KR20160060296A - Method for removal of lactide from polylactide - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, disclosed is a method for producing polylactic acid through ring-opening polymerization by using lactide as a main ingredient. Production process simplicity, efficiency, and mass-production properties are ensured, and polylactic acid having high molecular weight and high purity is produced. In particular, non-reacted residual lactide may be effectively removed in a short time. The method for producing polylactic acid through ring-opening polymerization by using lactide as a main ingredient comprises the steps of: (a) sequentially dissolving, mixing, and polymerizing the lactide; cooling polymerized polylactic acid and making the same into pellets; and (c) removing residual lactide from the pellets of polylactic acid at a temperature which is lower than a polymerization temperature of step (a). Step (c) comprises a step of simultaneously removing the residual lactide while a temperature is increased and pressure is decreased.

Description

모노머가 제거된 폴리유산 제조방법{METHOD FOR REMOVAL OF LACTIDE FROM POLYLACTIDE}METHOD FOR REMOVAL OF LACTIDE FROM POLYLACTIDE BACKGROUND OF THE INVENTION < RTI ID = 0.0 > [0001]

본 발명은 폴리유산 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리유산 중합 후 잔류하는 락타이드를 효율적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polylactic acid, and more particularly, to a method for efficiently removing residual lactide after polylactic acid polymerization.

폴리유산(polylactic acid, PLA)은 폴리에스테르의 제조방법인 중축합 반응이나 또는 고리형 락톤(이량체)으로부터의 개환중합에 의해 제조될 수 있다. 락타이드 등과 같은 하이드록시산의 고리형 락톤의 개환 중합법은 이미 당 업계에 알려져 있다.Polylactic acid (PLA) can be produced by a polycondensation reaction which is a production method of a polyester or ring-opening polymerization from a cyclic lactone (dimer). Ring-opening polymerization of cyclic lactones of hydroxy acids such as lactide and the like is already known in the art.

락타이드를 개환중합하는 경우 락타이드 모노머와 폴리유산 폴리머 사이에서의 중합 평형이 존재하는데, 고온에서는 락타이드 모노머 쪽으로, 저온에서는 폴리유산 폴리머 쪽으로 평형이 이동한다. 따라서 150℃ 이상의 고온에서는 반응 혼합물 중 락타이드 모노머가 반드시 잔류하게 된다. 또한 저온으로 중합하는 경우 락타이드 모노머는 없어질 수 있는 반면, 상당히 장시간이 소요되어야만 고분자량의 폴리유산을 얻을 수 있다는 문제가 있다.In ring-opening polymerization of lactide, there is a polymerization equilibrium between the lactide monomer and the poly (lactic acid) polymer. The equilibrium shifts toward the lactide monomer at high temperature and toward the poly (lactic acid) polymer at low temperature. Therefore, the lactide monomer in the reaction mixture necessarily remains at a high temperature of 150 ° C or higher. In addition, when the polymerization is carried out at a low temperature, the lactide monomer may be eliminated, but if it takes a considerably long period of time, a high molecular weight polylactic acid can be obtained.

한편 높은 분자량의 폴리유산을 제조하는 방법으로, 일반적으로 용융중합법을 사용한다. 그러나 이러한 용융중합법은 몇 가지 단점이 있다. 일례로 높은 전환율에서 예비 중합체의 용융 점도(melt viscosity)가 급격하게 증가하는데, 이러한 고점도의 폴리유산을 교반하여 균일하게 혼합하기가 매우 어렵다. 또한 반응용기의 기벽을 따라 핫스팟(hot spots)을 유발하는 단점이 있다. 아울러, 이와 같이 생산된 폴리유산은 추가적으로 냉각 및 성형 공정을 필요로 하는데, 이러한 공정에서 반응 후 잔류하는 락타이드에 의해 폴리유산의 손실 및 오염이 발생하여 제조공정의 생산 수율이 저하되는 문제가 있다.On the other hand, as a method for producing high molecular weight poly (lactic acid), a melt polymerization method is generally used. However, this melt polymerization method has several disadvantages. For example, the melt viscosity of the prepolymer sharply increases at a high conversion rate, and it is very difficult to uniformly mix the high viscosity poly (lactic acid) with stirring. It also has the disadvantage of causing hot spots along the walls of the reaction vessel. In addition, the polylactic acid produced in this manner requires additional cooling and molding steps. In such a process, the lactide remaining after the reaction causes loss and contamination of the polylactic acid, thereby lowering the production yield in the manufacturing process .

일본 등록특허공보 제3055422호는 L-락타이드 및 촉매를 반응 탱크에 넣어 중합을 실시하고, 일정시간 경과하여 중합 반응이 진행되면 폴리유산을 공급해 냉각하고, 냉각된 중합물을 펠릿화한 후 중합물을 반응 탱크에 넣은 채로 감압해 미반응 락타이드를 승화시키는 기술을 개시하고 있으나, 고상 중합 및 미반응 모노머 제거 단계를 포함하는 중합 공정에 100시간 이상의 장시간이 소요되는 문제가 있다.Japanese Patent Registration No. 3055422 discloses a method in which L-lactide and a catalyst are put into a reaction tank to carry out polymerization, and when a polymerization reaction proceeds over a certain period of time, polylactic acid is supplied to cool the polymerized product, There is a problem in that the polymerization process including solid phase polymerization and unreacted monomer removal step takes a long time of 100 hours or more.

일본 등록특허공보 제3589333호는 폴리유산 펠렛을 원료 피더로부터 결정화기에 도입하여 폴리유산 펠렛을 먼저 결정화하고, 결정화한 폴리유산 펠릿을 호퍼 형태의 리액터에 보내, 가열된 불활성 가스로 펠렛 중의 잔류 락타이드를 가스화하여 배출하는 기술을 개시하고 있으나, 결정화 시간 및 잔류 모노머 제거를 포함하는 공정 시간이 30시간 내외로 역시 장시간이 소요된다.Japanese Patent Registration No. 3589333 discloses a method in which a polylactic acid pellet is introduced into a crystallizer from a raw material feeder to crystallize the polylactic acid pellet first and the crystallized polylactic acid pellet is sent to a reactor in the form of a hopper, But the process time including the crystallization time and the removal of the residual monomer is about 30 hours, which is also a long time.

본 발명은 락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서, 제조공정의 단순성, 효율성 및 양산성을 가지고 고분자량 및 고순도를 갖는 폴리유산을 제조하도록 하면서도, 특히 미반응 잔류 락타이드를 단시간에 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a process for producing poly (lactic acid) by ring-opening polymerization using lactide as a main raw material, which is capable of producing poly (lactic acid) having high molecular weight and high purity with simplicity, efficiency and mass productivity of the production process, And a method for efficiently removing lactide in a short period of time.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서, (a) 상기 락타이드를 용용 혼합한 후 중합하는 단계; (b) 상기 중합된 폴리유산을 냉각 및 펠렛화하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계의 중합 온도보다 낮은 온도에서 상기 펠렛화된 폴리유산으로부터 잔류 락타이드를 제거하는 단계;를 포함하되, 상기 (c) 단계는 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 상기 잔류 락타이드 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing polylactic acid by ring-opening polymerization using lactide as a main raw material, comprising the steps of: (a) mixing and mixing the lactide; (b) cooling and pelletizing the polymerized poly (lactic acid); And (c) removing residual lactide from the pelletized poly (lactic acid) at a temperature lower than the polymerization temperature of the step (a), wherein the step (c) And removing the lactide at the same time. The present invention also provides a method for producing polylactic acid.

또한 상기 승온은 상온에서 130~180℃까지 이루어지고, 상기 감압은 상압에서 0.01~2torr까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.Wherein the elevated temperature is from 130 to 180 ° C at room temperature and the reduced pressure is from 0.01 to 2 torr at normal pressure.

또한 상기 승온은 1~10℃/min 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.And the temperature is raised at a rate of 1 to 10 ° C / min.

또한 상기 감압은 상압에서 100~300torr까지 10~30torr/min 속도로 수행되고, 0.01~2torr까지 30~50torr 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.The decompression is performed at a pressure of 100 to 300 torr at a pressure of 10 to 30 torr / min and at a pressure of 30 to 50 torr to a pressure of 0.01 to 2 torr.

또한 상기 펠렛화된 폴리유산은 평균 입경이 1~50mm인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.And the pelletized poly (lactic acid) has an average particle diameter of 1 to 50 mm.

또한 상기 잔류 락타이드가 제거된 폴리유산은 중량평균분자량이 50,000~500,000인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.And the polylactide in which the remaining lactide is removed has a weight average molecular weight of 50,000 to 500,000.

또한 상기 잔류 락타이드가 제거된 폴리유산은 잔류 락타이드 함량이 0.5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 제공한다.And the remaining lactide-free polyactic acid has a residual lactide content of 0.5 wt% or less.

이러한 본 발명에 따른 폴리유산 제조방법은 락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서, 고상에서 잔류 락타이드를 제거하되 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 제거를 동시에 수행하는 차별화된 방법을 제시함으로써 잔류 락타이드를 단시간에 0.5중량% 이하의 함량으로 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.The method for producing poly (lactic acid) according to the present invention is a method for producing poly (lactic acid) by ring-opening polymerization using lactide as a main raw material, comprising the steps of removing residual lactide from the solid phase, The present invention can provide a method for effectively removing residual lactide in an amount of 0.5 wt% or less in a short period of time.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification, when an element is referred to as "including " an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

본 발명자들은 락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서, 잔류 락타이드를 순도 있게 제거하기 위해 장시간 소요되는 문제를 직시하고 예의 연구를 거듭한 결과, 고상에서 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 잔류 락타이드 제거를 동시에 수행할 경우 단시간에 효율적으로 잔류 락타이드를 제거할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.The inventors of the present invention have found that, in the method of producing poly (lactic acid) by ring-opening polymerization using lactide as the main raw material, the problem that takes a long time to remove residual lactide purity is observed, The residual lactide can be efficiently removed in a short period of time when the residual lactide is simultaneously removed.

따라서 본 발명은 락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서, (a) 상기 락타이드를 용용 혼합한 후 중합하는 단계; (b) 상기 중합된 폴리유산을 냉각 및 펠렛화하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계의 중합 온도보다 낮은 온도에서 상기 펠렛화된 폴리유산으로부터 잔류 락타이드를 제거하는 단계;를 포함하되, 상기 (c) 단계는 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 상기 잔류 락타이드 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법을 개시한다.Accordingly, the present invention provides a process for producing poly (lactic acid) by ring-opening polymerization using lactide as a main raw material, comprising the steps of: (a) (b) cooling and pelletizing the polymerized poly (lactic acid); And (c) removing residual lactide from the pelletized poly (lactic acid) at a temperature lower than the polymerization temperature of the step (a), wherein the step (c) And removing the lactide at the same time.

상기 (a) 단계는 폴리유산 중합 단계로, 폴리유산 중합에 있어 락타이드 및 촉매를 사용하고, 선택적으로 개시제를 사용할 수 있다.The step (a) may be a polylactic acid polymerization step, using lactide and a catalyst in polylactic acid polymerization, and optionally using an initiator.

상기 락타이드로는 예컨대, L-락트산으로 이루어진 L-락타이드, D-락트산으로 이루어진 D-락타이드, L-형태와 D-형태가 각각 하나씩 이루어진 meso-락타이드, L-락타이드와 D-락타이드가 50:50으로 혼합되어 있는 D,L-락타이드(또는 rac-락타이드) 등이 사용될 수 있다.Examples of the lactide include L-lactide composed of L-lactic acid, D-lactide composed of D-lactic acid, meso-lactide composed of one L-form and one D- D, L-lactide (or rac-lactide) in which 50:50 tide is mixed can be used.

이때 원재료인 락타이드에 수분이 포함되면 중합 시 중합도에 영향을 미칠 수 있으므로, 락타이드는 건조에 의해 수분이 제거된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라 (a) 단계에서 공급되는 락타이드는 먼저 불활성 기체 또는 건조 공기 하에서 건조된 후, 촉매와 혼합하고 100~120℃ 온도 범위에서 용융된 후 공급되는 것이 바람직하다.If the raw material lactide contains water, it may affect the degree of polymerization during polymerization. Therefore, it is preferable to use lactide from which moisture has been removed by drying. Accordingly, it is preferable that the lactide supplied in step (a) is firstly dried under an inert gas or dry air, then mixed with the catalyst, and melted at a temperature of 100 to 120 ° C before being supplied.

상기 촉매로는 예컨대, 산화납, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화철, 염화칼슘, 초산아연, 파라톨루엔 슬폰산, 염화 제1 주석, 황산 제1 주석, 산화 제1 주석, 산화 제2 주석, 옥틸산 제1 주석, 테트라페닐 주석, 주석분말, 사염화 티탄 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 옥틸산 주석 등의 주석계 화합물이 사용될 수 있다. 상기 촉매의 함량은 락타이드 100중량부를 기준으로 0.0005~5중량부인 것이 바람직하고, 0.001~1중량부인 것이 더욱 바람직하다.Examples of the catalyst include lead oxide, calcium oxide, aluminum oxide, iron oxide, calcium chloride, zinc acetate, paratoluene sulfonic acid, stannous chloride, stannous sulfate, stannous oxide, stannic oxide, 1-tin, tetraphenyltin, tin powder, titanium tetrachloride and the like can be used, and tin compounds such as tin octylate can be preferably used. The content of the catalyst is preferably 0.0005 to 5 parts by weight, more preferably 0.001 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of lactide.

상기 개시제는 중합 반응을 개시하는 물질로서, 비제한적인 예로는 알코올류 등이 있으며 그 함량은 특별히 제한되지 않으며, 락타이드 단량체에 대해 1:0.00005~1:0.1의 몰비로 포함될 수 있다.The initiator is a substance that initiates a polymerization reaction. Non-limiting examples of the initiator include alcohols and the like, and the content thereof is not particularly limited and may be in a molar ratio of 1: 0.00005 to 1: 0.1 based on the lactide monomer.

상기 중합 반응의 온도는 특별히 제한되지 않으나, 약 170~210℃인 것이 바람직하고, 180~200℃로 조절될 경우 보다 원활한 중합 반응을 통해 폴리유산 형성이 가능하므로 더욱 바람직하다.The temperature of the polymerization reaction is not particularly limited, but it is preferably about 170 to 210 ° C, more preferably 180 to 200 ° C because polylactic acid can be formed through a smoother polymerization reaction.

상기 중합 반응에 사용 가능한 반응조는 교반조형 또는 관형 등 특별히 제한되지 않으며, 임펠러(impeller), 스파이더 임펠러(spider impeller), 패들 임펠러(paddle impeller) 등의 교반기를 구비한 반응조가 사용될 수 있다. 이러한 반응조는 2단 이상으로 구성될 수 있으며, 점도에 따라 다른 교반기 또는 반응 형태를 가지는 반응조로 구성될 수 있다.The reaction tank that can be used in the polymerization reaction is not particularly limited, such as stirring type or tubular shape, and a reaction vessel having an agitator such as an impeller, a spider impeller, a paddle impeller or the like may be used. Such a reaction tank may be composed of two or more stages, and may be composed of a stirrer or a reaction tank having a reaction form depending on the viscosity.

상기 중합된 폴리유산은 중량평균분자량이 20,000~200,000일 수 있고, 이때 잔류 모노머 함량은 일반적으로 폴리유산 대비 0.5~15중량%일 수 있고, 보다 일반적으로는 1~10중량%일 수 있다.The polymerized poly (lactic acid) may have a weight average molecular weight of 20,000 to 200,000, and the residual monomer content may be generally 0.5 to 15% by weight, more usually 1 to 10% by weight, based on the poly (lactic acid).

상기 (b) 단계는 (a) 단계에서 중합된 폴리유산을 펠렛화하는 단계로, 그 방법에 특별히 한정되는 것은 아니나, 중합으로 얻어진 폴리유산을 수조 등을 이용한 냉각 또는 밸트쿨러, 드럼 쿨러 등 물에 접촉하지 않는 냉각 공정을 통해 펠렛화하는 것이 바람직하다. 이때 폴리유산을 유리전이온도(Tg) 이하로 냉각한 후 일정한 크기로 잘라주되 평균 입경 1~50mm 크기로 잘라주는 것이 후속 잔류 락타이드 제거 공정을 고려할 때 바람직하다.The step (b) is a step of pelletizing the poly (lactic acid) polymerized in the step (a), and the poly (lactic acid) obtained by the polymerization is cooled in a water tank or the like, or a water cooler such as a belt cooler or a drum cooler It is preferable to pelletize it through a cooling step which does not come into contact. At this time, the poly (lactic acid) is cooled to a glass transition temperature (Tg) or less and then cut to a certain size, but it is preferable to cut the poly (lactic acid) to a size of 1 to 50 mm.

상기 (c) 단계는 상기 중합 과정에서 잔류하는 락타이드를 제거하는 단계로, 본 발명에서는 폴리유산의 결정화, 건조 및 잔류 락타이드 제거가 동시에 수행될 수 있다.The step (c) is a step of removing lactide remaining in the polymerization process. In the present invention, crystallization, drying, and residual lactide removal of polylactic acid can be performed simultaneously.

즉 상기 잔류 락타이드 제거는 로터리 진공 건조기(rotary vacuum dryer)와 같이 회전 및 감압이 가능한 장비를 이용함으로써 폴리유산의 결정화와 건조가 진행되는 동시에 펠렛상에 잔류하는 락타이드가 제거되도록 할 수 있다. 이러한 잔류 모노머 제거 장비로는 교반조형, 믹서형, 텀블러 드라이어 등 그 형태에 특별히 제한 없이 사용될 수 있다. 한편 장비내에 방해판을 설치함으로써 폴리유산 결정화 시 발생할 수 있는 융착 문제를 방지할 수 있다.That is, the residual lactide can be removed by rotating and vacuuming equipment such as a rotary vacuum dryer, so that crystallization and drying of the poly (lactic acid) can proceed while the lactide remaining on the pellets is removed. Such residual monomer removal equipment may be used in any form such as a stirred tank, a mixer, and a tumble dryer. On the other hand, it is possible to prevent fusion problems which may occur in the poly (lactic acid) crystallization by installing a blocking plate in the equipment.

본 발명에서 잔류 락타이드 제거는 중합된 폴리유산내 잔류 모노머로 인한 색도 및 분자량 저감 등을 위해 잔류 모노머의 용융 온도 이상이면서 폴리유산의 용융 온도 이하에서 진행되는 것이 바람직하다. 구체적으로 잔류 락타이드 제거는 100~180℃, 바람직하게는 120~160℃에서 진행될 수 있는데, 이때 본 발명에서는 잔류 락타이드를 단시간에 초저함량 수준으로 제거하기 위해 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 잔류 락타이드 제거가 수행되도록 한다.In the present invention, the removal of the residual lactide is preferably carried out at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the residual monomer but lower than the melting temperature of the poly (lactic acid) in order to reduce the chromaticity and molecular weight due to the residual monomer in the polymerized poly (lactic acid). Specifically, the removal of the residual lactide may be carried out at a temperature of 100 to 180 ° C, preferably 120 to 160 ° C. In this case, in order to remove residual lactide at a low level in a short time, Tide removal is performed.

즉 본 발명에서는 적어도 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 잔류 락타이드 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함한다. That is, in the present invention, at the same time, the residual lactide removal is performed at the same time in a state where at least the temperature increase and the pressure decrease are performed.

상기 승온은 상온에서 130~180℃까지, 바람직하게는 40~60℃에서 150~170℃까지 이루어질 수 있고, 이때 승온 속도는 1~10℃/min, 바람직하게는 2~6℃/min로 설정할 수 있다. 또한 상기 감압은 상압에서 0.01~2torr까지, 바람직하게는 0.01~1torr까지 이루어질 수 있고, 이때 상압에서 100~300torr까지는 10~30torr/min 속도로 수행되고, 0.1~2torr까지는 30~50torr 속도로 수행되어, 후반에 보다 빠른 속도를 감압시키는 것이 바람직하다.The temperature can be raised from 130 to 180 ° C at normal temperature, preferably from 150 to 170 ° C at 40 to 60 ° C, and the temperature raising rate is set to 1 to 10 ° C / min, preferably 2 to 6 ° C / min . The decompression may be performed at a pressure of 0.01 to 2 Torr, preferably 0.01 to 1 Torr, at a pressure of 100 to 300 Torr at a pressure of 10 to 30 Torr / min and at a pressure of 0.1 to 2 Torr at a pressure of 30 to 50 Torr , It is desirable to decompress the faster speed in the latter half.

상기 승온 및 감압과 동시에 잔류 락타이드 제거를 수행한 후 최종 온도 및 감압된 상태에서 잔류 락타이드 제거 공정은 지속될 수 있으며, 이와 같이 승온 및 감압과 동시에 잔류 락타이드를 제거하는 공정을 포함함으로써 1~10시간, 바람직하게는 1~5시간, 보다 바람직하게는 1~3시간, 가장 바람직하게는 1~2시간의 단시간에도 잔류 락타이드 함량이 0.5중량% 이하 수준으로 고순도의 폴리유산을 제조할 수 있도록 하게 된다.The residual lactide removal process may be continued at the final temperature and the depressurized state after the temperature elevation and decompression are simultaneously performed, and the residual lactide may be removed simultaneously with the temperature increase and the depressurization, It is possible to produce a polylactic acid having a high purity with a residual lactide content of 0.5 wt% or less even in a short time of 10 hours, preferably 1 to 5 hours, more preferably 1 to 3 hours, and most preferably 1 to 2 hours .

본 발명에서 이와 같이 잔류 락타이드가 제거된 폴리유산의 중량평균분자량은 50,000~500,000일 수 있고, 바람직하게는 100,000~300,000일 수 있다.
In the present invention, the weight average molecular weight of the polylactic acid from which the residual lactide is removed may be 50,000 to 500,000, and preferably 100,000 to 300,000.

실시예Example 1 One

진공건조한 L-락타이드(Mushashino chemical lab.) 4kg을 반응기내 투입하고 질소를 흘려주어 단량체 및 반응기에 잔류할 수 있는 수분 및 산소를 제거하였다. 이후 반응기를 80rpm으로 교반하면서 가열하여 락타이드를 용융시켰다. 촉매로 옥틸산 주석 30ppm과 개시제로 알코올(락타이드 중량 : 개시제 중량 비율 = 400:1)을 투입하였다. 이후 반응기를 100rpm으로 교반하면서 185℃로 가열하여 중합을 실시하였다. 일정 토크 값 도달 시 반응을 종료하여 폴리유산을 펠렛화하였으며 분자량을 분석하였다. 분석 결과 중량평균분자량 129,665의 폴리유산을 획득할 수 있었으며 잔류 모노머는 4.2중량%였다. 이후 중합된 폴리유산을 온도 조절이 가능하고 교반이 가능한 실린더 형태의 반응기에 투입하였다. 반응기를 10rpm으로 교반해 주면서 50℃에서 150℃까지 4℃/min 속도로 승온시키고, 병행하여 760torr에서 200torr까지 20torr/min 속도로 감압 후 0.5torr까지는 40torr/min 속도로 감압하면서 잔류 모노머 제거 공정을 수행하였다. 이후 최종 온도 및 감압 상태를 유지하면서 총 1시간 동안 제거 공정을 수행하였다. 최종 잔류 모노머는 0.48중량%였으며, 중량평균분자량은 124,325이었다.
4 kg of vacuum-dried L-lactide (Mushashino chemical lab.) Was charged into the reactor and nitrogen and water and oxygen remaining in the monomer and the reactor were removed. The reactor was then heated with stirring at 80 rpm to melt the lactide. Alcohol (lactide weight: initiator weight ratio = 400: 1) was added as a catalyst and 30 ppm of tin octylate as a catalyst. Thereafter, the reactor was heated at 185 DEG C with stirring at 100 rpm to effect polymerization. Upon reaching the constant torque value, the reaction was terminated and the polylactic acid was pelletized and the molecular weight was analyzed. As a result, polylactic acid having a weight average molecular weight of 129,665 was obtained, and the residual monomer was 4.2% by weight. The polymerized poly (lactic acid) was then introduced into a reactor capable of temperature control and stirring. The reactor was stirred at 10 rpm and the temperature was raised from 50 ° C. to 150 ° C. at a rate of 4 ° C./min. The pressure was reduced from 760 torr to 200 torr at a rate of 20 torr / min and the pressure was reduced to 40 torr / Respectively. Thereafter, the removal process was performed for a total of 1 hour while maintaining the final temperature and the reduced pressure. The final residual monomer was 0.48 wt%, and the weight average molecular weight was 124,325.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 승온 및 감압 상태를 유지하면서 총 2시간 동안 제거 공정을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리유산을 제조하였다. 최종 잔류 모노머는 0.24중량%였으며, 중량평균분자량은 122,970이었다.
The polylactic acid was prepared in the same manner as in Example 1, except that the removal step was carried out for a total of 2 hours while maintaining the temperature elevation and decompression state in Example 1. The final residual monomer was 0.24 wt%, and the weight average molecular weight was 122,970.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 승온 및 감압 상태를 유지하면서 총 3시간 동안 제거 공정을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리유산을 제조하였다. 최종 잔류 모노머는 0.07중량%였으며, 중량평균분자량은 120,576이었다.
The polylactic acid was prepared in the same manner as in Example 1, except that the removal step was carried out for 3 hours in total while maintaining the temperature elevation and decompression state in Example 1. The final residual monomer was 0.07% by weight and the weight average molecular weight was 120,576.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1에서 승온시키지 않고 상온 및 760torr에서 0.5torr까지 40torr/min 속도로 감압하면서 잔류 모노머 제거 공정을 수행하였고, 이후 최종 감압 상태를 유지하면서 총 3시간 동안 제거 공정을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리유산을 제조하였다. 최종 잔류 모노머는 4.0중량%였으며, 중량평균분자량은 128,710이었다.
The residual monomer removal process was carried out at a reduced pressure of 40 torr / min from room temperature and from 760 torr to 0.5 torr without heating in Example 1, and then the removal process was carried out for a total of 3 hours while maintaining the final reduced pressure state. Polylactic acid was prepared in the same manner as in Example 1. The final residual monomer was 4.0% by weight, and the weight average molecular weight was 128,710.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 3에서 150℃로 승온된 상태에서 잔류 모노머 제거 공정을 수행한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 폴리유산을 제조하였다. 최종 잔류 모노머는 1.64중량%였으며, 중량평균분자량은 117,534이었다.
A polylactic acid was prepared in the same manner as in Example 3, except that the residual monomer removal step was carried out in the state where the temperature was raised to 150 ° C. in Example 3. The final residual monomer was 1.64% by weight, and the weight average molecular weight was 117,534.

비교예Comparative Example 3 3

실시예 3에서 110℃로 승온된 상태에서 잔류 모노머 제거 공정을 수행한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 폴리유산을 제조하였다. 최종 잔류 모노머는 2.21중량%였으며, 중량평균분자량은 113,467이었다
A polylactic acid was prepared in the same manner as in Example 3, except that the residual monomer removal step was carried out at a temperature elevated to 110 ° C in Example 3. The final residual monomer was 2.21% by weight, and the weight average molecular weight was 113,467

상기 실시예 및 비교예의 결과로부터, 본 발명에 따라 고상에서 잔류 락타이드를 제거하되 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 잔류 락타이드의 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함할 경우 고분자량을 가지면서 잔류 락타이드 함량이 0.5중량% 이하, 바람직하게는 0.1중량% 수준까지 저감된 폴리유산을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. 이때 최종 승온 및 감압된 상태에서 제거 시간을 길게 하더라도(실시예 3) 잔류 모노머 제거 효율이 증가되지는 않는 것으로부터 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 잔류 락타이드의 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것이 무엇보다 중요하다고 할 수 있다.From the results of the above Examples and Comparative Examples, it can be seen that when the present invention includes a step of removing residual lactide in a solid phase while simultaneously removing residual lactide in a state where the temperature is elevated and the pressure is decreased, a residual lactide It can be confirmed that polylactic acid having a content reduced to 0.5 wt% or less, preferably 0.1 wt% or less can be produced. At this time, even if the removal time is increased at the final temperature elevation and depressurized state (Example 3), the residual monomer removal efficiency is not increased, so that simultaneously removing the remaining lactide in the state where the temperature rise and the depressurization are performed More important than anything else.

이에 대하여, 감압 상태에서만 잔류 모노머 제거 공정을 수행(비교예 1)하거나, 반응기 온도를 올린 상태에서 감압시키면서 잔류 모노머 제거 공정을 수행(비교예 2 및 3)할 경우에는 고분자량을 가지나 잔류 모노머 제거 수준은 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 동시에 수행된 경우(실시예)에 현저히 미치지 못한 것을 알 수 있다.
On the other hand, when the residual monomer removal process is performed only in the reduced pressure (Comparative Example 1) or the residual monomer removal process is performed while the reactor temperature is raised under the reduced pressure (Comparative Examples 2 and 3), it has a high molecular weight, Level is not remarkable in the case of simultaneous execution in the state of elevated temperature and reduced pressure (in the embodiment).

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, range, and equivalence of the claims are included in the scope of the present invention Should be interpreted.

Claims (7)

락타이드를 주원료로 하여 개환중합을 통해 폴리유산을 제조하는 방법에 있어서,
(a) 상기 락타이드를 용용 혼합한 후 중합하는 단계;
(b) 상기 중합된 폴리유산을 냉각 및 펠렛화하는 단계; 및
(c) 상기 (a) 단계의 중합 온도보다 낮은 온도에서 상기 펠렛화된 폴리유산으로부터 잔류 락타이드를 제거하는 단계;를 포함하되,
상기 (c) 단계는 승온 및 감압이 이루어지는 상태에서 상기 잔류 락타이드 제거를 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
A method for producing poly (lactic acid) by ring-opening polymerization using lactide as an essential material,
(a) mixing and polymerizing the lactide;
(b) cooling and pelletizing the polymerized poly (lactic acid); And
(c) removing residual lactide from the pelletized poly (lactic acid) at a temperature lower than the polymerization temperature of step (a)
Wherein the step (c) comprises simultaneously performing the removal of the remaining lactide in a state where the temperature is elevated and the pressure is reduced.
제1항에 있어서,
상기 승온은 상온에서 130~180℃까지 이루어지고, 상기 감압은 상압에서 0.01~2torr까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the elevated temperature is from 130 to 180 DEG C at room temperature and the reduced pressure is from 0.01 to 2 torr at normal pressure.
제2항에 있어서,
상기 승온은 1~10℃/min 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the elevated temperature is performed at a rate of 1 to 10 DEG C / min.
제2항에 있어서,
상기 감압은 상압에서 100~300torr까지 10~30torr/min 속도로 수행되고, 0.01~2torr까지 30~50torr 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the decompression is carried out at a pressure of 100 to 300 torr at a pressure of 10 to 30 torr / min and at a pressure of 30 to 50 torr to a pressure of 0.01 to 2 torr.
제1항에 있어서,
상기 펠렛화된 폴리유산은 평균 입경이 1~50mm인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pelletized poly (lactic acid) has an average particle diameter of 1 to 50 mm.
제1항에 있어서,
상기 잔류 락타이드가 제거된 폴리유산은 중량평균분자량이 50,000~500,000인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the residual lactide-free poly (lactic acid) has a weight average molecular weight of 50,000 to 500,000.
제1항에 있어서,
상기 잔류 락타이드가 제거된 폴리유산은 잔류 락타이드 함량이 0.5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리유산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the remaining lactide-free polylactic acid has a residual lactide content of 0.5 wt% or less.
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