2-hydroxyisobutyric acid derivative. It is done. The reaction time is 5 minutes to 10 hours, preferably 10 minutes to 5 hours, more preferably 20 minutes to 1 hour. Here, the amount of the catalyst is 0.01 mol% or more, preferably 1 to 500 mol%, more preferably 10 to 300 mol% is preferably used. The reaction temperature is −120 to 50 to 250 ° C. and 30 ° C., preferably 100 to 100 to 2300 ° C., more preferably 140 to −90 to 220-10 ° C.

上記の反応以外に、ラクチド及び乳酸オリゴマーを原料にして、上記したメチル化試剤を用いたメチル化反応によって光学活性中心炭素上の活性水素をメチル基に変換し、2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体としてのTMG及び2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーを合成する方法も実施可能である。 In addition to the above reaction, using lactide and lactic acid oligomer as raw materials, the active hydrogen on the optically active central carbon is converted to a methyl group by a methylation reaction using the above-mentioned methylation reagent, and as a 2-hydroxyisobutyric acid derivative A method of synthesizing TMG and 2-hydroxyisobutyric acid oligomer is also feasible.

本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸及びその誘導体からのポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)への重合は、一般公知の重合方法を何ら制限無く用いることができる。好適に用いられる重合方法としては、(1)2−ヒドロキシイソ酪酸の脱水重縮合(下記の化4の反応式)、(2)2−ヒドロキシイソ酪酸エステル類の脱アルコール重縮合(下記の化5の反応式)、(3)2−ヒドロキシイソ酪酸の環状2量体TMGの開環重合(下記の化6の反応式)、(4)2−ヒドロキシイソ酪酸無水サルフェートの開環脱離重合(下記の化7の反応式)などである。 In the present invention, for polymerization from 2-hydroxyisobutyric acid and its derivatives to poly (2-hydroxyisobutyric acid), a generally known polymerization method can be used without any limitation. Preferred polymerization methods include (1) dehydration polycondensation of 2-hydroxyisobutyric acid (reaction formula of the following chemical formula 4), (2) dealcoholization polycondensation of 2-hydroxyisobutyric acid esters (the chemical formula shown below) 5), (3) ring-opening polymerization of 2-hydroxyisobutyric acid cyclic dimer TMG (reaction formula of chemical formula 6 below), (4) ring-opening elimination polymerization of 2-hydroxyisobutyric anhydride sulfate (Reaction formula of the following chemical formula 7).

Figure 2010071019
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上記の4種類の重合方法の中でも、より高分子量のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を合成するためには、化6及び化7の反応が好ましい。 Among the above four kinds of polymerization methods, the reactions of Chemical Formula 6 and Chemical Formula 7 are preferred in order to synthesize higher molecular weight poly (2-hydroxyisobutyric acid).

化6の反応式で示した重合反応は、まず、2−ヒドロキシイソ酪酸をパラトルエンスルホン酸のような酸触媒を用いて、脱水環化することによって環状二量体TMGを合成し、次にこのTMGのアニオン重合を行い、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を合成する。ここでアニオン重合は、アルキルリチウムやアルコキシリチウムのような有機リチウム化合物、オクタン酸スズのような有機スズ化合物を開始剤及び/又は触媒として用いて、バルク又は溶液重合によって実施される。溶液重合を行う場合、溶媒としてはトルエン、キシレンなどの芳香族溶剤;THFやイソブチルエーテルなどのエーテル系溶剤;クロロホルムやジクロロメタンなどのハロゲン系溶剤などが好適に用いられ、なかでも芳香族溶剤がより広い温度域で利用できるためより好適に用いられる。 In the polymerization reaction shown in the reaction formula of Chemical Formula 6, first, cyclic dimer TMG is synthesized by dehydrating cyclization of 2-hydroxyisobutyric acid using an acid catalyst such as p-toluenesulfonic acid, Anionic polymerization of TMG is performed to synthesize poly (2-hydroxyisobutyric acid). The anionic polymerization is carried out by bulk or solution polymerization using an organolithium compound such as alkyllithium or alkoxylithium or an organotin compound such as tin octoate as an initiator and / or catalyst. In the case of solution polymerization, aromatic solvents such as toluene and xylene; ether solvents such as THF and isobutyl ether; halogen solvents such as chloroform and dichloromethane are preferably used as the solvent. Since it can utilize in a wide temperature range, it is used more suitably.

化7の反応式で示した2−ヒドロキシイソ酪酸無水サルフェートの開環脱離重合は、環構造の歪エネルギーのために、より容易に高分子量のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を合成することができる有効な重合方法である(特許文献1、非特許文献5)。 The ring-opening elimination polymerization of 2-hydroxyisobutyric anhydride shown in the reaction formula of Chemical Formula 7 makes it easier to synthesize high molecular weight poly (2-hydroxyisobutyric acid) due to the strain energy of the ring structure. (Patent Document 1, Non-Patent Document 5).

本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーとは、2−ヒドロキシイソ酪酸エステル構造を基本ユニットとするポリマーであり、2−ヒドロキシイソ酪酸エステル構造ユニットが全ユニットの90%以上、好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上のポリマーである。 In the present invention, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is a polymer having a 2-hydroxyisobutyric acid ester structure as a basic unit, and the 2-hydroxyisobutyric acid ester structure unit is 90% or more, preferably 95% or more of all units. More preferably, the polymer is 98% or more.

2−ヒドロキシイソ酪酸エステル構造ユニット以外の成分としては、2−ヒドロキシイソ酪酸エステルと共重合可能なラクトン類、環状エーテル類、環状アミド類、環状酸無水物類、オキシ酸類及びそのエステル類;アミノ酸類などに由来する共重合成分ユニットが存在することが可能である。好適に用いられる共重合成分としては、L,L−ラクチド、D,D−ラクチド、メソ−ラクチド、カプロラクトン、バレロラクトン、β−ブチロラクトン、バラジオキサノンなどのラクトン類;エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、オキセタン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類;ε-カプロラクタムなどの環状アミド類;琥珀酸無水物、アジピン酸無水物などの環状酸無水物類;グリコール酸、乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、ω−ヒドロキシカプロン酸、リンゴ酸などのオキシ酸類及びそれらのエステル類;グリシン、アラニンなどのアミノ酸類がある。 Components other than the 2-hydroxyisobutyric acid ester structural unit include lactones, cyclic ethers, cyclic amides, cyclic acid anhydrides, oxyacids and esters thereof copolymerizable with 2-hydroxyisobutyric acid ester; amino acids There can be copolymer component units derived from the like. Examples of the copolymer component suitably used include lactones such as L, L-lactide, D, D-lactide, meso-lactide, caprolactone, valerolactone, β-butyrolactone, and varadioxanone; ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, Cyclic ethers such as styrene oxide, phenylglycidyl ether, oxetane and tetrahydrofuran; cyclic amides such as ε-caprolactam; cyclic acid anhydrides such as succinic anhydride and adipic anhydride; glycolic acid, lactic acid and 2-hydroxy There are oxyacids such as butyric acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, ω-hydroxycaproic acid and malic acid and esters thereof; amino acids such as glycine and alanine.

更に、開始剤成分として、本発明の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー中に共存しうるユニットとして、アルコール類、グリコール類、グリセロール類、その他の多価アルコール類、カルボン酸類、及び多価カルボン酸類、フェノール類などが用いられる。好適に用いられる開始剤成分を具体的に例示すれば、エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、グリセリン、オクチル酸、乳酸、グリコール酸などである。 Furthermore, as an initiator component, as a unit that can coexist in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer of the present invention, alcohols, glycols, glycerols, other polyhydric alcohols, carboxylic acids, and polycarboxylic acids, phenols And the like are used. Specific examples of suitably used initiator components include ethylhexyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol, glycerin, octylic acid, lactic acid, glycolic acid and the like.

本発明の再生可能資源を原料として製造した2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは、その中に、上記した重合用の触媒や開始剤が分子末端に塩の形で、あるいは残渣成分として残留する場合がある。このような分子末端の金属塩や残留金属類は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの分解反応を著しく促進する場合があり、それらの除去が2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの実用物性の安定化に顕著に寄与することが見出された。 In the 2-hydroxyisobutyric acid polymer produced from the renewable resource of the present invention, the above-described polymerization catalyst and initiator may remain in the form of a salt at the molecular end or as a residual component. . Such metal salts and residual metals at the molecular ends may significantly accelerate the decomposition reaction of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, and their removal remarkably stabilizes the practical properties of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. It has been found to contribute.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー中に共存する分子末端の金属塩や残留金属類は、重合後の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを有機酸、無機酸、有機酸無水物及び/又は有機酸のオルトエステル、好ましくは、有機酸、無機酸、有機酸無水物又はこれらの混合物を用いて洗浄することにより除去可能であり、除去の結果、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの著しい安定化が図られる。ここで用いられる酸及び/又は酸無水物として好適に用いられる化合物を例示すれは、以下のとおりである。即ち、塩酸、硫酸などの無機酸類;酢酸、蟻酸、プロピオン酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類およびその酸無水物類である。 The metal salt or residual metal at the molecular end coexisting in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is obtained by converting the 2-hydroxyisobutyric acid polymer after polymerization into an organic acid, an inorganic acid, an organic acid anhydride and / or an orthoester of an organic acid, Preferably, it can be removed by washing with an organic acid, an inorganic acid, an organic acid anhydride or a mixture thereof, and as a result of the removal, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is significantly stabilized. Examples of the compounds suitably used as the acid and / or acid anhydride used here are as follows. That is, inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid; aliphatic carboxylic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, and adipic acid, and acid anhydrides thereof.

本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの酸性物質処理とは、前記のような有機酸、無機酸、有機酸無水物及び/又は有機酸のオルトエステルによる処理を意味する。これらの酸又は酸無水物処理は、溶液相、懸濁分散相、溶融相のいずれでも可能であり、溶液相で実施する場合、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは水と混和しないトルエンやクロロホルムのような有機溶剤に溶解し、3当量以下の希薄な無機酸水溶液あるいは有機酸又は有機酸無水物、あるいはオルトエステルを用いて、液−液洗浄法によって金属成分を除去することができる。処理後、処理液は一般公知の液−液分離手法によって、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー含有相から分離される。懸濁分散相実施する場合は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを膨潤若しくは非晶相と混和可能な有機溶剤を用いて、溶液相と同様の方法で金属成分を除去することができる。溶融相で実施する場合は、有機酸無水物あるいはオルトエステルを溶融相に混和させることで、金属成分を除去することが可能である。溶融相で処理する場合、処理後、酸無水物又はオルトエステルを混和したままで、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーをそれを含む樹脂組成物としてそのまま用いる場合がある。従って、溶融相で処理する場合は、有機酸無水物又はオルトエステルの添加量は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー中に共存する金属成分に対して、10倍量当量以下、好ましくは5倍当量以下、更に好ましくは2倍当量以下で用いるのが好ましい。 In the present invention, the acidic substance treatment of 2-hydroxyisobutyric acid polymer means treatment with an organic acid, inorganic acid, organic acid anhydride and / or orthoester of organic acid as described above. These acid or acid anhydride treatments can be carried out in any of the solution phase, suspension / dispersion phase, and melt phase. When carried out in the solution phase, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is not miscible with water, such as toluene or chloroform. It can be dissolved in an organic solvent and the metal component can be removed by a liquid-liquid washing method using a diluted inorganic acid aqueous solution of 3 equivalents or less, an organic acid or an organic acid anhydride, or an ortho ester. After the treatment, the treatment liquid is separated from the 2-hydroxyisobutyric acid polymer-containing phase by a generally known liquid-liquid separation technique. When the suspension / dispersion phase is carried out, the metal component can be removed in the same manner as in the solution phase by using an organic solvent which is capable of swelling or mixing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer with the amorphous phase. When carried out in the molten phase, it is possible to remove the metal component by incorporating an organic acid anhydride or orthoester into the molten phase. When processing in a melt phase, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer may be used as it is as a resin composition containing the acid anhydride or orthoester after mixing. Therefore, when processing in the melt phase, the addition amount of the organic acid anhydride or orthoester is 10 times equivalent or less, preferably 5 times equivalent or less with respect to the metal component coexisting in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. More preferably, it is used in an amount of 2 times or less.

本発明における2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、他のポリマーとブレンド及び/又は複合化して樹脂組成物として用いる場合は、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)成分が10重量%以上であれば、後述する選択的ケミカルリサイクルが何ら問題なく実施可能である。しかしながら、実際的な操作効率を考えたとき、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)成分が20重量%以上のものが好ましい。 When the 2-hydroxyisobutyric acid polymer in the present invention is used as a resin composition by blending and / or complexing with another polymer, if the poly (2-hydroxyisobutyric acid) component is 10% by weight or more, it will be described later. Selective chemical recycling can be carried out without any problems. However, considering practical operation efficiency, it is preferable that the poly (2-hydroxyisobutyric acid) component is 20% by weight or more.

前記樹脂組成物は、実用的な物性を発現するために他の汎用樹脂や強化用繊維類やフィラー類や添加剤等が共存した、いわゆるブレンド、アロイ、コンポジット、複合樹脂組成物であってもよい。共存可能な成分としては、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの実用物性及びケミカルリサイクルを妨げないことが必要な要件である。実用的な物性を付与するための他の汎用樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類;ポリスチレン、ABS、ASなどのスチレン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;ポリカーボネート(PC)、PC/ABS、PC/ASなどのポリカーボネート系樹脂;ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコールなどのビニルアルコール系樹脂;変性ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリオキシメチレンなどのエンジニアリングプラスチック類;ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどの耐衝撃性改良用ゴム類;ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリテトラメチレンサクシネート、ポリテトラメチレンサクシネートアジペート、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリパラジオキサノン、アセチルセルロース、ポリ−γ−グルタミン酸、ポリリシンなどの生分解性改良剤などが好適に用いられる。これらの樹脂類の添加量は、製品物性に要求される物性に応じて適宜選択することができるが、一般的に2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー100重量部に対して900重量部以下、好ましくは400重量部以下、更に好ましくは100重量部以下である。これらの樹脂類は、通常、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー樹脂組成物のケミカルリサイクルの際に溶融し、再ペレット化によってマテリアルリサイクルされる。 The resin composition may be a so-called blend, alloy, composite, composite resin composition in which other general-purpose resins, reinforcing fibers, fillers, additives, etc. coexist in order to express practical physical properties. Good. As a component that can coexist, it is a necessary requirement that the physical properties of 2-hydroxyisobutyric acid polymer and chemical recycling are not hindered. Other general-purpose resins for imparting practical physical properties include, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene; styrene resins such as polystyrene, ABS and AS; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polycarbonate (PC), PC / ABS, PC / AS and other polycarbonate resins; polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol and other vinyl alcohol resins; modified polyphenylene ether, polyamide, polyoxymethylene and other engineering plastics; butadiene rubber, styrene Impact-resistant rubbers such as butadiene rubber, isoprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber; polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyhydroxyal Biodegradability improvers such as noate, polytetramethylene succinate, polytetramethylene succinate adipate, polycaprolactone, polyglycolic acid, polyparadioxanone, acetylcellulose, poly-γ-glutamic acid, polylysine and the like are preferably used. . The amount of these resins added can be appropriately selected according to the physical properties required for the product physical properties, but is generally 900 parts by weight or less, preferably 400 parts per 100 parts by weight of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. The amount is not more than parts by weight, more preferably not more than 100 parts by weight. These resins are usually melted during chemical recycling of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer resin composition, and material recycling is performed by re-pelletizing.

強化用繊維類及びフィラー類としては、特に制限されず、公知の強化用繊維類及びフィラー類が何ら制限無く用いられるが、好適に使用される繊維類としては、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、ケナフなどの植物由来のセルロース繊維などであり、また、好適に使用されるフィラー類としては、ガラスマイクロビーズ、チョーク、石英、長石、雲母、タルク、ケイ酸塩、カオリン、ゼオライト、アルミナ、シリカ、マグネシア、フェライト、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの無機フィラー類;エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、パーフルオロ樹脂などの有機フィラー類などがあり、これらのフィラー類は1種又は2種以上を混合して使用してもかまわない。これらのフィラー類の添加量は、製品に要求される物性に応じて適宜選択することができるが、一般的に2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー100重量部に対して200重量部以下、好ましくは100重量部以下、更に好ましくは50重量部以下である。 The reinforcing fibers and fillers are not particularly limited, and known reinforcing fibers and fillers are used without any limitation. Examples of the fibers that are preferably used include, for example, glass fibers, carbon fibers, Cellulose fibers derived from plants such as kenaf and the like, and fillers that are preferably used include glass microbeads, chalk, quartz, feldspar, mica, talc, silicate, kaolin, zeolite, alumina, silica, Inorganic fillers such as magnesia, ferrite, barium sulfate, calcium carbonate; organic fillers such as epoxy resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, phenol resin, polyimide resin, polyamide resin, unsaturated polyester resin, perfluoro resin, etc. These fillers can be used alone or in combination of two or more. It may also be used. The addition amount of these fillers can be appropriately selected according to the physical properties required for the product, but is generally 200 parts by weight or less, preferably 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. Part or less, more preferably 50 parts by weight or less.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物に共存可能なその他の添加剤としては、難燃剤、加水分解抑制剤、結晶化促進剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤、相溶化剤、帯電防止剤などである。これらの添加剤は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの実用物性やケミカルリサイクル挙動に、顕著な影響を及ぼさない範囲で添加可能であり、通常、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物100重量部に対して5重量部以下、好ましくは3重量部以下で使用される。難燃剤としては、縮合型又は非縮合型リン酸エステルなどのリン系難燃化剤;水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物系難燃化合物類;ホウ酸系難燃化合物類;硫酸金属化合物、アンチモン系化合物、酸化鉄化合物、硝酸金属化合物、チタン系化合物、ジルコニウム系化合物、モリブデン系化合物、アルミニウム系化合物などの無機系難燃化合物類;トリアジン環を有するシアヌレート化合物などのチッソ系難燃化合物類;シリコーンオイル、低融点ガラス、オルガノシロキサンなどのシリカ系難燃化合物類;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、アルミン酸カルシウムなどのコロイド系難燃化合物類などが用いられる。 Other additives that can coexist in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer resin composition include flame retardants, hydrolysis inhibitors, crystallization accelerators, lubricants, UV absorbers, antioxidants, mold release agents, and compatibilizers. Agents, antistatic agents and the like. These additives can be added within a range that does not significantly affect the practical physical properties and chemical recycling behavior of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, and are usually added to 100 parts by weight of the resin composition of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. The amount is 5 parts by weight or less, preferably 3 parts by weight or less. Examples of flame retardants include phosphorus-based flame retardants such as condensed or non-condensed phosphate esters; metal hydroxide-based flame retardant compounds such as aluminum hydroxide; boric acid-based flame retardant compounds; Inorganic flame retardant compounds such as antimony compounds, iron oxide compounds, metal nitrate compounds, titanium compounds, zirconium compounds, molybdenum compounds, aluminum compounds; nitrogen flame retardant compounds such as cyanurate compounds having a triazine ring Silica-based flame retardant compounds such as silicone oil, low melting point glass and organosiloxane; colloidal flame retardant compounds such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and calcium aluminate are used.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物に、共存可能な加水分解抑制剤としては、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの加水分解を抑制する機能を有する、公知の加水分解抑制剤が何ら制限無く使用できる。好適に使用される加水分解抑制剤としては、カルボジイミド化合物類、イソシアネート化合物類、オキサゾリン化合物類であり、これらの加水分解抑制剤の添加量は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物100重量部に対して5重量部以下、好ましくは3重量部以下、更に好ましくは1重量部以下である。 As a hydrolysis inhibitor that can coexist in the resin composition of 2-hydroxyisobutyric acid polymer, a known hydrolysis inhibitor having a function of suppressing hydrolysis of 2-hydroxyisobutyric acid polymer can be used without any limitation. . Preferred hydrolysis inhibitors include carbodiimide compounds, isocyanate compounds, and oxazoline compounds. The amount of these hydrolysis inhibitors added is 100 parts by weight of a 2-hydroxyisobutyric acid polymer resin composition. Is 5 parts by weight or less, preferably 3 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or less.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物は、種々の用途に応用可能である。例えば、この樹脂組成物を用いて、ラジオ、マイク、テレビ、キーボード、携帯型音楽再生機、携帯電話、パソコン、各種レコーダー類などの電気・電子機器の筐体などの成形物が得られる。また、自動車の内装部品類や各種梱包材、各種化粧シート類などの用途にも使用できる。これらの成形物の成形方法としては、例えば、フィルム成形、シート成形、押出成形、または射出成形などが挙げられ、中でも電気・電子機器製品部品の成形には射出成形が好ましく利用される。より具体的には、押出成形は、常法に従い、例えば単軸押出機、多軸押出機、タンデム押出機などの公知の押出成形機を用いて行うことができる。また、射出成形は、常法に従い、例えばインラインスクリュー式射出成形機、多層射出成形機、二頭式射出成形機などの公知の射出成形機を用いて行うことができる。 The resin composition of 2-hydroxyisobutyric acid polymer is applicable to various uses. For example, by using this resin composition, molded articles such as casings of electric / electronic devices such as radios, microphones, televisions, keyboards, portable music players, mobile phones, personal computers, and various recorders can be obtained. It can also be used for applications such as automobile interior parts, various packing materials, and various decorative sheets. Examples of molding methods for these molded products include film molding, sheet molding, extrusion molding, and injection molding. Among them, injection molding is preferably used for molding electrical / electronic device product parts. More specifically, the extrusion molding can be performed according to a conventional method, for example, using a known extrusion molding machine such as a single-screw extruder, a multi-screw extruder, or a tandem extruder. The injection molding can be performed according to a conventional method using a known injection molding machine such as an in-line screw injection molding machine, a multilayer injection molding machine, or a two-head injection molding machine.

本発明が最終的に目的とするところは、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの資源循環利用法であり、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを水やアルコールによる加溶媒分解して、あるいは触媒の存在下に熱分解して、2−ヒドロキシイソ酪酸やその誘導体等、あるいはメタクリル酸やそのエステル等の原料物質に変換し、これらを原料として用いることによって再びポリマーを合成し、再利用することにある。従って、本発明のもう一つの態様は、バイオリサイクル及びケミカルリサイクルが可能な2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを解重合するに際し、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを水及び/又はアルコールの存在下に加溶媒分解して、2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を得るか、又は、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを又は用いないで熱分解することによって、メタクリル酸及び/又は2−ヒドロキシイソ酪酸の環状2量体を得ることからなる2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法である。以下、この解重合方法について説明する。 The final object of the present invention is a method for recycling resources of 2-hydroxyisobutyric acid polymer, and solvolysis of 2-hydroxyisobutyric acid polymer with water or alcohol, or heat in the presence of a catalyst. It is to be decomposed and converted into a raw material such as 2-hydroxyisobutyric acid or a derivative thereof, or methacrylic acid or an ester thereof, and by using these as raw materials, a polymer is synthesized again and reused. Therefore, another aspect of the present invention is that when depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer that can be biorecycled and chemically recycled, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is solvated in the presence of water and / or alcohol. Decompose to obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or derivatives thereof, or thermally decompose with or without the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, thereby cyclic of methacrylic acid and / or 2-hydroxyisobutyric acid A method for depolymerizing 2-hydroxyisobutyric acid polymer comprising obtaining a dimer. Hereinafter, this depolymerization method will be described.

ここで水又はアルコールの存在下での分解は、公知の加溶媒分解法を用いることができるが、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを2−ヒドロキシイソ酪酸またはそのエステルに変換する場合、直接に水溶液あるいはアルコールとの接触によって行われるのが好ましい。一方、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーのような低分子量個体の2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体に変換する場合、加熱水蒸気雰囲気中で2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを加水分解する方法が、反応後の後処理の容易さ、カルボキシル基の自己触媒作用による加水分解の促進効果、所定の分子量に変換するための反応制御の容易さなど、さまざまの利点のために好ましい方法である。 Here, for the decomposition in the presence of water or alcohol, a known solvolysis method can be used. However, when the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is converted into 2-hydroxyisobutyric acid or an ester thereof, an aqueous solution or It is preferably carried out by contact with alcohol. On the other hand, when converting to a 2-hydroxyisobutyric acid derivative having a low molecular weight such as a 2-hydroxyisobutyric acid oligomer, a method of hydrolyzing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer in a heated steam atmosphere is a post-treatment after reaction. This is a preferable method because of various advantages such as ease, promotion effect of hydrolysis by autocatalysis of a carboxyl group, and ease of reaction control for conversion to a predetermined molecular weight.

2−ヒドロキシイソ酪酸に変換するための加水分解は、固形分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは15〜1,000質量部の水を加えて行う。加水分解の場合の生成物は、主としてヒドロキシイソ酪酸及びその鎖状オリゴマーである。 加水分解の温度範囲としては、80〜250℃、好ましくは、150〜230℃、更に好ましくは、180〜210℃(100℃以上の場合は、水蒸気分解)。加水分解方法は特に制限されないが、水蒸気分解の場合は、オートクレーブ、もしくは水蒸気発生装置内で実施
される。触媒は特に用いる必要はないが、必要に応じ、例えば、触媒として、アンモニア、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ類、酸化第一鉄等の鉄酸化物、もしくは、希塩酸、希硫酸、トルエンスルホン酸などの酸類を用いてもよい。触媒の添加量は全体の0.5〜5重量%程度が適当である。加熱時間は特に限定されないが、0.25〜5時間が好ましく、1〜3時間がより好ましい。
更に、加水分解による溶解を促進する目的で加水分解酵素を用いてもよい。加水分解酵素の種類は特に限定されず、例えば、各種微生物由来リパーゼ等が挙げられるが、従来公知のものを単独または二種以上を併用して使用できる。
Hydrolysis for conversion to 2-hydroxyisobutyric acid is preferably performed by adding 15 parts by mass or more, more preferably 15 to 1,000 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the solid content. The product in the case of hydrolysis is mainly hydroxyisobutyric acid and its chain oligomers. As a temperature range of hydrolysis, it is 80-250 degreeC, Preferably, 150-230 degreeC, More preferably, it is 180-210 degreeC (in the case of 100 degreeC or more, steam decomposition). The hydrolysis method is not particularly limited, but in the case of steam decomposition, it is carried out in an autoclave or a steam generator. Although it is not necessary to use a catalyst in particular, for example, as a catalyst, ammonia, aqueous ammonia, sodium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and other iron oxides, iron oxides such as ferrous oxide, or Acids such as dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, and toluene sulfonic acid may be used. The amount of the catalyst added is suitably about 0.5 to 5% by weight of the whole. Although heating time is not specifically limited, 0.25-5 hours are preferable and 1-3 hours are more preferable.
Furthermore, a hydrolase may be used for the purpose of promoting dissolution by hydrolysis. The type of hydrolase is not particularly limited, and examples thereof include various microorganism-derived lipases. Conventionally known ones can be used alone or in combination of two or more.

加アルコール分解の場合には、生成物は主として、ヒドロキシイソ酪酸エステル及びその鎖状オリゴマーのエステルである。アルコールの種類としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等を用いることができる。加アルコール分解の場合の温度は、100〜250℃、好ましくは、130〜220℃、更に好ましくは、150〜200℃である。加アルコール分解方法としては、通常、加圧反応容器内で実施される。触媒を用いる場合、触媒の添加量は、加水分解の場合と同様であり、加熱時間も同様である。 In the case of alcoholysis, the product is mainly the ester of hydroxyisobutyric acid ester and its chain oligomers. As the type of alcohol, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, octanol and the like can be used. The temperature in the case of alcoholysis is 100 to 250 ° C, preferably 130 to 220 ° C, and more preferably 150 to 200 ° C. The alcoholysis decomposition method is usually carried out in a pressurized reaction vessel. When a catalyst is used, the amount of catalyst added is the same as in the case of hydrolysis, and the heating time is also the same.

加熱水蒸気雰囲気で2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーに変換する場合、加熱水蒸気処理の温度及び圧力は、100〜155℃、及び0.10〜0.56MPaの条件下で行われるのが好ましい。かかる範囲の場合、加水分解速度が実用上十分に大きく、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの溶融が起こりにくく、その他のポリマーとの分離が容易となる。また、より好ましい加熱水蒸気処理の温度及び圧力は、100〜135℃、及び0.10〜0.32MPaである。かかる範囲の場合、上記した効果に加えて、水蒸気の圧力が比較的低く抑えられ、安全面での問題が生じにくくなるという効果も得られる。また、加水分解の時間は、容器内の温度及び圧力、並びに目標とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの分子量に応じて、適宜選択されるが、30分〜5時間で処理するのが処理プロセス上適当である。加水分解反応中の反応容器中の水蒸気量は、本加水分解処理全体を通じて、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー内部での自己触媒的加水分解を実行する観点から、好ましくは550〜2,800g/m、より好ましくは550〜1,700g/mの範囲で維持するのが適当である。When converting a 2-hydroxyisobutyric acid polymer into a 2-hydroxyisobutyric acid oligomer in a heated steam atmosphere, the temperature and pressure of the heated steam treatment are performed under conditions of 100 to 155 ° C. and 0.10 to 0.56 MPa. Is preferred. In such a range, the hydrolysis rate is sufficiently large in practical use, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is hardly melted, and separation from other polymers becomes easy. Moreover, the temperature and pressure of a more preferable heating steam process are 100-135 degreeC, and 0.10-0.32 MPa. In such a range, in addition to the above-described effects, the pressure of water vapor can be suppressed to be relatively low, and an effect that safety problems are less likely to occur can be obtained. The hydrolysis time is appropriately selected according to the temperature and pressure in the container and the molecular weight of the target 2-hydroxyisobutyric acid polymer, but the treatment is performed in 30 minutes to 5 hours. Is appropriate. The amount of water vapor in the reaction vessel during the hydrolysis reaction is preferably 550 to 2,800 g / m 3 from the viewpoint of performing autocatalytic hydrolysis inside the 2-hydroxyisobutyric acid polymer throughout the hydrolysis process. More preferably, it is appropriate to maintain in the range of 550 to 1,700 g / m 3 .

本発明において、オリゴマーとは、一般には、ポリマーの低分子量成分のものをいうが、本明細書では、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーをポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)と区別している。即ち、本明細書におけるポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)とは2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーを除く高分子量体を意味する。一方、本明細書における2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーは、定性的には非晶相の均一分解から不均一分解へと移行する臨界点での分子量(臨界点分子量)未満の分子量として定義される。かかる臨界点を超えることによって、結晶相同士を結びつけている非晶相において進行する加水分解によって非晶相の強度が著しく低下し、弱い外的圧力によって容易にクラックが生じ破断が起きやすくなる(崩壊臨界値)。崩壊臨界値に到ると成型体は崩壊しやすくなる。定量的な臨界点分子量は、結晶化度や結晶サイズ(ラメラ厚に相当する繰り返し分子長)に依存する。一方、崩壊臨界値は、結晶配向やラメラ結晶同士を結ぶ分子密度、並びに外圧の程度、及び外圧のかかる方向性などによって様々に変化する値であるが、通常、「崩壊臨界値」よりも「臨界点分子量」の方が、値としては大きい。 In the present invention, an oligomer generally refers to a low molecular weight component of a polymer, but in this specification, a 2-hydroxyisobutyric acid oligomer is distinguished from poly (2-hydroxyisobutyric acid). That is, poly (2-hydroxyisobutyric acid) in the present specification means a high molecular weight product excluding 2-hydroxyisobutyric acid oligomers. On the other hand, the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer in the present specification is qualitatively defined as a molecular weight less than the molecular weight at the critical point (critical point molecular weight) at which the amorphous phase shifts from homogeneous decomposition to heterogeneous decomposition. By exceeding such a critical point, the strength of the amorphous phase is remarkably lowered by the hydrolysis proceeding in the amorphous phase connecting the crystalline phases, and cracks are easily generated due to weak external pressure, and breakage easily occurs ( Collapse critical value). When the collapse critical value is reached, the molded body tends to collapse. The quantitative critical point molecular weight depends on crystallinity and crystal size (repeated molecular length corresponding to lamellar thickness). On the other hand, the collapse critical value is a value that varies in various ways depending on the crystal orientation, the molecular density connecting the lamella crystals, the degree of external pressure, the direction of external pressure, etc. The value of “critical point molecular weight” is larger.

臨界点分子量に達する時間は、一般に、初期分子量、結晶化度、及び表面積に依存する。初期分子量が高いほど、臨界点分子量に到達する時間は長くなり、表面積が大きいほど、水蒸気の浸透開始面積が広がり、反応が加速しうる。一方、結晶化度が大きいほど、非晶質の割合が相対的に減少するため、非晶質部分で進行するランダム加水分解(均一な加水分解)が早期に非ランダム加水分解(不均一な加水分解)へと移行し、非晶質で優先される非ランダム加水分解(不均一な加水分解)は、結晶相を取り巻く非晶質部分の破断を促進し、早期に崩壊臨界値に到ることとなりやすい。崩壊臨界値に到るまでの時間を長くするには、結晶サイズを小さくし、結晶化度を低下させることが一つの方法であるが、一方で製品全体の強度の低下を招き、低応力での崩壊を招きやすい。また、結晶化度の低下は、優先的に分解しやすい非晶質部分を増加させるため、加水分解速度そのものを増大させうる。なお、本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーというときには、2−ヒドロキシイソ酪酸エステル構造ユニットおよび末端2−ヒドロキシイソ酪酸ユニットが全ユニットの90%以上のものをいい、その他の構造ユニットとして、前述のようなポリマーの場合と同じ成分を含み得るものとする。 The time to reach the critical point molecular weight generally depends on the initial molecular weight, crystallinity, and surface area. The higher the initial molecular weight, the longer the time to reach the critical point molecular weight, and the larger the surface area, the wider the water vapor permeation start area and the faster the reaction. On the other hand, as the degree of crystallinity increases, the proportion of amorphous material relatively decreases, so that random hydrolysis (uniform hydrolysis) that proceeds in the amorphous portion is accelerated earlier by non-random hydrolysis (non-uniform hydrolysis). Non-random hydrolysis (non-uniform hydrolysis), which is preferred for amorphous materials, promotes fracture of the amorphous part surrounding the crystalline phase and reaches the collapse critical value at an early stage. It is easy to become. One way to increase the time to reach the collapse critical value is to reduce the crystal size and reduce the crystallinity, but this leads to a decrease in the overall strength of the product, resulting in low stress. It is easy to invite collapse. Further, since the decrease in crystallinity increases the amorphous portion that is preferentially decomposed, the hydrolysis rate itself can be increased. In the present invention, the term “2-hydroxyisobutyric acid oligomer” means that the 2-hydroxyisobutyric acid ester structural unit and the terminal 2-hydroxyisobutyric acid unit are 90% or more of the total units. The same components as in the case of polymers such as

また、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーは、以下のような特徴を有している。(1)機械的強度が小さいため、容易に破砕・粉砕されやすい。(2)熱分解温度が低いため、より小さなエネルギーで原料に変換される。(3)加水分解速度が大きいため、溶液系では容易に2−ヒドロキシイソ酪酸に変換される。(4)固体であるため、液の漏洩や酸性による腐食がない。(5)破砕・粉砕後は、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)成型品のように嵩高くはない。このような特徴は、使用済みプラスチック成型品をケミカルリサイクルする際に不可避となる、輸送・破砕・保管プロセスを効率的に行うために極めて有効である。 The 2-hydroxyisobutyric acid oligomer has the following characteristics. (1) Since the mechanical strength is small, it is easily crushed and pulverized. (2) Since the thermal decomposition temperature is low, it is converted into a raw material with smaller energy. (3) Since the hydrolysis rate is high, it is easily converted to 2-hydroxyisobutyric acid in the solution system. (4) Since it is a solid, there is no liquid leakage or corrosion due to acidity. (5) After crushing and crushing, it is not bulky like a molded product of poly (2-hydroxyisobutyric acid). Such a feature is extremely effective for efficiently carrying out the transportation, crushing, and storage processes that are unavoidable when chemically recycling used plastic molded products.

本発明において回収される2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーは、その重量平均分子量が1,000未満になると、融点が著しく低下し、軟化しやすくなる。さらに、加水分解の進行によって、親水性のカルボキシル基や水酸基の生成が促進され、凝縮水分を吸着・水和することにより、膨潤しやすくなる。膨潤した2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーは融着を起こしやすく、結果的に破砕・粉砕化を妨げることとなりやすい。かかる膨潤や融着を防ぐために、水蒸気処理の後に再び減圧しながら冷却し、系内の水蒸気を排出後、乾燥空気及び/または不活性ガスを導入することによって、融着の主要因である残留水分を効率的に排除することにより、効果的に破砕・粉砕化しやすい固体状の2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーとすることができる。 When the weight-average molecular weight of the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer recovered in the present invention is less than 1,000, the melting point is remarkably lowered and it becomes easy to soften. Furthermore, the progress of hydrolysis promotes the generation of hydrophilic carboxyl groups and hydroxyl groups, and it becomes easy to swell by adsorbing and hydrating condensed water. The swollen 2-hydroxyisobutyric acid oligomer tends to cause fusion, and as a result, tends to hinder crushing and pulverization. In order to prevent such swelling and fusion, cooling is performed while reducing the pressure again after the water vapor treatment, and after the water vapor in the system is discharged, dry air and / or inert gas is introduced, which is a main factor of fusion. By efficiently removing moisture, a solid 2-hydroxyisobutyric acid oligomer that can be effectively crushed and pulverized can be obtained.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーのケミカルリサイクルによる循環利用を有意に効果的かつ容易にするためには、回収される2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーの破砕や粉砕化を容易にすることが重要となる。そして、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーの破砕や粉砕化の指標となり得る、上記した臨界点分子量が結晶サイズに依存するという観点より、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマー及び/又はその誘導体の重量平均分子量は50,000以下であることが好ましく、30,000以下であることがより好ましく、20,000以下であることがさらに好ましく、15,000以下であることが特に好ましく、1,000〜15,000であることが最も好ましい。また、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマー及び/又はその誘導体の数平均分子置は25,000以下であることが好ましく、15,000以下であることがより好ましく、10,000以下であることが更に好ましく、7,500以下であることが特に好ましく、1,000〜7,500であることが最も好ましい。 In order to significantly effectively and easily circulate the 2-hydroxyisobutyric acid polymer by chemical recycling, it is important to facilitate the crushing and pulverization of the recovered 2-hydroxyisobutyric acid oligomer. From the viewpoint that the critical point molecular weight described above, which can serve as an index for crushing or grinding the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer, depends on the crystal size, the weight-average molecular weight of the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer and / or its derivative is 50. Is preferably 30,000 or less, more preferably 30,000 or less, further preferably 20,000 or less, particularly preferably 15,000 or less, and 1,000 to 15,000. Most preferably it is. Further, the number average molecular position of the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer and / or derivative thereof is preferably 25,000 or less, more preferably 15,000 or less, and still more preferably 10,000 or less. 7,500 or less is particularly preferable, and 1,000 to 7,500 is most preferable.

本発明の加水分解によるオリゴマー化によれば、使用済みの嵩高い2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成型品を、輸送・保管に効率的な嵩密度の大きな2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマー破砕物又は粉砕物へと容易に変換することができる。また、ケミカルリサイクルの対象となるのは、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成型品とその他のポリマー成型品との混合物である場合が多い。前記混合物から優先的に2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成型品だけを加水分解して2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーとし、容易に破砕・粉砕可能な結果として、2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーの破砕物・粉砕物をその他のポリマー成型品から容易に分離回収できる。従って、使用済みの高分子量の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー、又は2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを含む樹脂混合物からなる成型品を、後述する熱分解によるケミカルリサイクルする上で、その前処理方法として本態様の加水分解処理方法を極めて効果的に利用できる。即ち、本発明は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成型品と他のポリマー成型品との混合物から、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成型品を優先的に嵩密度の大きな2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーの破砕物・粉砕物に変換し、輸送・保管に有効なケミカルリサイクルの前処理方法を提供することができる。 According to the oligomerization by hydrolysis of the present invention, a used bulky 2-hydroxyisobutyric acid polymer molded product is converted into a crushed or pulverized 2-hydroxyisobutyric acid oligomer having a large bulk density that is efficient for transportation and storage. And can be easily converted. Also, what is subject to chemical recycling is often a mixture of a 2-hydroxyisobutyric acid polymer molded product and other polymer molded products. Only the 2-hydroxyisobutyric acid polymer molded product is preferentially hydrolyzed from the mixture to form 2-hydroxyisobutyric acid oligomer, and as a result of being easily crushed and pulverized, crushed and pulverized material of 2-hydroxyisobutyric acid oligomer Can be easily separated and recovered from other polymer molded products. Therefore, this aspect is used as a pretreatment method for chemical recycling by thermal decomposition, which will be described later, for a molded product comprising a used high molecular weight 2-hydroxyisobutyric acid polymer or a resin mixture containing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer. Can be used very effectively. That is, the present invention is a mixture of a 2-hydroxyisobutyric acid polymer molded product and another polymer molded product. -It can be converted into a pulverized product to provide a pretreatment method for chemical recycling that is effective for transportation and storage.

本発明における2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの循環利用のもう一つの態様は、熱分解による2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体あるいはメタクリル酸及び/又はメタクリル酸エステルへの変換によるケミカルリサイクル方法である。 Another embodiment of the cyclic utilization of the 2-hydroxyisobutyric acid polymer in the present invention is a chemical recycling method by conversion to a 2-hydroxyisobutyric acid derivative or methacrylic acid and / or methacrylic acid ester by thermal decomposition.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー及び前記した加水分解方法により得られる2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーからは、熱分解によって各種の環状オリゴマー、直鎖状オリゴマー、メタクリル酸及びメタクリル酸オリゴマーができる。これらの熱分解生成物の中でも、ポリマーを再生する際に有用な環状二量体であるTMG若しくはメタクリル酸に優先的に変換することができる。熱分解によりTMGあるいはメタクリル酸を得る場合、好ましくは190〜350℃、より好ましくは200〜300℃の温度で加熱する。かかる範囲の場合、短時間で解重合を行うことができる。かかる熱分解の際、圧力は、0.01MPa以下、より好ましくは0.005MPa以下、さらに好ましくは0.001MPa以下、最も好ましくは0.0001〜0.001MPaの減圧下で実施するほうがTMGあるいはメタクリル酸の高い回収率を得るために有利である。 From the 2-hydroxyisobutyric acid polymer and the 2-hydroxyisobutyric acid oligomer obtained by the hydrolysis method described above, various cyclic oligomers, linear oligomers, methacrylic acid and methacrylic acid oligomers can be produced by thermal decomposition. Among these pyrolysis products, it can be preferentially converted to TMG or methacrylic acid, which is a cyclic dimer useful in regenerating the polymer. When obtaining TMG or methacrylic acid by thermal decomposition, it is preferably heated at a temperature of 190 to 350 ° C, more preferably 200 to 300 ° C. In such a range, depolymerization can be performed in a short time. During the pyrolysis, the pressure is 0.01 MPa or less, more preferably 0.005 MPa or less, more preferably 0.001 MPa or less, and most preferably 0.0001 to 0.001 MPa. It is advantageous to obtain a high acid recovery.

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー及び2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーのみの加熱下では、熱分解の際に十分な反応速度が得られないような場合には、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー及び2−ヒドロキシイソ酪酸オリゴマーを、触媒を用いて減圧下で接触熱分解することによって2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体あるいはメタクリル酸およびメタクリル酸オリゴマーを得ることが好ましい。また、適切な触媒を用いる熱分解なよって、TMGあるいはメタクリル酸をより選択的に変換・回収することができる。熱分解の温度は200℃以上が好ましい。 When only a 2-hydroxyisobutyric acid polymer and a 2-hydroxyisobutyric acid oligomer are heated and a sufficient reaction rate cannot be obtained during thermal decomposition, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer and 2-hydroxyisobutyric acid are used. It is preferable to obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof or a methacrylic acid and methacrylic acid oligomer by catalytically decomposing the oligomer under reduced pressure using a catalyst. Further, TMG or methacrylic acid can be more selectively converted and recovered by thermal decomposition using an appropriate catalyst. The pyrolysis temperature is preferably 200 ° C. or higher.

TMGに選択的に変換するための触媒は、均一系のエステル交換触媒であれば特に制限されることはなく、例えば、オクチル酸スズが挙げられる。また、メタクリル酸に選択的に変換するための触媒は、金属酸化物系触媒であれば特に制限無く用いることができる。好ましいメタクリル酸選択触媒としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類酸化物類;酸化スズなどの長周期III〜XV属の金属酸化物類であり、より好ましくは、アルカリ土類金属酸化物類およびSnやTi、Zr、Znの酸化物であり、更に好ましくは、アルカリ土類金属酸化物類とSnOである。本発明で用いられるアルカリ土類金属化合物は、何ら特別なものである必要はない。一般に知られているアルカリ土類金属化合物としては、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物などがあり、それらの酸化物、水酸化物、炭酸化物、及び有機酸との塩類等が好適に用いられる。好ましくは、カルシウム化合物とマグネシウム化合物が入手のしやすさ等から好ましく用いられる。更に好ましくは、マグネシウムの酸化物が熱分解反応の選択性から好適に用いられる。本発明において最も好適に用いられる触媒であるマグネシウムの酸化物としては、一般に海水から、あるいは鉱石から製造されている酸化マグネシウムであれば、特に制限されず利用できる。好適に用いられる酸化マグネシウムとしては、軽焼マグネシア、重焼マグネシア、電融マグネシアなどである。 The catalyst for selective conversion to TMG is not particularly limited as long as it is a homogeneous transesterification catalyst, and examples thereof include tin octylate. Moreover, the catalyst for selectively converting to methacrylic acid can be used without particular limitation as long as it is a metal oxide catalyst. Preferable methacrylic acid selection catalysts include, for example, alkaline earth oxides such as magnesium oxide and calcium oxide; long-period III-XV metal oxides such as tin oxide, and more preferably alkaline earth metals Oxides and oxides of Sn, Ti, Zr and Zn, more preferably alkaline earth metal oxides and SnO. The alkaline earth metal compound used in the present invention need not be special. Commonly known alkaline earth metal compounds include calcium compounds, magnesium compounds, barium compounds and the like, and oxides, hydroxides, carbonates, salts with organic acids, and the like are preferably used. Preferably, a calcium compound and a magnesium compound are preferably used because of their availability. More preferably, magnesium oxide is suitably used from the viewpoint of the thermal decomposition reaction selectivity. As the oxide of magnesium which is the catalyst most suitably used in the present invention, any magnesium oxide generally produced from seawater or ore can be used without any particular limitation. Examples of magnesium oxide that can be suitably used include light-burned magnesia, heavy-burned magnesia, and electrofused magnesia.

本発明においては、アルカリ土類金属化合物及び/又は金属酸化物類は、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物中の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー成分100重量部当たり0.1〜10重量部、好ましくは0.2〜5重量部加えられる。本発明における接触熱分解の一例としてオクチル酸スズ触媒を用いたTMGへの選択変換について述べると、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの100重量部に対して0.01〜5重量部のオクチル酸スズを添加し、200〜300℃で1〜10時間ポリマーを熱分解してTMG留分を得ることができる。なお、熱分解して蒸気として留出してくるTMGを蒸留塔に通して分留し、精製TMGを回収することもできる。熱分解蒸留工程からのTMG解分の純度は高いが、さらに、晶析法、有機溶剤を用いた再結晶化法によって精製することにより、より純度の高いTMGを得ることができる。 In the present invention, the alkaline earth metal compound and / or metal oxide is 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of 2-hydroxyisobutyric acid polymer component in the resin composition of 2-hydroxyisobutyric acid polymer, Preferably 0.2 to 5 parts by weight are added. As an example of catalytic pyrolysis in the present invention, selective conversion to TMG using a tin octylate catalyst will be described. 0.01 to 5 parts by weight of tin octylate is added to 100 parts by weight of 2-hydroxyisobutyric acid polymer. And a TMG fraction can be obtained by pyrolyzing the polymer at 200 to 300 ° C. for 1 to 10 hours. In addition, TMG which is pyrolyzed and distilled as a vapor can be passed through a distillation column and fractionated to recover purified TMG. Although the purity of the TMG solution from the pyrolysis distillation step is high, TMG having higher purity can be obtained by further purification by a crystallization method or a recrystallization method using an organic solvent.

本発明において、純度の高いTMGあるいはメタクリル酸を回収する方法として、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物を、例えば、200〜300℃の温度範囲に設定された熱分解反応器中に投入することが望ましいが、より低温から昇温する方法も選択可能である。好適に利用される熱分解反応器としては、バッチ式、連続式のいずれも実施可能である。好適に用いられる反応器としては、押出機(エクストルーダー)、オートクレーブ、流動床式反応器などである。押出機を用いる場合、シリンダーの各ブロックの温度設定とスクリューの回転数、スクリューの形状、一軸/二軸スクリューなどの形式によって、熱分解温度や熱分解速度の制御及び昇温速度を、本発明における温度範囲に設定することが可能である。 In the present invention, as a method for recovering high-purity TMG or methacrylic acid, a 2-hydroxyisobutyric acid polymer resin composition is charged into, for example, a thermal decomposition reactor set to a temperature range of 200 to 300 ° C. Although it is desirable, a method of raising the temperature from a lower temperature can also be selected. As the pyrolysis reactor suitably used, either batch type or continuous type can be implemented. Suitable reactors include an extruder, an autoclave, a fluidized bed reactor, and the like. In the case of using an extruder, the control of the thermal decomposition temperature, the thermal decomposition rate, and the heating rate can be controlled according to the temperature setting of each block of the cylinder, the number of rotations of the screw, the shape of the screw, the type of uniaxial / biaxial screw, etc. It is possible to set the temperature range at.

これらの熱分解反応器を用いて、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物の熱分解を実施する場合、生成したTMGあるいはメタクリル酸は気相中に揮発して来るため、気相成分を取り出すプロセスが不可欠である。上記した各反応器は、気相成分を取り出すための排出口、及び/又は、気相成分を押出し置換するための窒素ガス等の不活性ガスの注入口を有する。例えば、ベント構造を有する押出機の場合、ベント口が排出口として好適に用いられる。ベント口より気相成分を取り出す際に、一般的には、減圧下に取り出す方法が好適に実施される。減圧度及び/又は排気速度は、気化成分の量や温度に応じて設定することができるが、通常、0.01MPa以下、より好ましくは0.005MPa以下、更に好ましくは0.001MPa以下の減圧度で好適に実施される。以上のような方法・手段で、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの樹脂組成物から、TMGあるいはメタクリル酸を高選択的に回収することができる。 When the thermal decomposition of the resin composition of 2-hydroxyisobutyric acid polymer is carried out using these thermal decomposition reactors, the produced TMG or methacrylic acid is volatilized in the gas phase, so that the gas phase components are taken out. Process is essential. Each of the reactors described above has a discharge port for taking out the gas phase component and / or an inlet of an inert gas such as nitrogen gas for extruding and replacing the gas phase component. For example, in the case of an extruder having a vent structure, the vent port is preferably used as the discharge port. When taking out the gas phase component from the vent port, generally, a method of taking it out under reduced pressure is preferably carried out. The degree of vacuum and / or the exhaust speed can be set according to the amount and temperature of the vaporized component, but is usually 0.01 MPa or less, more preferably 0.005 MPa or less, and even more preferably 0.001 MPa or less. Is preferably implemented. TMG or methacrylic acid can be highly selectively recovered from the 2-hydroxyisobutyric acid polymer resin composition by the above-described methods and means.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]ピルビン酸メチルからの2−ヒドロキシイソ酪酸メチルの合成(下記の化8の反応式参照)。 [Example 1] Synthesis of methyl 2-hydroxyisobutyrate from methyl pyruvate (see the reaction formula of the following chemical formula 8).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

冷却管、滴下ロートを具備した100mL三口フラスコに、ピルビン酸メチル2.00g(19.60mmol)と脱水テトラヒドロフラン(THF)20mLを投入した。氷冷下、窒素雰囲気でメチルマグネシウムブロマイド18.15mL(1.08mol/L;THF溶液,19.60mmol)と、脱水THF15mLの混合液を滴下ロートより滴下した。滴下終了後、室温で1時間反応を行った。反応の進行は薄層クロマトグラフィー(TLC、展開溶媒;塩化メチレン)で追跡した。反応終了後、室温まで放冷し、これに10%塩化アンモニウム水溶液を徐々に加え反応を停止させた。反応溶液を塩化メチレンで抽出、水洗後、有機層を分取した。有機層は無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濾取して、溶媒を減圧留去した。残渣をプレパレイティブTLCに付し生成物:2−ヒドロキシイソ酪酸メチルを単離した。収量1.15g(収率50%)。IRとGCMSの値は以下のとおりであった。 A 100 mL three-necked flask equipped with a condenser and a dropping funnel was charged with 2.00 g (19.60 mmol) of methyl pyruvate and 20 mL of dehydrated tetrahydrofuran (THF). Under ice cooling, a mixed solution of 18.15 mL (1.08 mol / L; THF solution, 19.60 mmol) of methylmagnesium bromide and 15 mL of dehydrated THF was added dropwise from a dropping funnel in a nitrogen atmosphere. After completion of the dropping, the reaction was performed at room temperature for 1 hour. The progress of the reaction was followed by thin layer chromatography (TLC, developing solvent; methylene chloride). After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool to room temperature, and 10% ammonium chloride aqueous solution was gradually added thereto to stop the reaction. The reaction solution was extracted with methylene chloride and washed with water, and then the organic layer was separated. The organic layer was dehydrated with anhydrous sodium sulfate, the solution was collected by filtration, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was subjected to preparative TLC to isolate the product: methyl 2-hydroxyisobutyrate. Yield 1.15 g (50% yield). IR and GCMS values were as follows:

IR(cm-1):3461(νOH), 2983, 2952−1737(νC=O), 1465, 1430, 1374, 1275, 1193, 1145, 986, 883, 814, 767, 616; GCMS(EI):m/Z
103(M-15)
IR (cm-1): 3461 (νOH), 2983, 2952-1737 (νC = O), 1465, 1430, 1374, 1275, 1193, 1145, 986, 883, 814, 767, 616; GCMS (EI): m / Z
103 (M-15)

[実施例2]乳酸エチルからの2−ヒドロキシイソ酪酸の合成(下記の化9の反応式参照)。 [Example 2] Synthesis of 2-hydroxyisobutyric acid from ethyl lactate (see the reaction formula of the following chemical formula 9).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

乳酸エチル(0.4g、0.003mol)と炭酸ジメチル(5.5g、0.061mol)をアンプル管に加え、触媒として炭酸セシウム(2.2g、0.006mol)を加えた。アンプル管を液体窒素で十分冷やし凍結した後に真空ポンプで減圧し、その後、窒素雰囲気下で内容物を水浴上で融解し窒素置換を行った。再度、液体窒素温度に冷却して真空ポンプで減圧しながらガスバーナーを用いて封管を行った。封管したものを150℃に設定したドライブロックバス上で7時間反応させた。1時間ごとにアンプル管を振り混ぜながら7時間の反応終了後、取り出したアンプル管を水に浸し一晩静置した。その後、反応液をデカンテーションし、アンプル管内表面上に析出した白色透明で針状の結晶を回収した。収量は10mg以下であった。生成した結晶はH−NMRを用いて構造確認を行った。結果は以下のとおりであった。Ethyl lactate (0.4 g, 0.003 mol) and dimethyl carbonate (5.5 g, 0.061 mol) were added to the ampoule tube, and cesium carbonate (2.2 g, 0.006 mol) was added as a catalyst. The ampule tube was sufficiently cooled with liquid nitrogen and frozen, and then the pressure was reduced with a vacuum pump, and then the contents were melted on a water bath in a nitrogen atmosphere to perform nitrogen replacement. The tube was sealed again using a gas burner while cooling to liquid nitrogen temperature and reducing the pressure with a vacuum pump. The sealed tube was reacted on a drive lock bath set at 150 ° C. for 7 hours. After completion of the reaction for 7 hours while shaking the ampule tube every hour, the taken ampule tube was immersed in water and allowed to stand overnight. Thereafter, the reaction solution was decanted, and white transparent and needle-like crystals deposited on the inner surface of the ampoule tube were collected. The yield was 10 mg or less. The structure of the produced crystal was confirmed using 1 H-NMR. The results were as follows.

1H-NMR
(CDCl3、TMS基準、ppm): 1.55 (s, CH3)
1 H-NMR
(CDCl3, TMS standard, ppm): 1.55 (s, CH3)

[参考例1]2−ヒドロキシイソ酪酸からテトラメチルグリコリド(TMG)の合成とTMGの開環重合によるポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の合成(下記の化10の反応式参照)。 [Reference Example 1] Synthesis of tetramethyl glycolide (TMG) from 2-hydroxyisobutyric acid and synthesis of poly (2-hydroxyisobutyric acid) by ring-opening polymerization of TMG (see the reaction formula of the following chemical formula 10).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

2−ヒドロキシイソ酪酸(40.0g、0.38mol)を200mlの丸底フラスコに入れ、トルエン
(100ml)を加え撹拌した。これをDean-Stark
Trapを用いて還流し、p−トルエンスルホン酸(p−TSA)(3.7g、0.02mol))を0.05当量加え48時間反応させた。水分受器トラップに、出発物質と約等モル量(7.2ml、0.40mol)の水が溜まっていることを確認して、反応液を室温に戻し、減圧下トルエンを可能な限り取り除いた。これをジエチルエーテルで希釈して、水による洗浄を2回行った。更に飽和食塩水により有機層を洗浄した後、MgSO4を用いて乾燥させ、減圧濃縮を行うと白色の結晶が24.4g得られた。更に、再結晶法により精製を行った。得られた粗結晶に酢酸エチル20mlを加え、50−60℃で加熱しながら全て溶解させた。これを徐々に冷却しながらn−ヘキサンを少量ずつ加えてゆき、ドラフト内で一晩静置したところ無色透明の結晶が得られた。この操作をさらに二回繰り返して20.1g(0.12mol)の透明な結晶TMGを得た。合成収率73%であった。IRやNMR等の値は以下のとおりであった。
2-hydroxyisobutyric acid (40.0 g, 0.38 mol) was placed in a 200 ml round bottom flask, and toluene (100 ml) was added and stirred. Dean-Stark
It refluxed using Trap, 0.05 equivalent of p-toluenesulfonic acid (p-TSA) (3.7g, 0.02mol)) was added, and it was made to react for 48 hours. After confirming that the starting material and about equimolar amount (7.2 ml, 0.40 mol) of water had accumulated in the moisture receiver trap, the reaction solution was returned to room temperature, and toluene was removed as much as possible under reduced pressure. . This was diluted with diethyl ether and washed twice with water. Further, the organic layer was washed with saturated brine, dried over MgSO4, and concentrated under reduced pressure to obtain 24.4 g of white crystals. Further, purification was performed by a recrystallization method. 20 ml of ethyl acetate was added to the obtained crude crystals, and all were dissolved while heating at 50-60 ° C. While this was gradually cooled, n-hexane was added little by little, and the mixture was allowed to stand overnight in a draft to obtain colorless and transparent crystals. This operation was further repeated twice to obtain 20.1 g (0.12 mol) of transparent crystalline TMG. The synthesis yield was 73%. Values such as IR and NMR were as follows.

FT-IR(一回反射):(cm-1) 2985 (C-H, CH3), 1740 (C=O, carboxylic group), 1H-NMR
(CDCl3) (ppm): 1.73 (12H, s, CH3)、EI-MS: m/z = 173 (M+1)+、DSC: Tm83.1℃
FT-IR (single reflection): (cm-1) 2985 (CH, CH3), 1740 (C = O, carboxylic group), 1H-NMR
(CDCl3) (ppm): 1.73 (12H, s, CH3), EI-MS: m / z = 173 (M + 1) +, DSC: Tm83.1 ° C

次に、合成したTMG(8.0g、0.046mol)を100mlアンプル管に入れ、液体窒素で冷却しながら、真空ポンプによる減圧及び塩化カルシウム管を通した乾燥窒素の加圧下に融解する操作を3回行い、凍結脱気乾燥を行った。これを室温に戻し、重合開始剤としてLi-t-Buを1.7Mペンタン溶液(30μl、0.05mmol)を10−3当量加えて、再び液体窒素で冷却しながら真空ポンプによる減圧操作を行った。減圧を行いながらガスバーナーを用いて封管して、130℃のオイルバス中で8時間反応させると白色の固体が得られた。反応終了後、管を開封し、生成した白色固体はクロロホルムに溶解し、大過剰のメタノールに滴下して−35℃で一晩静置した。白色の沈殿物を吸引濾過により濾し分けながらアセトンで洗浄すると白色の粉末状が得られた。これをバキュームオーブンを用いて110℃で2時間減圧乾燥させた。得られたポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の収量は、7.1gで重合収率は88.8%であった。得られたポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)は、H−NMRにより構造確認、GPCにより分子量、DSCによりガラス転移温度と融点を測定した。結果は以下のとおりであった。Next, an operation of putting the synthesized TMG (8.0 g, 0.046 mol) into a 100 ml ampoule tube and melting it under reduced pressure by a vacuum pump and pressurized dry nitrogen through a calcium chloride tube while cooling with liquid nitrogen. It performed 3 times and freeze deaeration drying was performed. This was returned to room temperature, Li-t-Bu as a polymerization initiator was added with 1.7 M pentane solution (30 μl, 0.05 mmol) in 10 −3 equivalent, and the pressure was reduced by a vacuum pump while cooling with liquid nitrogen again. It was. The tube was sealed with a gas burner while reducing the pressure, and reacted for 8 hours in an oil bath at 130 ° C. to obtain a white solid. After completion of the reaction, the tube was opened, and the produced white solid was dissolved in chloroform, added dropwise to a large excess of methanol, and allowed to stand overnight at -35 ° C. The white precipitate was washed with acetone while separating by suction filtration to obtain a white powder. This was dried under reduced pressure at 110 ° C. for 2 hours using a vacuum oven. The yield of the obtained poly (2-hydroxyisobutyric acid) was 7.1 g, and the polymerization yield was 88.8%. The obtained poly (2-hydroxyisobutyric acid) was confirmed by 1 H-NMR for structure confirmation, GPC for molecular weight, and DSC for glass transition temperature and melting point. The results were as follows.

1H-NMR(CDCl3)
(ppm): 1.54 (s, CH3)
GPC(ポリスチレン換算):Mn 22000、MW 32000
DSC: Tg = 70.8℃、Tm = 190.7℃
1 H-NMR (CDCl3)
(ppm): 1.54 (s, CH3)
GPC (polystyrene conversion): Mn 22000, MW 32000
DSC: Tg = 70.8 ℃, Tm = 190.7 ℃

[実施例3及び比較例1]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の希塩酸処理による熱安定化。
ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)(Mn8100、Mw12000)0.2087gを、100mL容量の三角フラスコに取り、これにクロロホルム20mLを加えて攪拌して溶解した。この溶液を分液ロートに移し、1NのHCl水溶液10mLで3回洗浄を行った。その後、クロロホルム溶液を分離し、この溶液からロータリーエバポレーターを用いて、減圧下にクロロホルムを溜去した。溜去後、フラスコ底部に残ったフィルム状のポリマーを取り出し、真空下、40℃で4時間乾燥した。乾燥したフィルム状のサンプルは、TG/DTAを用いて、窒素ガス気流(100mL/min)下、昇温速度9℃/minの条件400℃まで加熱した。その結果、熱分解による重量減少は、約250℃から開始し、310℃でほぼ完全に消失した。比較として、無処理のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を用いて、同様の条件下でTG/DTAを用いて加熱した。その結果、熱分解による重量減少は、約235℃から開始し、295℃でほぼ完全に消失した。以上の結果を比較すると、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を1NのHCl水溶液で洗浄することにより、約15℃の熱分解温度が上昇し、熱安定化することが確認された
Example 3 and Comparative Example 1 Thermal stabilization of poly (2-hydroxyisobutyric acid) by treatment with dilute hydrochloric acid.
0.2087 g of poly (2-hydroxyisobutyric acid) (Mn8100, Mw12000) was taken in a 100 mL Erlenmeyer flask, and 20 mL of chloroform was added to this and stirred to dissolve. This solution was transferred to a separatory funnel and washed three times with 10 mL of 1N aqueous HCl. Thereafter, the chloroform solution was separated, and chloroform was distilled off from the solution under reduced pressure using a rotary evaporator. After distillation, the film-like polymer remaining at the bottom of the flask was taken out and dried under vacuum at 40 ° C. for 4 hours. The dried film-like sample was heated to 400 ° C. under a nitrogen gas stream (100 mL / min) using a TG / DTA at a temperature rising rate of 9 ° C./min. As a result, the weight loss due to thermal decomposition started at about 250 ° C and almost completely disappeared at 310 ° C. For comparison, untreated poly (2-hydroxyisobutyric acid) was used and heated with TG / DTA under similar conditions. As a result, the weight loss due to thermal decomposition started at about 235 ° C and almost completely disappeared at 295 ° C. Comparing the above results, it was confirmed that by washing poly (2-hydroxyisobutyric acid) with a 1N HCl aqueous solution, the thermal decomposition temperature of about 15 ° C. was increased and thermal stabilization was achieved.

[実施例4〜6及び比較例2]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)のブレンドフィルムの作成。
表1に示した量のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)(Mn8100、Mw12000)とポリカーボネート(PC、Mn11000、Mw34000)、ポリコハク酸ブチル(PBS、Mn25600、Mw72000)及び、ポリカプロラクトン(PCL、Mw120000)を20mL容量のサンプル管瓶にとり、その中にクロロホルム4mLを加え、一晩室温で攪拌して溶解した。双方のポリマーが溶解した溶液は無色透明であった。この溶液を5cm内径のフラットシャーレに移し、水平台上で溶剤のクロロホルムを徐々に気化させてキャスト膜を形成させた。得られたフィルムは無職透明乃至白色であったが、単離可能なフィルムであった。単離されたフィルムは、真空下70℃、5時間の条件で乾燥を行った。真空乾燥器内からフィルムを取り出し、示差走査熱量計(DSC)を用いて、熱的性質の測定を、窒素気流(50mL/min)下、9℃/minの昇温速度で加熱した。その結果、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)とブレンドした他樹脂の結晶融解に基づく吸熱ピークがそれぞれ表1に記載した温度で観測された。比較として、他の樹脂をブレンドせずに、実施例4〜6と同じ分子量のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)のみを同様の方法でキャスト試験(比較例2)を行った。しかしながら、比較例2の場合には、実施例4〜6と異なり、単離可能なフィルムは形成しなかった。以上の結果から、他の樹脂の共存が、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)のフィルム形成に効果的に働いたことが明らかである。
[Examples 4 to 6 and Comparative Example 2] Preparation of blend film of poly (2-hydroxyisobutyric acid).
Poly (2-hydroxyisobutyric acid) (Mn8100, Mw12000), polycarbonate (PC, Mn11000, Mw34000), polybutyl succinate (PBS, Mn25600, Mw72000), and polycaprolactone (PCL, Mw120,000) in the amounts shown in Table 1. It took in the sample tube bottle of a 20 mL capacity | capacitance, chloroform 4mL was added in it, and it stirred and dissolved at room temperature overnight. The solution in which both polymers were dissolved was colorless and transparent. The solution was transferred to a flat petri dish having an inner diameter of 5 cm, and the solvent chloroform was gradually evaporated on a horizontal table to form a cast film. The obtained film was unemployed transparent or white, but was an isolatable film. The isolated film was dried under vacuum at 70 ° C. for 5 hours. The film was taken out from the inside of the vacuum dryer, and the thermal property was measured using a differential scanning calorimeter (DSC) under a nitrogen stream (50 mL / min) at a heating rate of 9 ° C./min. As a result, endothermic peaks based on crystal melting of other resins blended with poly (2-hydroxyisobutyric acid) were observed at the temperatures shown in Table 1, respectively. For comparison, a cast test (Comparative Example 2) was carried out in the same manner only for poly (2-hydroxyisobutyric acid) having the same molecular weight as in Examples 4 to 6 without blending other resins. However, in the case of Comparative Example 2, unlike Examples 4 to 6, an isolatable film was not formed. From the above results, it is clear that the coexistence of other resins worked effectively on the film formation of poly (2-hydroxyisobutyric acid).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

[実施例7〜9及び比較例3]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の熱分解(下記の化11の反応式参照)。 [Examples 7 to 9 and Comparative Example 3] Thermal decomposition of poly (2-hydroxyisobutyric acid) (see the reaction formula of Chemical Formula 11 below).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)及び熱分解触媒を表2の割合で試料瓶に測り取り、クロロホルム(5ml)に溶解させ、3時間撹拌した。この溶液をフラットシャーレに移し、水平台上で一晩静置乾燥させキャストフィルムを作成した。得られたフィルムは、バキュームオーブンで70℃に加熱させながら真空ポンプで減圧(17Pa)し、クロロホルムを完全に除去した。 Poly (2-hydroxyisobutyric acid) and the thermal decomposition catalyst were weighed into a sample bottle at the ratio shown in Table 2, dissolved in chloroform (5 ml), and stirred for 3 hours. This solution was transferred to a flat petri dish and allowed to stand overnight on a horizontal platform to prepare a cast film. The obtained film was decompressed (17 Pa) with a vacuum pump while being heated to 70 ° C. in a vacuum oven, and chloroform was completely removed.

ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の熱分解は、表2の試料約10mgをアンプル管に取り、真空ポンプで3時間減圧乾燥した。続いて液体窒素で冷却し、真空ポンプで減圧しながら封管を行いガラスチューブ内に設置した。ガラスチューブオーブンは表2に示した所定の温度に設定し、30分の加熱を行った。分解生成物はアンプル内で発生し滞留した。加熱処理後、アンプル管を冷却して、破砕し内部の熱分解生成物をクロロホルムに溶解し、構造確認は1H-NMR分析により行った。生成物のモル組成比は1H-NMRスペクトルの積分比から算出した。結果を表2に記載した。For thermal decomposition of poly (2-hydroxyisobutyric acid), about 10 mg of the sample shown in Table 2 was taken in an ampoule tube and dried under reduced pressure with a vacuum pump for 3 hours. Subsequently, the tube was cooled with liquid nitrogen, sealed with a vacuum pump, and placed in a glass tube. The glass tube oven was set to the predetermined temperature shown in Table 2 and heated for 30 minutes. The decomposition product was generated and stayed in the ampoule. After the heat treatment, the ampoule tube was cooled and crushed, and the internal pyrolysis product was dissolved in chloroform. The structure was confirmed by 1H-NMR analysis. The molar composition ratio of the product was calculated from the integral ratio of 1 H-NMR spectrum. The results are shown in Table 2.

表2の結果から、触媒を全く用いなかった場合(比較例3)、主生成物はメタクリル酸(3)であったが、大量のアセトン(2)が生成し、TMG(1)の割合はわずかであった。熱分解触媒として、エステル交換触媒であるオクチル酸スズ(Sn(Oct)2)を用いた場合、TMGの生成量が著しく増加し、TMG選択的な熱分解が起こっていることが分かった。酸化スズ(SnO)および酸化マグネシウム(MgO)を添加した場合、メタクリル酸が大部分を占め、メタクリル酸選択的熱分解が進行していることがわかった。From the results in Table 2, when no catalyst was used (Comparative Example 3), the main product was methacrylic acid (3), but a large amount of acetone (2) was produced, and the ratio of TMG (1) was It was slight. When the octylate tin (Sn (Oct) 2 ), which is a transesterification catalyst, was used as the thermal decomposition catalyst, it was found that the amount of TMG produced was remarkably increased and TMG selective thermal decomposition occurred. When tin oxide (SnO) and magnesium oxide (MgO) were added, it was found that methacrylic acid occupied the majority and methacrylic acid selective thermal decomposition was progressing.

Figure 2010071019
Figure 2010071019

[実施例10]乳酸誘導体からの2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体の合成(下記の化12の反応式参照)。 [Example 10] Synthesis of a 2-hydroxyisobutyric acid derivative from a lactic acid derivative (see the reaction formula of the following chemical formula 12).

Figure 2010071019
Figure 2010071019

冷却管、窒素導入管(三方コック)、滴下漏斗、セプタムキャップを具備した内容積200mLの三口フラスコに攪拌子を入れ、窒素置換を行った。DL-乳酸エチル(18.07g、150mmol)とトリエチルアミン(31.6mL、230mmol)とクロロホルム150mlを添加し、氷水を用いてフラスコを0℃に冷却した。滴下漏斗にトリメチルシリルクロライド(29.2mL、230mmol)を入れ、これをゆっくりとフラスコ内に滴下した。滴下終了後、反応温度を室温に戻し、窒素雰囲気下で3時間反応させた。反応はGCガスクロマトグラフで追跡した。反応終了後、反応溶液を水で3回洗浄し、分取した有機層を無水硫酸マグネシウム上で脱水した。溶液を濾取し、クロロホルムを減圧留去した。得られた粗生成物の精製はシリカゲルカラムによって行った。その際、溶媒としてヘキサン:酢酸エチル(3:1)を使用した。純度99%(GC純度)の2−トリメチルシロキシプロパン酸エチルが、無色透明液体として7.0g得られた(収率:25%)。物性値は以下のとおりであった。 A stirrer was placed in a three-necked flask having an internal volume of 200 mL equipped with a cooling tube, a nitrogen introduction tube (three-way cock), a dropping funnel, and a septum cap, and nitrogen substitution was performed. DL-ethyl lactate (18.07 g, 150 mmol), triethylamine (31.6 mL, 230 mmol) and 150 ml of chloroform were added, and the flask was cooled to 0 ° C. using ice water. Trimethylsilyl chloride (29.2 mL, 230 mmol) was added to the dropping funnel, and this was slowly dropped into the flask. After completion of the dropwise addition, the reaction temperature was returned to room temperature, and the reaction was performed for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The reaction was followed by GC gas chromatograph. After completion of the reaction, the reaction solution was washed with water three times, and the separated organic layer was dehydrated over anhydrous magnesium sulfate. The solution was filtered and chloroform was distilled off under reduced pressure. The resulting crude product was purified by a silica gel column. At that time, hexane: ethyl acetate (3: 1) was used as a solvent. As a colorless transparent liquid, 7.0 g of ethyl 2-trimethylsiloxypropanoate having a purity of 99% (GC purity) was obtained (yield: 25%). The physical properties were as follows.

1H-NMR:δ=0.16 ( 9H, s, Si(CH3)3)
), 1.27‐1.30 (
3H, t, J = 7.3 Hz, CH3 ), 1.39 ( 3H, d, J = 6.5 Hz, CH3
), 4.15‐4.22(
2H, q, CH2−), 4.28‐4.32( 1H, q, J = 6.8 Hz, CH )
1 H-NMR: δ = 0.16 (9H, s, Si (CH 3 ) 3 )
), 1.27-1.30 (
3H, t, J = 7.3 Hz, CH 3 ), 1.39 (3H, d, J = 6.5 Hz, CH 3
), 4.15-4.22 (
2H, q, CH 2- ), 4.28-4.32 (1H, q, J = 6.8 Hz, CH)

窒素導入管(三方コック)を具備した内容積100mLのナス型フラスコに攪拌子を入れ、窒素置換を行った。2−トリメチルシロキシプロパン酸エチル(0.5g、2.6mmol)と脱水THFを50mL
を加え、フラスコを−84℃(酢酸エチル+液体窒素)に冷却し、リチウムジイソプロピルアミド溶液(2.0Mヘプタン−テトラヒドロフラン−エチルベンゼン混合溶液)(1.3mL、2.6mmol)を加え、30分間、窒素雰囲気下で攪拌した。30分後、ヨウ化メチル(0.4mL、5.2mmol)を加え、−84℃を維持し、30分間攪拌した。反応終了後、10%塩化アンモニウム水溶液を加え反応を停止させた。反応溶液を塩化メチレンで抽出し、水洗を2回行い、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させた後、反応溶液を濾取し、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラム(溶媒:ヘキサン)で精製し、生成物2−トリメチルシロキシ−2−イソ酪酸エチルが、黄色液体として0.1g得られた(収率:19%)。物性値は以下のとおりであった。
A stirring bar was placed in an eggplant-shaped flask having an internal volume of 100 mL equipped with a nitrogen introduction tube (three-way cock), and nitrogen substitution was performed. 50 mL of ethyl 2-trimethylsiloxypropanoate (0.5 g, 2.6 mmol) and dehydrated THF
The flask was cooled to −84 ° C. (ethyl acetate + liquid nitrogen), lithium diisopropylamide solution (2.0 M heptane-tetrahydrofuran-ethylbenzene mixed solution) (1.3 mL, 2.6 mmol) was added, and 30 minutes. Stir in a nitrogen atmosphere. After 30 minutes, methyl iodide (0.4 mL, 5.2 mmol) was added and maintained at -84 ° C and stirred for 30 minutes. After completion of the reaction, 10% aqueous ammonium chloride solution was added to stop the reaction. The reaction solution was extracted with methylene chloride, washed twice with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, the reaction solution was collected by filtration, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was purified with a silica gel column (solvent: hexane), and 0.1 g of the product 2-ethyl trimethylsiloxy-2-isobutyrate was obtained as a yellow liquid (yield: 19%). The physical properties were as follows.

1H-NMR :δ=0.14 ( 9H , s , Si(CH3)3)
), 1.27‐1.30 (
3H , t , J = 7.3 Hz , CH3 ), 1.45 ( 6H, s, CH3 ),
4.14‐4.19 ( 2H
, q , J =7.0 Hz, CH2−), 13C-NMR : δ=2.01 , 14.1 , 28.6 , 60.9 , 75.0 , 176.
1 H-NMR: δ = 0.14 (9H, s, Si (CH 3 ) 3 )
), 1.27-1.30 (
3H, t, J = 7.3 Hz, CH 3 ), 1.45 (6H, s, CH 3 ),
4.14-4.19 (2H
, q, J = 7.0 Hz, CH 2- ), 13 C-NMR: δ = 2.01, 14.1, 28.6, 60.9, 75.0, 176.

[実施例11〜14]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の熱分解。
ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)286.4mg及び熱分解触媒として酸化カルシウム(CaO)16.2mg(5重量%)を試料瓶に測り取り、クロロホルム (3ml)に溶解させ、3時間撹拌した。この溶液をフラットシャーレに移し、水平台上で一晩静置乾燥させキャストフィルムを作成した。得られたフィルムは、バキュームオーブンで50℃に加熱させながら真空ポンプで減圧しながら4時間乾燥させた。
[Examples 11 to 14] Thermal decomposition of poly (2-hydroxyisobutyric acid).
286.4 mg of poly (2-hydroxyisobutyric acid) and 16.2 mg (5% by weight) of calcium oxide (CaO) as a thermal decomposition catalyst were weighed into a sample bottle, dissolved in chloroform (3 ml), and stirred for 3 hours. This solution was transferred to a flat petri dish and allowed to stand overnight on a horizontal platform to prepare a cast film. The obtained film was dried for 4 hours while being reduced in pressure with a vacuum pump while being heated to 50 ° C. in a vacuum oven.

ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の熱分解は、熱分解−ガスクロマトグラフ/質量分析計(熱分解−GC/MS)を用いて行った。上記の試料約0.1mgをパイロライザーに投入し、60℃から表3に示した温度まで昇温速度9℃/分で昇温しながら熱分解を行った。熱分解生成物は、GC/MS装置で分離し、各成分の量をトータルイオンカウント(TIC)%として計測した。得られた結果を表3に示した。表3の結果から、高いメタクリル酸選択的熱分解が進行していることがわかった。 The thermal decomposition of poly (2-hydroxyisobutyric acid) was performed using a thermal decomposition-gas chromatograph / mass spectrometer (pyrolysis-GC / MS). About 0.1 mg of the above sample was put into a pyrolyzer, and pyrolysis was performed while the temperature was raised from 60 ° C. to the temperature shown in Table 3 at a rate of temperature rise of 9 ° C./min. Thermal decomposition products were separated by a GC / MS apparatus, and the amount of each component was measured as total ion count (TIC)%. The obtained results are shown in Table 3. From the results in Table 3, it was found that high methacrylic acid selective thermal decomposition was in progress.

Figure 2010071019
Figure 2010071019

[参考例2]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の平衡融点の測定。
参考例1で合成したポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)約10mgを、示差走査熱量計(DSC)を用いて、窒素気流(20mL/分)で加熱熱処理・冷却を繰り返すことによって、結晶化を促進し、熱処理温度と融点の確認を行った。その結果、熱処理温度を5℃ずつ徐々に上昇し、最終的に200℃で10分間保持した後に、その融点(Tm)を測定した結果、融点205.4℃を確認した。さらに、熱処理温度と融点の上昇曲線との交点(平衡融点)は、220℃であることが見出された。
[Reference Example 2] Measurement of equilibrium melting point of poly (2-hydroxyisobutyric acid).
Crystallization is promoted by repeatedly heating and cooling about 10 mg of poly (2-hydroxyisobutyric acid) synthesized in Reference Example 1 using a differential scanning calorimeter (DSC) in a nitrogen stream (20 mL / min). Then, the heat treatment temperature and the melting point were confirmed. As a result, the heat treatment temperature was gradually increased by 5 ° C. and finally held at 200 ° C. for 10 minutes, and then the melting point (Tm) was measured. As a result, the melting point of 205.4 ° C. was confirmed. Furthermore, the intersection (equilibration melting point) between the heat treatment temperature and the melting point rise curve was found to be 220 ° C.

[実施例15〜17]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の水蒸気分解。
ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)(Mn44,000、Mw 61,000)約10mgを試料瓶に測り取り、これを常圧水蒸気処理装置(直本工業製)の中で、180℃、200℃、および210℃の水蒸気を1時間吹き付けて、水蒸気による分解反応を行った。その後、サンプルをクロロホルムに溶解し、GPC装置を用いて分子量の測定を行った。その結果を表4に示した。表の結果から、水蒸気温度が高くなるにつれて、加水分解が効率的に進行することが見出された。
[Examples 15 to 17] Steam decomposition of poly (2-hydroxyisobutyric acid).
About 10 mg of poly (2-hydroxyisobutyric acid) (Mn 44,000, Mw 61,000) was weighed into a sample bottle, and this was measured at 180 ° C., 200 ° C. in an atmospheric steam treatment apparatus (manufactured by Naomoto Kogyo). And steam at 210 ° C. was blown for 1 hour to perform a decomposition reaction with water vapor. Then, the sample was melt | dissolved in chloroform and the molecular weight was measured using the GPC apparatus. The results are shown in Table 4. From the results of the table, it was found that hydrolysis proceeds efficiently as the water vapor temperature increases.

Figure 2010071019
Figure 2010071019

本発明によって、再生可能資源を原料として耐熱性と構造安定性と資源循環特性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを合成し、更に2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを選択的にポリマー原料である2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体、あるいはメタクリル酸及び/又はTMGに変換して、その資源循環利用を行うことが可能となった。このことは、化石資源に依存せず再生可能資源を有効利用する循環システムを構築する上で極めて効果的である。
According to the present invention, a 2-hydroxyisobutyric acid polymer excellent in heat resistance, structural stability and resource circulation characteristics is synthesized from a renewable resource as a raw material, and the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is selectively used as a polymer raw material. It has become possible to carry out resource recycling by converting it into hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or methacrylic acid and / or TMG. This is extremely effective in constructing a circulation system that makes effective use of renewable resources without depending on fossil resources.

【0005】
のために、このポリマーの再生可能資源からの合成、物性の安定化、さまざまの物性改良、及び選択的な原料への変換技術について鋭意研究を行った。その結果、乳酸及び乳酸誘導体などの再生可能資源由来物質から2−ヒドロキシイソ酪酸及びその誘導体が合成されることを見出した。また、2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体の重合によって得られる2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸及び/又は酸無水物を用いて洗浄することによって2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーが安定化されることを見出した。そして、更に、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーは、特定の分解方法を用いることによって、ポリマー原料である2−ヒドロキシイソ酪酸、2−ヒドロキシイソ酪酸の環状二量体あるいはメタクリル酸に選択的に変換可能であるという予想外の効果を見出した。
[0016]
そして、前記本発明の課題は、バイオリサイクル及びケミカルリサイクルが可能な2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造するに際し、原料の2−ヒドロキシイソ酪酸又はその誘導体として再生可能資源から得られたものを用い、かつ、重合によって得られた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸性物質処理によって安定化することを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法によって達成される。そして、更に、本発明のもう一つの課題は、前記のような2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを解重合するに際し、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを水及び/又はアルコールの存在下に加溶媒分解して、2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を得るか、又は、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを熱分解することによって、メタクリル酸及び/又は2−ヒドロキシイソ酪酸の環状ニ量体を得ることを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法によって達成される。
[0017]
なお、本発明において2−ヒドロキシイソ酪酸の誘導体とは、α‐ヒドロキシイソ酪酸のアルキルエスチル、又はその環状2量体(テトラメチルグリコリド(TMG))、又はそのオリゴマーを意味し、乳酸誘導体とは、乳酸のアルキルエステル、又はラクチド、又はそのオリゴマーを意味する。
[0005]
For this purpose, we conducted extensive research on the synthesis of this polymer from renewable resources, stabilization of physical properties, improvement of various physical properties, and selective conversion to raw materials. As a result, it has been found that 2-hydroxyisobutyric acid and its derivatives are synthesized from materials derived from renewable resources such as lactic acid and lactic acid derivatives. Moreover, it discovered that 2-hydroxyisobutyric acid polymer was stabilized by wash | cleaning 2-hydroxyisobutyric acid polymer obtained by superposition | polymerization of a 2-hydroxyisobutyric acid derivative using an acid and / or an acid anhydride. . Furthermore, 2-hydroxyisobutyric acid polymer can be selectively converted into 2-hydroxyisobutyric acid, a cyclic dimer of 2-hydroxyisobutyric acid, or methacrylic acid by using a specific decomposition method. I found an unexpected effect.
[0016]
And when the subject of the present invention manufactures 2-hydroxyisobutyric acid polymer in which biorecycling and chemical recycling are possible, using what was obtained from renewable resources as raw material 2-hydroxyisobutyric acid or its derivative, And it is achieved by the manufacturing method of 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized by stabilizing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer obtained by superposition | polymerization by an acidic substance process. Further, another object of the present invention is to solvolyze the 2-hydroxyisobutyric acid polymer in the presence of water and / or alcohol when depolymerizing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer as described above. To obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or obtain a cyclic dimer of methacrylic acid and / or 2-hydroxyisobutyric acid by thermally decomposing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer. It is achieved by a depolymerization method of 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized by
[0017]
In the present invention, a derivative of 2-hydroxyisobutyric acid means an alkyl estil of α-hydroxyisobutyric acid, or a cyclic dimer thereof (tetramethyl glycolide (TMG)), or an oligomer thereof. Means an alkyl ester of lactic acid, lactide, or an oligomer thereof.

【0006】
発明の効果
[0018]
本発明によれば、(1)再生可能資源を原料にして、乳酸ポリマーの問題点を改善した高性能のポリマーを合成することが可能となる。また、(2)酸性物質を用いた処理によって、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマー中に残存する重合開始剤成分を除去でき、その結果として安定性に優れた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを得ることができる。更に、(3)相溶/非相溶性の多くの他の樹脂とのブレンドによって、耐水性や柔軟性、更なる耐熱性などが付加可能であり、加えて、(4)加熱水蒸気や、一般的なエステル交換触媒、酸化マグネシウムなどの塩基性物質を用いることによって、選択的にポリマー原料へと変換可能となり、資源循環方法として利用価値が非常に大きい。
発明を実施するための形態
[0019]
本発明は、再生可能資源を原料として2−ヒドロキシイソ酪酸を、次いで2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを合成し、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの安定化と物性改善を図り、更にその資源循環利用の方法に関するものである。本発明において再生可能資源とは、植物や動物、あるいは微生物によって生産される有機物資源、及び、これら有機物資源から誘導された二次資源をいう。
[0020]
ここで有機物資源としては、例えば、アセトン、乳酸、ピルビン酸、エタノール、アンモニアなどの一次発酵生産物を意味し、それから誘導された二次資源とは、乳酸から誘導される乳酸ポリマー;乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、ラクチドなどの乳酸エステル類;ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチルなどのピルビン酸エステル類;及び、メタノール、一酸化炭素、二酸化炭素、水素などの有機物資源の熱分解生成物などを意味する。
[0021]
本発明において、2−ヒドロキシイソ酪酸とは、α−ヒドロキシイソ酪酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸、2,2−ジメチルグリコール酸、又は、2−ヒドロキシ―2,2−ジメチル酢酸とも呼ばれる水酸基を有す
[0006]
Effects of the Invention [0018]
According to the present invention, (1) it is possible to synthesize a high-performance polymer with improved problems of lactic acid polymer using renewable resources as a raw material. Further, (2) the treatment using an acidic substance can remove the polymerization initiator component remaining in the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, and as a result, a 2-hydroxyisobutyric acid polymer having excellent stability can be obtained. . Furthermore, (3) water resistance, flexibility, further heat resistance, etc. can be added by blending with many other compatible / incompatible resins, and in addition, (4) heated steam and general By using a basic substance such as a typical transesterification catalyst and magnesium oxide, it is possible to selectively convert it into a polymer raw material, which is very useful as a resource recycling method.
MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [0019]
The present invention synthesizes 2-hydroxyisobutyric acid and then 2-hydroxyisobutyric acid polymer using renewable resources as raw materials, stabilizes 2-hydroxyisobutyric acid polymer and improves physical properties, and further uses the resource recycling method It is about. In the present invention, the renewable resource refers to organic resources produced by plants, animals, or microorganisms, and secondary resources derived from these organic resources.
[0020]
Here, the organic resource means, for example, a primary fermentation product such as acetone, lactic acid, pyruvic acid, ethanol, ammonia, and the secondary resource derived therefrom is a lactic acid polymer derived from lactic acid; methyl lactate, Lactic acid esters such as ethyl lactate, butyl lactate and lactide; Pyruvate esters such as methyl pyruvate and ethyl pyruvate; and thermal decomposition products of organic resources such as methanol, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen means.
[0021]
In the present invention, 2-hydroxyisobutyric acid is also called α-hydroxyisobutyric acid, 2-hydroxy-2-methylpropionic acid, 2,2-dimethylglycolic acid, or 2-hydroxy-2,2-dimethylacetic acid. Has a hydroxyl group

【0028】
[0088]
H−NMR(CDCl3)
(ppm):1.54(s,CH3)
GPC(ポリスチレン換算):Mn22000、MW32000
DSC:Tg=70.8℃、Tm=190.7℃
[0089]
[実施例3及び比較例1]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)の希塩酸処理による熱安定化。
ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)(Mn8100、Mw12000)0.2087gを、100mL容量の三角フラスコに取り、これにクロロホルム20mLを加えて攪拌して溶解した。この溶液を分液ロートに移し、1NのHCl水溶液10mLで3回洗浄を行った。その後、クロロホルム溶液を分離し、この溶液からロータリーエバポレーターを用いて、減圧下にクロロホルムを溜去した。溜去後、フラスコ底部に残ったフィルム状のポリマーを取り出し、真空下、40℃で4時間乾燥した。乾燥したフィルム状のサンプルは、TG/DTAを用いて、窒素ガス気流(100mL/min)下、昇温速度9℃/minの条件400℃まで加熱した。その結果、熱分解による重量減少は、約250℃から開始し、310℃でほぼ完全に消失した。比較として、無処理のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を用いて、同様の条件下でTG/DTAを用いて加熱した。その結果、熱分解による重量減少は、約235℃から開始し、295℃でほぼ完全に消失した。以上の結果を比較すると、ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)を1NのHCl水溶液で洗浄することにより、約15℃の熱分解温度が上昇し、熱安定化することが確認された
[0090]
[実施例4〜6及び比較例2]ポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)のブレンドフィルムの作成。
表1に示した量のポリ(2−ヒドロキシイソ酪酸)(以下、PTMGと略記することがある)(Mn8100、Mw12000)とポリカーボネート(PC、Mn11000、Mw34000)、ポリコハク酸ブチル(PBS、Mn25600、Mw72000)及び、ポリカプロラクトン(PCL、Mw120000)を20mL容量のサンプル管瓶にとり、その中にクロロホルム4mLを加え、一晩室温で攪拌して溶
[0028]
[0088]
1 H-NMR (CDCl 3)
(Ppm): 1.54 (s, CH3)
GPC (polystyrene conversion): Mn22000, MW32000
DSC: Tg = 70.8 ° C., Tm = 190.7 ° C.
[0089]
Example 3 and Comparative Example 1 Thermal stabilization of poly (2-hydroxyisobutyric acid) by treatment with dilute hydrochloric acid.
0.2087 g of poly (2-hydroxyisobutyric acid) (Mn8100, Mw12000) was taken in a 100 mL Erlenmeyer flask, and 20 mL of chloroform was added to this and stirred to dissolve. This solution was transferred to a separatory funnel and washed three times with 10 mL of 1N aqueous HCl. Thereafter, the chloroform solution was separated, and chloroform was distilled off from the solution under reduced pressure using a rotary evaporator. After distillation, the film-like polymer remaining at the bottom of the flask was taken out and dried under vacuum at 40 ° C. for 4 hours. The dried film-like sample was heated to 400 ° C. under a nitrogen gas stream (100 mL / min) using a TG / DTA at a temperature rising rate of 9 ° C./min. As a result, the weight loss due to thermal decomposition started at about 250 ° C and almost completely disappeared at 310 ° C. For comparison, untreated poly (2-hydroxyisobutyric acid) was used and heated with TG / DTA under similar conditions. As a result, the weight loss due to thermal decomposition started at about 235 ° C and almost completely disappeared at 295 ° C. Comparing the above results, it was confirmed that by washing poly (2-hydroxyisobutyric acid) with a 1N HCl aqueous solution, the thermal decomposition temperature of about 15 ° C. was increased and the heat was stabilized [0090].
[Examples 4 to 6 and Comparative Example 2] Preparation of blend film of poly (2-hydroxyisobutyric acid).
Poly (2-hydroxyisobutyric acid) (hereinafter sometimes abbreviated as PTMG) (Mn8100, Mw12000) and polycarbonate (PC, Mn11000, Mw34000), polybutyl succinate (PBS, Mn25600, Mw72000) in the amounts shown in Table 1 ) And polycaprolactone (PCL, Mw120,000) in a 20 mL sample tube, add 4 mL of chloroform, and stir overnight at room temperature to dissolve.

Claims (11)

2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを製造するに際し、原料の2−ヒドロキシイソ酪酸又はその誘導体として再生可能資源から得られたものを用い、かつ、重合によって得られた2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを、酸性物質処理によって安定化することを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法。 When the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is produced, the raw material 2-hydroxyisobutyric acid or a derivative thereof obtained from a renewable resource is used, and the 2-hydroxyisobutyric acid polymer obtained by polymerization is converted into an acidic substance. A process for producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized by stabilization by treatment. 再生可能資源が、乳酸及び/又は乳酸誘導体であり、該乳酸及び/又は乳酸誘導体のメチル化によって2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を合成することを特徴とする請求項1記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法。 2. The renewable resource is lactic acid and / or a lactic acid derivative, and 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof is synthesized by methylation of the lactic acid and / or lactic acid derivative. Process for producing hydroxyisobutyric acid polymer. 乳酸及び/又は乳酸誘導体のメチル化によって2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を合成する際に、バイオマス由来のメチル化試剤を用いることを特徴とする請求項2記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法。 The 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 2, wherein a biomass-derived methylation reagent is used when synthesizing 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof by methylation of lactic acid and / or a lactic acid derivative. Manufacturing method. 再生可能資源から得られた2−ヒドロキシイソ酪酸又はその誘導体が、2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを解重合することによって得られた2−ヒドロキシイソ酪酸又はその環状2量体又はオリゴマーであることを特徴とする請求項1記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法。 2-hydroxyisobutyric acid or a derivative thereof obtained from a renewable resource is 2-hydroxyisobutyric acid or a cyclic dimer or oligomer obtained by depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer The method for producing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 1. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの酸性物質処理による安定化が、有機酸、無機酸、有機酸無水物又はこれらの混合物を用いて処理されるものであることを特徴とする請求項1記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの製造方法。 The 2-hydroxyisobutyric acid polymer is stabilized by treating with an acidic substance using an organic acid, an inorganic acid, an organic acid anhydride, or a mixture thereof. Process for producing hydroxyisobutyric acid polymer. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを解重合するに際し、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを水及び/又はアルコールの存在下に加溶媒分解して、2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を得るか、又は、該2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを又は用いないで熱分解することによって、メタクリル酸及び/又は2−ヒドロキシイソ酪酸の環状2量体を得ることを特徴とする2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。 In depolymerizing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer, the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is solvolyzed in the presence of water and / or alcohol to obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof, or Depolymerization of 2-hydroxyisobutyric acid polymer characterized by obtaining a cyclic dimer of methacrylic acid and / or 2-hydroxyisobutyric acid by thermal decomposition with or without using 2-hydroxyisobutyric acid polymer Method. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを加熱分解する際の触媒が、アルカリ土類金属化合物及び/又はエステル交換触媒であることを特徴とする請求項6記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。 The method for depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 6, wherein the catalyst for thermally decomposing the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is an alkaline earth metal compound and / or a transesterification catalyst. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを加熱水蒸気によって加熱分解し、2−ヒドロキシイソ酪酸及び/又はその誘導体を得ることを特徴とする請求項6記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。 The method for depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 6, wherein the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is thermally decomposed with heated steam to obtain 2-hydroxyisobutyric acid and / or a derivative thereof. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーが、他のポリマーとブレンド及び/又は複合化されている樹脂組成物を構成しているものであることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。 The 2-hydroxyisobutyric acid polymer constitutes a resin composition blended and / or complexed with another polymer, 2. -Depolymerization method of hydroxyisobutyric acid polymer. 2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーを加熱分解する際に、ベント構造を有する押出機を用いることを特徴とする請求項6記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。 The method for depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 6, wherein when the 2-hydroxyisobutyric acid polymer is thermally decomposed, an extruder having a vent structure is used. 2−ヒドロキシイソ酪酸誘導体が、2−ヒドロキシイソ酪酸の環状2量体又はオリゴマーであることを特徴とする請求項6記載の2−ヒドロキシイソ酪酸ポリマーの解重合方法。

The method for depolymerizing a 2-hydroxyisobutyric acid polymer according to claim 6, wherein the 2-hydroxyisobutyric acid derivative is a cyclic dimer or oligomer of 2-hydroxyisobutyric acid.

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US9522867B2 (en) * 2012-06-27 2016-12-20 Nippon Shokubai Co., Ltd. (meth)acrylic acid production method, and, hydrophilic resin production method
DE102013209821A1 (en) * 2013-05-27 2014-11-27 Evonik Industries Ag Process for the dehydration of alpha-substituted carboxylic acids
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2811511A (en) * 1953-11-12 1957-10-29 Du Pont Polymer from alpha-hydroxy isobutyric acid
JPS5988093A (en) * 1982-11-12 1984-05-21 K F Eng Kk Production of acetone and butanol
JPS63222696A (en) * 1987-03-13 1988-09-16 Idemitsu Kosan Co Ltd Production of alpha-hydroxycarboxylic acid
JP2821986B2 (en) * 1994-05-17 1998-11-05 株式会社日本製鋼所 Method for recovering lactide from polylactic acid products
JPH10204158A (en) * 1997-01-27 1998-08-04 Asahi Chem Ind Co Ltd Biodegradable polyester polymer
JP3669803B2 (en) * 1997-03-10 2005-07-13 三井化学株式会社 Purification method of polyester resin
JP3993938B2 (en) * 1998-06-05 2007-10-17 旭化成ケミカルズ株式会社 Biodegradable polyester copolymer

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