KR20230157370A - 조절 가능한 분자량, 구조 및 조성을 가진 폴리(하이드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정 - Google Patents
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Abstract
적어도 2개의 다른 단량체를 공중합하는 단계를 포함하여 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정으로, 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나는 반응 시스템에서 적어도 하나의 촉매의 존재 하에, 상기 고리-개환-중합에 의해 폴리(히드록시산) 공중합체에 대한 히드록시산의 고리형 에스테르이고, 여기서 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 총 량에 대해 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 총량의 몰비는 10,000 초과이며, 여기서 상기 반응 시스템은 연속적으로 적어도 2개의 중합 반응기를 포함하고, 여기서 적어도 하나는 연속 교반-탱크 반응기, 루프 반응기 또는 플러그 흐름 반응기이며, 여기서 상기 반응 시스템의 이들 반응기 중 적어도 하나는 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함하고, 여기서 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 연속적으로 적어도 2개의 다른 공급 지점을 포함하며, 여기서 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 단량체 조성물은 그 단량체(들)과 관련하여 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 다른 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 상기 단량체 조성물과 다르다.
Description
본 발명은, 적어도 하나의 촉매 및 선택적으로 하나의 개시제의 존재 하에, 고리-개환 중합(ring-opening-polymerization)에 의해, 적어도 2개의 다른 단량체를 공중합하여 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나는 히드록시산의 고리형 에스테르이다.
폴리(하이드록시산) 중합체(Poly(hydroxy acid) polymers)는 그들이 재생 가능한 자원에서 얻을 수 있고 대부분 퇴비화 가능하고/또는 생분해 가능하기 때문에, 특히 중요하다. 더욱이, 이러한 중합체의 기술적 특성은 화석 기반(fossil-based) 자원에서 유래된 그 중합체의 특성과 매우 유사하며, 이는 이러한 중합체가 후자에 대해 매우 유망한 대체물로 간주되는 이유를 설명한다. 상업적으로 중요한 폴리(하이드록시산) 단독 중합체의 한 예는 α-하이드록시산 젖산(αhydroxy acid lactic acid)을 기반으로 하며 광범위한 범위의 용도를 가지고 있는, 폴리락트산(polylactic acid)이다. 예를 들어, 폴리락트산은 생의학 분야의 척추교정 임플란트, 예를 들어 포장과 같은, 필름, 예를 들어 의류용과 같은, 섬유, 위생 용품, 카펫 및 예를 들어 일회용 수저 또는 용기와 같은, 일회용 플라스틱 제품에 사용된다. 더욱이, 폴리락트산은 섬유로 강화된 플라스틱(fiber-reinforced plastic)과 같은, 복합 재료에 폭넓게 적용되고 있다. 각각의 폴리(하이드록시산) 단독 중합체에 대한 또 다른 중요한 예는 하이드록시산 카프롤산(hydroxy acid caprolic acid)의 분자내 에스테르화로부터 유래된, 고리형 에스테르인 카프로락톤으로부터 유래되는, 폴리카프로락톤이다. 이 중합체는 특수 폴리우레탄의 생산에 폭넓게 적용되며 물, 오일 및 용액에 대한 우수한 저항성을 특징으로 한다. 다른 예는 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리발레로락톤(polyvalerolactone) 등이 있다. 폴리(하이드록시산) 공중합체는 상기 공단량체와 서로에 대한 그들의 상대적인 양을 적절하게 선택하고 적절한 분자량을 조정함으로써, 상기 공중합체의 특정한 특성을 의도된 용도에 맞게 조정할 수 있기 때문에, 흥미로운 대안이다. 이러한 공중합체의 한 예는 폴리(락티드-코-카프로락톤)(poly(lactide-co-caprolactone))이다. 폴리락트산은 강도와 강성이 높은 것으로 알려져 있으나, 탄성(elasticity), 인성(toughness) 및 내충격성(impact resistance)이 떨어지는 단점이 있다. 공단량체로써 카프로락톤의 포함때문에 생성된 공중합체는 제어 가능한 탄성과 크리프(creep)에 대한 우수한 저항성을 나타낸다. 각각의 폴리(하이드록시산) 공중합체에 대한 또 다른 중요한 예는 폴리(락티드-코-글리콜라이드)(poly(lactide-co-glycolide))이다. 폴리락트산의 또 다른 단점은 낮은 생분해 속도에 있다. 글리콜라이드의 첨가는 상기 가수분해 분해 속도를 향상시키고 소수성/친수성의 균형을 가능하게 하여, 적용 분야를 변경한다. 폴리(락티드-코-글리콜라이드)의 더 높은 용융 온도는 또한 고온 적용 분야에 대한 적용 범위를 넓힌다.
일반적으로, 폴리(하이드록시산) 공중합체를 합성하기 위한 두 가지 선택적인 주요 공정이 알려져 있다. 첫 번째 주요 공정은 젖산 및 글리콜산을 폴리(락티드-코-글리콜라이드)로 직접 중축합하는 것과 같이, 둘 이상의 지방족 하이드록시산(들)을 각각의 공중합체로 직접 중축합하는 것이다. 그러나, 이 주요 공정은 저분자량 공중합체로만 이어지고 따라서 특정 공중합체에만 제한된다. 두번째 주요 공정은 락티드(젖산의 고리형 디에스테르), 글리콜라이드(글리콜산의 고리형 디에스테르), 락톤 등의 고리-개환-중합과 같은, 히드록시산(들)의 둘 이상의 고리형 에스테르의 고리-개환-중합이다. 이것은 오늘날 폴리(히드록시산) 공중합체의 산업적 생산에 선호되는 공정이다. 상기 고리형 디에스테르는 예를 들어 카프로락톤과 같은 락톤의 경우, 지방족 히드록시산의 분자내 에스테르화에 의해, 또는 젖산을 락티드로 축합하거나 글리콜산을 글리콜라이드로 축합하는 것과 같이, 2개의 하이드록시산 분자를 고리형 디에스테르로 축합함으로써 생성될 수 있다. 대안적으로, 특히 고리형 디에스테르와 같은, 상기 고리형 에스테르는 먼저 하이드록시산을 올리고머화한 후, 상기 고리형 디에스테르를 얻기 위해 상기 올리고머를 해중합(depolymerization) 반응에 적용함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 락티드는 예를 들어 전분, 설탕 또는 옥수수와 같은, 바이오매스로부터 탄수화물을 발효시켜 젖산을 생성한 다음, 상기 젖산을 올리고머화하고 락티드를 얻기 위해 나중에 상기 올리고머를 해중합 반응에 적용함으로써, 상기 후자의 공정에 의해 종종 제조된다. 정제 후, 단량체(들)로서 히드록시산의 둘 이상의 고리형 에스테르가 고분자량 공중합체를 형성하기 위해 촉매 및 선택적으로 개시제의 존재 하에 공중합된다. 시장성 있는 품질의 제품을 얻기 위해서, 미반응된 고리형 에스테르는 중합 후 최소 0.5 중량% 미만의 최종 농도로 제거해야 된다. 미반응 고리형 에스테르의 이러한 제거는 예를 들어 락티드의 경우 승온 및 감압에서 수행되는 적어도 하나의 탈휘발화 단계(devolatiliza-tion step)에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 2-단계 탈휘발 공정은 필요한 정도의 락티드 제거를 얻고 따라서 상기 필요한 품질을 갖는 중합체를 얻기 위해 수행될 수 있다. 상기 중합 반응을 종결시키기 위해, 억제제는 일반적으로 중합이 끝날 때 그리고 첫 번째 탈휘발 단계 전이나 후에 중합체 생성물에 첨가된다. 대안적으로, 잔류 단량체는 상기 단량체와 중합체 혼합물을 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올 (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, HFIP), 디클로로메탄(dichloromethane, DCM) 및 클로로포름(chloroform)과 같은 용매에 용해시켜 제거될 수 있으며 메탄올, 아세톤 및 헥산과 같은 항-용매(anti-solvent)로 단량체가 없는 중합체(monomer-free polymer)를 재침전시킬 수 있다. 그러나, 이 후자의 공정은 용매 소모가 많고 용해 시간이 길기 때문에, 산업적 규모에서는 덜 바람직하다.
따라서, 예를 들어 폴리(락티드-코-글리코라이드)를 제조하는 공정은 i) 촉매의 존재 하에 상기 락티드를 폴리락트산으로 고리-개환-중합을 위한 락티드의 고리-개환-중합을 수행한 다음 각각의 촉매의 존재 하에 글리콜라이드를 갖는 고리-개환-중합에서 상기 폴리락트산을 폴리(락티드-코-글리콜라이드) 블록 공중합체로 반응하거나 상기 락티드의 고리-개환-중합을 위해 각각의 촉매의 존재 하에 락티드 및 글리콜라이드와 글리콜라이드를 폴리(락티드-코-글리콜라이드) 랜덤 또는 블록 공중합체로 고리-개환 중합을 수행하는 단계, ii) 각각의 상기 반응 혼합물에 상기 촉매(들)를 비활성화할 수 있는 화합물을 첨가하는 단계 및 iii) 반응 혼합물을 포함하는 상기 반응기(들)의 압력을 감소시키고/시키거나 불활성 가스를 상기 각각의 반응기(들)에 통과시켜 탈휘발화에 의해 상기 공중합체로부터 미반응된 락티드 및 미반응된 글리콜라이드를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로, 두 개의 후속 탈휘발 단계가 수행되고 각각, 락티드 또는 글리콜라이드가 풍부한 상기 증기 흐름은, 각각의 중합 반응기로 재순환된다.
고리-개환 중합 또는 중축합(polycondensation)에 관계없이, 폴리(히드록시산) 공중합체를 제조하는 현재 공정의 주요 단점은 그들이, 특히 비교적 고분자량을 갖는 공중합체 및/또는 분지형 구조를 갖는 공중합체를 제조해야 하는 경우, 8 내지 24시간 또는 심지어 최대 72시간의 긴 반응 시간을 필요로 한다는 것이다. 게다가, 일반적으로 비교적 많은 양, 즉 300 및 10,000ppm 사이(280 내지 9000 사이에 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 총량에 대한 둘 이상의 단량체, 예를 들어 고리형 에스테르의 총량의 몰비와 동일함)의 촉매가 요구된다. 또한, 폴리(히드록시산)을 제조하는 상업적인 산업 공정은 대부분 배치(batch) 공정이다. 또 다른 중요한 단점은 상기 공정이 특정 분자량과 구조를 가진 특정 공중합체의 생산에서 상기 동일한 유형이지만, 다른 분자량과 구조를 가진 다른 공중합체로 쉽게 전환할 수 있을 만큼 유연하지 않다는 것이다. 더욱이, 매우 다른 반응성 비율을 갖는 단량체의 상기 공중합은 궁극적으로 상기 재료의 특성에 영향을 미치는, 제어되지 않은 중합체 구조(즉, 단일 중합체 사슬에 무작위, 통계적 및 블록 공중합체의 혼합물)를 초래한다. 특정 연속 공정이 제안되었음에도 불구하고, 그들은 (초임계) 용매 담체의 사용을 요구하거나(US 9346915 B2 및 US 5525671 A에서와 같이), 주로 단독 중합체의 상기 단량체 제거 공정에 초점을 맞추거나(US 7119163 B2에서와 같이), 또는 압출과 같은 완전히 다른 기술을 활용(US 5882787 A 및 US 5656718 A에서와 같이)하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 비슷한 고분자량을 갖는 폴리(하이드록시산) 공중합체 및/또는 심지어 복잡한 분지형 구조가 제조되어야 하는 경우에도 필적할만한 짧은 반응 시간만을 필요로 하는, 고리-개환-중합에 의해 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정을 제공하는 것이다. 게다가, 상기 공정은 - 동일한 반응 시스템으로 - 필요에 따라 상기 공중합체의 분자량 및 구조를 쉽게 변경할 수 있어야 하며, 결과적으로 특정 분자량 및 구조를 가진 특정 공중합체의 생성에서 동일한 유형의 다른 공중합체로, 예를 들어 선형 공중합체에서 분지형 공중합체로, 쉽게 전환할 수 있어야 한다.
본 발명에 따르면 이 목적은, 적어도 2개의 다른 단량체를 공중합하는 단계를 포함하는 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정을 제공함으로써 충족되며, 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나는 히드록시산의 고리형 에스테르이고, 반응 시스템에서 적어도 하나의 촉매 존재 하에, 고리-개환-중합에 의해 상기 폴리(히드록시산) 공중합체로 되고, 여기서 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 전체 양에 대하여 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 전체 양의 몰비가 10,000 초과고, 여기서 상기 반응 시스템은 연속적으로로(in series) 적어도 2개의 중합 반응기를 포함하고, 여기서 적어도 하나는 연속 교반-탱크 반응기(continuous stirred-tank reactor), 루프 반응기(loop reactor) 또는 플러그 흐름 반응기(plug flow reactor)이고, 여기서 상기 반응 시스템의 이들 반응기 중 적어도 하나는 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함하며, 여기서 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 적어도 2개의 다른 공급 지점을 연속적으로(in series) 포함하고, 여기서 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 단량체 조성물은 (그 단량체(들)에 관련하여) 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 다른 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 단량체 조성물과 다른 것이다.
이 솔루션은 1) 연속적인 공정을 사용, 2) 상기 고리-개환-중합동안 적용된 적어도 하나의 촉매의 전체 양에 대한 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 전체 양의 10,000 초과의 비슷한 높은 몰비를 사용, 3) 연속적으로 적어도 2개의 중합 반응기를 포함하는, 반응 시스템을 사용, 여기서 적어도 하나는 연속 교반 탱크 반응기, 루프 반응기 또는 플러그 흐름 반응기이고, 그리고 여기서 이들 반응기 중 적어도 하나는 상기 각각의 반응기를 통해 흐르는 상기 혼합물의 열을 균질하게 혼합 및/또는 분배하기 위한 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함하고, 그리고 4) 각각의 단량체 조성물을 통해 상기 반응 시스템에서 적어도 2개의 다른 공급 지점을, 연속적으로, 사용, 여기서 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 상기 단량체 조성물은 상기 적어도 2개의 공급 지점의 적어도 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 상기 단량체 조성물과 다른 그 단량체(들)에 관한 것이고, 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하는 공정에서 - 적어도 95% 및 최대 99.5%의 전체 단량체 전환율을 기준으로- 일반적인 촉매를 사용하더라도, 2시간, 1.5시간, 1시간 미만 또는 그 이하까지, 상기 시스템에서 전체 체류 시간을 줄일 수 있다. 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 전체 양에 대해 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 전체 양의 몰비가 증가함으로써, 즉, 단량체의 1몰 당 사용된 촉매의 양이 감소함으로써, 상기 체류 시간, 즉 특정한 전환에서 특정 분자량을 가진 공중합체를 달성하기 위해 요구되는 시간이 길어지거나, 또는 - 가장 좋은 경우에 - 변경되지 않는 상태로 유지될 것으로 예상되기 때문에, 이것은 예상치 못한 일이었다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 혼합기 및/또는 열 전달 요소의 사용은 공급 지점 이후 성분의 중합 및 농도 증가로 인해 상기 반응 시스템 전반에 걸쳐 공단량체 농도의 감소를 제외하고 상기 반응 시스템 내에서 상당한 열 및 농도구배 없이 상기 반응 시스템 내에서 균질한 혼합물을 보장할 수 있다. 이로써, 고점도 반응 혼합물에서 효율적인 열 제거 뿐만 아니라 상기 반응물의 효과적인 혼합은 상기 공정에서 - 최대 220℃ 또는 그 이상의 비슷한 높은 반응 온도와 낮은 농도의 촉매에서도 - 상기 반응 혼합물의 성분의 바람직하지 않은 분해 또는 상기 반응 시스템 내에서, 착색된 부산물과 같은, 바람직하지 않은 부산물의 생성없이 확실하게 제어 가능하고 안정적으로 유지되도록 보장된다. 게다가, 상기 4개의 앞서 언급된 특징의 특정 조합 그리고 특히 적어도 2개의 다른 공급 지점의 제공, 상기 특정 반응 시스템 및 연속적인 고리-개환-공중합은, 아래에 더 자세히 설명된 바와 같이, - 동일한 반응 시스템으로 - 필요에 따라 상기 공중합체의 분자량 및 구조를 쉽게 조정할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 상기 공정은 예를 들어 상기 온도, 상기 개시제 함량 및/또는 촉매 함량, 및/또는 하나 이상의 단량체, 촉매 및/또는 선택적인 개시제가 상기 반응기에 첨가되는, 공급 지점의 수 및/또는 위치를 변경함으로써 가능함으로써, - 동일한 반응 시스템으로 - 다른 분자량(등급), 구조 및 조성의 공중합체를 생성할 수 있다. 따라서, 다른 분자량을 가진 하나의 상기 동일한 반응 시스템 공중합체를 사용하여, 선형 또는 분지형이고, 그리고 랜덤 또는 블록 공중합체의 형태로 공중합체의 경우는 생성될 수 있다. 특히, 상기 공정은 젖산과 카프로락톤의 선형 공중합체와 같은, 특정 분자량과 구조를 가진 특정 공중합체의 생성에서, 젖산과 카프로락톤의 분지형 공중합체와 같은, 동일한 유형의 다른 공중합체로 쉬운 전환을 가능하게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기, 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기에 공단량체를 공급하기 위한 하나 이상의 공급 지점을 사용함으로써 그리고 상기 선택적인 개시제를 적절하게 선택함으로써, 상기 중합체 구조의 설계는 필요에 따라 맞춤화될 수 있으며, 여기서 공급 지점의 수는 상기 중합체 사슬의 무작위성 및/또는 상기 중합체 사슬에서 블록의 수를 제어한다. 상기 단일 공급 지점 사이의 상기 단량체, 촉매 및 선택적인 개시제를 조정함으로써 그리고 촉매와 선택적인 개시제의 양을 적절하게 조정함으로써, 상기 블록의 사슬 길이 및 따라서 상기 공중합체의 단량체는 제어될 수 있다. 또한, 초기 및 중간 공급 조성을 조정함으로써, 상기 중합체 사슬의 조성과 구조 및 상기 반응 속도는 제어될 수 있다. 더불어, 적절한 유형의 개시제를 사용함으로써, 하나(one)는 상기 공중합체가 선형인지 분지형인지를 제어할 수 있다. 앞서 언급된 이유로 인해, 본 발명에 따른 상기 공정은 이러한 공중합체가 일반적으로 선형 폴리락트산보다 취성(brittle)이 덜하고 인성과 내충격성이 더 높기 때문에, 선형 폴리락트산에 비해 우수한, 폴리(히드록시산) 공중합체를 생성하는 데 매우 적합하다. 분지형 공중합체와 같은, 이러한 공중합체는, 한다 하더라도, 어려움이 있는 선행 기술 방법으로만 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 반응 시스템은 상기 공정에 사용되는 상기 공급 지점을 포함하는 서로 연결되는 모든 반응기와 라인의 조합, 즉 예를 들어 상기 공정이 수행되는, 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기의 조합을 의미한다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기(plug flow reactor)는 하나 이상의 공급 지점(feeding points)을 갖는 플러그 흐름 구역(plug flow section)을 의미한다.
본 발명에 따른 공급 지점은 상기 반응 시스템, 즉, 상기 반응 시스템의 반응기 중 하나 또는 상기 반응 시스템의 반응기 중 둘 사이의 연결 라인 또는 가장 하류의 반응기로 이어지는 라인에 단량체와 선택적인 촉매 및/또는 개시제 및/또는 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 공급 혼합물을 공급할 수 있는, 임의의 설비이다. 특히, 공급 지점은 공급 라인이다.
폴리(히드록시산) 공중합체는 제1 단량체로써 히드록시산의 적어도 하나의 고리형 에스테르 및 상기 제1 단량체와 다른 형태인 적어도 제2 단량체를 포함하는, 임의의 중합체에 따른 것을 의미하고, 독립적으로 상기 제2 단량체로부터 또한 (다른) 히드록시산의 고리형 에스테르 또는 히드록시산의 고리형 에스테르가 아닌 다른 단량체이다. 하나의 공단량체 예는 폴리에틸렌 글리콜이다. 바람직하게, 상기 폴리(히드록시산) 공중합체는 각각의 히드록시산의 (다른) 고리형 에스테르인, 둘 이상의 다른 단량체를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 적어도 2개의 다른 공급 지점을 연속적으로 포함한다. 그러나, 상기 단량체 조성물은 하나 이상의 단량체 이외에, 촉매, 개시제 등과 같은 첨가 구성요소를 포함하는 것을 제외하지 않는다. 다시 말해서, 단량체 조성물은 적어도 하나의 단량체를 포함하지만, 임의의 다른 성분을 첨가로 포함할 수 있다. 실제로, 상기 단량체 조성물 중 적어도 하나는 그리고 바람직하게 모든 상기 단량체 조성물은 촉매, 개시제 및 선택적으로 첨가 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 적어도 2개의 중합 반응기를 연속적으로 포함하는, 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 적어도 2개의 다른 공급 지점을 연속적으로 더욱 포함하며, 여기서 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 상기 단량체 조성물은 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 상기 단량체 조성물과 다른 그 단량체(들)에 관련된 것이다. 이것은 본 발명에 따라, 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 상기 반응 시스템으로 공급되는 조성물을 포함하는 제1 단량체(들)는 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 하나로 공급되는, 조성물을 포함하는 첨가의, 제2 단량체(들)로부터 포함된 단량체(들)와 관련하여 (상기 조성물이 하나 이상의 촉매, 하나 이상의 개시제 및/또는 하나 이상의 첨가 비-단량체-성분(non-monomer-component)을 포함하는 지 여부에 관계없이) 다르다. 그 포함된 단량체(들)과 관련하여 다르다는 것은 i) 제1 조성물이 제2 조성물과 다른 단량체를 포함하거나 또는 ii) 상기 제1 조성물은 상기 제2 조성물에 포함된 상기 단량체(들)와 다른 이들 중 하나로 둘 이상의 다른 단량체를 포함하거나 또는 iii) 상기 제1 및 제2 조성물은 상기 단량체의 화학적 성질에 차이가 없는 둘 이상의 단량체의 혼합물을 포함하는 것을 의미하며, 여기서 상기 제1 조성물의 둘 이상의 단량체의 몰비는 상기 제2 조성물의 둘 이상의 단량체의 몰비와 다르다.
따라서, 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 둘 이상의 다른 공급 지점을 연속적으로 포함하고, 여기서 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 반응 시스템으로 공급되는 제1 단량체 조성물은 제1 단량체를 포함하는 반면, 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 또 다른 하나를 통해 반응 시스템으로 공급되는 제2 단량체 조성물은 상기 제1 단량체와 다른 화학적 성질과 관련된, 제2 단량체를 포함한다. 대안적으로, 상기 제1 단량체 조성물은 제1 단량체를 포함할 수 있고 상기 제2 단량체 조성물은 제1 단량체 및 상기 제1 단량체와 다른 화학적 성질과 관련되는 제2 단량체의 혼합물을 포함할 수 있다. 그러나 대안적으로, 상기 제1 단량체 조성물은 제1 단량체 및 상기 제2 단량체에 대해 제1 몰비의 제1 단량체를 가지는 상기 제1 단량체와 다른 화학적 성질과 관련되는 제2 단량체의 혼합물을 포함할 수 있는 반면, 상기 제2 단량체 조성물은 제2 몰비를 가지는 동일한 제1 및 제2 단량체의 혼합물을 포함하고, 여기서 상기 제1 몰비와 제2 몰비는 서로 다르다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 하나를 통해 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물은 공급된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 적어도 2개를 통해 및 바람직하게 모든 상기 적어도 2개의 공급 지점을 통해 둘 이상의 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 하나를 통해 제1 몰비의 다른 단량체를 가진 둘 이상의 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되고 그리고 상기 적어도 2개의 공급 지점 중 다른 하나를 통해 제2 몰비의 다른 단량체를 가진 동일한 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되며, 여기서 상기 제1 몰비는 제2 몰비와 다르다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 반응 시스템은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템으로 공급되는 적어도 3개의 다른 공급 지점을 연속적으로 포함하고, 여기서 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 적어도 하나를 통해, 바람직하게 적어도 2개 및 더욱 바람직하게 3개를 통해 둘 이상의 상기 적어도 2개의 다른 단량체를 포함하는, 단량체 조성물이 공급된다.
바람직하게, 앞서 언급된 실시예에서 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 하나를 통해 제1 몰비의 다른 단량체를 가진 둘 이상의 적어도 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되고 그리고 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 다른 하나를 통해 제2 몰비의 다른 단량체를 가진 상기 동일한 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되며, 여기서 제1 몰비는 제2 몰비와 다르다.
상기 앞서 언급된 실시예의 또 다른 변형에 따르면, 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 하나를 통해 제1 몰비의 다른 단량체를 가진 둘 이상의 적어도 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되고, 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 다른 하나를 통해 제2 몰비의 다른 단량체를 가진 상기 동일한 다른 단량체의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되며, 그리고 상기 적어도 3개의 공급 지점 중 또 다른 하나를 통해 제3 몰비의 다른 단량체를 가진 상기 동일한 다른 단량체의 혼합물 또는 오직 하나의 단량체를 포함하는 단량체 조성물이 공급되며, 여기서 상기 제1 몰비, 제2 몰비 및 제3 몰비는 서로 다르다.
바람직하게, 상기 반응 시스템은 최상류 반응기의 상류에 제1 공급 지점과 그 하류에 제2 공급 지점을 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 제2 공급 지점은 최상류 반응기의 하류에 위치하지만, 다음 하류 반응기의 상류에 위치한다.
예를 들어, 상기 반응 시스템은 적어도 3개의 반응기, 즉 적어도 제1 반응기, 그 하류에 제2 반응기 및 그 하류에 제3 반응기를 포함하며, 여기서 제1 공급 지점은 상기 제1 반응기의 상류에 위치되고, 제2 공급 지점은 상기 제1 반응기의 하류지만, 상기 제2 반응기의 상류에 위치되며, 그리고 제3 공급 지점은 상기 제2 반응기의 하류지만, 상기 제3 반응기의 상류에 위치된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 공정은 특히 상기 적어도 2개의 다른 단량체는 고리-개환-중합에 의해 상기 적어도 하나의 촉매 및 선택적으로 적어도 개시제의 존재 하에 상기 반응 시스템에서 분지형 폴리(히드록시산) 공중합체로 중합되기 위해 수행되기 적합하다. 특히, 상기 공정은 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 또는 이들의 조합이 생성되도록 수행될 수 있다. 특별한 이점으로써, 본 발명에 따른 상기 방법으로 제조된 상기 분지형 폴리(히드록시산) 공중합체는 발포성 공중합체로 사용될 수 있다.
대안적으로, 상기 공정은 적어도 2개의 다른 단량체가 고리-개환-중합에 의해 적어도 하나의 촉매 및 선택적으로 적어도 개시제의 존재 하에 상기 반응 시스템에서 선형 폴리(히드록시산) 공중합체로 중합되기 위해 수행될 수 있다.
본 발명의 첫 번째 바람직한 변형에 따르면, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 제1 부분(선택적으로 촉매 및 선택적 개시제와 함께)은 최상류 반응기의 상류의 상기 반응 시스템에 제1 단량체 조성물로써 첨가되며, 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 나머지는 그것의 상기 반응 시스템 하류에, 즉 최상류 반응기의 하류에 있는 반응기로, 또는 상기 위치의 하류 위치에서 최상류 반응기로, 제2 단량체 조성물로써 (선택적으로 촉매와 선택적 개시제와 함께) 첨가되며, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 제1 부분이 첨가되거나, 또는 상기 반응기 중 두 개를 연결하는 연결 라인에 첨가된다. i) 상류 말단에 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 하나의 루프 반응기 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기를 포함하는 반응 시스템의 경우, 상기 제2 단량체 조성물은 상기 반응 시스템 바람직하게 최상류 반응기(i)의 하류 및 다음 하류 반응기(ii)의 상류에 첨가된다. 예를 들어, 상기 반응 시스템은 상류의 연속 교반-탱크 반응기 및 그것의 하류의 플러그 흐름 반응기를 포함한다. 이 경우, 제1 단량체 조성물은 연속 교반-탱크 반응기의 상류의 반응 시스템에 첨가되고, 상기 제2 단량체 조성물은 연속 교반-탱크 반응기의 하류의 반응 시스템이지만, 플러그 흐름 반응기의 상류에 첨가된다.
상기 앞서 언급된 실시예에서 상기 제1 단량체 조성물은 제1 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는 2개의 다른 조성물(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물인 것이 바람직하고, 여기서 상기 제2 단량체 조성물은 상기 제1 단량체 조성물로써, 그러나 상기 제1 몰비와 다른, 제2 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는, 상기 동일한 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물이다.
본 발명의 두 번째 바람직한 변형에 따르면, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 제1 부분은 최상류의 반응기의 상류의 반응 시스템에 제1 단량체 조성물로써 첨가되며, 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 제2 부분은 최상류의 반응기의 하류지만 최하류의 반응기의 상류에 있는 반응기, 또는 상기 위치의 하류 위치에서 상기 반응기 중 하나로 제2 단량체 조성물로써 첨가되며, 그러나 상기 제1 단량체 조성물은 최하류 부분의 반응 시스템의 상류에 첨가되고, 그리고 여기서 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 나머지는 제3 단량체 조성물로써 상기 반응 시스템에서 상기 제2 단량체 조성물이 첨가되는, 상기 반응기의 하류에 있는 반응기로, 또는 상기 제2 단량체 조성물이 첨가되는, 상기 위치의 하류 위치에서 상기 반응기 중 하나로 첨가된다. i) 상류 말단에 하나의 연속 교반-탱크 반응기 또는 하나의 루프 반응기 및 ii) 2개의 공급 지점을 갖는 플러그 흐름 구역의 하류를 포함하는 반응 시스템의 경우, 상기 제1 단량체 조성물은 상기 연속 교반-탱크 반응기 또는 하나의 루프 반응기의 반응 시스템의 상류에 첨가되며, 여기서 상기 단량체 조성물은 상기 연속 교반-탱크 반응기 또는 하나의 루프 반응기의 상기 반응 시스템 하류지만 상기 제1 공급 지점에서 상기 플러그 흐름 구역의 상류에 첨가되고, 그리고 여기서 상기 제3 단량체 조성물은 상기 반응 시스템에서 상기 제1 공급 지점의 하류에 위치되는, 상기 제2 공급 지점에서 상기 플러그 흐름 구역으로 첨가된다.
상기 언급된 실시예에서 상기 제1 단량체 조성물은 제1 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하며, 여기서 상기 제2 단량체 조성물은 상기 제1 부분으로써, 그러나 상기 제1 몰비와 다른, 제2 몰비의 제2 다른 단량체를 갖는, 상기 동일한 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물을 포함하고, 그리고 여기서 상기 제3 단량체 조성물은 상기 제1 및 제2 단량체 조성물로써, 그러나 상기 제1 몰비와 다른 그리고 상기 제2 몰비와 다른, 제3 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는, 상기 동일한 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물을 포함한다.
대안적으로, 두 번째 변형에서 상기 제1 단량체 조성물은 제1 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제2 단량체 조성물은 제1 부분으로써, 그러나 상기 제1 몰비와 다른, 제2 몰비의 2개의 다른 단량체를 갖는, 상기 동일한 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은)의 혼합물을 포함하고, 그리고 여기서 상기 제3 단량체 조성물은 상기 2개의 다른 단량체(i) 락티드 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜라이드와 같은) 중 오직 하나를 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 특별한 이점은 상기 공정은 젖산 및 카프로락톤의 선형 공중합체 또는 젖산 및 글리콜산의 선형 공중합체와 같은, 특정 분자량 및 구조를 가진 특정 공중합체의 생성에서, i) 젖산 및 ii) 카프로락톤 또는 글리콜산의 분지형 공중합체와 같은, 동일한 유형의 다른 공중합체로 쉽게 변할 수 있는 것이다. 이것은 특히 상기 동일한 반응 시스템을 사용하여 함께 용이하게 결합될 수 있는, 상기 앞서 언급된 변형에 의해 보여진다. 예를 들어, 연속 교반-탱크 반응기의 상류 및 2개의 공급 지점을 갖는 그것의 플러그 흐름 구역의 하류를 포함하는 반응 시스템은 단량체로써 먼저 촉매와 개시제를 더욱 포함하는 단량체 조성물로 상기 연속적인 교반-탱크의 상류 말단에서 상기 반응 시스템으로 락티드 및 카프로락톤(또는 글리콜라이드)만을 첨가함으로써 작동될 수 있다. 상기 공정의 종류 후, 상기 동일한 반응 시스템은 제1 몰비의 락티드 및 카프로락톤(또는 글리콜라이드)을 갖는 락티드, 카프로락톤, 촉매 및 개시제를 포함하는 제1 단량체 조성물이 상기 연속 교반-탱크 반응기의 상류 말단에서 제1 공급 지점에 첨가되고 그리고 제2 몰비의 락티드 및 카프로락톤(또는 글리콜라이드)을 갖는 락티드, 카프로락톤(또는 글리콜라이드), 촉매 및 개시제를 포함하는 제2 단량체 조성물은 상기 플러그 흐름 구역의 상류 말단에서 제2 공급 지점에 첨가되고 그리고 제3 몰비의 락티드 및 카프로락톤(또는 글리콜라이드)를 갖는 락티드, 카프로락톤(또는 글리콜라이드), 촉매 및 개시제의 제3 혼합물은 상기 제1 및 제2 공급 지점의 하류에 있는 제3 공급 지점에서 상기 플러그 흐름 구역 내에 첨가되기 위하여 쉽게 변화될 수 있다. 상기 공정은 상기 앞서 언급된 실시예의 변형에서, 락티드, 카프로락톤(또는 글리콜라이드), 촉매 및 개시제를 포함하는 제3 단량체 조성물 대신 상기 플러그 흐름 구역 내에 제3 공급 지점에서 선택적으로 촉매 및/또는 개시제와 함께 i) 락티드 또는 ii)카프로락톤(또는 글리콜라이드)을 포함하는 오직 단량체 조성물은 상기 반응 시스템의 최하류에 첨가되는 상기 단량체로 이루어진 정의된 말단 블록을 갖는 공중합체를 얻기 위해 상기 플러그 흐름 구역 내의 상기 제3 공급 지점에 첨가될 수 있다.
본 발명의 아이디어의 추가 발전에서 상기 공정은 상기 고리-개환-중합 동안 상기 적어도 2개의 다른 단량체가 상기 폴리(히드록시산) 공중합체로 전체적으로 전환이 적어도 85.0%, 바람직하게 적어도 90,0%, 더 바람직하게 적어도 95.0%, 더욱 더 바람직하게 적어도 97.0%, 더욱 더 바람직하게 적어도 99.0% 및 가장 바람직하게 99.0 초과 내지 99.5%가 되도록 수행되는 것이 제안된다.
시간에 따른 단량체의 전환율 변화는 본 발명에 따라 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 예를 들어 다음 절차로 추적될 수 있다. 대략 100mg의 샘플은 계량되고, 내부 표준물질로 30mg의 1-옥탄올(1-octanol)을 포함하는 10mL의 DCM에 용해된다. 1ml의 이 용액은 10ml의 95:5(v/v) 헥산/아세톤 혼합물에 침전된다. 그 후, 1.5ml의 혼합된 현택액은 측정을 위해 0.45 μm 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 통해 여과된다. 상기 단량체 중 하나로써 글리콜라이드를 사용하여 생성된 중합체의 경우, 100mg의 샘플은 계량되고, 내부 표준물질로써 30mg의 1-옥탄올을 포함하는 20ml의 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)에 용해된다. 2ml의 이 용액은 10ml의 메탄올에 침전된다. 그 후, 1.5ml의 혼합된 현택액은 측정을 위해 0.45 μm 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 통해 여과된다. 측정은 자동-샘플러, 인젝터 채널(injector channel), 오븐 및 불꽃 이온화 검출기(flame ioniza-tion detector, FID)가 장착된 GC Clarus 580(Perkin Elmer, UK)을 사용하여 수행된다. 상기 GC 컬럼은 J&W DB-17MS(Agilent)이다. 상기 운반 가스는 헬륨(99.999%, 1 ml/min of flow)인 반면, 상기 연료 가스는 필터 후 정제된 공기(Drypoint M from BEKO Technologies, Germany, flow of 450 ml/min) 및 수소(from water electrolysis, 45 ml/min flow)이다. 상기 인젝터 온도는 180℃로 고정되는 반면, 상기 검출기는 350 ℃로 설정된다.
바람직하게, 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 전체 양에 대한 적어도 2개의 다른 단량체 중 전체 양(즉, 모든 단량체)의 몰비는 적어도 11,000이다. 더 바람직하게, 상기 각각의 몰비는 적어도 12,000, 더욱 더 바람직하게 적어도 15,000, 더욱 더 바람직하게 적어도 20,000, 더욱 더 바람직하게 적어도 25,000 및 가장 바람직하게 적어도 27,000, 약 28,000과 같다. 상기 각각의 몰비가 280,000 미만, 더 바람직하게 140,000 미만 그리고 가장 바람직하게 56,000 미만일 때, 특히 좋은 결과가 얻어진다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면 상기 고리-개환-중합의 적어도 일부는 160℃ 이상의 온도에서 수행된다. 예를 들면, 상기 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 상기 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 상기 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기의 일부 내에서 상기 고리-개환-중합의 온도는 160℃ 이상일 수 있으며, 반면 상기 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기의 다른 일부에서 온도는 160℃ 미만일 수 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기의 전체 내에 상기 고리-개환-중합의 온도는 160℃ 이상일 수 있다. 그러나, 상기 반응 시스템의 반응기들 전체, 즉, 상기 연속 교반-탱크 반응기, 루프 반응기, 플러그 흐름 반응기 및 선택적 임의의 추가 반응기 전체 내내의 상기 온도는, 160℃ 이상인 것이 가장 바람직하다. 상업적인 생산 공정에서 사용되는 상기 온도 범위에 비해 약간 높은, 이 온도 범위의 조정은, 상기 반응 동역학을 향상시키고 따라서 즉, 상기 반응 시스템 내에 그러나, 놀랍게도 상기 반응 시스템 내에서 상기 혼합물의 성분 그리고 특히 생성된 공중합체의 분해, 착색된 부산물 등의 형성을 초래할 수 있는, 상기 공정을 제어할 수 없게 만들지 않고, 상기 반응 혼합물의 체류 시간을 감소시키기 위해, 상기 반응 시간을 단축시킨다.어떤 이론에 얽매이려는 의도 없이, 이것은 상기 촉매에 대한 단량체의 높은 몰비. 즉 상기 반응 혼합물에서 촉매의 비슷한 낮은 농도에 기인하는 것으로 간주된다. 다시 말해서, 상기 반응 혼합물에서 촉매의 비슷한 낮은 농도는 제어할 수 없는 공정을 초래하지 않고, 반응 온도를 최소한 약간 증가시킬 수 있는 것으로 간주된다. 상기 고리-개환-중합이 적어도 부분적으로 그리고 더 바람직하게는 완전히, 적어도 160℃의 온도, 바람직하게 160℃ 내지 220 ℃의 온도, 더 바람직하게는 170℃ 이상에서 215℃까지의 온도에서, 더욱 더 바람직하게는 175℃ 이상에서 210℃ 까지 및 가장 바람직하게 180℃ 이상에서 200℃ 까지의 온도에서 수행된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 농도는 상기 반응 혼합물을 기준으로 0 ppm 초과 및 200ppm 이하 사이다. 상기 반응 시스템에 단량체 및/또는 촉매를 추가하기 위한 둘 이상의 공급 지점이 있기 때문에, 상기 반응 혼합물에서 촉매의 농도는 제1 공급 지점의 하류에서 더 높을 수 있으며, 여기서 상기 반응 시스템에서 임의의 위치에서 총합으로 상기 반응 혼합물에서 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 최대 양은 상기 반응 혼합물을 기준으로 0 ppm 초과 및 200 ppm 이하 사이다. 상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 농도가 1ppm 및 180ppm 사이, 더 바람직하게 10ppm 및 150ppm 사이, 더욱 더 바람직하게 20ppm 및 100ppm 사이 및 가장 바람직하게 50ppm 및 100ppm 사이일 때, 특히 좋은 결과가 얻어진다.
본 발명은 사용된 단량체의 유형과 관련하여 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게, 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나는 또는 상기 적어도 2개의 다른 단량체 전체는 락티드(lactide), 글리콜라이드(glycolide), 카프로락톤(caprolactone), 발레로락톤(valerolactone), 데카노락톤(decanolactone), 부티로락톤(butyrolactone), 도데카락톤(dodecalactone), 옥타노락톤(octanolactone) 및 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 고리형 에스테르이다. 더 바람직하게 상기 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나는 또는 바람직하게 상기 적어도 2개의 다른 단량체 전체는 L-락티드, D-락티드, 메소-락티드meso-lactide), 락티드 라세믹 혼합물(lactide racemic mixture), 글리콜라이드, ε-카프로락톤(ε-caprolactone), γ 카프로락톤(γ caprolactone), δ-발레로락톤(δ-valerolactone), γ-발레로락톤(γ-valerolactone), 5-데카노락톤(5-decanolactone), δ 데카노락톤(δ decanolactone), δ-부티로락톤(δ-butyrolactone), δ-도데카락톤(δ-dodecalactone), 5-도데카락톤(5-dodecalactone), δ 옥타노락톤(δ octanolactone), ω-펜타데카락톤(ω-pentadecalactone) 및 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 고리형 에스테르이다. 비-고리형 단량체의 예는 릭티드, 글리콜라이드, 카프로락톤 및 이들의 조합과 같은, 상기 위에서 언급된 고리형 에스테르 중 적어도 하나와 반응할 수 있는, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 메틸 폴리에틸렌 글리콜(methyl polyethylene glycol) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate)이다.
더욱 더 바람직하게, 상기 고리-개환-중합동안 i) 락티드 및 카프로락톤은 폴리(락티드-코-카프로락톤)을 제조하기 위해 중합되거나 ii) 락티드 및 글리코라이드는 폴리(락티드-코-글리코라이드)를 제조하기 위해 중합된다. 더욱 더 바람직하게, 상기 적어도 2개의 다른 단량체는 i) L-락티드, D-락티드, 메소-락티드, 락티드 라세믹 혼합물 및 상기 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물과 ε-카프로락톤 및/또는 γ 카프로락톤의 혼합물 또는 ii) L-락티드, D-락티드, 메소-락티드, 락티드 라세믹 혼합물 및 상기 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물과 글리콜라이드의 혼합물이다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 상기 고리-개환-중합동안 L-락티드, D-락티드 및 메소-락티드로부터 선택되는 화합물은 L-락티드, D-락티드 및 메소-락티드로부터 선택되는 또 다른, 다른 화합물과 중합된다. 예를 들어, L-락티드 및 D-락티드는 폴리(L-락티드-코-D-락티드)를 제조하기 위해 중합되거나 L-락티드 및 메소-락티드는 폴리(L-락티드-코-메소-락티드)를 제조하기 위하여 중합된다.
원칙적으로, 본 발명은 상기 사용된 촉매의 화학적 특성과 관련하여 특별히 제한되지 않는다. 특히, 상기 촉매가 적어도 하나의 유기 금속 화합물인 경우, 좋은 결과가 얻어진다. 상기 촉매가 마그네슘(magnesium), 티타늄(titanium), 아연(zinc), 알루미늄(alumi-num), 인듐(indium), 이트륨(yttrium), 주석(tin), 납(lead), 안티몬(antimony), 비스무트(bismuth) 및 앞서 언급된 금속 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는 적어도 하나의 유기금속 화합물일 때, 특히 좋은 결과가 얻어진다. 바람직하게 상기 적어도 하나의 유기금속 화합물은 유기 잔기로서 알킬기(alkyl group), 아릴기(aryl group), 할로겐화물(halide), 산화물(oxide), 알카노에이트(alkanoate), 알콕시드(alkoxide) 및 상기 앞서 언급된 그룹 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 선택되는 잔기를 포함한다.
더 바람직하게, 상기 촉매는 금속 알루미늄 및/또는 주석으로써 포함하는 적어도 하나의 유기금속 화합물이다. 더욱 더 바람직하게, 상기 촉매는 주석 옥토에이트(tin octoate), 테트라페닐 주석(tetraphenyl tin), 부틸틴 트리메톡사이드(butyltin trimethoxide), 디부틸틴 옥사이드(dibutyltin oxide), 알루미늄 이소프로폭사이드(aluminum isopropoxide), 1≤p≤3인 Al(O-i-Pr)p, 1≤p≤3인 Et3-pAl(O(CH2)2X)p, α, β, γ, δ, ε 테트라-페닐포르피나토알루미늄(tetra-phenylporphinato aluminium, TPPIAIX) 및 상기 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기금속 화합물이다. 촉매로서 특히 적합한 것은 주석(II) 2-에틸헥사노에티드(tin(II) 2-ethylhexanoate)와 같은, 주석 옥토에이트이다.
본 발명의 더욱 특히 바람직한 실시예에 따르면, 상기 고리-개환-중합동안 적어도 하나의 개시제는 상기 중합 단계가 상기 적어도 2개의 다른 단량체가 적어도 하나의 촉매 및 적어도 하나의 개시제의 존재 하에 상기 반응 시스템에서 중합되는 것을 포함하도록 존재한다.
상기 적어도 하나의 개시제는 바람직하게 히드록시 화합물 그리고 더 바람직하게 모노히드록시 화합물(monohydroxy compound), 디히드록시 화합물(dihydroxy compound), 트리히드록시 화합물(trihydroxy compound), 테트라히드록시 화합물(tetrahydroxy com-pound) 및 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로부터 선택되는 히드록시 화합물이다. 상기 적어도 하나의 히드록시 화합물의 기능성에 의해, 결과적인 공중합체의 디자인이 조정될 수 있다. 모노히드록시 화합물이 사용되는 경우, 선형 공중합체가 생성될 수 있는 반면, 분지형 공중합체는 하나 이상의 디히드록시 화합물, 트리히드록시 화합물 및/또는 테트라히드록시 화합물을 사용함으로써 생성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 개시제가 2-에틸 헥산올(2-ethyl hexanol),1-데칸올(1-decanol), C10-C20-모노히드록시 지방 알코올(C10-C20-monohydroxy fatty alcohol), 벤질 알코올(benzyl alcohol), p-페닐벤질 알코올(p-phenylbenzyl alcohol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 부탄-1,4-다이올(butane-1,4-diol), 200 내지 10,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)(poly(ethylene glycol)), 2-히드록시메틸-1,3-프로판(2-hydroxymethyl-1,3-propane), 글리세롤(glycerol), 100 내지 1,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리글리세롤(polyglycer-ol), 트리히드록시벤젠(trihydroxyben-zene)(플로로글루시놀)(phloroglucinol), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane) 및 그의 다이머, 펜타에리트리톨(pentaerythritol) 및 그의 다이머 및 상기 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 때, 특히 좋은 결과가 얻어진다.
본 발명의 아이디어의 추가 발전에서, 상기 고리-개환-중합동안 적용된 상기 적어도 하나의 개시제의 총량에 대한 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 총량의 몰비가 100 내지 10,000인 것이 제안된다. 더 바람직하게, 상기 고리-개환-중합동안 적용된 상기 적어도 하나의 개시제의 총량에 대한 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 총량의 몰비는 300 내지 10,000, 더욱 더 바람직하게 500 내지 10,000 및 가장 바람직하게 500 내지 3,000이다.
상기 고리-개환-중합동안 적용된 상기 적어도 하나의 개시제의 총량은 또한 0.1 내지 50 meq 미만 또는 0.1 내지 50 mmol/kg 미만, 각각, 바람직하게 0.5 내지 40 meq 또는 mmol/kg, 각각, 더 바람직하게 1 내지 30 meq 또는 mmol/kg, 각각, 그리고 가장 바람직하게 각각 10 내지 20 meq 또는 mmol/kg으로 표현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 2개의 중합 반응기를 연속적으로 포함하는, 상기 반응 시스템은 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기의 임의의 가능한 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 반응 시스템은, i) 상류 말단에 하나의 연속 교반-탱크 반응기 또는 하나의 루프 반응기 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기를 연속적으로(in series) 포함한다. 예를 들어, 상기 반응 시스템은, 상류에서 하류까지 연속적으로(in series) i) 3개의 연속 교반-탱크 반응기, ii) 3개의 루프 반응기, iii) 바람직하게 2개의 공급 지점을 갖는 연속 교반-탱크 반응기 및 플러그 흐름 구역 또는 iv) 바람직하게 2개의 공급 지점을 갖는 루프 반응기 및 플러그 흐름 구역을 포함한다. 상기 앞서 언급된 반응기 중 인접한 임의의 두 반응기 사이에서, 펌프가 제공될 수 있다.
본 발명의 더욱 특히 바람직한 실시예에 따르면, 상기 반응 시스템은 i) 상기 상류 말단에서 하나 이상의 연속 교반-탱크 반응기 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기를 포함한다. 대안적으로, 상기 반응 시스템은 i) 상기 상류 말단에서 하나 이상의 루프 반응기 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기를 포함할 수 있다. 더욱 대안적으로, 상기 반응 시스템은 i) 상류 말단에 하나의 연속 교반-탱크 반응기 또는 하나의 루프 반응기 및 ii) 그것의 하류에 하나 이상의 연속 교반-탱크 반응기 및/또는 하나 이상의 루프 반응기 및 iii) 그것의 하류에 플러그 흐름 반응기를 포함할 수 있다. 이것은 지정된 설계, 조성물 및 분자량을 갖는 공중합체를 생산할 수 있는 상기 반응 시스템 내에 다중 공급 지점을 효율적으로 위치할 수 있다. 또한, 상기 공정이 젖산 및 카프로락틴의 선형 공중합체와 같은, 특정 분자량 및 구조를 갖는 특정 공중합체의 생성에서, 젖산 및 카프로락톤의 분지형 공중합체와 같은, 동일한 유형의 또 다른 공중합체로 쉽게 수정될 수 있도록 상기 반응 플랜트에서 하나 이상의 공급 지점을 쉽게 변경할 수 있다. 상기 앞서 언급된 반응기 중 인접한 임의의 두 반응기 사이에, 펌프는 제공될 수 잇다.
바람직하게, 상기 반응 시스템은 하나 이상의 연속 교반-탱크 반응기 및 그것의 하류에 플러그 흐름 반응기 구역을 포함하고, 여기서 상기 반응 시스템은 둘 이상의 공급 지점을 포함한다. 대안적으로, 상기 반응 시스템은 바람직하게 하나 또는 2개의 루프 반응기 및 그것의 하류에 플러그 흐름 반응기 구역을 포함하고, 여기서 상기 반응 시스템은 둘 이상의 공급 지점을 포함한다. 예를 들어, 상기 반응 시스템은 하나의 루프 반응기와 그것의 하류에 플러그 흐름 반응 구역을 포함하고, 여기서 상기 반응 시스템은 2개의 공급 지점을 포함한다. 예를 들어, 상기 반응 시스템은 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및 그것의 하류에 플러그 흐름 반응 구역을 포함하고, 여기서 상기 반응 시스템은 2개의 공급 지점을 포함한다. 상기 언급된 반응기 중 인접한 임의의 두 반응기 사이에, 펌프는 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 반응 시스템은 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소, 즉, 바람직하게 상기 반응 시스템의 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기, 적어도 하나의 루프 반응기 또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기 중 적어도 하나는 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함한다. 상기 혼합기는 정적 혼합기, 동적 혼합기 또는 둘의 조합일 수 있다.
바람직하게 적어도 50%, 더 바람직하게 적어도 75% 및 가장 바람직하게 상기 반응 시스템의 모든 반응기는 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소 및 더욱 바람직하게 적어도 하나의 열 전달 요소 뿐만 아니라 적어도 하나의 혼합기를 포함한다. 더 바람직하게, 존재하는 경우, 임의의 상기 연속 교반-탱크 반응기는 동적 혼합기 및 바람직하게 또한 열 전달 요소를 포함하고, 여기서 존재하는 경우 임의의 상기 루프 반응기 및 임의의 플러그 흐름 반응은 적어도 하나의 정적 혼합기, 및 더 바람직하게 또한 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함한다. 상기 혼합기(들) 및 열 전달 요소(들)은 즉, 상기 중공 파이프 사이를 통과할 때 반응 혼합물이 혼합되도록 형성될 때, 상기 반응 혼합물이 혼합되도록 결합되는, 중공 파이프로 만들어지도록 결합될 수 있다. 상기 중공 파이프를 통해 열 전달 매체(medium)를 펌핑함으로써, 그들은 열 전달 요소로도 기능한다. 따라서, 상기 반응 시스템은 연속적으로 i) 상류 말단에서 적어도 하나의 동적 혼합기 및/또는 열 전달 요소를 포함하는 하나의 연속 교반-탱크 반응기 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 동적 혼합기 및/또는 열 전달 요소 및/또는 적어도 하나의 정적 혼합기 및/또는 열 전달 요소를 포함하는 적어도 하나의 루프 반응기 및/또는 적어도 하나의 정적 혼합기 및/또는 열 전달 요소를 포함하는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기를 포함한다. 가장 바람직하게, 상기 반응 시스템은 상류에서 하류까지 일련의(연속적으로) i) 각각의 적어도 하나의 동적 혼합기 및 선택적으로 또한 열 전달 요소를 포함하는 3개의 연속 교반-탱크 반응기, ii) 각각의 적어도 하나의 정적 혼합기 및 선택적으로 또한 열 전달 요소를 포함하는 3개의 루프 반응기, iii) 적어도 하나의 동적 혼합기 및 선택적으로 또한 열 전달 요소를 포함하는 연속 교반-탱크 반응기 및 바람직하게 적어도 하나의 정적 혼합기 및 선택적으로 또한 열 전달 요소를 포함하는 2개의 공급 지점을 갖는 플러그 흐름 구역 또는 iv) 루프 반응기 및 바람직하게 각각의 적어도 하나의 정적 혼합기 및 선택적으로 또한 열 전달 요소를 포함하는 2개의 공급 지점을 갖는 플러그 흐름 구역을 포함한다. 상기 앞서 언급된 반응기의 인접한 임의의 두 반응기 사이에, 펌프는 제공될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 연속 교반-탱크 반응기에 사용된 상기 혼합기는 바람직하게 동적 혼합기, 즉, 이동(moving) 및 특히 회전 부분(rotating part)을 포함하는 혼합기이다. 상기 동적 혼합기는 바람직하게 하나 이상의 패들형 임펠러(paddle-type impeller), 하나 이상의 앵커형(anchor type) 임펠러, 하나 이상의 게이트형(gate-type) 임펠러 및/또는 하나 이상의 나선형(helical-type) 임펠러를 포함하는 동적 혼합기와 같은, 임펠러-형태의 동적 혼합기일 수 있다.
위에서 추가로 설명한 바와 같이, 루프 반응기 또는 플러그 흐름 반응기에 사용되는 상기 혼합기는 바람직하게 정적 혼합기, 즉, 이동 및 특히 회전 부분을 포함하지 않는 혼합기이다. 정적 혼합기는 정적, 즉, 일반적으로 플레이트(plate), 바(bar), 크로스바(crossbar), 배플(baffle), 나션형으로 형성된 편향 수단(helically formed deflection mean), 그리드(grid) 등과 같은 비-이동 요소(non-moving element)로 인해 난류(turbulent flow)를 생성하여 혼합 효과를 생성한다. 정적 혼합기에 대한 적합한 예는, X형(x-type) 정적 혼합기, 나선형/나선형(spiral/helical-type) 정적 혼합기, 4중형(quattro-type) 정적 혼합기, 배플 플레이트형(baffle plate-type) 정적 혼합기, 터뷸레이터 스트립형(turbulator strips-type) 정적 혼합기 및 상기 언급된 혼합기형 중 둘 이상의 임의의 조합이다. X형 정적 혼합기는 평면도 및/또는 측면도 및/또는 단면도에서 X형 형태를 갖는 바, 크로스바, 플레이트 등의 형태의 편향 수단을 포함한다. 이러한 X형 정적 혼합기는 예를 들어 WO 2010/066457 A1, EP 1 206 962 A1, EP 2 158 027 B1 및 EP 0 655 275 B1에 설명되고, Fluitec, Neftenbach, Switzer-land에서 상표명 CSE-X 뿐만 아니라 Sulzer Chemtech Ltd, Winterthur, Switzerland에서 상표명 SMX, SMXL 및 SMX plus로부터 상업적으로 이용가능하다. 나선형/나선형 정적 혼합기는 나선형으로 형성된 편향 수단을 가지고 예를 들어 US 3,743,250 A에 설명되는 반면, 4중형 정적 혼합기는 챔버와 같은 혼합 구역을 형성하는 편향 수단을 포함하고 예를 들어 EP 2 548 634 B1 및 EP 0 815 929 B1에 설명된다. 배플 플레이트형 정적 혼합기는 일반적으로 종방향 편향 수단을 포함하고 예를 들어 EP 1 510 247 B1 및 US 4,093,188 A에 설명되어 있는 반면, 터뷸레이터 스트립형 정적 혼합기는 튜브에, 각각의 예를 들어 상기 연결 부분의 대체 부분에 의해 실질적으로 튜브의 축에 함께 지탱하고 고정되는 실질적으로 삼각형의 연결 부분에 의해 함께 연속적으로 결합되는 일련의 번갈아 나오는 편향 패널로 형성되는 복수의 긴 스트립을 포함하고 상기 튜브의 내벽에 인접하게 배치되는 다른 연결 구역은 예를 들어 US 4,296,779 A에 설명된다. 다른 적합한 정적 혼합기는 Sulzer Chemtech AG에서 상표명 CompaX, SMI, KVM, SMV 및 GVM으로 그리고 Stamixco AG, Wol-lerau, Switzerland에서 상표명 GVM으로 배포된다.
본 발명의 아이디어의 추가 발전에서 열 전달 요소로써 튜브 다발 열 교환기(tube bundle heat exchanger)를 사용하는 것이 제안된다. 바람직하게, 상기 열 전달 요소의 튜브 다발은 그들이 정적 혼합 요소로써 동시에 기능하도록 형성된다. 또한 정적 혼합기인, 이러한 열 전달 요소는 예를 들어 EP 1 967 806 B1 및 EP 2 052 199 B1에 설명되고 Sulzer Chemtech AG에서 상표명 SMR 및 Fluitec에서 상표명 CSE-XR으로 상업적으로 이용가능하다. 예를 들어, 이러한 결합된 열 전달 요소와 정적 혼합기는 세로축에 배치된 하우징과 상기 하우징에 다수의 설비를 포함하고, 각각의 상기 설비는 제1 유체의 통과 및 그 위로 제2 유체의 통과를 위한 적어도 제1 중공 구조와 적어도 제2 중공 구조를 포함하고, 상기 제1 중공 구조와 제2 중공 구조는 서로에 대해 십자형으로 배열되고, 상기 제1 폭 B1과 제1 폭 B1에 대해 수직인 제2 폭 B2을 갖고, 비율 B1/B2이 1 보다 큰, 흐름 단면을 가지며, 일반적으로 평면에 수직으로 배향되는 B1은 상기 하우징의 세로축을 포함한다. 또한, 이러한 결합된 열 전달 요소와 정적 혼합기는 피팅이 열 전달 및 혼합 구조를 형성하기 위해 헤드 단부와 베이스 단부 사이에 길이 방향으로 연장되는 케이싱에 배열되는 피팅을 포함하고, 상기 피팅은 상기 열 전달 매체가 상기 베이스 단부에서 헤드 단부까지 상기 피팅의 튜브 내부에 내부 흐름으로써 운반하고 상기 액체가 상기 헤드 단부에서 베이스 단부까지 상기 튜브의 외부에 외부 흐름으로써 운반할 수 있도록 튜브를 포함하며, 상기 피팅의 튜브는 바람직하게 평행하게 배열된 평면 층을 형성하며, 여기서 하나의 각각의 튜브는 원호 및 평행한 부분(partial) 관형 부분(piece)을 포함하는 구불구불한 구성으로 하나의 입구 단부로부터 출구 단부까지 연장된다. 상기 액체에 의해 생성된 압력 구배에 대해 종방향으로 상기 피팅의 튜브를 안정화시키는, 보강 요소가 제공될 수 있으며, 상기 보강 요소는 장할 수 없는 부분 구조를 형성하기 위해 메인 영역에서 평행한 부분 관형 조각을 연결하고, 그리고 상기 피팅은 상기 메인 영역을 보완하는 길이방향으로 확장 가능한 부분 구조로써 보조의 영역에서 부분적으로 보강되지 않은 상태로 유지된다.
본 발명의 아이디어의 추가 발전에서, 상기 반응 시스템에서 상기 체류 시간 - 또는 각각, 반응 시간 -은 0.1 내지 5.0 시간, 더 바람직하게 0.2 내지 4.0 시간, 더욱 더 바람직하게 0.3 내지 3.0 시간, 더욱 더 바람직하게 0.4 내지 2.0 시간, 더욱 더 바람직하게 0.4 내지 1.5 시간 및 가장 바람직하게 0.4 내지 1 시간 미만으로 조정되는 것이 제안된다. 상기 체류 시간 - 또는 각각, 반응 시간 -은, 그 중에서도, 상기 연속 교반-탱크 반응기의 부피, 상기 로프 반응기 및 플러그 흐름 반응기의 길이 및 상기 반응 혼합기의 구성 요소의 유속을 적절하게 선택함으로써, 조정될 수 있다. 대안적으로, 상기 반응 시스템에서 매우 짧은 체류 시간을 요구하는 반응의 경우, 상기 플러그 흐름 반응기의 구역 중 하나를 우회하는 옵션은 상기 동일한 반응 시스템으로 유연한 작동을 가능하도록 사용될 수 있다. 대조적으로, 상기 반응 시스템에서 매우 긴 체류 시간을 요구하는 반응의 경우, 상기 플러그 흐름 반응기 중 하나에서 가공 유체는 상기 앞서 언급된 연속 교반-탱크 반응기 또는 루프 반응기로 다시 재순환될 수 있다. 이러한 옵션은 상기 유체 흐름의 방향을 지정하기 위해 각 반응 구역 앞에 밸브를 가짐으로써 실현될 수 있다.
바람직하게, 상기 고리-개환-중합동안 생성된 폴리(히드록시산) 공중합체는 적어도 10,000 g/mol, 바람직하게 적어도 20,000 g/mol, 더 바람직하게 적어도 40,000 g/mol 및 더욱 더 바람직하게 적어도 60,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가진다. 상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체의 중량 평균 분자량의 상한은 바람직하게 200,000 g/mol이지만, 180,000 g/mol, 150,000 g/mol 또는 150,000 g/mol일 수도 있다.
본 특허 출원의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체는 적어도 5,000 g/mol, 바람직하게 적어도 15,000 g/mol, 더 바람직하게 적어도 25,000 g/mol, 더욱 더 바람직하게 적어도 35,000 g/mol 및 가장 바람직하게 적어도 45,000 g/mol의 수 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하다. 상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체의 수평균 분자량의 상한은 바람직하게 110,000 g/mol이지만, 90,000 g/mol 또는 80,000 g/mol일 수도 있다. 상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체의 수 평균 분자량의 적합한 범위는 예를 들어 10,000 내지 20,000 g/mol, 20,000 내지 30,000 g/mol, 30,000 내지 50,000 g/mol 또는 50,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다.
본 발명에 따르면, 중합체의 수- 및 중량-평균분자량(Mn 및 Mw)은 폴리(메틸메타아크릴레이트) 표준물질 및 상기 샘플의 분자량에 따라 1ml HFIP에서 1 내지 5 mg/ml의 샘플 농도를 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되고, 여기서 컬럼 온도는 40℃이고, RI-검출기(굴절률)의 온도는 40℃이며 그리고 유속은 1ml/min이다. 기기로써, (GPC Viscotek TDA max from Malvern Panalytical, UK equipped with a Viscotek VE 2001 solvent/sample module, a precolumn HFIP guard (50 mm 길이 및 8 mm 내부 직경), 2개의 columns(Viscotek HFIP6000M 및 HFIP3000, Viscotek, Switzerland; 300 mm 길이 및 8 mm 내부 직경), 및 삼중 검출기 Viscotek TDA 305(RI, UV 및 viscosimeter)가 사용될 수 있다. 상기 검량선(calibration curve)은 폴리(메틸메타아크릴레이트)(PMMA) 표준물질(Mn,max = 50,352 g/mol 및 Ð of 1.023)을 사용하여 구성될 수 있다.
상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체의 다분산 지수(polydispersity index), 즉 Mw/Mn의 비는 바람직하게 1 내지 3, 더 바람직하게 1 내지 2 및 가장 바람직하게 1 내지 1.5일 수 있다.
본 발명의 아이디어의 추가 발전에서 상기 고리-개환-중합동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체는 40 미만, 바람직하게 30 미만, 더 바람직하게 15 미만, 더 바람직하게 10 미만, 더욱 더 바람직하게 5 미만 및 가장 바람직하게 3 미만의 황색도 지수를 가진다. 상기 황색도 지수는 ASTM E313에 따라 본 발명에 따라 측정된다.
상기 중합 고리-개환-중합 후 상기 중합 생성물에 남아있는 미반응 단량체는 시장성 있는 품질의 생성물을 얻기 위해, 바람직하게 적어도 0.5 중량% 미만의 최종 농도로 제거되는 것이 바람직하다. 락티드와 같은, 미반응 단량체의 이러한 제거는, 예를 들어 190 및 230℃ 사이의 상승된 온도 및 예를 들어 5 mbar (absolute) 이하의 감소된 압력에서 수행된 적어도 하나의 탈휘발화 단계에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 2단계 탈휘발 공정은 요구되는 정도의 단량체 및 특히 락티드의 제거를 얻기 위해 그리고 따라서 상기 요구되는 품질을 가진 중합체를 얻기 위해 수행될 수 있다. 상기 중합 반응을 정지시키기 위해, 개시제는 바람직하게 1차 탈휘발 단계 전 또는 후 및 중합 종료시 상기 중합체 생성물에 첨가된다. 락티드 공급물과 같은, 단량체 공급물량당 중합체 생성물의 수율을 최대화하기 위해, 락티드와 같은, 상기 미반응 단량체는 탈휘발 후에, 예를 들어, 응축에 의해, 회수되고, 그 다음 선택적으로 상기 축합된 생성물은 정제되고 그 후 상기 축합된 생성물은 상기 중합 반응으로 재순환되는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 상기 중합 반응의 종료 시 하나 이상의 효율적인 억제제 첨가제의 첨가는 효율적인 탈휘발화를 위해 바람직하다. 1차 탈휘발화 단계 전에, 1차 및 2차 탈휘발화 단계 사이 또는 2차 탈휘발화 단계 후에 첨가제 및/또는 다른 중합체는 최종 중합체 생성물의 기계적, 유변학적 및/또는 열적 특성을 개선하기 위해 첨가제를 상기 생성물 스트림에 혼합(mixing) 및/또는 혼합(blending)하기 위해 하나 이상의 장치에서 혼합 및/또는 혼합될 수 있다.
또한, 상기 최종 중합체 생성물 스트림은 냉각기에서 냉각될 수 있고 그 후 각각, 과립화기 또는 펠렛화기를 통해, 또는 다른 형성 장치를 통해 압축될 수 있다.
이어서, 본 발명은 예시적이만 한정하는 것이 아닌 도면에 의해 설명되고, 여기서:
도 1a 내지 f는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 적합한 6개의 구체적인 반응기 시스템을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 적합할 수 있는 적합한 반응 시스템에 대한 일반적으로 가능한 반응기 조합을 보여준다.
도 3a 내지 d는 본 발명에 따른 방법에서 사용가능한 4개의 다른 유형의 동적 혼합기를 보여준다.
도 4a 내지 e는 본 발명에 따른 하나는 상기 방법에서 사용가능한 열 전달 요소이기도 한 4개의 서로 다른 유형의 정적 혼합기를 보여준다.
도 1a 내지 f는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 적합한 6개의 구체적인 반응기 시스템을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 적합할 수 있는 적합한 반응 시스템에 대한 일반적으로 가능한 반응기 조합을 보여준다.
도 3a 내지 d는 본 발명에 따른 방법에서 사용가능한 4개의 다른 유형의 동적 혼합기를 보여준다.
도 4a 내지 e는 본 발명에 따른 하나는 상기 방법에서 사용가능한 열 전달 요소이기도 한 4개의 서로 다른 유형의 정적 혼합기를 보여준다.
도 1a는 연속적인(in series) 3개의 연속 교반-탱크 반응기(12,12’,12”)를 포함하는, 제1 실시예에 따라 본 발명에 따른 상기 방법을 수행하기 위해 적합한 반응 시스템(10)을 보여준다. 단량체, 촉매 및 개시제를 첨가하기 위한 3개의 공급 지점(14,14’,14”)은 최상류의 연속 교반-탱크 반응기(12)의 상류, 제1 및 제2 연속 교반-탱크 반응기(12,12’) 사이 및 상기 제2 및 최하류의 연속 교반-탱크 반응기(12’,12”) 사이에 제공된다. 각 2개의 연속 교반-탱크 반응기(12,12’및 12’,12”) 사이에 펌프(16,16’)가 제공된다. 각각의 상기 연속 교반-탱크 반응기(12,12’,12”)는 교반식, 즉, 각각 모터(20,20’,20”)에 의해 구동되는, 동적 혼합기(18,18’,18”)를 포함한다. 상기 생성물 스트림은 라인(22)을 통해 최하류의 연속 교반-탱크 반응기(12”)로부터 회수된다.
도 1b는 상기 연속 교반-탱크 반응기(12,12’,12”)가 각각 열 전달 요소(26,26’,26”)로써도 구현되는 2개의 정적 혼합기를 포함하고 각각 펌프(16,16’,16”)를 포함하는, 3개의 루프 반응기(24,24’,24”)로 대체되는 점을 제외하고, 도 1의 것과 유사한 반응 시스템(10)을 보여준다.
도 1c는 연속 교반-탱크 반응기(12) 및 그것의 하류에 각각 열 전달 요소(26)로써도 구현되는 2개의 정적 혼합기를 포함하는, 2개의 플러그 흐름 반응기(28,28’)를 포함하는 반응 시스템(10)을 보여주는 반면, 도 1d는 각각 열 전달 요소(26’,26”)로써도 구현되는 2개의 정적 혼합기를 포함하는, 루프 반응기(24) 및 그것의 하류에 2개의 플러그 흐름 반응기(28)를 포함하는 반응 시스템(10)을 보여준다.
도 1e는 추가 밸브가 제2 플러그 흐름 반응기(28’)의 바이패스(bypassing)를 가능하게 하기 위해 상기 제1 플러그 흐름 반응기(28) 뒤에 위치한다는 점을 제외하고는, 도 1c의 것과 유사한 반응 시스템(10)을 보여준다.
도 1f는 재순환(R1)을 가능하게 하도록 상기 제1 플러그 흐름 반응기(28) 및 상기 연속적으로 교반 탱크 반응기(12)의 출구 사이에 위치하고 흐름 방향을 안내하도록 추가 밸브가 상기 펌프(16)와 제2 플러그 흐름 반응기(28') 사이에 위치한다는 점을 제외하고는, 도 1e의 것과 유사한 반응 시스템(10)을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 상기 방법을 수행하기 위해 적합한 반응 시스템에 대해 일반적으로 가능한 반응기 조합을 보여준다. 왼쪽에서 오른쪽으로, 4개의 세그먼트(segment)(S1, S2, S3, S4)가 보여지고, 여기서 상기 왼쪽 세그멘트(S1)는 (위에서 아래로) 2개의 대안적인 반응기를 보여주고 세그멘트(2 내지 4) 중 어느 하나는 (위에서 아래로) 3개의 대안적인 반응기를 보여준다. 세그멘트(S1)에서 보여지는 임의의 반응기는 상기 반응 시스템(10)의 최상류, 즉, 연속 교반-탱크 반응기(12) 또는 루프 반응기(24)로써 사용될 수 있다. 상기 최상류 반응기(12,24)는 그것의 출구(O1)를 통해 세그먼트(S2)에 보여지는 상기 반응기 중 임의의 하나, 즉, 상기 루프 반응기(24’) 또는 상기 플러그 흐름 반응기(28)와 연결된다. 차례로, 세그먼트(S2)의 반응기는 그것의 출구(O2)를 통해 세그먼트(S3)에서 보여지는 상기 반응기 중 임의의 하나, 즉, 상기 연속 교반-탱크 반응기(12”), 상기 루프 반응기(24”) 또는 상기 플러그 흐름 반응기(28’)와 연결된다. 마지막으로, 세그먼트(S3)의 반응기는 그것의 출구(O3)를 통해 세그먼트(S4)에서 보여지는 상기 반응기 중 임의의 하나, 즉, 상기 연속 교반-탱크 반응기(12'''), 상기 루프 반응기(24''') 또는 상기 플러그 흐름 반응기(28”)와 연결된다. 임의의 세그먼트 S3 및 S4 뿐만 아니라 S2 및 S3 사이에 연속 교반-탱크 반응기, 루프 반응기 및 플러그 흐름 반응기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 다른 반응기는 추가될 수 있다. 세그먼트(S2,S3)의 출구에서, 밸브는 다음 세그먼트로 연속 통과 즉, O2, O3 또는 최종 출구(22)로써 바이패스를 가능하게 하기 위해 추가된다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에서 사용가능한 4개의 다른 유형의 동적 혼합기, 즉, 도 3a에서 패들형 임펠러(30)를 가진 동적 혼합기, 도 3b에서 앵커형 임펠러(32)를 가진 동적 혼합기, 도 3c에서 게이트형 임펠러(34)를 가진 동적 혼합기 및 도 3d에서 나선형 임펠러(36)를 가진 동적 혼합기를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에서 사용 가능한 5가지 다른 유형의 정적 혼합기, 즉, 도 4a에서 X형 형태의 측면도 뿐만 아니라 평면도를 가지는 크로스바의 형태에서 편향 수단(40)을 포함하는 X형의 정적 혼합기(38)를 보여준다. 도 4b는 길이방향 편향 수단(40)을 포함하는 배플 플레이트형의 정적 혼합기(38)를 보여주는 반면, 도 4c 및 4d는 곡선형 편향 수단(40)을 갖는 정적 혼합기(38)를 보여준다. 도 4e는 그들이 튜브 내에 열 전달 매체를 운반함으로써 열 전달 요소로써 그리고 동시에 Sulzer Chemtech Ltd에서 상표명 SMR에 의해 상업적으로 배포되는 것과 같은, 튜브형 편향 수단(40)의 외부로 운반되는 액체용 정적 혼합기로써 기능하도록 형성되는 결합된 튜브형 편향 수단(40)을 가진 정적 혼합기와 열 전달 요소(26)를 보여준다.
이어서, 본 발명은 예시적이만 한정하는 것이 아닌 실시예에 의해 설명된다.
실시예 1
(다중(2 또는 3) 단량체(들) 투입을 통해 블록 또는 랜덤의 PLA-co-PCL 공중합체를 생산하기 위한 연속 용융 중합)
이 실시예는 상류 말단에 연속 교반-탱크 반응기와 정적 혼합기 내부를 포함하는 하류 말단에 이중-재킷 플러그 흐름 반응기로 구성된, 2 내지 4 kg/h 용융 중합 반응 시스템으로 수행되었다.
전체 조성물의 L-락티드/카프로락톤(LT/CL)의 8/2(w/w)으로 폴리(락티드-코-카프로락톤)(PLA-co-PCL)의 블록 공중합체를 생산하기 위해, L-락티드 및 ε-카프로락톤은 개별적으로 2개의 용융 탱크에 적재하고 120℃에서 질소 대기하에 용융/가열되었다. L-락티드는 185℃에서 수행된 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열된, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 2.4 kg/h의 처리량으로 펌핑되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔(40 mg/ml) 촉매 및 2-에틸 헥산올은 각각, 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 전체 몰비 및 상기 개시제 양 20meq OH를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 20 내지 60분의 체류 시간으로, 상기 중합체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 0.6kg/h 순수 ε-카프로락톤의 다른 스트림과 혼합하였고, 상기 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 30 내지 90분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71로 혼합되었고 탈휘발 장치, 펠렛화기, 결정화기 및 건조기를 통과하였다. 상기 공중합체의 수 평균 분자량은 적어도 30 kg/mol이었고 더 낮은 개시제 함량으로 75 kg/mol에 도달하였다. 블록 PLA-co-PCL 공중합체의 특성은 시차 주사 열량계(differential scanning calorimetry, DSC)를 통해 밝혀졌고, 여기서 2개의 개별 유리 전이 온도 피크(비정질인 경우) 및/또는 (적어도) 하나의 용융 온도 피크가 관찰되었다. 중합체 사슬에서 랜덤 및 블록 공중합체의 조합으로 이루어지는, 단일-공급 지점 시스템과 비교할 때, PLA 및 PCL 블록 둘 다의 상기 결정화 공정은 매우 유리하다. 안정된 범위의 온도 내에서, 상기 중합체는 탄성 특성을 나타내지만, 더 높은 온도에서 전형적인 단일-상 중합체 작용을 나타낸다. 따라서, 이 블록 공중합체 시스템은 특수 응용분야에 적합한, 형상-기억 특성을 나타낸다.
PLA-co-PCL의 유사한 블록 공중합체는 락티드(2 단계)와 ε-카프로락톤(1 단계)의 투여의 순서(sequence)를 반대로 함으로써 제조되었다.
랜덤에 “가까운” PLA-co-PCL 공중합체("close to" random PLA-co-PCL copolymer)는 2개의 단량체 공급 지점을 포함하는 공중합 시스템을 통해 제조되었다. 동일한 전체 조성물의 LT/CL의 8/2(w/w)를 갖는 랜덤 PLA-co-PCL 공중합체는 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 1.56 kg/h의 L-락티드와 0.74 kg/h의 ε-카프로락톤을 먼저 투입함으로써 생성되었다. 이 공급물과 별도로, 주석 옥토에이트/톨루엔(40 mg/ml) 촉매 및 2-에틸 학산올은 각각, 18,7000 및 56,000의 범위 내의 총 몰비 단량체/촉매와 상기 개시제 양 20 meq OH를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에 30 내지 60 분의 체류 시간으로, 상기 중합체와 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼내었고, 다른 스트림의 0.7 kg/h 순수 L-락티드와 혼합되었고, 그리고 상기 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반되는 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 40 내지 120분 이내의 총 잔류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71으로 혼합되었고 상기 탈휘발 장치, 펠릿화기, 결정화기 및 건조기를 통해 통과하였다. 상기 블록 공중합체와 유사한 수 평균 분자량이 얻어졌다. 랜덤 PLA-co-PCL 공중합체의 특성은 DSC를 통해 밝혀졌고, 여기서 하나의 유리 전이 온도 피크와 하나의 용융 온도 피크는 관찰되었고 또는 용융 온도 피크가 전혀 관찰되지 않았다. 상기 중합체 사슬의 랜덤 특성은 비정질 중합체를 생성하는, 중합체의 상기 결정화를 크게 방해한다. 반면에, 상기 도입된 임의성의 정도는 그 생분해성/퇴비화 가능한 응용 분야에 유리한, 상기 분해 속도를 증가시킨다.
랜덤에 가까운 공중합체는 3개의 공급 지점을 사용하여 얻어졌다. 제1 공급물 조성과 유량 뿐만 아니라 촉매와 개시제의 유량은 일정하게 유지되었다. 그 다음, 상기 락티드의 제2 공급물은 2개의 정확한 부분으로 분할되었다: 하나는 하류의 플러그 흐름 반응기의 상류에서 그리고 하나는 상기 플러그 흐름 반응기의 중간 위치에서. 전체 체류 시간은 40 내지 120분의 제안된 시간 범위 내에 있다. 상기 후-처리 공정은 동일하게 유지되었다.
더욱 이상적으로 랜덤에 가까운 공중합체(even closer to ideally random copolymer)는 2개의 공급 지점과 2개의 단량체의 각각의 다른 혼합물로 샘플로써 사용하여 얻어졌다. 1.30 kg/h의 L-락티드 및 0.61 kg/h의 ε-카프로락톤은 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기에 도입되었다. 이 공급물과 별도로, 주석 옥토에이트/톨루엔 (40 mg/ml) 촉매 및 2-에틸 헥산올은 각각, 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비와 상기 개시제 양 20 meq OH를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 30 내지 60 분의 체류시간으로, 상기 중합체 및 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.92 kg/h L-젖산 및 0.16 kg/h의 ε-카프로락톤의 혼합물과 혼합되었고, 그리고 상기 동일한 온도에서 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 60 내지 150분 이내에 체류 시간으로, 상기 반응은 동일한 개시제를 사용하여 종료되었고, 탈휘발화되고, 펠릿화되며, 결정화되고 그리고 건조되었다. 위에서 언급된 공정에 대한 대가로, 상기 체류 시간은 연장되고 잔류 단량체의 큰 재순환 스트림이 요구된다.
실시예 2
(다중(2 또는 3) 단량체(들) 투입을 통해 블록 또는 랜덤 형태로 PLA-co-PGA 공중합체를 생산하기 위한 연속적인 용융 중합)
실시예 1에 사용된 것으로써 동일한 2 내지 4 kg/h 용융 중합 반응기가 폴리(락티드-코-글리콜라이드)(PLA-co-PGA)의 블록 또는 랜덤 공중합체를 생성하기 위해 적용되었다.
전체 조성의 LT/GL의 9/1 (w/w)을 가진 PLA-co-PGA의 블록 공중합체를 생성하기 위해, L-락티드와 글리콜라이드는 개별적으로 2개의 용융 탱크에 넣었고 120℃에서 질소 대기 하에 용융되었다. L-락티드는 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 2.7 kg/h의 처리량으로 펌핑되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔 (40 mg/ml) 촉매 및 도데칸올은 각각, 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비와 상기 개시제 양 20 meq OH를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 20 내지 60분의 체류 시간으로, 상기 중합체와 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.3 kg/h 순수 글리콜라이드와 혼합되었고, 그리고 200℃의 높은 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 30 내지 90분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71와 혼합되었고 상기 탈휘발 장치, 펠릿화기, 결정화기 및 건조기를 통해 통과하였다. 상기 수 평균 분자량은 적어도 25 kg/mol였고 상기 개시제 농도를 더 낮춤으로써 75 kg/mol에 도달되었다. 블록 PLA-co-PGA 공중합체의 특성은 DSC를 통해 밝혀졌고, 여기서 최대 2개의 개별적인 유리 전이 온도(비정질의 경우) 및/또는 (적어도) 하나의 용융 온도가 관찰되었다. PLA-co-PGA 블록 공중합체의 제어된 설계는 아래에서 언급된 상기 PLGA 랜덤 공중합체와 비교할 때 인장 강도를 향상시킨다.
PGA-co-PLA의 유사한 블록 공중합체는 락티드(2 단계) 및 글리콜라이드(1 단계)의 투여의 순서를 반대로 함으로써 생성되었다. PGA의 더 높은 용융 온도를 고려하여, 상기 제1 및 제2 세그먼트에서 반응은 각각, 220 및 200℃로 유지되었다.
“거의(close to)” 랜덤 PLGA 공중합체는 3개의 단량체 공급 지점을 포함하는 동일한 공중합 시스템을 통해 제조되었다. 동일한 전체 조성의 LT/GL의 9/1 (w/w)을 가진 랜덤 PLGA 공중합체는 195℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 190℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 2.72 kg/h의 L-락티드 및 0.22 kg/h의 글리콜라이드를 먼저 도입함으로써 생성되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔(40 mg/ml) 촉매 및 도데칸올은 각각, 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비와 상기 개시제 양 20 meq OH를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 20 내지 60분의 체류 시간으로, 상기 중합체와 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.056 kg/h 순수 글리콜라이드와 혼합되었고, 그리고 상기 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 상기 전체 플러그 흐름 반응기 세그먼트의 체류 시간의 절반 이후에, 0.017 kg/h 순수 글리콜라이드는 제3 공급물로써 잔류 L-락티드의 소비를 최대화하기 위해 공급될 수 있다. 30 내지 90분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71와 혼합되었고 상기 탈휘발 장치, 펠릿화기, 결정화기 및 건조기를 통해 통과되었다. 상기 블록 공중합체에 대한 수 평균 분자량 유사체가 얻어졌다. 랜덤 PLGA 공중합체의 특성은 DSC를 통해 밝혀졌고, 여기서 하나의 유리 전이 온도 피크와 하나의 용융 온도 피크가 관찰되었다. 상기 중합체 사슬의 랜덤 특성은 상기 중합체 결정화 공정을 방해하였다. 실시예 1에서 PLA-co-PCL 공중합체 시스템과 비교하여, 랜덤 PLGA는 더 짧은 생분해 시간(ca.5-6개월)에 의해 밝혀지는, 더 강한 가수분해 작용을 나타낸다.
실시예 3
(다중 단량체(들) 투여를 통해 블록 또는 랜덤 형태에서 PLA, PEG 및 PCL의 공중합체를 생성하기 위한 연속적인 용융 중합)
전체 조성의 LT/CL의 8/2 (w/w)을 가진 PCL-PLA-PEG-PLA-PCL의 펜타-블록 공중합체는 동일한 2-4 kg/h 용융 중합 반응 시스템을 사용하여 생성되었다. L- 락티드와 ε-카프로락톤은 개별적으로 2개의 용융 탱크에 넣었고 120℃에서 질소 대기 하에 용융/가열되었다. L-락티드는 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 2.4 kg/h의 처리량으로 펌핑되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔 (40 mg/ml) 촉매 및 분자량 2000 g/mol의 용융된 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 각각, 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비와 PEG 양 20 meq OH(2 wt%)를 유지하기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 20 내지 60분의 체류 시간으로, 상기 중합체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.6 kg/h 순수 ε-카프로락톤과 혼합되었고, 그리고 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 30 내지 120분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71와 혼합되었고 상기 탈휘발 장치, 펠릿화기, 결정화기 및 건조기를 통해 통과되었다. 상기 공중합체의 수 평균 분자량은 적어도 30 kg/mol였고 더 낮은 PEG 함량에서 90 kg/mol에 도달되었다. 긴 지방족 에틸렌 글리콜 코어의 존재는 상기 중합체의 탄성을 향상시킨다.
PLA-PCL-PEG-PCL-PLA의 역방향 펜타-블록 공중합체는 락티드(2 단계) 및 ε-카프로락톤(1 단계)의 투입의 순서를 반대로 함으로써 제조되었다. 상기 중합체의 사슬의 “캡(cap)”으로써 PLA의 주요 분율로, 상기 결정도(crystallinity)가 PCL-PLA-PEG-PLA-PCL 블록 공중합체의 것보다 더 높으므로 따라서 다른 적용이 가능하다.
상기 동일한 접근은 PLA, PGA, PEG, PCL을 포함하는 다른 펜타-블록 공중합체 및/또는 ε-카프로락톤과 유사한 반응 비(reactivity ratio)를 가진, δ-발레로락톤, δ-데카락톤 및 ε-데카락톤와 같은 다른 고리형 단량체에서 유래되는 중합체를 생성하기 위해 적용될 수 있다. PLA, PEG 및 PCL의 상기 펜타-블록 시스템 이외의 가장 관련성이 높은 다른 예는 PGA, PEG 및 PCL의 조합으로, 여기서 PCL 또는 PGA는 앤드-캡핑 중합체(end-capping polymer)로써 될 수 있다. 또 다른 입증된 성공 펜타-블록 공중합체 시스템은 PEG, L-락티드 및 ε-데카락톤에 기반한다. 상기 PEG와 그 다음 중심 블록으로써 ε-데카락톤를 갖는 이 공중합체는 뛰어난 인성 재료 특성과 높은 파단 연신율을 나타낸다.
PLA, PEG 및 PCL 공중합체의 시스템에 초점을 맞춤으로, 이 발명은 실시예 1과 동일한 접근을 사용하여 랜덤 PLA-co-PCL 트리-블록 공중합체의 생성으로 간단한 전환을 가능하게 한다. 이 경우, 상기 공중합체는 위에서 언급된 펜타-블록 공중합체에 비해 가장 낮은 결정도와 가장 높은 탄성도이다. 이 연속적인 공정에서 반응 시간은 모노-히드록시 알코올에 비해 PEG의 반응성이 더 높다는 점에서 단축되었다. 그러나, 이러한 트리-블록 공중합체의 적용은 관련성이 덜 있다.
실시예 4
(다중 단량체(들) 투입을 통해 블록 또는 랜덤 형성에서 별형 PLA-co-PCL 공중합체를 생성하기 위한 연속적인 용융 중합)
동일한 전체 조성의 LT/CL의 8/2 (w/w)를 가진 별-모양(Star-shape) PLA-co-PCL 블록 공중합체가 동일한 2 내지 4 kg/h 용융 중합 반응 시스템을 사용하여 생성되었다. L-락티드와 ε-카프로락톤은 개별적으로 2개의 용융 탱크에 넣었고 120℃에서 질소 대기 하에 용융/가열되었다. 펜타에리트리톨인, 별-모양(Star-shape) 개시제는 먼저 현탁되었고 상기 개시제 농도 20 meq OH로 고정하기 위해 상기 L-락티드와 잘 혼합되었다. 그 다음, 상기 혼합물은 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 2.4 kg/h의 처리량으로 펌핑되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔(40 mg/ml) 촉매는 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비를 유지시키기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 15 내지 40분의 체류 시간으로, 상기 중합체 및 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.6 kg/h 순수 ε-카프로락톤과 혼합되었고, 그리고 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 30 내지 90분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 최종 생성물은 짧은 정적 혼합기에서 0.1 wt.% Adeka Stab AX-71와 혼합되었고 상기 탈휘발 장치, 펠릿화기, 결정화기 및 건조기를 통해 통과되었다. 상기 공중합체의 수 평균 분자량은 적어도 50 kg/mol였고 더 낮은 펜타에리트리톨 함량에서 160 kg/mol에 도달되었다. 이 별형 블록 별-(PLA-PCL)4 공중합체의 특성은 DSC를 통해 밝혀졌다. 뛰어난 분자량 뿐만 아니라 독특한 별 모양으로 인해, 이 공중합체의 내충격성과 용융 강도가 크게 향상되었다. 상기 결정화를 방해하는 별 모양의 불규칙성에도 불구하고, 반-결정성 중합체는 얻어질 수 있다.
역방향 별 모양 블록 별-(PCL-PLA)4는 락티드(2 단계)와 ε-카프로락톤(1 단계)의 투여의 순서를 반대로 함으로써 제조되었다. 상기 락티드 용융 탱크에 펜타에리트리톨을 넣는 대신, 이 개시제는 상기 ε-카프로락톤과 혼합되었고 제1 단계에 공급되었다. 실시예 3과 유사하게, 이 별-(PCL-PLA)4의 중합체 사슬의 “캡”으로써 PLA의 주요 분획은 더 단단한 중합체를 제공하는, 결정화를 촉진하였다.
동일한 전체 조성의 LT/GL의 8/2 (w/w)를 가진 “가까운” 랜덤 별 모양 PLA-co-PCL 공중합체는 185℃에서 수행되는 오일 열 전달 장치(반응 매체 180℃)에 의해 가열되는, 2.0L 연속 교반-탱크 반응기로 먼저 1.56 kg/h의 상기 펜타에리트리톨을 포함하는 L-락티드(L-락티드에서 20 meq OH 펜타에리트리톨) 및 0.74 kg/h의 ε-카프로락톤을 도입함으로써 생성되었다. 이 공급물과 별개로, 주석 옥토에이트/톨루엔(40 mg/ml) 촉매는 18,700 및 56,000의 범위 내에 단량체/촉매 총 몰비를 유지시키기 위해 도입되었다. 상기 연속 교반-탱크 반응기에서 20 내지 40분의 체류 시간으로, 상기 중합체와 잔류 단량체는 상기 반응기에서 꺼냈고, 또 다른 스트림의 0.7 kg/h 순수 L-락티드와 혼합되었고, 그리고 상기 동일한 온도에서 수행되는 이중-재킷형 정적 혼합기에 기반된 플러그 흐름 반응기에 공급되었다. 30 내지 90분 이내의 총 체류 시간으로, 상기 반응은 동일한 개시제를 사용하여 종료되었고 상기 중합체는 최종 형태까지 후-처리될 수 있다. 상기 블록 공중합체에 대한 수 평균 분자량 유사체는 얻어졌다. 랜덤 PLA-co-PCL 공중합체의 특성은 DSC를 통해 밝혀졌고, 여기서 하나의 유리 전이 온도 피크와 하나의 용융 온도 피크가 관찰되거나 또는 용융 온도 피크가 거의 없을 가능성이 관찰되었다. 상기 중합체 사슬의 랜덤 특성은 중합체의 결정화를 크게 방해한다. 선형 형태의 그들의 유사체와 달리, 이 별 모양 공중합체는 매우 헌신적인 결정화 처리를 거치거나 특정 첨가제와 결합되지 않는 한 비정질이다.
참조 번호 목록(Reference Numeral List)
10 반응 시스템(Reactor system)
12,12’, 12”, 12''' 연속 교반-탱크 반응기(Continuous stirred-tank reactor)
14, 14’, 14”, 14''' 공급 지점(Feeding point)
16, 16’, 16”, 16''' 용융 펌프(Melt pump)
18, 18’, 18”, 18''' 동적 혼합기(Dynamic mixer)
20, 20’, 20”, 20''' 모터(Motor)
22 생성물 제거 라인(Product removal line)
24, 24’, 24”, 24''' 루프 반응기(Loop reactor)
26, 26’, 26”, 26''' 정적 혼합기 및 열 전달 요소(Static mixer and heat transfer elements)
28, 28’, 28” 플러그 흐름 반응기(Plug flow reactor)
30 패들형 임펠러를 가진 동적 혼합기(Dynamic mixer with a paddle-type impeller)
32 앵커형 임펠러를 가진 동적 혼합기(Dynamic mixer with an anchor-type impeller)
34 게이트형 임펠러를 가진 동적 혼합기(Dynamic mixer with a gate-type impelle)
36 나선형 임펠러를 가진 동적 혼합기(Dynamic mixer with a helical-type impeller)
38 정적 혼합기(Static mixer)
40 편향 수단(Deflection means)
O1,O2,O3 출구 1, 출구 2, 출구 3(Outlet 1, outlet 2, outlet 3)
R1 재순환(Recycling)
S1,S2,S3,S4 제1, 제2, 제3 및 제4 세그먼트(First, second, third and fourth segment)
Claims (16)
- 폴리(히드록시산) 공중합체를 연속적으로 제조하기 위한 공정으로서, 상기 공정은 적어도 2개의 다른 단량체를 공중합하는 단계를 포함하고,
여기서, 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나가 히드록시산의 고리형 에스테르이고, 반응 시스템(10)에서 적어도 하나의 촉매의 존재 하에서, 고리-개환 중합에 의해 폴리(히드록시산) 공중합체로 되고,
상기 고리-개환-중합 동안 적용된 상기 적어도 하나의 촉매의 총 량에 대한 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 총 량의 몰비가 10,000을 초과하고,
상기 반응 시스템(10)은 연속적으로 적어도 2개의 중합 반응기를 포함하며, 여기서 그의 적어도 하나는 연속 교반-탱크 반응기(12, 12’, 12”, 12'''), 루프 반응기(24, 24’, 24”, 24''') 또는 플러그 흐름 반응기(28, 28’, 28”)이고, 여기서 상기 반응 시스템(10)의 이들 반응기 중 적어도 하나는 적어도 하나의 혼합기 및/또는 적어도 하나의 열 전달 요소를 포함하며,
상기 반응 시스템(10)은 각각의 단량체 조성물이 상기 반응 시스템(10)에 공급되는 연속적인 적어도 2개의 다른 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''')을 포함하고, 상기 적어도 2개의 다른 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 하나를 통해 상기 반응 시스템(10)에 공급되는 단량체 조성물은, 그 단량체(들)에 관하여, 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 다른 하나를 통해 상기 반응 시스템에 공급되는 단량체 조성물과 다른 것인, 공정. - 제1항에 있어서, i) 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 하나를 통해, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되는 것인, 공정.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, i) 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 2개를 통해, 그리고 바람직하게는 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 모두를 통해, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 공급되며, 또는 ii) 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 하나를 통해, 제1 단량체를 포함하는 단량체 조성물 및 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 다른 하나를 통해 제2 단량체를 포함하는 단량체 조성물이 공급되고, 여기서 제1 단량체는 상기 제2 단량체와 다른 화학적 특성을 가지는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 하나를 통해, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 다른 단량체들의 제1 몰비로 공급되고,
상기 적어도 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 적어도 다른 하나를 통해, 상기 동일한 다른 단량체들의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 다른 단량체들의 제2 몰비로 공급되며, 여기서 제1 몰비는 상기 제2 몰비와 다른 것인, 공정. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 시스템(10)은 연속적으로 적어도 3개의 다른 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 을 포함하고, 이들의 각각을 통해 단량체 조성물이 상기 반응 시스템(10)으로 공급되며, 여기서 상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중, 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 2개, 더욱 바람직하게는 적어도 3개를 통해, 단량체 조성물이 공급되고, 상기 단량체 조성물은 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상을 포함하는 것인, 공정.
- 제5항에 있어서, 상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 하나를 통해, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 다른 단량체들의 제1 몰비로 공급되고,
상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 다른 하나를 통해, 동일한 다른 단량체 혼합물을 포함하는 단량체 조성물이 다른 단량체들의 제2 몰비로 이 공급되며, 상기 제1 몰비는 상기 제2 몰비와 다른 것인, 공정. - 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 하나를 통해, 상기 적어도 2개의 다른 단량체의 둘 이상의 혼합물을 다른 단량체들의 제1 몰비로 포함하는 단량체 조성물이 공급되고,
상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 다른 하나를 통해, 동일한 다른 단량체 혼합물을 다른 단량체들의 제2 몰비로 포함하는 단량체 조성물이 공급되며,
상기 적어도 3개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''') 중 다른 하나를 통해, 오직 하나의 단량체 또는 동일한 다른 단량체의 혼합물을 다른 단량체들의 제3 몰비로 포함하는 단량체 조성물이 공급되고, 여기서 상기 제1 몰비, 제2 몰비 및 제3 몰비는 서로 다른 것인, 공정. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 시스템(10)은 최상류 반응기의 상류의 제1 공급지점(14) 및 그것의 하류, 바람직하게 상기 최상류 반응기의 하류지만, 다음 하류 반응기의 상류에 제2 공급 지점(14’)을 포함하는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 시스템(10)은 적어도 3개의 반응기, 즉, 적어도 제1 반응기, 그것의 하류에 제2 반응기 및 그것의 하류에 제3 반응기를 포함하고, 여기서 제1 공급 지점(14)은 상기 제1 반응기의 상류에 위치되고, 제2 공급 지점(14’)은 상기 제1 반응기의 하류지만, 상기 제2 반응기의 상류에 위치되며, 제3 공급 지점(14”)은 상기 제2 반응기의 하류지만, 상기 제3 반응기의 상류에 위치되는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 단량체 조성물은 최상류 반응기의 상류의 상기 반응 시스템(10)에 첨가되고, 제2 단량체 조성물은 그것의 하류의 상기 반응기에 첨가되며, 상기 제1 단량체 조성물은 제1 몰비의 2개의 다른 단량체를 가진 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하며, 상기 제2 단량체 조성물은 상기 제1 단량체 조성물에서와 동일한 2개의 다른 단량체의 혼합물이지만, 상기 제1 몰비와 다른, 제2 몰비의 2개의 다른 단량체를 포함하는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 단량체 조성물은 최상류 반응기의 상류의 상기 반응 시스템(10)에 첨가되고, 여기서 제2 단량체 조성물은 상기 반응기의 최상류의 하류지만, 상기 반응기의 최하류의 상류에 있는 반응기, 또는 상기 위치의 하류의 위치에서 상기 반응기 중 어느 하나에 대한 상기 반응 시스템(10)에 첨가되고, 그리고 여기서 제3 단량체 조성물은 상기 단량체 조성물이 첨가되는, 상기 반응기의 하류에 있는 반응기, 또는 상기 위치의 하류의 위치에서 상기 반응기 중 어느 하나에 대한 상기 반응 시스템(10)에 첨가되며, 여기서 상기 제1 단량체 조성물은 제1 몰비의 2개의 다른 단량체를 가진 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하고, 여기서 상기 제2 단량체 조성물은 제1 부분과 동일한 2개의 다른 단량체의 혼합물을 포함하지만, 상기 제1 몰비와 다른, 제2 몰비의 2개의 다른 단량체를 가지며, 그리고 여기서 상기 제3 단량체는 i) 상기 제1 부분 및 제2 부분과 동일한 2개의 다른 단량체의 혼합물이지만, 상기 제1 몰비와 다른 상기 제2 몰비와 다른, 제3 몰비의 2개의 다른 단량체를 가지거나, 또는 ii) 오직 하나의 상기 2개의 다른 단량체를 포함하는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 다른 단량체 중 적어도 하나 또는 바람직하게 상기 적어도 2개의 다른 단량체 모두는 락티드, 글리콜라이드, 카프로락톤, 발레로락톤, 데카노락톤, 부티로락톤, 도데카릭톤, 옥타노락톤 및 상기 앞서 언급된 화합물 중 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 또는 L-락티드, D-락티드, 메소-락티드, 락티드 라세미 혼합물, 글리콜라이드, ε-카프로락톤, γ카프로락톤, δ-발레로락톤, γ-발레로락톤, 5-데카노락톤, δ 데카노락톤, δ-부티로락톤, δ-도데카락톤, 5-도데카락톤, δ 옥타노락톤 및 상기 앞서 언급된 화합물의 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 고리형 에스테르이며, 여기서 바람직하게 상기 고리-개환 중합동안 i) 락티드 및 카프로락톤은 폴리(락티드-코-카프로락톤)을 제조하기 위해 중합되거나 또는 ii) 락티드와 글리콜라이드는 폴리(락티드-코-글리콜라이드)를 제조하기 위해 중합되거나 또는 iii) L-락티드와 D-락티드는 폴리(L-락티드-코-D-락티드)를 제조하기 위해 중합되거나 또는 iv) L-락티드와 메소-락티드는 폴리(L-락티드-코-메소-락티드)를 제조하기 위해 중합되는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기(10)는, 상류에서 하류로 볼 때, 연속적으로:
a) 상류의 말단에서 하나의 연속 교반-탱크 반응기(12, 12’, 12”, 12''') 또는 하나의 루프 반응기(24, 24’, 24”, 24''') 및 ii) 그것의 하류에 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기(12, 12’, 12”, 12''') 및/또는 적어도 하나의 루프 반응기(24, 24’, 24”, 24''') 및/또는 적어도 하나의 플러그 흐름 반응기(28, 28’, 28”),
b) 3개의 연속 교반-탱크 반응기(12, 12’, 12”, 12'''),
c) 3개의 루프 반응기(24, 24’, 24''')
d) 연속 교반-탱크 반응기(12, 12’, 12”, 12''') 및 바람직하게 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''')을 갖는 플러그 흐름 구역(28, 28’, 28”),
e) 루프 반응기(24, 24’, 24”, 24''') 및 바람직하게 2개의 공급 지점(14, 14’, 14”, 14''')을 갖는 플러그 흐름 구역(28, 28’, 28”)의 어느 하나를 포함하고,
여기서 상기 언급된 반응기 중 임의의 두 인접한 반응기 사이에서, 용융 펌프(16, 16’, 16”, 16''')가 제공될 수 있고/있거나 여기서 상기 언급된 반응기 중 임의의 두 인접한 반응기 사이에서, 밸브가 상기 플러그 흐름 구역의 바이패스가 가능하도록 제공될 수 있는 것인, 공정. - 제1항 내지 제13항 중 어느 항에 있어서, 적어도 하나 및 바람직하게 적어도 50%, 더 바람직하게 적어도 75% 및 가장 바람직하게 상기 반응 시스템(10)에서 모든 반응기는 적어도 하나의 정적 혼합기(38), 동적 혼합기(18, 18’, 18”, 18''') 또는 정적 혼합기와 열 전달 요소(26, 26’, 26”, 26''')의 조합을 포함하는 것인, 공정.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 항에 있어서, 상기 반응 시스템(10)의 이들 반응기 중 적어도 하나는 적어도 하나의:
i) 적어도 하나의 임펠러형의 동적 혼합기(18, 18’, 18”, 18'''), 바람직하게 하나 이상의 패들형 임펠러, 하나 이상의 앵커형 임펠러, 하나 이상의 게이트형 임펠러 및/또는 하나 이상의 나선형 임펠로를 포함하는 동적 혼합기(18, 18’, 18'', 18'''),
ii) 적어도 하나의 정적 혼합기(38), 바람직하게 x형 정적 혼합기, 나선형/나선형 정적 혼합기, 콰트로형 정적 혼합기, 배플 플레이트형 정적 혼합기, 터뷸레이터 스트립형 정적 혼합기 및 앞서 언급된 혼합기 형태 중 둘 이상의 임의의 조합, 및
iii) 조합된 정적 혼합기 및 열 전달 요소(26, 26’, 26'', 26'''), 바람직하게 튜브 번들 열 교환기를 포함하는 것인, 공정. - 제1항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서, 상기 고리-개환-중합 동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정된 것으로써, 10,000 내지 200,000 g/mol, 바람직하게 20,000 내지 180,000 g/mol, 더 바람직하게 40,000 내지 160,000 g/mol, 더욱 더 바람직하게 60,000 내지 150,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가지고/가지거나, 여기서 상기 고리-개환-중합 동안 생성된 상기 폴리(히드록시산) 공중합체는 황색도 40 미만, 바람직하게 30 미만, 더 바람직하게 15 미만, 더욱 바람직하게 10 미만, 더욱 더 바람직하게 5 미만 및 가장 바람직하게 3 미만인 것인, 공정.
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