WO2011030766A1 - ポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、ポリ乳酸、その成形体、合成繊維、多孔体およびイオン伝導体 - Google Patents

ポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、ポリ乳酸、その成形体、合成繊維、多孔体およびイオン伝導体 Download PDF

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polymer
solvent
poly
lactic acid
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宏樹 上原
健 山延
由祐 唐木
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国立大学法人群馬大学
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/005Processes for mixing polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
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    • D01F6/88Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal, a polylactic acid obtained by the production method, a molded article comprising polylactic acid, and a synthetic fiber, a porous body, and an ion conductor, in particular.
  • the present invention relates to polylactic acid useful for forming a conductor, and a molded body, synthetic fiber, porous body and ion conductor containing the polylactic acid.
  • biomass resins using plant components as raw materials have attracted attention, and various studies have been conducted on conventional synthetic resins synthesized from petroleum. Even if such a plant-derived resin is incinerated at the time of disposal, the carbon dioxide generated again is carbon-neutral in that it is photo-synthesized and used as a raw material. It is a material that is expected to lead to prevention.
  • bio-derived resins polyhydroxybutyrate, polylactic acid, and the like are known.
  • polylactic acid is thermoplastic because it can be made from lactic acid or lactide obtained from plant raw materials such as corn.
  • the melting point of general polylactic acid is about 170 ° C., and improvement in heat resistance is required for application as a resin molded body or synthetic fiber.
  • polylactic acid poly-L-lactic acid consisting only of L-lactic acid units which are optical isomers (hereinafter referred to as PLLA as appropriate) and poly-D-lactic acid consisting only of D-lactic acid units (hereinafter referred to as PDLA where appropriate).
  • PLLA poly-L-lactic acid consisting only of L-lactic acid units which are optical isomers
  • PDLA poly-D-lactic acid consisting only of D-lactic acid units
  • this stereocomplex crystal has a higher melting point and hydrolysis resistance than the ⁇ crystal (melting point 170 ° C.) obtained from a homopolymer of PLLA or PDLA, the stereocomplex crystal has a high molecular weight when PLLA and PDLA as raw materials are high. It is difficult to obtain complex crystals efficiently. In addition, there are problems that the production rate of the stereocomplex crystal differs depending on the preparation conditions such as the molecular weight of the raw material and the mixing temperature, or that it takes time to grow, and it has not been practically stably produced.
  • An object of the present invention is to provide a molded article and a synthetic fiber excellent in heat resistance, biocompatibility, transparency, and chemical stability obtained by containing the above.
  • another object is to provide a porous body by decomposing and removing components other than polylactic acid from these molded bodies and synthetic fibers. Or it is providing an ion conductor by providing an ion source to components other than these polylactic acids.
  • the present inventors have used a block copolymer in which a polymer compound other than PLLA or PDLA and polylactic acid is covalently bonded, so that stereocomplex crystals can be obtained at a high content. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by a method for producing polylactic acid, and the present invention has been completed.
  • the configuration of the present invention is as follows.
  • the invention according to claim 1 A block copolymer in which polylactic acid containing an L-lactic acid unit or polylactic acid containing a D-lactic acid unit, and at least one organic polymer having a structure different from that of polylactic acid are covalently bonded, and the block copolymer Dissolving a polylactic acid homopolymer containing D-lactic acid units or polylactic acid homopolymer containing L-lactic acid units, which is an optical isomer of polylactic acid not contained, in a solvent to prepare a polymer mixed solution;
  • a method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal comprising: a step of removing a solvent in the polymer mixed solution; and a step of removing a solvent in the polymer mixed solution to obtain a polymer mixture.
  • a heat treatment step can be further performed after the step of removing the solvent in the polymer mixed solution, as in the second aspect of the invention.
  • the chemical structure of the block copolymer used is diblock (two types of components including polylactic acid), triblock (three types of components including polylactic acid), and tetrablock (four types of components including polylactic acid). ), Pentablock (five kinds of components including polylactic acid) and the like, and any copolymer composed of a plurality of block components including polylactic acid may be used. Further, a star block copolymer in which a plurality of blocks containing polylactic acid extend radially may be used.
  • the invention according to claim 3 The polylactic acid containing L-lactic acid units or polylactic acid containing D-lactic acid units contained in the block copolymer in the polymer mixed solution, and the polylactic acid homopolymer containing D-lactic acid units, The method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the content of the polylactic acid homopolymer containing L-lactic acid units is in the range of 10:90 to 90:10. .
  • the invention according to claim 4 The polylactic acid containing L-lactic acid units or the polylactic acid containing D-lactic acid units contained in the block copolymer in the polymer mixed solution has a molecular weight of 10,000 or more and 1,000,000 or less, respectively.
  • the invention according to claim 5 2.
  • the molecular weight of a polylactic acid homopolymer containing D-lactic acid units or a polylactic acid homopolymer containing L-lactic acid units in the polymer mixed solution is 10,000 or more and 1,000,000 or less, respectively.
  • the process of heat-treating the obtained polymer mixture is a process of heat-treating at a heat treatment temperature of 100 ° C to 300 ° C and a heat treatment time of 1 minute to 72 hours.
  • Organic polymers having a structure different from that of the polylactic acid are polystyrene, polyvinyl naphthalene, polymethyl methacrylate, poly ⁇ -caprolactone (polycaprolactam), polybutadiene, polydimethylsiloxane, polyethylene, polypropylene, poly 1-butene, poly 4-methyl.
  • polynorbornenyl ethyl styrene polynorbornenyl ethyl styrene-s-styrene, polyhexamethyl carbonate, polyhexyl norbornene, polybutyl succinate, polydicyclopentadiene, polycyclohexylethylene, poly-1,5 -Dioxepane-2-one, polymentide, poly-4-vinylpyridine, polyisoprene, poly-3-hydroxybutyrate, poly-2-hydroxymethacrylate, poly-N-vinyl-2-pyrrolidone Poly-4 is acryloyl morpholine and method for producing polylactic acid stereocomplex crystal according to any one of claims 1 to 6 is at least one selected from the derivatives thereof.
  • the invention according to claim 8 provides: Organic polymers having a structure different from that of polylactic acid are polystyrene sulfonic acid, polyethylene glycol, polyethylene oxide, poly-n-propyl-p-styrene sulfonic acid, polyacrylamide, polydimethylacrylamide, poly N-isopropylacrylamide, poly N 7.
  • the invention according to claim 9 is: A polylactic acid containing an L-lactic acid unit in a block copolymer containing polylactic acid containing an L-lactic acid unit or polylactic acid containing a D-lactic acid unit and at least one organic polymer having a structure different from that of polylactic acid.
  • the content ratio of polylactic acid containing lactic acid or D-lactic acid units and organic polymer having a structure different from that of polylactic acid is in the range of 10:90 to 90:10.
  • the invention according to claim 10 is:
  • the content rate of the stereocomplex crystal with respect to the polylactic acid component obtained by the method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal according to any one of claims 1 to 9 is 10% by mass or more, and polylactic acid is a structure.
  • polylactic acids having a content of organic polymers of different from 1 to 99% by mass and a melting point of from 220 to 260 ° C.
  • the invention according to claim 11 is: A molded body comprising the polylactic acid according to claim 10.
  • the invention according to claim 12 A synthetic fiber comprising the polylactic acid according to claim 10.
  • the invention according to claim 13 is: A porous body obtained by decomposing and removing components other than polylactic acid from at least one of the polylactic acid according to claim 10, the molded body according to claim 11, and the synthetic fiber according to claim 12.
  • the invention according to claim 14 is: An ion conductor obtained by adding an ion source to a component other than polylactic acid contained in at least one of the polylactic acid according to claim 9, the molded article according to claim 11, and the synthetic fiber according to claim 12. .
  • the effect of the present invention is not clear, but is estimated as follows.
  • a block copolymer of PLLA or PDLA and a polymer compound other than polylactic acid is synthesized.
  • PDLA homopolymer or PLLA homopolymer which is an optical isomer not contained in the block copolymer is added thereto, dissolved in a solvent, and both are mixed.
  • a diblock copolymer of polystyrene (PS) and PLLA (PS-b-PLLA) as an example of the block copolymer component
  • PS-b-PLLA polystyrene
  • a structure is formed in which the polystyrene component in the diblock copolymer and the component in which the PLLA component and the PDLA homopolymer in the block copolymer are fused are phase-separated in nanometer order.
  • the presence of the PLLA portion derived from the block copolymer and the PDLA in the added PDLA homopolymer are considered to form a stereo complex crystal efficiently.
  • polylactic acid refers to polylactic acid obtained by the production method of the present invention, and a polycomplex containing other polymer resulting from the production method together with a stereocomplex crystal. Lactic acid-containing polymer mixture.
  • polylactic acid of the present invention refers to such “polylactic acid-containing polymer mixture”.
  • crystallization suitably) at high ratio is provided.
  • polylactic acid which is excellent in heat resistance and contains a stereocomplex crystal at a high content rate which is useful for the production of molded articles, synthetic fibers, porous bodies, ion conductors, etc. It is possible to provide a molded article, a synthetic fiber, a porous body and an ion conductor having excellent heat resistance obtained by using lactic acid or containing the polylactic acid.
  • FIG. 1A It is a graph which shows the DSC measurement result used for melting
  • 4 is a graph showing WAXD measurement results of the films obtained in Example 4, Comparative Example 1-1, and Comparative Example 4, in which the vertical axis represents diffraction intensity (arbitrary unit) and the horizontal axis represents scattering vector (q).
  • FIG. 10 is a graph showing DSC measurement results of the film obtained in Example 7. It is a graph which shows the DSC measurement result of the film obtained in Example 8. It is a graph which shows the light transmittance measurement result of the film obtained in Example 8. 10 is a graph showing DSC measurement results of the film obtained in Example 9. 10 is a graph showing DSC measurement results of the film obtained in Example 10. 10 is a graph showing DSC measurement results of the film obtained in Example 11. 6 is a graph showing DSC measurement results of the film obtained in Comparative Example 1. It is a conceptual diagram showing the preparation procedures of the molded film used in Example 12 and Example 13.
  • FIG. 16 is an observation image of a porous body obtained in Example 14 with a scanning probe microscope.
  • the method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal according to claim 1 of the present invention comprises a polylactic acid containing an L-lactic acid unit or a polylactic acid containing a D-lactic acid unit and at least one organic polymer having a structure different from that of polylactic acid.
  • a block copolymer containing a seed, and a polylactic acid homopolymer containing D-lactic acid units or an optical isomer not contained in the block copolymer or a polylactic acid homopolymer containing L-lactic acid units And a step of preparing a polymer mixed solution (hereinafter referred to as a mixed solution preparing step) and a step of removing a solvent in the polymer mixed solution (hereinafter referred to as a solvent removing step). It is characterized by. In addition, after this solvent removal process, you may have the process (henceforth a heat treatment process) which heat-processes the obtained molded object depending on necessity.
  • the mixed solution preparation step includes a block copolymer containing polylactic acid containing L-lactic acid units, at least one organic polymer having a structure different from that of polylactic acid, and polylactic acid containing D-lactic acid units.
  • a step of dissolving a homopolymer in a solvent to prepare a polymer mixed solution (mixed solution preparation step (1)), a polylactic acid containing a D-lactic acid unit, and an organic polymer having a structure different from that of polylactic acid.
  • a block copolymer containing at least one kind and a polylactic acid homopolymer containing a D-lactic acid unit are dissolved in a solvent to prepare a polymer mixed solution (mixed solution preparing step (2)). In both cases, the same effects can be obtained.
  • the block copolymer has a process similar to that of the first aspect except that a block copolymer containing PDLA is used and a PLLA homopolymer is added thereto.
  • the solvent removal step may be performed by any means capable of removing the solvent from the polymer mixture.
  • the step of removing the solvent by volatilization the solvent removal step in spin coating or electrostatic spinning method. Included), the step of removing the solvent by filtration, the step of removing the solvent by absorbing it on a filter paper, or the step of precipitating polylactic acid by adding the mixed solution to a poor solvent that does not dissolve polylactic acid.
  • it may be a step of performing these alone, or may be a step of appropriately combining them, and is performed when the solvent removal step includes a plurality of steps described above. Each process can be repeated, and the order and number of times are arbitrary.
  • a further heating step or a molded body forming step is performed. It does not have to be.
  • a film-like or powdery solid component obtained after the solvent removal step is also included in the molded article of the present invention. Even when a film-like or powder-like molded body is formed after the solvent removing step, a heating step may be further performed as desired.
  • the obtained molded body such as a film or powder may be used as a raw material, and a further molding process may be added to form a molded body having a mode different from the raw material molded body, such as a structure or a fiber.
  • a further molding process known processes such as press molding, roll molding, stretch molding (uniaxial and biaxial), kneading and extrusion molding, injection molding, melt spinning, and electrostatic spinning can be used.
  • known processes such as press molding, roll molding, stretch molding (uniaxial and biaxial), kneading and extrusion molding, injection molding, melt spinning, and electrostatic spinning can be used.
  • a molded body, a synthetic fiber, a porous body, an ion conductor and the like containing polylactic acid having excellent heat resistance can be obtained.
  • the mixed solution preparation step, the solvent removal step, the heat treatment step, the molding step, the porosity step, the ion source application step, etc. may be repeated, and the number and order thereof are arbitrary.
  • the stereocomplex crystal may remain completely undissolved, and may form a stereocomplex crystal at a higher rate in the solvent removal process, heat treatment process or molding process.
  • a block copolymer of a PLLA polymer according to the first aspect of the present invention and another polymer compound (an organic polymer having a structure different from that of polylactic acid) and a PDLA homopolymer are used as examples. I will explain.
  • ⁇ Mixed solution preparation step (1)> In this step, first, a block copolymer of PLLA and a polymer compound other than polylactic acid is prepared.
  • the PLLA polymer for forming the block copolymer is a polymer having L-lactic acid units as a main component and needs to contain 5% by weight or more of L-lactic acid units, and preferably contains inevitable impurities. A polymer consisting of 100% L-lactic acid units.
  • the weight average molecular weight of the PLLA polymer is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 500,000 or less.
  • the molecular weight distribution is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 2 or less, and further preferably 1 or more and 1.5 or less.
  • the polylactic acid or the polylactic acid of the present invention obtained by using a high molecular weight compound as the molecular weight of the PLLA homopolymer, for example, a molecular weight of 10,000 or more, more preferably 50,000 or more. It is possible to improve the physical properties, particularly the film-forming property and the strength of the formed film.
  • the PLLA polymer may have a terminal end sealed with a terminal blocking group.
  • the PLLA polymer can be produced by a known polylactic acid polymerization method. For example, lactide ring-opening polymerization, dehydration condensation of lactic acid, or a combination of these with solid-phase polymerization, and then melted and solidified. The method etc. can be mentioned. More specifically, Makromol. Chem. Volume 191, P481-488 (1990) or as described in JP-A-1-225622, a living step polymerization method of lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, as described in JP-A-2003-64174.
  • the PLLA polymer may contain a catalyst involved in the polymerization as long as the thermal stability is not impaired.
  • the catalyst include various aluminum compounds, lithium compounds, tin compounds, titanium compounds, calcium compounds, organic acids, inorganic acids, and the like, and a stabilizer for inactivating these may be present together.
  • the PLLA homopolymer is also available as a commercial product. For example, trade name: P8939-LA (molecular weight: 17,000) manufactured by Polymer Source, trade name: Lacia (molecular weight: 230,000) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. ) And the like.
  • the organic polymer having a structure different from that of the polylactic acid constituting the block copolymer (hereinafter referred to as other polymer compound as appropriate) is not particularly limited, but in the present invention, the block copolymer is a micropolymer. It is presumed that a polylactic acid having a high melting point is obtained because a phase separation structure is formed, PLLA and PDLA are close to each other in the microphase separation structure, and are confined. In the copolymer, it is important that the polylactic acid (PLLA or PDLA) component and the other polymer compound form a microphase separation structure.
  • the interaction parameter ( ⁇ ) of the A polymer and the B polymer is expressed by the following equation: It is known that when filled, microphase separation occurs. ⁇ n> 10.5 In the above formula, n is the degree of polymerization of the block copolymer. Therefore, the other polymer compound in the present invention is required to satisfy this condition with respect to polylactic acid. This concept is described in detail in Basic Chemistry Course Polymer Chemistry II-Physical Properties-(Maruzen Co., Ltd., Matsushita Hirohide, 1996) pp. 68, and this description can be referred to.
  • the other polymer compound is preferably one that can be dissolved in a common solvent with polylactic acid.
  • the thermal decomposition temperature is 200 ° C. or higher from the viewpoint of performing a heat treatment step on polylactic acid.
  • other polymer compounds that can be used in the present invention include, for example, polystyrene, polybutyl styrene, polymethyl styrene, polyvinyl toluene, polyvinyl chloride styrene, poly 4-butyl styrene, polystyrene sulfonic acid, and others.
  • polystyrene polyvinyl naphthalene, polymethyl methacrylate, poly ⁇ -caprolactone (caprolactam), polybutadiene, polydimethylsiloxane, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1-, which are organic polymers having relatively high hydrophobicity Pentene, polynorbornenyl ethyl styrene, polynorbornenyl ethyl styrene-s-styrene, polyhexamethyl carbonate, polyhexyl norbornene, polybutyl succinate, polydicyclopentadiene, polycyclohexylethylene, poly-1, 5-dioxe
  • polylactic acid obtained by the production method of the present invention has biocompatibility and is used for drug delivery, artificial skin, artificial blood vessels, surgical sutures, blood purification filters, artificial kidneys (in the case of porous bodies), etc. Is selected from biocompatible polymer compounds.
  • polyethylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene glycol, polypropylene oxide, poly ⁇ -caprolactone (caprolactam), polybutyl are selected.
  • Succinate, polydimethylacrylamide, poly N, N-dimethylamino-2-ethylmetallate, poly-3-hydroxybutyrate, poly-2-hydroxymethacrylate, poly-N-2-hydroxypropyl-methacrylamide, etc. Can be mentioned.
  • thermoplastics suitable for molding molded articles include polystyrene, polymethyl methacrylate, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, and other polyolefins.
  • polydimethylsiloxane etc. are mentioned as what has a low dielectric constant and is used suitably for an electronic circuit base material etc.
  • polybutadiene, polyisoprene, polyisobutylene, and the like are suitable for molding rubber-like elastic bodies.
  • polybutadiene, polydimethylsiloxane, polynorbornenyl ethyl styrene, polynorbornenyl ethyl styrene are easy to cause crosslinking and have excellent mechanical strength and elongation.
  • -S-styrene, polynorbornene, polyhexamethyl carbonate, polyhexyl norbornene, polyisoprene and the like can be selected.
  • polystyrene, polystyrene sulfonic acid, polybutyl are used from the viewpoint of easy molecular modification or already containing an ion source.
  • Styrene polymethylstyrene, polyvinyl toluene, polyvinyl chloride styrene, poly 4-butyl styrene, other polystyrenes, polyvinyl naphthalene, polysulfone, polyphenylene ether sulfide, poly-n-propyl-p-styrene sulfonic acid, polydicyclopentadiene, Poly 3-alkylthiophene or the like may be selected. Poly-1,5-dioxepane-2-one, polymentide and the like can also be used.
  • a block copolymer with PLLA or PDLA is commercially available from Polymer Source, etc., such as polystyrene, polymethyl methacrylate, polydimethylsiloxane, Preferable examples include poly-4-vinylpyridine and polydimethylacrylamide.
  • the polymer compound having a structure different from that of polylactic acid that forms a block copolymer with these polylactic acid may contain at least one kind of the polymer compound. It may be a copolymer of the polymer compound. Moreover, the copolymer containing multiple said high molecular compounds may be sufficient. In that case, the form of copolymerization may be a block copolymer or a random copolymer.
  • the polymer component having a structure different from that of polylactic acid that forms a block copolymer with these polylactic acids may be modified by chemical treatment or the like before producing a stereocomplex crystal and a molded body containing the same.
  • chemical treatment or the like For example, after synthesizing a block copolymer of polylactic acid and polystyrene, sulfonated to make this into a block copolymer of polylactic acid and polystyrene sulfonic acid, this is converted into the stereocomplex crystal and a molded body containing it. It is good also as a raw material to manufacture. Accordingly, there is an advantage that an ion source or biocompatibility is imparted after the solvent removal step or the heat treatment step, or a chemical treatment for making it porous is not necessary or can be performed more efficiently.
  • the block copolymer of the above-mentioned PLLA or PDLA and a polymer compound other than polylactic acid the junction between PLLA or PDLA and the polymer compound other than polylactic acid, or polymer compounds other than polylactic acid having different chemical structures
  • the block copolymer can be contained in the polylactic acid of the present invention or the molded body thereof without being decomposed.
  • the terminal structure of the other organic polymer compound in the present invention is not particularly limited.
  • —OH, —COOH, —NH 2 , —CHO, —CH 3 , —CH 2 CH 2 OH, —COCCH 3 ⁇ CH 2 , —CH 2 CH ⁇ CH 2 , —SO 3 H Preferably it is.
  • the other polymer compound has such a terminal structure, various chemical modifications can be easily performed on the polylactic acid obtained by the production method of the present invention.
  • the weight average molecular weight of the other polymer compound constituting the block copolymer is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 500,000 or less.
  • the molecular weight distribution is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 2 or less, and still more preferably 1 or more and 1.5 or less.
  • the content ratio of the PLLA polymer and the other polymer compound in the block copolymer of the PLLA polymer and the other polymer compound is appropriately selected in a range of 1:99 to 99: 1 by weight, preferably Is preferably in the range of 10:90 to 90:10 in that more stereocomplex crystals can be included in the member.
  • the block copolymer can be synthesized by a conventional method. Specifically, for example, these polymers are produced by melt-mixing or solution-mixing at a predetermined ratio according to the block copolymer to be obtained, and then solidifying and further solid-phase polymerization. can do.
  • it can be produced by previously synthesizing a PLLA polymer and sequentially polymerizing and growing a monomer of a polymer compound other than polylactic acid at the molecular terminal.
  • it can be produced by synthesizing a polymer compound other than polylactic acid in advance and sequentially polymerizing and growing L-lactic acid units at the molecular ends.
  • synthesis method of the block copolymer using the PLLA polymer and other polymer compound for example, refer to the method described in J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, P12761-12773. be able to.
  • One method of synthesis is a method using living anionic polymerization. That is, it is a method in which living anionic polymerization is carried out while continuously adding styrene and then adding a lactide monomer.
  • the method using the polystyrene by which the terminal was modified by the hydroxyl group can also be taken.
  • a typical polymerization scheme is as shown below.
  • the solid phase polymerization is a temperature not lower than the glass transition temperature (Tg) of each polymer and not higher than the melting point (Tm), more preferably not lower than Tg and lower by 10 ° C. than Tm, particularly not lower than Tg and not higher than Tm. It can be carried out at a temperature lower than 50 ° C. Tg and Tm can be measured by a differential scanning calorimeter (DSC).
  • Tg and Tm can be measured by a differential scanning calorimeter (DSC).
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the solid phase polymerization is preferably performed under reduced pressure, for example, 0.01 to 20 hPa, preferably 0.1 to 2 hPa.
  • Solid phase polymerization may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen.
  • the time for solid phase polymerization is at least 5 hours, preferably 5 to 50 hours. It is preferable to increase the solid-state polymerization temperature in accordance with the degree of polymerization.
  • the reaction apparatus used for the solid phase polymerization is not particularly limited, and for example, a concentrating / drying apparatus can be used by a batch process or a continuous process. Further, a conical dryer, a drum heater, a belt conveyance type or a fluidized bed type solid phase polymerization apparatus can be used. In order to improve the thermal stability of the produced polymer compound after solid phase polymerization, it is preferable to perform end group sealing treatment and further to remove the catalyst and unreacted monomer by reprecipitation or the like.
  • polystyrene when using polystyrene as another polymer, you may use the commercial item which is a diblock copolymer of PLLA and polystyrene as a block copolymer.
  • PLLA-b-PS block copolymer of PLLA and polystyrene
  • trade name: P2642-SLA PLLA molecular weight 19,500, PS molecular weight 21,000, total 40,500
  • P2643 -SLA PLLA molecular weight 14,000, PS molecular weight 21,000, total 35,000
  • trade name: P6511-SLA PLLA molecular weight 17,000, PS molecular weight 21,000, total 38,000
  • P2642-SLA PLLA molecular weight 19,500, PS molecular weight 21,000, total 40,500
  • P2643 -SLA PLLA molecular weight 14,000, PS molecular weight 21,000, total 35,000
  • P6511-SLA PLLA molecular weight 17,000, PS mole
  • the weight average molecular weight of the block copolymer is substantially equal to the sum of the molecular weight of the PLLA polymer and the molecular weight of the other polymer compound. Therefore, the weight average molecular weight of the block copolymer used in the present invention is 20,000 or more. It is preferably 2,000,000 or less, more preferably 20,000 or more and 1,000,000 or less.
  • the molecular weight distribution is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 2 or less, and further preferably 1 or more and 1.5 or less.
  • values obtained by an exclusion chromatography method using terahydrofuran (THF) as a solvent are adopted as the weight average molecular weight and molecular weight distribution of the polymer.
  • the PDLA homopolymer can be prepared in the same manner as the PLLA polymer used as a raw material for the diblock copolymer except that a D-lactic acid unit is used as a starting material.
  • the weight average molecular weight of the PDLA homopolymer used for preparing the polymer mixed solution is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 500,000 or less.
  • the molecular weight distribution is preferably 1 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 2 or less, and further preferably 1 or more and 1.5 or less.
  • PDLA homopolymers are also available as commercial products, for example, trade name: P8937-LA (molecular weight 19,500), trade name: P3923-LA (molecular weight 16,500) (manufactured by Polymer Source, Also, PDRAC (molecular weight 230000) manufactured by PURAC is available.
  • a block copolymer of the obtained PLLA polymer and another polymer compound and a PDLA homopolymer are dissolved in a solvent to prepare a polymer mixed solution.
  • the mixing ratio of the block copolymer and PDLA homopolymer used for the preparation of the mixed solution is appropriately selected in the range of 1:99 to 99: 1. From the viewpoint of the production efficiency of the stereocomplex crystal, It is preferable to adjust the content ratio of the PLLA polymer contained in the copolymer and the PDLA homopolymer to be in the range of 10:90 to 90:10.
  • the solvent used for the preparation of the mixed solution is not particularly limited as long as the above two polymers can be dissolved.
  • chloroform, tetrahydrofuran, xylene, toluene, benzene, ethylbenzene, dichloroethane, carbon tetrachloride, trichloroethane, dichloromethane Suitable examples include chlorobenzene, methyl ethyl ketone, dichlorobenzene, and trichlorobenzene. One of these may be used, or two or more may be mixed and used as a mixed solvent according to the purpose.
  • the polymer compound concentration in the polymer mixed solution is preferably in the range of 0.1% by mass to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.1% by mass to 20% by mass.
  • the polymer mixed solution may be prepared by dissolving the block copolymer and the PDLA homopolymer in the solvent and then mixing them. First, one of them may be mixed with the solvent, and then the other may be added and dissolved. .
  • the solution can be adjusted at room temperature (25 ° C.), but if desired, the solution may be heated from 25 ° C. to the boiling point of the solvent used.
  • the mixing time is preferably in the range of 1 minute to 24 hours from the viewpoint that the two polymers are uniformly mixed.
  • ⁇ Mixed solution preparation step (2)> In the second aspect of the method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal of the present invention, instead of the block copolymer of PLLA and a polymer compound other than polylactic acid used in the mixed solution adjustment step (1), PDLA and poly The same procedure as in the mixed solution preparation step (1) described above, except that a block copolymer with a polymer compound other than lactic acid is used and a PLLA homopolymer is used instead of the PDLA homopolymer. The preferred embodiments are also the same.
  • a commercially available block copolymer of PDLA and polystyrene may be used as the block copolymer.
  • PDLA-b-PS block copolymer of polystyrene
  • a trade name: P8980C-SLA PDLA molecular weight 17,000, PS molecular weight 21,000, total 38,000 is available as a commercial product manufactured by Polymer Source. is there.
  • a polymer containing polylactic acid is used in the mixed solution preparation step for the purpose of imparting various structures and functions (porous structure and ion conductivity) to the molded body described later.
  • Additives such as compounds, inorganic fillers, crystal nucleating agents (such as those that promote polylactic acid stereocomplex crystallization), solvents, metal compounds, ions, and the like may be further added.
  • the solvent removal step may take any means, but typical examples include the following steps (1) to (4).
  • the following steps (1) to (4) may be performed alone, or may be appropriately combined, and when a plurality of steps are combined, the order of execution is arbitrary.
  • the mixed solvent may be put into a container such as the petri dish, and the solvent may be volatilized while stirring the mixture with a stirrer (stirrer), a dynamic stirrer, a stir bar or the like.
  • the volatilization of these solvents may be performed under atmospheric pressure, but may be performed under reduced pressure from the viewpoint of efficiency.
  • the decompression conditions in this case are 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (1.33 ⁇ 10 ⁇ 1) because vacuum pumps, aspirators, and diaphragm pumps that do not require special decompression equipment such as a rotary pump are possible.
  • a desired film thickness can be obtained by arbitrarily setting the rotation speed of the spin coat.
  • the volatilization or drying of the solvent can be performed at 0 ° C. or more and 200 ° C. or less, and preferably 20 ° C. or more and 100 ° C. or less.
  • the drying time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 minute to 24 hours.
  • the above mixed solution can be made into ultrafine fibers by a known electrospinning method and volatilized into a thin film in this state.
  • This method is a method in which a high voltage is directly applied to a polymer solution or polymer melt to form nanofibers by electrospinning, and specifically, Biomacromolecules, 2006, vol. 7, p.
  • the method described in 3316-3320 can be applied.
  • the polymer mixture solution is placed in a syringe and the solution is released at 0.1 mL / min.
  • the applied voltage was ⁇ 25 kv, and the surface of the drum-shaped collection part (diameter 10 cm) was always rotated at 20 cm / min.
  • the volatilization or drying of the solvent can be carried out at 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
  • the drying time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 minute to 24 hours.
  • it can carry out by filtering a mixed solution, for example.
  • Removal of the solvent by filtration uses a filter having a pore size of 10 ⁇ m or less, such as a Teflon (registered trademark) membrane-brene filter or an anodized alumina porous membrane from the viewpoint of efficiently recovering stereocomplex crystals.
  • a filter having a pore size of 10 ⁇ m or less such as a Teflon (registered trademark) membrane-brene filter or an anodized alumina porous membrane from the viewpoint of efficiently recovering stereocomplex crystals.
  • an aspirator or a rotary pump may be used under reduced pressure.
  • the decompression condition is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (1.33 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa) or more, and more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Torr (1.33 Pa) or more.
  • Removal of the solvent by filtration can be performed at 0 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
  • the filtration time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 minute to 24 hours.
  • Step of removing the solvent of the polymer mixed solution (3)> it can be carried out by absorbing only the solvent from the mixed solution on a filter paper or the like.
  • a normal filter paper may be used from the viewpoint that removal by absorption of the solvent can be performed quickly by absorbing more solvent.
  • Adsorption removal of the solvent with filter paper can be performed in an environment of a temperature condition of 0 ° C. or more and 200 ° C. or less, and preferably 20 ° C. or more and 100 ° C. or less.
  • the absorption time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 minute to 24 hours.
  • the mixed solution is mixed with a poor solvent such as methanol that does not dissolve polylactic acid, and after polylactic acid is precipitated, This is a step of removing the solvent by performing any one of the solvent removal steps (1) to (3) or a combination thereof.
  • a porous structure may be obtained depending on the combination of another organic polymer and a solvent. This is due to the fact that other organic polymers in the block copolymer tend to retain the solvent. Even if the polylactic acid component forms a stereocomplex crystal and solidifies in the first stage of the solvent removal process, This is because the other components are in a swollen state containing a solvent, so that the solvent is selectively removed from the components other than the polylactic acid in the latter stage of the solvent removal process, and this region becomes a void.
  • the amorphous region of the polylactic acid component (polylactic acid region other than the stereocomplex crystal) contains the solvent, and this solvent volatilizes to form a porous structure.
  • the polymer mixture becomes a porous material and can be suitably used as a porous material comprising the polylactic acid of the present invention described in detail below.
  • the porous body made of the polymer mixture may be further subjected to a heat treatment step that is subsequently performed if desired to be heat-treated to obtain a porous body containing stereocomplex crystals at a higher ratio.
  • a polymer compound containing polylactic acid is used in the solvent removal step for the purpose of imparting various structures and functions (porous structure and ionic conductivity) to the molded body described later.
  • additives such as inorganic fillers and crystal nucleating agents (such as those that promote stereocomplex crystallization of polylactic acid), solvents, metal compounds, ions, and the like may be further added.
  • the molded body described later when the polymer mixture is molded in a swollen state with the solvent, it is not necessary to completely remove the solvent in these solvent removal steps, and the solvent is not added to the polymer mixture. In such a state, it may be used for molding of a molded body such as kneading, extrusion, injection molding, press molding, melt spinning, wet spinning or electrospinning, or synthetic fiber.
  • the obtained polymer mixture is usually a film or powder made of the polymer mixture, which is a film containing a stereocomplex crystal of polylactic acid at a high ratio. Or it is powder.
  • a heat treatment step of heat treating the polymer mixture from the viewpoint of increasing the content ratio of the stereocomplex crystal.
  • the heat treatment can be performed in a DSC furnace by placing the polymer mixture in a sample pan for differential scanning calorimeter (DSC) measurement. Further, an oven, a press molding machine, an air thermostat, an oil bath, or the like that can be set to a constant temperature may be used.
  • the polylactic acid of the present invention may be one obtained by subjecting a film-like or powder-like molded body obtained through the solvent removal step to a heat treatment step, and may be obtained by removing the polymer mixture or the solvent.
  • a heat treatment step may be performed after the fiber, porous body, or ion conductor is formed.
  • the temperature in the heat treatment step can be performed at a glass transition temperature (Tg) or higher and a melting point (Tm) or lower of polylactic acid of 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
  • the heat treatment time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 hour to 24 hours.
  • the resulting polymer compound is a polylactic acid in the form of a film or powder containing a stereocomplex crystal of polylactic acid at a high ratio, and is derived from the block copolymer used as a raw material. It contains other high molecular compounds. Presence of stereocomplex crystals in polylactic acid can be confirmed by wide-angle X-ray diffraction measurement (WAXD) or DSC measurement.
  • the content of stereocomplex crystals in the polylactic acid obtained by the production method of the present invention is 10% by mass or more, more preferably 10% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of polylactic acid.
  • the ⁇ crystal is preferably 20% by mass or less, more preferably an ⁇ crystal is not contained at all.
  • an organic polymer (another polymer compound) having a structure different from that of polylactic acid forms a block copolymer with polylactic acid, and this is included. That is, it is detected that the polylactic acid is obtained by the production method of the present invention by containing, as a block copolymer, an organic polymer having a structure different from that of polylactic acid.
  • the content of the organic polymer having a structure different from that of the polylactic acid is 1% by mass to 99% by mass, and preferably 10% by mass to 90% by mass.
  • polylactic acid and polylactic acid form organic polymers having different structures to form a block copolymer.
  • the target sample contains a block copolymer of polylactic acid and another polymer compound.
  • the composition ratio of polylactic acid and another high molecular compound can be known by comparing the NMR signal intensity.
  • the signal corresponding to the bonding point is very weak. It can be measured by integrating the data by a method such as extending the NMR measurement time.
  • polylactic acid and other polymer compounds are contained. More specifically, for example, when a block copolymer of polylactic acid and polystyrene is contained, it is dissolved in chloroform and then added to cyclohexane (not dissolving polylactic acid), and the precipitate is collected. After removing cyclohexane from the precipitate, it may be dissolved in chloroform and subjected to NMR measurement. Moreover, the composition ratio of polylactic acid and another high molecular compound can be known by comparing the obtained NMR signal intensity.
  • the compact is sufficiently Soxhlet extracted using a solvent that dissolves the molecular compound, the residue is dissolved in a solvent that dissolves both components, and NMR measurement is performed on this solution. If polylactic acid forms a block copolymer with other polymer compound, the presence of other polymer compound is confirmed by observing the signals of both polylactic acid and other polymer compound. .
  • the polylactic acid obtained by the method for producing a polylactic acid stereocomplex crystal of the present invention has a melting point measured by DSC of 220 ° C. or higher, preferably 240 ° C. or higher and 260 ° C. or lower. Excellent heat resistance compared to the obtained polylactic acid.
  • the polylactic acid of the present invention obtained by the production method of the present invention has a melting point of 220 ° C. or higher, and thus various resin moldings as in the case of general-purpose polyethylene terephthalate (PET) having a melting point of about 250 ° C. Useful for body and synthetic fibers.
  • this polylactic acid is suitably used for the formation of, for example, a porous body or an ionic conductor, taking advantage of its characteristics.
  • the molded object comprised including the polylactic acid of this invention is demonstrated.
  • the molded article of the present invention contains the polylactic acid of the present invention and another polymer compound that forms a block copolymer with the polylactic acid.
  • the polylactic acid of the present invention and other polymer compounds that form a block copolymer with polylactic acid may be used alone as a molding resin.
  • polymer compounds containing polylactic acid, inorganic fillers, crystal nucleating agents An additive such as a compound that promotes steric complex crystallization of polylactic acid
  • a solvent, an ion, a metal compound, or the like may be blended.
  • polymer compound other than polylactic acid examples include other thermoplastic resins, thermosetting resins, soft thermoplastic resins, and the like, and one or more of these may be added.
  • addition timing of these components does not inhibit the formation of the polylactic acid stereocomplex crystal in the present invention, it is a step of preparing the polymer mixed solution or a step of removing the solvent in the polymer mixed solution. There may be.
  • the molded product has polylactic acid as a main component. That is, 10% by mass or more of the molded resin is preferably polylactic acid, and 99% by mass may be made of polylactic acid.
  • examples of inorganic additives such as the inorganic filler that can be used in the present invention include metal compounds, ions, light-fastening agents, antioxidants, polylactic acid crystal nucleating agents (those that promote stereocomplex crystallization, etc.).
  • the timing of the addition may also be the step of preparing the polymer mixed solution or the step of removing the solvent in the polymer mixed solution.
  • a film-like or powder-like molded body containing polylactic acid may be used without adding a molding step. Good. As described above, such a molded body is also included in the molded body of the present invention.
  • a member having a desired shape such as a film or powder
  • it may be formed into a film or powder-like molded body without adding a molding step.
  • the molded article of the present invention contains the polylactic acid of the present invention, and further includes other polymer compound that forms a copolymer with polylactic acid as described above.
  • a molded product having functions such as heat resistance and ion conductivity inherent to the other polymer compound can be obtained.
  • the molded body of the present invention is configured to contain the polylactic acid of the present invention, but the molded body of the present invention is not limited as long as it contains the polylactic acid of the present invention in at least a part of the material constituting the molded body. Including components such as polymer compounds (including polylactic acid), inorganic substances and solvents that are the same as or different from polymer compounds other than polylactic acid that form a block copolymer with polylactic acid, or additives It may be a thing. Accordingly, not only the polylactic acid of the present invention, but also a molded product of the polymer mixture used to produce polylactic acid, a molded product containing the polymer mixture, heat treated, and will be described in detail below. A molded article containing a synthetic fiber, a porous body and an ionic conductor obtained by the polylactic acid of the present invention is also included in the molded article of the present invention.
  • the polylactic acid of this invention should just be used like the resin material normally used for manufacture of a molded object.
  • a known resin material may be blended or a known additive or solvent may be used as necessary.
  • a filler as a reinforcing agent may be added to the molded body containing the polylactic acid and polylactic acid of the present invention.
  • the filler either an inorganic filler or an organic filler can be used.
  • the inorganic filler examples include glass fiber, graphite fiber, carbon fiber, metal fiber, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, magnesium-based whisker, silicon-based whisker, wollastonite, sepiolite, zonolite, elestadite, gypsum fiber, silica fiber, Silica / alumina fiber, zirconia fiber, silicon nitride fiber, boron fiber, glass flake, non-swellable mica, graphite, metal foil, talc, clay, mica, sericite, bentonite, kaolin, magnesium carbonate, barium sulfate, magnesium sulfate, Examples thereof include aluminum hydroxide, magnesium oxide, hydrotalcite, magnesium hydroxide, gypsum and dosonite.
  • the organic filler examples include natural fiber, para-type aramid fiber, polyazole fiber, polyarylate, polyoxybenzoic acid whisker, polyoxynaphthoyl whisker, and cellulose whisker. These fillers can be used in the form of fibers, plates or needles. Among these fillers, fibrous inorganic fillers are preferable, and glass fibers are particularly preferable.
  • the aspect ratio of the filler is preferably 5 or more, and more preferably 10 or more. Particularly preferred is 100 or more. In the case of a fibrous filler, the aspect ratio refers to the fiber length divided by the fiber diameter, and in the case of a plate shape, the aspect ratio refers to the length in the long period direction divided by the thickness.
  • the elastic modulus of the filler is preferably 50 GPa or more.
  • the strength as a single fiber is preferably 200 MPa or more, and more preferably 300 MPa or more. If it is in this range, it has sufficient mechanical properties as a composite, and even if the amount mixed as a filler can be reduced, a sufficient reinforcing effect can be obtained, so even if a necessary amount is added, the appearance of the surface of the molded body is impaired. There is nothing.
  • the fibrous filler has a fiber diameter in the range of 0.1 ⁇ m to 1 mm, preferably in the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m. It is preferable that the aspect ratio (length / diameter) comprising the ratio of the fiber and the diameter is 50 or more. If it is this range, mixing of resin and a fiber can be performed favorably, and also a molded article with a favorable physical property can be obtained by compositing. More preferably, it is 100 to 500, and still more preferably 100 to 300.
  • the polylactic acid forming the molded body includes known additives such as plasticizers, antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, lubricants, mold release agents, One or two of antistatic agents, flame retardants, foaming agents, fillers, antibacterial / antifungal agents, nucleating agents (substances that promote the stereocomplex crystallization of polylactic acid, etc.), colorants including dyes and pigments More than one species can be contained depending on the purpose.
  • a substance having ionic conductivity for example, a metal such as lithium or its ion, oxide, chloride, fluoride, complex, etc. A compound may be included.
  • the polymer mixture when the polymer mixture is swollen with a solvent, it may contain a solvent or may be newly added.
  • a solvent when a solvent is newly added, it may be the same as the solvent used in preparing the polymer mixed solution or a different solvent. Moreover, both of these and further different solvents may be included.
  • the same solvent as that used in preparing the polymer mixed solution it is not necessary to completely remove the solvent in the solvent removing step, and the polymer mixture is kneaded and extruded while the solvent is included.
  • Injection molding, press molding, melt spinning, wet spinning, electrostatic spinning, and the like and may be used for molding synthetic fibers.
  • the solvent used in this case is a solvent that swells polylactic acid, other polymer compound that forms a block copolymer with polylactic acid, or a polymer compound (including polylactic acid) added in addition to the above. Is desirable.
  • the solvent used at the said solvent mixing process can be used suitably.
  • the resin composition obtained by adding other components to the polylactic acid of the present invention and the polymer mixture containing the polylactic acid and the molded product thus obtained have sufficient strength and heat resistance, and can be used for forming molded products. It can be used suitably.
  • a polymer mixture containing polylactic acid obtained by removing the solvent of the mixed solution obtained in the polylactic acid production process may be directly used for the production of the molded body.
  • the polymer mixture can be obtained by directly producing a molded body in addition to producing polylactic acid from the polymer mixture as a raw material and processing it into a molded body. This is because the molded body thus obtained contains the polylactic acid of the present invention.
  • a molded product having a shape appropriately selected according to the purpose of use is manufactured, and any of the generally-used techniques for manufacturing a molded product using a resin composition may be applied as a method for forming the molded product.
  • the solvent removal step when the solvent contained in the components other than polylactic acid is removed and the removed portion becomes micropores, the molded body is suitably used as a porous body.
  • the porous body containing the polylactic acid of the present invention thus obtained may be further subjected to heat treatment.
  • the polylactic acid of the present invention is considered that the polylactic acid and other organic polymer compound form a phase separation structure in nanometer order in the polymer mixture or molded product, in the removing step, when a fine body is not formed and a molded body without voids is obtained, it is also suitably used as a transparent film or the like.
  • the obtained molded body may take any form, and may be further subjected to a heat treatment step.
  • the heat treatment may be performed in a DSC measurement sample pan and in a DSC furnace, and if it can be set to a constant temperature, it is performed using an oven, press molding machine, air thermostat, oil bath, etc. May be.
  • the heat treatment temperature can be from 60 ° C. to 300 ° C., more preferably from 80 ° C. to 250 ° C., which is not less than the glass transition temperature (Tg) and not more than the melting point (Tm) of polylactic acid.
  • the heat treatment time is preferably 1 minute to 72 hours, more preferably 1 hour to 24 hours. By performing such heat treatment, the content of the resulting stereocomplex crystal is further improved.
  • a molded product such as a press molded product, an injection molded product, an extrusion molded product, a vacuum / pressure molded product, and a blow molded product. From its form, film, sheet, plate, structure, non-woven fabric, fiber, cloth, composite with other materials, from its use, agricultural materials, fishery materials, civil engineering / architecture Materials, stationery, medical supplies, various containers, and other molded articles can be obtained. Molding can be performed by a conventional method, and the molding method is not particularly limited.
  • the solvent is removed by volatilizing the solvent to prepare a film-like product, which is further heat-treated at 60 to 300 ° C.
  • the film excellent in heat resistance can be manufactured.
  • Applications of the molded body include structural members that require strength and heat resistance, building materials, joinery materials, construction temporary materials, various automobile parts, interior materials, sheets, mats, and the like.
  • the molded body of the present invention is suitably used for a wide range of applications, and its application range is wide.
  • the solvent when the polymer mixture is swollen with a solvent, the solvent may be contained or newly added.
  • a solvent When a solvent is newly added, it may be the same as the solvent used when preparing the polymer mixed solution, or may be a different solvent. Moreover, both of these and further different solvents may be included.
  • the solvent used in this case is a solvent that swells polylactic acid, other polymer compound that forms a block copolymer with polylactic acid, or a polymer compound (including polylactic acid) added in addition to the above. Is desirable.
  • the solvent used at the said solvent mixing process can be used suitably.
  • the mixed solution preparation process, solvent removal process, heat treatment process, molding process, porosity process, ion source application process, and the like may be further repeated.
  • the number of times and the order are arbitrary.
  • a stereo complex crystal may be formed at a higher rate by passing through a solvent removal step.
  • the stereocomplex crystals once formed remain without being completely dissolved, and the solvent removal process, heat treatment process, molding process or spinning process In this case, this may become a nucleus and a stereocomplex crystal may be formed at a higher rate.
  • the molded body comprising the polylactic acid of the present invention will be described.
  • the synthetic fiber of the present invention comprises the polylactic acid of the present invention. Since the polylactic acid of the present invention is excellent in processability, it is easily formed into a single fiber by melt spinning or wet spinning as in the case of general synthetic fiber materials, and processed into a fiber as it is by a general-purpose apparatus. can do. Furthermore, a modified cross-section fiber can be easily formed by selecting a spinning die. Moreover, you may perform the extending
  • the diameter of the synthetic fiber of the present invention is arbitrarily selected in the range of 0.1 ⁇ m to 1 mm, preferably in the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • Another preferred production method for obtaining the synthetic fiber of the present invention is an electrostatic spinning method.
  • This method is a method in which a high voltage is directly applied to a polymer solution or polymer melt to form nanofibers by electrospinning, and specifically, Biomacromolecules, 2006, vol. 7, p.
  • the method described in 3316-3320 can be applied.
  • this method after forming a cast film with the polylactic acid of the present invention, this is dissolved in chloroform (4.0 g / mol), placed in a syringe, and the solution is released at 0.1 mL / min.
  • the applied voltage was ⁇ 25 kv, and the surface of the drum-shaped collection part (diameter 10 cm) was always rotated at 20 cm / min.
  • fine fibers having a diameter of 400 to 970 nm and aggregates thereof are obtained.
  • the fine fibers thus obtained are used not only for non-woven fabrics but also for various applications such as cell growth substrates and filters.
  • the synthetic fiber of the present invention has a melting point of 240 ° C. or higher, when a clothing such as a shirt is produced using this fiber, it can be subjected to processing such as ironing or heating press. Therefore, it is excellent in strength and heat resistance during use, and is useful as a plant-derived fiber or fiber product. Moreover, you may manufacture a new molded object using the synthetic fiber comprised including polylactic acid. Examples of this embodiment include a woven fabric obtained from the synthetic fiber of the present invention, a molded body using a nonwoven fabric, and the like. In the spinning process of these fibers, when the polymer mixture is swollen or dissolved with a solvent, the solvent may be contained or newly added.
  • a solvent When a solvent is newly added, it may be the same as the solvent used when preparing the polymer mixed solution, or may be a different solvent. Moreover, both of these and further different solvents may be included.
  • wet spinning, melt spinning, electrostatic spinning, or the like By carrying out wet spinning, melt spinning, electrostatic spinning, or the like in a swollen or dissolved state by containing a solvent, fibers of the polymer mixture may be more easily obtained. In this case, it is not necessary to completely remove the solvent in the solvent removing step, and various moldings as described above may be performed in a state where the polymer mixture contains the solvent.
  • the solvent used in this case is a solvent that swells or dissolves polylactic acid, other polymer compounds that form a block copolymer with polylactic acid, or other polymer compounds (including polylactic acid) added in addition to the above. It is desirable to be.
  • the solvent used at the said solvent mixing process can be used suitably.
  • the mixed solution preparation step, the solvent removal step, the heat treatment step, the molding step, the porosity step, the ion source application step, and the like may be further repeated.
  • the number of times and the order are arbitrary.
  • a stereo complex crystal may be formed at a higher rate by passing through a solvent removal step.
  • the stereocomplex crystals once formed remain without being completely dissolved, and the solvent removal process, heat treatment process, molding process or spinning process In this case, this may become a nucleus and a stereocomplex crystal may be formed at a higher rate.
  • the polylactic acid of the present invention is suitable for the production of porous materials because the polylactic acid and other organic polymer compounds form a phase separation structure on the nanometer order in the polymer mixture or molded product. Can be used.
  • the porous body of the present invention is composed of a polymer mixture containing the polylactic acid of the present invention, a molded product or other polymer compound that forms a block copolymer with polylactic acid from synthetic fibers and other components (other polymers). It is a porous body obtained by decomposing and removing components and additives such as inorganic filler.
  • the porous body of the present invention is a polymer mixture containing the polylactic acid of the present invention, or a molded body having a desired shape including a film, film, sheet, or fiber. Thereafter, at least part of the components other than polylactic acid contained in the polymer mixture or the molded body is removed by means of acid etching treatment or ultrasonic treatment in a solvent. Moreover, in the manufacturing process of the said porous body, when making a polymer mixture into a swollen state with a solvent, this solvent may be contained or you may add newly. When a solvent is newly added, it may be the same as the solvent used when preparing the polymer mixed solution, or may be a different solvent. Moreover, both of these and further different solvents may be included.
  • the polymer mixture and the solvent mixture are prepared by kneading in a swollen state containing a solvent, extruding, injection molding, press molding, stretching (uniaxial, biaxial), etc., and then removing the solvent
  • the porous body can be obtained by removing the solvent with reference to the steps.
  • the solvent used in this case is a solvent that swells polylactic acid, other polymer compound that forms a block copolymer with polylactic acid, or a polymer compound (including polylactic acid) added in addition to the above. Is desirable.
  • the solvent used at the said solvent mixing process can be used suitably.
  • porous body of the present invention such a porous treatment by removing the solvent and a porous treatment by decomposing and removing the polymer compound other than the polylactic acid may be combined or repeated. In that case, the order and the number of times of these porous steps are arbitrary.
  • the mixed solution preparation step, the solvent removal step, the heat treatment step, the molding step, the porous step, the ion source application step, and the like may be further repeated.
  • the number of times and the order are arbitrary.
  • a stereo complex crystal may be formed at a higher rate by passing through a solvent removal step.
  • stereocomplex crystals may be formed at a higher rate using this as a nucleus.
  • a portion where components other than polylactic acid are removed becomes voids, and a porous body of polylactic acid having a large number of fine voids inside is formed.
  • the other component removing means include the acid etching treatment and the ultrasonic treatment, but are not limited to the above methods, and any method can be used as long as components other than polylactic acid are substantially removed. You may take a method. Further, these may be combined or repeated. When combining a plurality of means, the order and the number of times are arbitrary. Moreover, you may perform these several processes simultaneously.
  • stretching process which provides molecular orientation, such as uniaxial stretching, simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, roll rolling (stretching), and extrusion stretching, with respect to the obtained porous body.
  • These stretching processes may be performed before decomposing and removing components other than the polylactic acid.
  • the pore size of the porous body of the present invention is on the order of nanometers due to the phase separation structure of the block copolymer necessary for the production of the polylactic acid stereocomplex.
  • the porous body has nanometer-sized micropores. This porous body is also excellent in strength and heat resistance due to the physical properties of polylactic acid, like the molded body and synthetic fiber of the present invention.
  • porous bodies should be used suitably as medical supplies such as blood purification filters, scaffolds for cell proliferation, and separation membranes for implantable glucose sensors.
  • a polymer porous membrane can be suitably applied to a separation membrane used for an implantable glucose sensor, which is a medical device useful for blood glucose level management of diabetic patients [ACS Nano, 2009, vol. . 3, p. 924-932]
  • the porous body containing the polylactic acid of the present invention can also be suitably used for similar applications.
  • a porous body composed of the polylactic acid of the present invention it is excellent in biocompatibility, so it can be said that it is more suitable for in-vivo applications.
  • the PS component is decomposed and removed by dipping in an excessive amount of fuming nitric acid at room temperature.
  • the pore diameter of the micropores can be appropriately adjusted depending on the immersion time (1 minute to 1 hour). For this method, see, for example, our report [Macromolecules, 2006, vol. 39, p. 3971-3974. The method described in the document can be referred to for implementation.
  • the molecular weight is reduced to a fraction when it is treated at room temperature for about 3 hours in a state dissolved in a solvent.
  • only the PS component can be decomposed and removed while suppressing the decomposition of the polylactic acid component by immersing it in a solvent that does not dissolve the polylactic acid component and dissolves the PS component.
  • a method for decomposing PS by ultrasonic waves see, for example, Polymer Degradation and Stability, 2000, vol. 68, p. 445-449. The method described in the document can be referred to for implementation.
  • the polylactic acid of the present invention forms a nanometer-order phase separation structure with other organic polymers in the polymer mixture or molded product, and therefore can be suitably used for the production of ion conductors. it can.
  • the ionic conductor of the present invention includes a polymer mixture containing the polylactic acid of the present invention, and a molded product comprising polylactic acid (this molded product includes those in the form of membranes, synthetic fibers, etc.) It is an ionic conductor obtained by providing an ion source to components other than polylactic acid.
  • an ion source is applied to the remaining component other than polylactic acid.
  • An ionic conductor can be obtained by providing.
  • a polymer component having a structure different from that of polylactic acid forming a block copolymer with polylactic acid includes an ion source in advance, such as polystyrene sulfonic acid, it is not necessary to perform a post-treatment to give the ion source. Alternatively, this treatment may be performed to further increase the concentration of the ion source.
  • an ion source is imparted to the obtained molded body. You may use as an ionic conductor, without performing a process.
  • the ionic conductor of the present invention is a film-shaped or powder-shaped molded body made of a polymer mixture containing the polylactic acid of the present invention, or a film formed by partially including the polymer mixture.
  • a molded product of a desired shape including a film shape, a film shape, a sheet shape, and a fiber shape is prepared and manufactured, and then an ion source is applied to components other than polylactic acid contained in the polymer mixture or the molded product. It is obtained by doing.
  • a case where polystyrene is used as an ingredient other than polylactic acid will be described as an example.
  • a polymer mixture or molded body containing polylactic acid and polystyrene is reacted with chlorosulfonic acid in an appropriate solvent.
  • polystyrene contained in the molded body or the like is converted into polystyrene sulfonic acid to be an ion source.
  • an ion conductor in which the ion conduction channel and the polylactic acid component are combined in a nanometer size is formed.
  • a stretching process that imparts molecular orientation such as uniaxial stretching, simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, roll rolling (stretching), and extrusion stretching may be performed.
  • these stretching processes may be performed on the molded body containing polylactic acid that is a raw material of the ionic conductor, before performing chemical treatment or addition treatment that imparts an ion source to components other than polylactic acid. Even when the drawing process is performed and the ion source is subsequently introduced, after forming the ion conductor, the molecular orientation can be imparted to the ion conductor in the same manner as the drawing process.
  • the ionic conductor of the present invention has a structure having a micro ion source, a high ionic conductivity is obtained, and since it is configured to include polylactic acid having a high melting point, it has a high temperature of 200 ° C. or higher. It can utilize suitably as a fuel cell membrane which operate
  • polylactic acid is synthesized from lactic acid, which is a plant raw material, there is an advantage that a fuel cell membrane that does not use petroleum raw materials can be produced in the future.
  • each of the three-necked Y-tubes was equipped with an argon / depressurized branch tube, a manometer and a septum stopper.
  • the reaction vessel was depressurized to about 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (1.33 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa) and heated at 275 ° C. for 16 hours.
  • reaction mixtures When these reaction mixtures were heated to 43 ° C. using a water bath, they turned orange-red. In 10 minutes from the start of the reaction, the temperature was raised to 53 ° C. while applying pressure, then the temperature was lowered to 42 ° C., and the reaction was carried out with stirring for 4.3 hours. Thereafter, the temperature was lowered to room temperature before adding ethylene oxide as a reaction terminator. When ethylene oxide was added, the reaction mixture immediately became colorless. The mixture was stirred at room temperature for 14 hours and then removed from the reaction vessel under a positive pressure argon atmosphere.
  • the product was poured into a 50:50 (volume ratio) mixture of 2-propanol and methanol at room temperature, and the resulting white precipitate was suction filtered and dried under vacuum at 112 ° C. for 15 hours.
  • PSOH was obtained.
  • the produced PSOH had a weight average molecular weight of 19,500 and a molecular weight distribution of 1.02.
  • the ampoule tube was sealed with a burner and heated to the reaction temperature.
  • the reaction product was taken out from the ampule tube after the reaction, dissolved in chloroform, and then poured into an excess amount of methanol to obtain a precipitate, which was filtered and dried to obtain a product.
  • the resulting PDLA had a weight average molecular weight of 19,500 and a molecular weight distribution of 1.1.
  • Poly-L-lactic acid (PLLA) / polystyrene (PS) / diblock copolymer (weight average molecular weight: 40,500) composed of a PLLA polymer having a molecular weight of 19,500 obtained in Synthesis Example 1 and polystyrene having a molecular weight of 21,000. , 1 g of molecular weight distribution 1.1) and 0.5 g of poly-D lactic acid (PDLA) homopolymer obtained in Synthesis Example 2 (weight average molecular weight: 19,500, molecular weight distribution 1.1) in chloroform at room temperature ( 25 ° C.), the polymer concentration was 1% by mass to obtain a polymer mixed solution.
  • PLLA poly-L-lactic acid
  • PS polystyrene
  • diblock copolymer (weight average molecular weight: 40,500) composed of a PLLA polymer having a molecular weight of 19,500 obtained in Synthesis Example 1 and polystyrene having a molecular weight of
  • the obtained polymer mixed solution was cast on a Teflon (registered trademark) petri dish (diameter: 7 cm ⁇ 5) at room temperature (25 ° C.), dried to remove the solvent, and the film-like polymer mixture did. Furthermore, it dried under reduced pressure for 24 hours, and obtained the film-form polymer mixture (molded body of Example 1). (Decompression condition: 1 Pa)
  • the amount of PLLA component in the diblock copolymer (PLLA-b-PS) is about 0.5 g, which is almost equivalent to the PDLA homopolymer to be added.
  • the amount of the polylactic acid component (PLLA + PDLA) is about 1 g and PLLA: PDLA is about 1: 1 with respect to 1.5 g of the total polymer amount in the polymer mixed solution.
  • the amount of polylactic acid component is [1 g ⁇ 19,500 / 40,500 + 0.5 g]
  • PLLA: PDLA is 0.98: 1.
  • FIG. 1 shows a DSC chart when the melting point was measured in Example 1 and Example 2 described later.
  • DSC measurement was performed, as shown in FIG. 1, two endothermic peaks at 225 ° C. and 241 ° C. were observed, and the heat of fusion was 42 J / g.
  • fusing point is Pyris 1 DSC by PerkinElmer, Inc., and a temperature increase rate is 10 degree-C / min.
  • the melting peak temperature in the DSC chart recorded by this measurement is defined as the melting point (Tm) of the sample.
  • Tm melting point
  • the sample when two endothermic peaks are observed, the sample exhibits fluidity at a temperature higher than the higher endothermic peak temperature (melting point Tm) and cannot be suitably used as a member.
  • the value of the melting point is an indicator of the heat resistant limit temperature of the member.
  • Example 1 When a plurality of melting peaks appear as in Example 1, since the sample did not exhibit fluidity below the highest melting peak temperature and was in a solid state, the temperature of the melting peak located at the highest temperature was determined as the melting point (Tm ). Further, the heat of fusion ( ⁇ Hf) was calculated from the melting peak area, and the SC crystal fraction and ⁇ crystal fraction were calculated using this. Moreover, when it measured by the means as described in the above-mentioned method 1, it was confirmed that the film of Example 1 contains 35 mass% of polystyrene derived from a block copolymer.
  • the measurement and calculation of the content of the crystal component were performed based on the following values described in the literature (J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed., Vol. 45, p. 2632 (2007)). Is.
  • FIG. 2 is a scanning probe microscope image showing a film-like porous structure made of a polymer mixture containing polylactic acid obtained in Example 1. As shown in FIG. 2, this film-like molded body has a large number of pores having a pore diameter of 10 to 100 nm formed by removing the solvent contained in polystyrene, which is a component other than polylactic acid, in the solvent removal process. It was confirmed that a body was formed.
  • Example 2 A film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of poly-D lactic acid (PDLA) added was 0.25 g and four petri dishes having a diameter of 7 cm were used.
  • the amount of the polylactic acid component (PLLA + PDLA) is about 0.75 g and the PLLA: PDLA is about 2: 1 with respect to 1.25 g of the total polymer amount in the polymer mixed solution.
  • the amount of polylactic acid component is [1 g ⁇ 19,500 / 40,500 + 0.25 g]
  • PLLA: PDLA is 1.93: 1.
  • the melting point (Tm) was 244 ° C. and the heat of fusion was 45 J / g.
  • Example 3 Poly-D lactic acid (PDLA) / polystyrene (PS) diblock copolymer (weight average) composed of PDLA having a molecular weight of 17,000 and polystyrene having a molecular weight of 21,000 using D lactic acid instead of L lactic acid in Synthesis Example 1 Molecular weight: 38,000, molecular weight distribution 1.1) was synthesized. In Synthesis Example 2, poly (L-lactic acid) having a molecular weight of 17,000 and a molecular weight distribution of 1.1 was synthesized using L-lactic acid as a monomer instead of D-lactic acid.
  • PDLA poly-D lactic acid
  • PS polystyrene
  • the amount of the polylactic acid component is [1 g ⁇ 17,000 / 38,000 + 0.5 g]
  • PDLA: PLLA is 0.89: 1.
  • the WAXD measurement of the obtained film was performed, the crystals contained were only SC crystals.
  • the melting point (Tm) was 241 ° C., and the heat of fusion was 42 J / g.
  • the SC crystal fraction (X SC ) with respect to the polylactic acid component amount (PLLA + PDLA: excluding the polystyrene component amount) is [[42 J / g ⁇ (1.5 / 0.95)] / (155 J / g)].
  • X100 43 (%).
  • Example 1A A film was prepared in the same manner as in Example 1, and the film was put in an aluminum pan, heated in a DSC furnace at a heating rate of 10 ° C./min. Then, heat treatment was performed, and then the temperature was lowered to room temperature at 100 ° C./min. DSC measurement of this sample was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min.
  • WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystal was only SC crystal, and the melting point (Tm) and heat of fusion were as shown below. Since the heat treatment temperature was changed in Example 1A, the heat treatment at 205 ° C. was performed in Example 1A-1, the heat treatment at 210 ° C.
  • Example 1A-6 was heat treated at Example 1A-2, and 215 ° C. Example 1A- 3. Heat treated at 220 ° C., Example 1A-4, heat treated at 225 ° C., Example 1A-5, and crystallized isothermally at 230 ° C. as Example 1A-6. All heat treatment times are 30 minutes.
  • FIG. 3 shows a DSC chart when the melting point is measured in Example 1A. The melting point and heat of fusion of the crystals obtained in Example 1A are shown in Table 2 below.
  • Example 1B A film was prepared in the same manner as in Example 1, and the film was placed in an aluminum pan, heated to a set temperature of 230 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./min. Then, heat treatment was performed, and then the temperature was lowered to room temperature at 100 ° C./min. DSC measurement of this sample was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min. Since the heat treatment time was changed in Example 1B, the heat treatment for 5 minutes was designated as Example 1B-1, the heat treatment for 30 minutes was designated as Example 1B-2, and the heat treatment for 6 hours was designated as Example 1B-3. All heat treatment temperatures are 230 ° C. When WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystal was only SC crystal, and the melting point (Tm) and heat of fusion were as shown below.
  • Tm melting point
  • Example 4 Commercially available PLLA-b-PS (Polymer Source P2642-SLA: PLLA molecular weight 19,500, PS molecular weight 21,000, total 40,500, molecular weight distribution 1.11) 1.04 g and commercially available PDLA (Polymer Source) P8937-LA (molecular weight 19,500, molecular weight distribution 1.3) 0.5 g was dissolved in chloroform at room temperature (25 ° C.) so that the polymer concentration would be 1% by mass. Obtained.
  • the obtained polymer mixed solution was cast on a Teflon (registered trademark) petri dish (diameter: 7 cm ⁇ 5) at room temperature (25 ° C.), dried to remove the solvent, and the film-like polymer mixture did. Furthermore, it dried under reduced pressure for 24 hours, and obtained the film-form polymer mixture (molded body of Example 1). (Decompression condition: 1 Pa)
  • the amount of PLLA component in the diblock copolymer is 0.5 g, which is equivalent to the PDLA homopolymer to be added. That is, the amount of the polylactic acid component (PLLA + PDLA) is 1 g and PLLA: PDLA is 1: 1 with respect to 1.54 g of the total polymer amount in the polymer mixed solution. When a cast film having a diameter of 15 cm was produced using this polymer solution, some cracks were seen and the uniformity was somewhat inferior.
  • FIG. 5 shows the results of WAXD measurement of the film obtained in Example 1.
  • the vertical axis represents diffraction intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents scattering vector (q).
  • This figure includes the results of Comparative Example 1-1 and Comparative Example 4 described later.
  • the WAXD device is Rigaku's Ultimate III (X-ray generation voltage is 40 KV, current is 40 mA, Cu target, Ni filter), and the measurement range of the diffraction angle 2 ⁇ is 5-30 ° in 0.02 ° increments. did.
  • Q 4 ⁇ sin ⁇ / ⁇ ( ⁇ is the wavelength of CuK ⁇ ray: 1.541.5)
  • FIG. 5 shows the results of WAXD measurement of the film obtained in Example 1.
  • the vertical axis represents diffraction intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents scattering vector (q).
  • This figure includes the results of Comparative Example 1-1 and Comparative Example 4 described later.
  • the WAXD device is Rigaku's Ultimate III (X-
  • Example 6 shows a DSC chart when the melting point measurement is performed in Example 4 and Example 5 and Example 6 described later.
  • DSC measurement was performed, as shown in FIG. 6, two endothermic peaks at 225 ° C. and 244 ° C. were observed, and the heat of fusion was 43 J / g.
  • the film of Example 4 contained 35% by mass of polystyrene derived from the block copolymer.
  • Example 5 A film was prepared in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of PLLA-b-PS was 1 g and the addition amount of poly-D lactic acid (PDLA) was 0.32 g.
  • the amount of the polylactic acid component (PLLA + PDLA) is [1 g ⁇ 19,500 / 40,500 + 0.32 g] with respect to the total polymer amount of 1.32 g in the polymer mixed solution, and PLLA: PDLA is 1. 50: 1.
  • the WAXD measurement of the obtained film was performed, the crystals contained were only SC crystals.
  • Tm melting point
  • the heat of fusion was 45 J / g (FIG. 6).
  • Example 6 A film was prepared in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of PLLA-b-PS was 1 g and the addition amount of poly-D lactic acid (PDLA) was 0.16 g.
  • the amount of the polylactic acid component (PLLA + PDLA) is [1 g ⁇ 19,500 / 40,500 + 0.16 g] with respect to the total polymer amount of 1.16 g in the polymer mixed solution, and PLLA: PDLA is 3. 00: 1.
  • the WAXD measurement of the obtained film was performed, the crystals contained were only SC crystals.
  • Tm melting point
  • the heat of fusion was 44 J / g (FIG.
  • Example 7 A film was prepared in the same manner as in Example 4, and the film was put in an aluminum pan, heated in a DSC furnace at a temperature increase rate of 10 ° C./min. Then, heat treatment was performed, and then the temperature was lowered to room temperature at 100 ° C./min. DSC measurement of this sample was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min.
  • WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystal was only SC crystal, and the melting point (Tm) and heat of fusion were as shown below. Since the heat treatment temperature was changed in Example 4, the heat treatment at 205 ° C. was performed in Example 7-1, the heat treatment at 210 ° C.
  • Example 7-2 was performed in Example 7-2, and the heat treatment at 215 ° C. was performed in Example 7- 3.
  • Heat treated at 220 ° C. was designated as Example 7-4, heat treated at 225 ° C. as Example 7-5, and isothermally crystallized at 230 ° C. as Example 7-6. All heat treatment times are 30 minutes.
  • FIG. 7 shows a DSC chart when the melting point was measured in Example 7. The melting point and heat of fusion of the crystals obtained in Example 7 are shown in Table 5 below.
  • Example 8 A commercially available PLLA-b-PS having a molecular weight of PLLA of 14,000 as a poly-L-lactic acid (PLLA) / polystyrene (PS) diblock copolymer (P2643-SLA manufactured by Polymer Source: PS molecular weight 21,000, weight) Average molecular weight 35,000, molecular weight distribution 1.1) 1 g, and commercially available PDLA having a molecular weight of 16,500 as poly-L lactic acid (PDLA) (Polymer Source P3923-LA, molecular weight distribution 1.2) 0 A film was produced in the same manner as in Example 4 except that 4 g was used.
  • PLLA poly-L-lactic acid
  • PS polystyrene
  • the amount of the polylactic acid component is [1 g ⁇ 14,000 / 35,000 + 0.4 g]
  • PLLA: PDLA is 1: 1.
  • the crystals contained were only SC crystals.
  • the melting point (Tm) was 245 ° C. and the heat of fusion was 60 J / g.
  • the DSC measurement result of the film obtained in Example 8 is shown in FIG. Therefore, the SC crystal fraction (X SC ) with respect to the polylactic acid component amount (PLLA + PDLA, excluding the polystyrene component amount) is [[60 J / g ⁇ (1.4 / 0.8)] / (155 J / g)].
  • Example 8 When the film of Example 8 was measured with a scanning probe microscope, a smooth surface structure was observed. Therefore, when the light transmittance of the film of Example 8 having a thickness of 80 ⁇ m was measured with a U-3010 UV-Vis absorbance meter manufactured by Hitachi, a transmittance of 71% was obtained at a wavelength of 560 nm.
  • the measurement result of the ultraviolet-visible light absorbency of the film obtained in Example 8 is shown in FIG.
  • the microphase-separated structure formed by the block copolymer is several tens of nanometers and is smaller than the wavelength of visible light (several hundreds of nanometers). Therefore, it can be said that a transparent film that can withstand practical use is obtained.
  • Example 9 1.04 g of commercially available PLLA-b-PS (Polymer Source P2642-SLA: PLLA molecular weight 19,500, PS molecular weight 21,000, total 40,500, molecular weight distribution 1.11) and PURAC poly D-lactic acid (PDLA: Molecular weight 230,000) 0.5 g was dissolved in chloroform at room temperature (25 ° C.) so that the polymer concentration was 1% by mass to obtain a polymer mixed solution. The obtained polymer mixed solution was cast on a Teflon (registered trademark) petri dish (diameter: 15 cm ⁇ 1 piece) at room temperature (25 ° C.), dried, and a film sample having a relatively large area of 15 cm in diameter. Got.
  • PLLA-b-PS Polymer Source P2642-SLA: PLLA molecular weight 19,500, PS molecular weight 21,000, total 40,500, molecular weight distribution 1.11
  • PURAC poly D-lactic acid PURAC poly D-lactic acid
  • the amount of the polylactic acid component (PLLA: PDLA ratio) is 1: 1.
  • the WAXD measurement of the obtained film was performed, the crystals contained were only SC crystals.
  • this film was subjected to DSC measurement, it had a melting point (Tm) of 227 ° C. and a heat of fusion ( ⁇ Hf) of 36 J / g.
  • Tm melting point
  • ⁇ Hf heat of fusion
  • Example 4 and Example 9 when a high molecular weight PDLA homopolymer is used, the uniformity of the resulting film can be improved, and a uniform molded film having a larger area can be obtained. Recognize. When measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the film of Example 9 contained 35% by mass of polystyrene derived from the block copolymer.
  • Example 10 A film was prepared in the same manner as in Example 9, and this was placed in a vacuum oven (reduced pressure condition: 1 Pa) at room temperature, heated to a set temperature of 150 ° C. to 225 ° C., held for 30 minutes, and then heat-treated. And allowed to cool to room temperature. DSC measurement of this sample was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min. When WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystal was only SC crystal, and the melting point (Tm) and heat of fusion were as shown below. In addition, since the heat treatment temperature was changed in Example 10, what was heat-treated at 150 ° C. was treated in Example 10-1, 175 ° C.
  • Example 10-2 was heat-treated in Example 10-2, and what was heat-treated at 200 ° C.
  • Example 10- 3. Heat treated at 205 ° C.
  • Example 10-4 heat treated at 210 ° C.
  • Example 10-5 heat treated at 215 ° C.
  • Example 10-6 heat treated at 220 ° C.
  • Example The product heat-treated at 10-7, 225 ° C. was designated as Example 10-8. All heat treatment times are 30 minutes.
  • FIG. 11 shows a DSC chart when the melting point was measured in Example 10. The melting point and heat of fusion of the crystals obtained in Example 10 are shown in Table 6 below.
  • Example 11 Except that the heat treatment time was 24 hours, the heat treatment was performed in a vacuum oven in the same manner as in Example 9 and allowed to cool to room temperature. DSC measurement of this sample was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min. When WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystal was only SC crystal, and the melting point (Tm) and heat of fusion were as shown below. In addition, since the heat treatment temperature was changed in Example 11, what was heat-treated at 150 ° C. was treated in Example 11-1, 175 ° C. was heat treated at Example 11-2, and what was heat-treated at 200 ° C. Example 11- 3. Heat treated at 205 ° C. Example 11-4, Heat treated at 210 ° C. Example 11-5, Heat treated at 215 ° C. Example 11-6, Heat treated at 220 ° C. Example It was written as 11-7. All heat treatment times are 24 hours.
  • FIG. 12 shows a DSC chart when the melting point was measured in Example 11. The melting points and heats of fusion of the crystals obtained in Example 11 are shown in Table 7 below.
  • the polylactic acid according to Examples 1 to 11 obtained by the production method of the present invention has a high melting point, and after the heat treatment of the diblock copolymer as a raw material, Excellent heat resistance is exhibited relative to the crystallized Comparative Example 1. Further, in the method described in Comparative Example 1, it is understood that a stereocomplex crystal is not obtained, and the obtained polylactic acid has a low melting point.
  • Non-Patent Document 2 Polymer, vol. 49, p. 5670 (2008)], 0.5 g of poly L lactic acid (PLLA) homopolymer (molecular weight 36,000) and 0.5 g of poly D lactic acid (PDLA) homopolymer (molecular weight 19,000)
  • PLLA poly L lactic acid
  • PDLA poly D lactic acid
  • the polymer was dissolved in chloroform so that the total polymer concentration was 1% by mass to obtain a polymer mixed solution. This was cast in the same manner as in Example 1 and dried. Furthermore, it dried under reduced pressure for 24 hours and obtained the film.
  • WAXD measurement was performed in the same manner as in Example 1, the obtained crystals were only SC crystals (FIG. 5).
  • Example 12 ⁇ Manufacture of molded body> As shown in FIG. 14, a release polyimide film 2 having a thickness of 125 ⁇ m is placed on a disk-shaped stainless steel plate 1 having a diameter of 110 m ⁇ ⁇ 2 mm, and then placed on a disk-shaped stainless steel plate having a diameter of 110 mm ⁇ ⁇ 0.3 mm in thickness. A 30 mm ⁇ 30 mm rectangular window 3 (stainless steel plate with rectangular window) 3 is placed, and 1 g of the film 4 obtained in Example 1 is placed in the rectangular window.
  • a polyimide film 5 for release having a thickness of 125 ⁇ m was placed thereon, and a disk-shaped stainless steel plate 6 having a diameter of 110 mm ⁇ ⁇ thickness of 2 mm was further placed thereon.
  • These entire laminates are placed between the upper and lower plates in a press machine (manufactured by Baldwin Co., Ltd.) installed in a vacuum chamber at room temperature, and reduced in pressure with a rotary pump to 1.33 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa, then the upper and lower press plates
  • the distance between the heaters is as close as possible so that no stress is applied, heated to 250 ° C., held at 250 ° C. for 5 minutes, and then the heater power is turned off while pressing at a pressure of 4.5 MPa (cylinder pressure 60 Pa).
  • Example 12 molded product made of polylactic acid obtained in Example 1
  • the vacuum chamber was opened, and the molded film of Example 12 (molded product made of polylactic acid obtained in Example 1) was taken out.
  • the tensile breaking strength was measured.
  • the mechanical properties were measured at room temperature using a universal testing machine RTC-1325A manufactured by Baldwin Co., Ltd.
  • a sample piece was cut out from the molded film into a strip shape (straight portion 30 mm, width 5 mm), and a tensile test was performed at a crosshead speed of 60 mm / min.
  • the tensile break strength of the obtained film was 30 MPa.
  • the melting point of the molded body film was measured in the same manner as in Example 1, it was 241 ° C.
  • the molded body made of the polylactic acid of the present invention obtained by the production method of the present invention is excellent in breaking strength even at a molding temperature of 250 ° C. It turns out that polylactic acid can be used suitably for manufacture of various molded objects, such as heat-pressure molding.
  • a 30 mm ⁇ 30 mm rectangular window (polyimide film with a rectangular window) 3 is used as a polyimide film cut into a disk shape with a diameter of 110 mm ⁇ ⁇ thickness of 50 ⁇ m instead of the stainless thin plate 3 with a rectangular window.
  • a polyimide film 2 for release having a thickness of 125 ⁇ m is placed on a disk-shaped stainless steel plate 1 having a diameter of 110 m ⁇ ⁇ 2 mm, and then the polyimide film 3 having a rectangular window (thickness 50 ⁇ m) is placed.
  • One film obtained in Example 4 is placed inside.
  • a polyimide film 5 for release having a thickness of 125 ⁇ m was placed thereon, and a disk-shaped stainless steel plate 6 having a diameter of 110 mm ⁇ ⁇ thickness of 2 mm was further placed thereon.
  • These entire laminates are placed between the upper and lower plates in a press machine (manufactured by Baldwin Co., Ltd.) installed in a vacuum chamber at room temperature, and reduced in pressure with a rotary pump to 1.33 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa, then the upper and lower press plates The temperature of the heater was kept as close as possible so that no stress was applied, heated to 225 ° C., held at 225 ° C.
  • Example 13 was taken out.
  • the mechanical properties were measured at room temperature using a universal testing machine RTC-1325A manufactured by Baldwin Co., Ltd. A sample piece was cut out from the molded film into a strip shape (straight portion 30 mm, width 5 mm), and a tensile test was performed at a crosshead speed of 60 mm / min. As a result, the tensile break strength of the obtained film was 10 MPa.
  • the molded body made of the polylactic acid of the present invention obtained by the production method of the present invention becomes a molded body having excellent breaking strength even when pressed below the melting point.
  • the surface structure of the film obtained in Example 13 was observed with a scanning probe microscope.
  • the obtained observation image is shown in FIG. (B) is an enlarged view of the portion surrounded by the dotted line in (A). It is considered that a network-like connection structure resulting from the microphase separation structure of the block copolymer was observed, and this formed a skeleton and an excellent strength.
  • Example 14 ⁇ Manufacture of porous body>
  • the film obtained in Example 1 was cut into 30 mm ⁇ 30 mm, placed in a 50 mL beaker, into which 30 mL of cyclohexane was poured, and this was output at 600 W at room temperature using an ultrasonic homogenizer (UH-600S manufactured by SMT Co., Ltd.). Treatment was performed at a frequency of 20 Hz for 6 hours. After removing this, it was washed three times with an excessive amount of cyclohexane, and the polystyrene component decomposed by ultrasonic treatment was removed to obtain a porous body having many fine pores resulting from the removed polystyrene portion.
  • UH-600S ultrasonic homogenizer
  • the structure of the porous film was observed in a non-contact mode using a scanning probe microscope E-sweep manufactured by SII Nano Technology. As a result, as shown in FIG. 16, it was confirmed that the porous body had a fine pore structure with a pore diameter of 10 to 100 nm. Since the porous body of Example 14 has deeper pores connected to the inside of the membrane and has a high melting point due to the polylactic acid of the present invention as a raw material, it has excellent heat resistance and moldability, a chemical filter, It is suitably used for various applications such as industrial materials such as lithium ion battery separators, or medical supplies such as blood purification filters, cell growth scaffolds, artificial skin, and implantable glucose sensor diaphragms.
  • the glucose concentration measured after 3 hours of stirring was 5 mM.
  • the glucose concentration was 0.1 mM, which was obtained in Example 12. It can be seen that through-holes are not formed in the molded film.
  • Example 14 When a similar measurement was performed using a commercially available alumina porous membrane (manufactured by Whatman, product name: Anodisc Membrane Filter 25, material: alumina, film thickness: 60 ⁇ m, porosity: 25 to 50%), the glucose concentration was 50 mM, and completely permeated glucose. Therefore, it was confirmed that the porous film obtained in Example 14 was a porous body having fine through holes.
  • Example 15 ⁇ Manufacture of ionic conductor>
  • the film obtained in Example 1 was placed in a glass petri dish, immersed in a cyclohexane solution of chlorosulfonic acid prepared to a concentration of 0.2 mol / L, and treated at room temperature for 1 hour.
  • the treated membrane was washed 3 times with cyclohexane, and this was dried under reduced pressure at room temperature for 24 hours to remove the residual solvent, and further washed with ion-exchanged water 3 times, and then dried under reduced pressure at room temperature for 6 hours or more.
  • an ion (proton) conductive membrane was obtained.
  • Example 16 The film obtained in Example 11-7 was placed in a glass petri dish, immersed in a cyclohexane solution of chlorosulfonic acid prepared to a concentration of 0.2 mol / L, and treated at room temperature for 3 hours. The treated membrane was washed 3 times with cyclohexane, and this was dried under reduced pressure at room temperature for 24 hours to remove the residual solvent, and further washed with ion-exchanged water 3 times, and then dried under reduced pressure at room temperature for 6 hours or more. Thus, an ion (proton) conductive membrane was obtained. In the same manner as in Example 15, the degree of sulfonation, water content, and proton conductivity of this ion conductive membrane were measured.

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Abstract

 耐熱性に優れ、ステレオコンプレックス結晶を高率で含有するポリ乳酸を効率よく製造しうるポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、それにより得られた、ステレオコンプレックス結晶を高含有率で含む、耐熱性に優れたポリ乳酸、及び、耐熱性に優れた成形体、合成繊維、多孔体及びイオン伝導体を提供する。 L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体、及び、該ブロック共重合体に含まれない光学異性体であるD-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体を溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程と、該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程と、を有するポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。

Description

ポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、ポリ乳酸、その成形体、合成繊維、多孔体およびイオン伝導体
 本発明は、ポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、該製造方法により得られたポリ乳酸、及び、ポリ乳酸を含んで構成される成形体、及び、合成繊維、多孔体並びにイオン伝導体に関し、特に、従来にないステレオコンプレックス結晶高含有率のポリ乳酸を効率よく製造しうるポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法、該製造方法により得られた融解温度が高く、成形体や合成繊維、多孔体及びイオン伝導体の形成に有用なポリ乳酸及び該ポリ乳酸を含む成形体、合成繊維、多孔体及びイオン伝導体に関する。
 近年、石油から合成される従来の合成樹脂に対して、植物成分を原料としたバイオマス樹脂が注目され、種々の検討が行われている。このような植物由来樹脂は廃棄時に焼却しても、発生する二酸化炭素を再び植物が光合成し、原料となる点でカーボン・ニュートラルであり、これを従来の合成樹脂に置き換えていくことは地球温暖化の防止に繋がると期待される材料である。生物由来樹脂としては、ポリヒドロキシブチレートやポリ乳酸等が知られており、なかでも、ポリ乳酸は、トウモロコシ等の植物原料から得られる乳酸あるいはラクチドなどを原料にできる点、熱可塑性であるので溶融成形が可能である点などの利点があり、注目されている。しかしながら、一般的なポリ乳酸の融点は約170℃であり、樹脂成形体や合成繊維として応用するために耐熱性の向上が求められている。
 ポリ乳酸として、光学異性体であるL-乳酸単位のみからなるポリ-L-乳酸(以下、適宜、PLLAと称する)と、D-乳酸単位のみからなるポリ-D-乳酸(以下、適宜、PDLAと称する)が存在し、それらが対になって結晶格子に充填されたステレオコンプレックス結晶が生成すると融点の上昇がみられることが知られており、注目されている。
 例えば、PLLAとPDLAとを、溶液あるいは溶融状態で混合することにより、ステレオコンプレックス結晶が形成されることが知られている(特許文献1、非特許文献1および2参照)。このステレオコンプレックス結晶はPLLAやPDLAの単独重合体で得られるα晶(融点170℃)に比べて、高融点、耐加水分解性を示すものの、原料となるPLLAおよびPDLAの分子量が高い場合、ステレオコンプレックス結晶を効率よく得難い。また、原料の分子量や混合温度などの調製条件により、ステレオコンプレックス結晶の生成率が異なる、或いは、成長に時間を要する等の問題があり、実用上安定的に製造するに至っていない。
 また、PLLAとPDLAの単独重合体同士を1:1の比率で混合することでα晶より融点の高いステレオコンプレックス結晶を生成させる試みがなされているが(例えば、非特許文献1および2参照。)、得られるステレオコンプレックス結晶の融点は最高でも230℃であり、成形体や合成繊維に適用するには、なお耐熱性に改良の余地がある。
 さらに、互いに組成比の異なる、L-乳酸ブロックとD-乳酸ブロックとの共重合体同士を溶融混合、或いは溶液混合してステレオコンプレックス結晶の含有率が多いポリ乳酸を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この製造方法はまず、複数のL-乳酸ブロックとD-乳酸ブロックとの共重合体を調製するなど工程は煩雑であり、得られたポリ乳酸の融点は147℃から211℃であり、成形体などの耐熱性を要する材料には適用しがたいものである。
 このために、ステレオコンプレックス結晶を高率で含有し、耐熱性に優れたポリ乳酸を安定して効率よく製造する技術が求められている。
特開昭63-241024号公報 特開2007-191625公報 Macromolecules, 第24巻,P5651-5656 (1991年) Polymer 第49巻、P5670-5675 (2008年)
 本発明は、耐熱性に優れ、ステレオコンプレックス結晶を高率で含有するポリ乳酸を効率よく製造しうるポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法を提供することを目的とする。
 また、本発明のさらなる目的は、前記本発明の製造方法により得られた、ステレオコンプレックス結晶を高含有率で含む、耐熱性に優れたポリ乳酸、及び、該ポリ乳酸を用いてあるいは該ポリ乳酸を含んで得られる耐熱性や生体適合性、透明性、化学的安定性に優れた成形体及び合成繊維を提供することにある。
 また、さらに、これらの成形体及び合成繊維から、ポリ乳酸以外の成分を分解除去することより多孔体を提供することにある。あるいは、これらポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与することによりイオン伝導体を提供することにある。
 
 本発明者らは、上記目的を達成するために、検討した結果、PLLA又はPDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物が共有結合したブロック共重合体を用いることで、ステレオコンプレックス結晶を高い含有率で含むポリ乳酸を製造する方法により、上記課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成した。
 即ち、本発明の構成は以下に示すとおりである。
 請求項1に係る発明は、
  L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種が共有結合したブロック共重合体、及び、該ブロック共重合体に含まれないポリ乳酸の光学異性体であるD-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体を溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程と、該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程と、該高分子混合溶液中の溶媒を除去して高分子混合物を得る工程と、を有するポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 この製造方法においては、請求項2に記載の発明のように、前記高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程の後に、さらに、熱処理工程を実施することができる。
 このとき、用いるブロック共重合体の化学構造は、ジブロック(ポリ乳酸を含む2種の成分)、トリブロック(ポリ乳酸を含む3種の成分)、テトラブロック(ポリ乳酸を含む4種の成分)、ペンタブロック(ポリ乳酸を含む5種の成分)等、ポリ乳酸を含む複数ブロック成分からなる共重合体であればよい。また、ポリ乳酸を含む複数ブロックが放射状に伸びた星形ブロック共重合体であってもよい。
 請求項3に係る発明は、
 前記高分子混合溶液中の、ブロック共重合体中に含まれるL-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸の含有量と、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体の含有量との比率が、10:90~90:10の範囲である請求項1又は請求項2に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
請求項4に係る発明は、
 前記高分子混合溶液中の、ブロック共重合体中に含まれるL-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸の分子量がそれぞれ10,000以上1,000,000以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
請求項5に係る発明は、
前記高分子混合溶液中の、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体の分子量がそれぞれ10,000以上1,000,000以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 請求項6に係る発明は、
 前記得られた高分子混合物を熱処理する工程が、熱処理温度が100℃以上300℃以下、且つ、熱処理時間が1分間以上72時間以下で熱処理する工程である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 請求項7に係る発明は、
 前記ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子が、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリメチルメタクリレート、ポリε-カプロラクトン(ポリカプロラクタム)、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、ポリノルボルネニルエチルスチレン、ポリノルボルネニルエチルスチレン-s-スチレン、ポリヘキサメチルカーボネート、ポリヘキシルノルボルネン、ポリブチルサクシネート、ポリジシクロペンタジエン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリ-1,5-ジオキセパン-2-オン、ポリメンチド、ポリ4-ビニルピリジン、ポリイソプレン、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート、ポリ-N-ビニル-2-ピロリドン、ポリ-4-アクロイルモルフォリンおよびそれらの誘導体から選択される1種以上である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 請求項8に係る発明は、
 前記ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子が、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリ-n-プロピル-p-スチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリN-イソプロピルアクリルアミド、ポリN,N-ジメチルアミノ-2-エチルメタルリレート、ポリ-N-2-ヒドロキシプロピル-メタクリルアミドおよびそれらの誘導体から選択される1種以上である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 請求項9に係る発明は、
 L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体中の、L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子との含有比率が、10:90~90:10の範囲である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法である。
 請求項10に係る発明は、
 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法により得られる、ポリ乳酸成分に対するステレオコンプレックス結晶の含有率が10質量%以上であり、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の含有率が1質量%以上99質量%以下であり、融点が220℃以上260℃以下であるポリ乳酸である。
 請求項11に係る発明は、
 請求項10記載のポリ乳酸を含んで構成される成形体である。
 請求項12に係る発明は、
 請求項10記載のポリ乳酸を含んで構成される合成繊維である。
 請求項13に係る発明は、
 請求項10に記載のポリ乳酸、請求項11に記載の成形体及び請求項12に記載の合成繊維の少なくともいずれかからポリ乳酸以外の成分を分解除去してなる多孔体である。
 請求項14に係る発明は、
 請求項9に記載のポリ乳酸、請求項11記載の成形体及び請求項12に記載の合成繊維の少なくともいずれかに含まれるポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与してなるイオン伝導体である。
 本発明の作用は明確ではないが、以下のように推定している。
 本発明の製造方法では、まず、PLLA又はPDLAと、ポリ乳酸以外の高分子化合物とのブロック共重合体を合成する。そこに該ブロック共重合体には含まれない光学異性体であるPDLA単独重合体又はPLLA単独重合体を加え、溶媒に溶解して両者を混合する。例えば、ブロック共重合体成分としてポリスチレン(PS)とPLLAとのジブロック共重合体(PS-b-PLLA)を例にとると、該ブロック共重合体とPDLA単独重合体を溶媒に溶解後、この溶媒を除去するに従って、ジブロック共重合体中のポリスチレン成分と、該ブロック共重合体中のPLLA成分およびPDLA単独重合体が融合した成分とがナノメートル・オーダーで相分離した構造を形成し、該相分離構造中でブロック共重合体に由来するPLLA部分と添加されたPDLA単独重合体におけるPDLAとが近接して存在することで効率よくステレオコンプレックス結晶を形成するものと考えられる。 このために、従来行われていたPLLA単独重合体とPDLA単独重合体とを溶媒に混合後、該溶媒を除去する方法に比較し、相分離構造中における近接状態でのステレオコンプレックス結晶の形成に起因して、単独重合体に由来するα相の残存が抑制され、よりステレオコンプレックス結晶の含有率が高いものとなる。また、該ステレオコンプレックス結晶を含むポリ乳酸成分がポリスチレンと形成するナノメートル・サイズの相分離構造内に閉じこめられているため拘束状態にあり、PLLA単独重合体およびPDLA単独重合体から調製されたステレオコンプレックス結晶よりも耐熱性に優れるものと考えられる。
 なお、本願請求項10に記載の「ポリ乳酸」は、前記本発明の製造方法により得られたポリ乳酸を指すものであり、ステレオコンプレックス結晶とともに、製造方法に起因する他の高分子を含むポリ乳酸含有高分子混合物である。本明細書において、以下、「本発明のポリ乳酸」と称する場合は、このような「ポリ乳酸含有高分子混合物」を指す。
 本発明によれば、耐熱性に優れ、ステレオコンプレックス結晶(以下、適宜、SC晶と称する)を高率で含有するポリ乳酸を効率よく製造しうるポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法が提供される。
 また、本発明によれば、耐熱性に優れ、ステレオコンプレックス結晶を高含有率で含む、成形体、合成繊維、多孔体及びイオン伝導体等の製造に有用なポリ乳酸、及び、本発明のポリ乳酸を用いてあるいは該ポリ乳酸を含んで得られる耐熱性に優れた成形体、合成繊維、多孔体及びイオン伝導体を提供することができる。
実施例1及び実施例2で得られたポリ乳酸の融点測定に用いたDSC測定結果を示すグラフである。 実施例1で得られたポリ乳酸を含む高分子混合物からなる膜の多孔体構造を示す走査プローブ顕微鏡像である。 実施例1Aで得られたポリ乳酸の融点測定に用いたDSC測定結果を示すグラフである。 実施例1Bで得られたポリ乳酸の融点測定に用いたDSC測定結果を示すグラフである。 実施例4、比較例1-1、比較例4で得られたフィルムのWAXD測定結果を示すグラフであり、縦軸は回折強度(任意単位)、横軸は散乱ベクトル(q)を示している。 実施例4、実施例5および実施例6で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例7で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例8で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例8で得られたフィルムの光線透過率測定結果を示すグラフである。 実施例9で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例10で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例11で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 比較例1で得られたフィルムのDSC測定結果を示すグラフである。 実施例12および実施例13で用いた成形フィルムの作製手順を表す概念図である。 実施例13で得られたフィルムの走査プローブ顕微鏡の観察像である。 実施例13で得られたフィルムの図15Aに示す点線で囲まれた領域の部分拡大図である。 実施例14で得られた多孔体の走査プローブ顕微鏡の観察像である。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の請求項1に係るポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法は、L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体、及び、該ブロック共重合体に含まれない光学異性体であるD-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体を溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程(以下、混合溶液調製工程と称する)と、該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程(以下、溶媒除去工程と称する)と、を有することを特徴とする。
 なお、該溶媒除去工程の後に、所望により、得られた成形体を熱処理する工程(以下、熱処理工程と称する)を有していてもよい。
 即ち、前記混合溶液調製工程は、L-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体と、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体とを溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程(混合溶液調製工程(1))と、D-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体と、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体を溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程(混合溶液調製工程(2))の2態様を含み、いずれの場合も、同様の効果を奏する。
 本発明の第2の態様では、ブロック共重合体として、PDLAを含むものを用い、これに、PLLA単独重合体を添加する他は、第1の態様と同様の工程を有する。
 また、前記溶媒除去工程は、高分子混合液より溶媒を除去しうるいずれの手段により行われてもよく、例えば、溶媒を揮発により除去する工程(スピンコートや静電紡糸法における溶媒除去工程を含む)、溶媒をろ過により除去する工程、溶媒をろ紙等に吸収させて取り除く工程、あるいは、前記混合溶液を、ポリ乳酸を溶解しない貧溶媒に加えることでポリ乳酸を析出させる工程のいずれであってもよく、また、これらを単独で行う工程であってもよいし、これらを適宜組み合わせて行う工程であってもよく、また、溶媒除去工程が前記した複数の工程を含む場合、実施される各工程を繰り返すことも可能であり、その順番や回数も任意である。
 この溶媒除去工程の後、溶媒を除去された高分子混合物が、膜状、フィルム状、シート状あるいは粉末状等の成形体を形成する場合には、さらなる加熱工程や成形体の形成工程を行わなくてもよい。このように、溶媒除去工程の後に得られる膜状あるいは粉末状の固体成分もまた、本発明における成形体に包含される。溶媒除去工程の後、膜状や粉末状の成形体が形成された場合にも、さらに、所望により、加熱工程を実施してもよい。
 また、得られた膜状あるいは粉末状等の成形体を原料として、さらなる成形工程を付加して、構造体や繊維などの、原料成形体とは異なる態様の成形体を形成してもよい。この際、成形工程としてはプレス成形やロール成形、延伸成形(一軸、二軸)、混練りや押し出し成形、射出成形、溶融紡糸、静電紡糸など、公知のものを利用することができる。
 上述のように、前記本発明に係る高分子混合体を用いることで、耐熱性に優れたポリ乳酸を含む成形体、合成繊維、多孔体及びイオン伝導体等が得られる。
 この際、前記混合溶液調製工程、溶媒除去工程、熱処理工程、成形工程、多孔化工程、イオン源の付与工程等は繰り返してもよく、その回数も順番も任意である。例えば、前記混合溶媒調製工程、溶媒除去工程を経てステレオコンプレックス結晶化したポリ乳酸を再度、溶媒に溶解あるは膨潤して混合溶媒調製工程に付した場合、初回と同じ溶解条件であっても、一度形成したステレオコンプレックス結晶が完全に溶解せずに残存し、溶媒除去工程、熱処理工程あるいは成形工程においてこれが核となってより高率でステレオコンプレックス結晶が生成することがある。
 以下、本発明の第1の態様であるPLLA重合体と他の高分子化合物(ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子)とのブロック共重合体及びPDLA単独重合体を用いる場合を例に挙げて説明する。
<混合溶液調製工程(1)>
 本工程では、まず、PLLAとポリ乳酸以外の高分子化合物とのブロック共重合体を準備する。
 ブロック共重合体を形成するためのPLLA重合体は、L-乳酸単位を主成分とする重合体であり、L-乳酸単位を5重量%以上含むことを要し、好ましくは、不可避の不純物をのぞいてL-乳酸単位100%からなる重合体である。
 PLLA重合体の重量平均分子量は、10,000以上1,000,000以下であることが好ましく、10,000以上500,000以下であることがより好ましい。また、分子量分布は、1以上10以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましく、1以上1.5以下であることがさらに好ましい。
 ここで、PLLA単独重合体の分子量として高分子量の化合物、例えば、分子量が10,000以上、より好ましくは、50,000以上のものを用いることで、得られる本発明のポリ乳酸や該ポリ乳酸からなる成形体の物性、特に製膜性や形成された膜の強度を向上しうる。
 PLLA重合体は、その末端が末端封止基で封止されたものであってもよい。このような末端封止基としては、アセチル基、エステル基、エーテル基、アミド基、ウレタン基、などが挙げられる。
 PLLA重合体は、公知のポリ乳酸の重合方法により製造方法することができ、例えばラクチドの開環重合、乳酸の脱水縮合、あるいは、これらと固相重合とを組み合わせて行い、その後、溶融固化させる方法などを挙げることができる。より具体的には、Makromol.Chem.第191巻,P481-488(1990年)或いは、特開平1-225622号公報に記載の如き、乳酸の環状二量体であるラクチドのリビング段階重合法、特開2003-64174号公報記載の如き、特定の立体選択重合触媒を用いたラセミ体ラクチドの直接開環重合法、あるいは、乳酸からの溶融重合法やラクチドの開環重合法により合成することができる。
 また、PLLA重合体には、熱安定性を損なわない範囲で、重合に関わる触媒を含有していてもよい。該触媒としては、各種のアルミ化合物、リチウム化合物、スズ化合物、チタン化合物、カルシウム化合物、有機酸類、無機酸類などを挙げることができ、さらにこれらを不活性化する安定剤を共存させていてもよい。
 PLLA単独重合体は市販品としても入手可能であり、例えば、Polymer Source社製の商品名:P8939-LA(分子量17,000)、三井化学(株)製の商品名:レイシア(分子量230,000)などが挙げられる。
 ブロック共重合体を構成するポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子(以下、適宜、他の高分子化合物と称する)としては、特に制限はないが、本発明においては、ブロック共重合体がミクロ相分離構造を形成し、該ミクロ相分離構造内にPLLAおよびPDLAが近接して存在し、かつ、閉じこめられているために高融点を示すポリ乳酸が得られるものと推定されるので、該ブロック共重合体中においてポリ乳酸(PLLAあるいはPDLA)成分と他の高分子化合物がミクロ相分離構造を形成することが重要となる。ここで、AポリマーとBポリマー構成されるジブロック共重合体の場合、AモノマーとBモノマーの大きさが等しいと仮定すると、AポリマーとBポリマーの相互作用パラメータ(χ)が下記の式を満たすとき、ミクロ相分離が起こることが知られている。
χn > 10.5
 なお、上記式中、nはブロック共重合体の重合度である。したがって、本発明における他の高分子化合物はポリ乳酸に対してこの条件を満たすことが求められる。この概念については、基礎化学コース 高分子化学II―物性―(丸善(株)、松下裕秀著、平成8年刊)pp.68に詳細に記載され、この記載を参照することができる。
 さらに、ポリ乳酸単独重合体との溶媒混合を行う観点からは、他の高分子化合物としては、ポリ乳酸と共通の溶媒に溶解することのできるものが好ましい。また、ポリ乳酸に対して熱処理工程を実施する観点から、熱分解温度が200℃以上であることが望ましい。
 本発明に使用しうる他の高分子化合物としては、具体的には、例えば、ポリスチレン、ポリブチルスチレン、ポリメチルスチレン、ポリビニルトルエン、ポリ塩化ビニルスチレン、ポリ4-ブチルスチレン、ポリスチレンスルホン酸、その他のポリスチレン類、ポリビニルナフタレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、その他ポリオレフィン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリオキシメチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラメチル-p-シルフェニレンシロキサン、ポリアリーレンシロキサン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、その他芳香族ポリエステル類、ポリε-カプロラクトン(カプロラクタム)、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6-10、その他ナイロン類、ポリエチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリラウリルメタクリレート、ポリ2-ヒドロキシメタクリレート、その他メタクリレート樹脂、ポリエチルアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリデシルアクリレート、ポリラウリルアクリレート、その他アクリル樹脂、ポリ-p-キシレン、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド類、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテルスルフィド、ポリアセチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキシド、ポリノルボルネニルエチルスチレン、ポリノルボルネニルエチルスチレン-s-スチレン、ポリノルボルネン、ポリヘキサメチルカーボネート、ポリヘキシルノルボルネン、ポリ-n-プロピル-p-スチレンスルホン酸、ポリブチルサクシネート、ポリジシクロペンタジエン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリ-1,5-ジオキセパン-2-オン、ポリメンチド、ポリアクリルアミド、ポリ4-ビニルピリジン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリN-イソプロピルアクリルアミド、ポリイソプレン、ポリ3-アルキルチオフェン、ポリジオキサノン、ポリN,N-ジメチルアミノ-2-エチルメタルリレート、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリヒドロキシサクシネート、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート、ポリ-N-2-ヒドロキシプロピル-メタクリルアミド、ポリ-N-ビニル-2-ピロリドン、ポリ-4-アクロイルモルフォリンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。
 なかでも、共存するPLLA重合体或いはPDLA重合体とのブロック共重合体を合成しやすく、また、ポリ乳酸に対する相互作用パラメータ―(χ)が大きく、相分離構造を形成し易いという観点からは、比較的疎水性の高い有機高分子であるポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリメチルメタクリレート、ポリε-カプロラクトン(カプロラクタム)、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、ポリノルボルネニルエチルスチレン、ポリノルボルネニルエチルスチレン-s-スチレン、ポリヘキサメチルカーボネート、ポリヘキシルノルボルネン、ポリブチルサクシネート、ポリジシクロペンタジエン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリ-1,5-ジオキセパン-2-オン、ポリメンチド、ポリ4-ビニルピリジン、ポリイソプレン、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート、ポリ-N-ビニル-2-ピロリドン、ポリ-4-アクロイルモルフォリンおよびそれらの誘導体、或いは、比較的親水性の高い有機高分子であるポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリ-n-プロピル-p-スチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリN-イソプロピルアクリルアミド、ポリN,N-ジメチルアミノ-2-エチルメタルリレート、ポリ-N-2-ヒドロキシプロピル-メタクリルアミドおよびそれらの誘導体などが好ましい。
 これら他の高分子化合物は、上記物性を満たすことで本発明の製造方法に好適に使用されるが、本発明の製造方法で得られるポリ乳酸及びポリ乳酸からなる成形体中に残存することから、ポリ乳酸や成形体の使用目的に応じて、これら他の高分子化合物のなかから、使用目的に適するものを適宜選択して用いればよい。
 例えば、本発明の製造方法により得られるポリ乳酸を、生体適合性を有し、ドラックデリバリーや人工皮膚、人工血管、手術縫合糸、血液浄化フィルター・人工腎臓(多孔体の場合)等に用いる場合には、生体適合性を有する高分子化合物が選択され、そのような観点からは、より具体的には、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキシド、ポリε-カプロラクトン(カプロラクタム)、ポリブチルサクシネート、ポリジメチルアクリルアミド、ポリN,N-ジメチルアミノ-2-エチルメタルリレート、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート、ポリ-N-2-ヒドロキシプロピル-メタクリルアミドなどが挙げられる。
 また、熱可塑性で成形体(フィルム・繊維等)を成形するのに好適なものとしては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、その他ポリオレフィン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリオキシメチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、その他芳香族ポリエステル類、ポリε-カプロラクトン(カプロラクタム)、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン6-10、その他ナイロン類、ポリエチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリラウリルメタクリレート、ポリ2-ヒドロキシメタクリレート、その他メタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリヒドロキシサクシネート、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリカーボネート、などが挙げられる。
 さらに、誘電率が低く、電子回路基材等に好適に用いられるものとしては、ポリジメチルシロキサン、などが挙げられる。
 加えて、ゴム状の弾性体を成形するのに好適なものとしては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、などが挙げられる。
 その他の材料との接着性が高いという観点からは、ポリエチルアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリヘキシルアクリレート、ポリデシルアクリレート、ポリラウリルアクリレート、その他アクリル樹脂、などが挙げられる。
 また、特に成形体、フィルムやシートなどを形成する場合には、架橋を起こしやすく、機械強度や伸びに優れるものとして、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン、ポリノルボルネニルエチルスチレン、ポリノルボルネニルエチルスチレン-s-スチレン、ポリノルボルネン、ポリヘキサメチルカーボネート、ポリヘキシルノルボルネン、ポリイソプレン等を選択することができる。
 また、本発明の成形体を以下に詳述するイオン伝導体などに用いる場合には、分子修飾しやすい、あるいは、イオン源をすでに含んでいる、という観点から、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリブチルスチレン、ポリメチルスチレン、ポリビニルトルエン、ポリ塩化ビニルスチレン、ポリ4-ブチルスチレン、その他のポリスチレン類、ポリビニルナフタレン、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテルスルフィド、ポリ-n-プロピル-p-スチレンスルホン酸、ポリジシクロペンタジエン、ポリ3-アルキルチオフェン等を選択すればよい。
また、ポリ-1,5-ジオキセパン-2-オン、ポリメンチドなども用いることができる。
 さらに、均一な物性の高分子化合物を入手し易いといった観点からは、Polymer Source社等より市販品としてPLLAあるいはPDLAとのブロック共重合体が入手可能な、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、ポリ4-ビニルピリジン、ポリジメチルアクリルアミドなどが好ましく挙げられる。
また、これらのポリ乳酸とブロック共重合体を形成するポリ乳酸とは異なる構造を有する高分子化合物としては、前記高分子化合物を少なくとも1種含んでいればよく、前記以外の高分子化合物とこれら前記高分子化合物の共重合体であってもよい。また、前記高分子化合物を複数含む共重合体であってもよい。その場合、共重合の形式はブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。
これらのポリ乳酸とブロック共重合体を形成するポリ乳酸とは異なる構造を有する高分子成分を、ステレオコンプレックス結晶およびそれを含む成形体を製造する前に化学処理等によって変性させておいてもよい。例えば、ポリ乳酸とポリスチレンとのブロック共重合体を合成し、これをするスルホン化してポリ乳酸とポリスチレンスルホン酸のブロック共重合体とした後、これを前記ステレオコンプレックス結晶およびそれを含む成形体を製造する原料としてもよい。これにより、溶媒除去工程あるいは熱処理工程後にイオン源や生体適合性を付与する、あるいは、多孔化するための化学処理を行わなくてよい、あるいは、より効率的に行えるなどの利点を有する。
 上記PLLAあるいはPDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物のブロック共重合体において、PLLAあるいはPDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物との接合点、あるいは、異なる化学構造を有するポリ乳酸以外の高分子化合物同士の接合点の化学構造に制限はなく、例えば、-O-、-COO-、-NH-、-CO-、-CH-、-OCHCHCH-、-OCHCHCHCHCH-、-OCHCH-O-CH-、-CO-CH-、-CHCHNH-、-SiCHCH-、-SiCHCH-,-SiCHCHCH-、-CHCHO-、-COCCH=CH-、-CHCHS-、-CHCH=CH-、-ph-CH=CH-などが挙げられ、なかでも、-O-、-COO-、-NH-、-CO-、-CH-、-CHCHO-、-COCCH=CH-、-CHCH=CH-であることが好適である。
 上記PLLAあるいはPDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物のブロック共重合体において、PLLAあるいはPDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物との接合点、あるいは、異なる化学構造を有するポリ乳酸以外の高分子化合物同士の接合点の化学構造がこのような接合点構造を有することで、当該ブロック共重合体が分解することなく、本発明のポリ乳酸あるいはその成形体中に含まれることが可能となる。
 本発明における他の有機高分子化合物の末端構造には特に制限はなく、例えば、-OH、-COOH、-NH、-CHO、-CH、-OCHCHCH、-OCHCHCHCHCH、-OCHCH-O-CH,-CO-CH,-CHCHNH,CHCl,-COCl,-SiCHCHCl,-SiCHCHH,-SiCHCHCH,-CHCHOH,-COCCH=CH,-CHCHSH,-CHCH=CH,-ph-CH=CH,-SOHなどが挙げられ、なかでも、-OH、-COOH、-NH、-CHO、-CH、-CHCHOH,-COCCH=CH,-CHCH=CH,-SOHであることが好適である。
 他の高分子化合物がこのような末端構造を有することで、本発明の製造方法により得られるポリ乳酸に種々の化学修飾を容易に行うことが可能となる。
 ブロック共重合体を構成する他の高分子化合物の重量平均分子量は、10,000以上1,000,000以下であることが好ましく、10,000以上500,000以下であることがより好ましい。また、分子量分布は、1以上10以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましく、1以上1.5以下であることがさらに好ましい。
 前記PLLA重合体と他の高分子化合物のブロック共重合体におけるPLLA重合体と他の高分子化合物の含有比率は、重量比で、1:99から99:1までの範囲で適宜選択され、好ましくは、10:90から90:10の範囲であることがステレオコンプレックス結晶をより多く部材中に含ませることができる点で好ましい。
 ブロック共重合体の合成は常法により、行うことができる。具体的には、例えば、これら重合体を、得ようとするブロック共重合体に応じた、予め定められた割合で、溶融混合または溶液混合した後、固化させ、さらに固相重合することにより製造することができる。または、PLLA重合体をあらかじめ合成し、その分子末端にポリ乳酸以外の高分子化合物のモノマーを逐次的に重合成長させることにより製造することができる。逆に、ポリ乳酸以外の高分子化合物をあらかじめ合成し、その分子末端にL-乳酸単位を逐次的に重合成長させることにより製造することができる。
 また、PLLA重合体と他の高分子化合物とを用いたブロック共重合体の合成方法に関しては、例えば、J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, P12761-12773に記載された方法を参照することができる。
 合成の一つの方法としてリビングアニオン重合を用いた方法がある。即ち、スチレンを連続的に添加し、その後、ラクチドモノマーを添加しつつリビングアニオン重合を行う方法である。また、末端が水酸基で修飾されたポリスチレンを用いた方法もとりうる。
 代表的な重合スキームは以下に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

 
 固相重合は、各重合体のガラス転移温度(Tg)以上、且つ、融点(Tm)以下の温度、より好ましくはTg以上であってTmより10℃低い温度、特にはTg以上であってTmより50℃低い温度以下で行うことができる。TgやTmは、示差走査熱量計(DSC)によって測定することができる。
 固相重合は、減圧下で行うことが好ましく、例えば、0.01~20hPa、好ましくは0.1~2hPaの減圧下であることが好ましい。
 L-乳酸単位、D-乳酸単位を含む高分子化合物は、エステル反応や脱水縮合反応によって化学的に結合されるため、反応の進行に伴ってHOが副生する。減圧下で重合させるとこの副生水を系外に除去することができ、反応平衡を重合側に移行させることができるため好ましい。圧力条件が20hPaを超える場合、脱水が不十分となる可能性があり、一方0.01hPa未満とした場合でもそれ以上の脱水効果が得られない。
 固相重合は、窒素などの不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。固相重合の時間は、少なくとも5時間、好ましくは5~50時間である。重合度の上昇度に対応して固相重合温度を上げることが好ましい。
 なお、固相重合を行う際の反応装置としては特に装置に限定はなく、回分式、あるいは連続式プロセスにより、たとえば濃縮乾燥装置などを使用することができる。また、コニカルドライヤー、ドラム式加熱器、ベルト搬送式あるいは流動床式固相重合装置などを使用こともできる。
 固相重合後に、生成された高分子化合物の熱安定性向上のために、末端基の封止処理を行い、さらに、再沈殿等による触媒と未反応のモノマーを取り除く処理を行なうことが好ましい。
 また、他の重合体としてポリスチレンを用いる場合には、ブロック共重合体として、PLLAとポリスチレンとのジブロック共重合体である市販品を使用してもよい。例えば、PLLAとポリスチレンとのブロック共重合体(PLLA-b-PS)としては、商品名:P2642-SLA(PLLA分子量19,500、PS分子量21,000、合計40,500)、商品名:P2643-SLA(PLLA分子量14,000、PS分子量21,000、合計35,000)、商品名:P6511-SLA(PLLA分子量17,000、PS分子量21,000、合計38,000)などがPolymer Source社製の市販品として入手可能である。
 ブロック共重合体の重量平均分子量は、前記PLLA重合体の分子量と他の高分子化合物の分子量の総和にほぼ等しく、従って、本発明に用いるブロック共重合体の重量平均分子量は、20,000以上2,000,000以下であることが好ましく、20,000以上1,000,000以下であることがより好ましい。また、分子量分布は、1以上10以下であることが好ましく、1以上2以下であることがより好ましく、1以上1.5以下であることがさらに好ましい。
 なお、本発明においてポリマーの重量平均分子量及び分子量分布は、溶媒としてテロラヒドロフラン(THF)を用いた排除クロマトグラフィー法により求めた値を採用している。
 次に、PDLA単独重合体を準備する。PDLA単独重合体は、前記ジブロック共重合体の原料に用いるPLLA重合体と、出発物質としてD-乳酸単位を用いた以外は同様にして行うことができる。
 高分子混合溶液の調製に用いるPDLA単独重合体の重量平均分子量は、10,000以上1,000,000以下であることが好ましく、10,000以上500,000以下であることがより好ましい。また、分子量分布は、1以上10以下であることが好まし、1以上2以下であることがより好ましく、1以上1.5以下であることがさらに好ましい。
 PDLA単独重合体もまた、市販品として入手可能であり、例えば、商品名:P8937-LA(分子量19,500)、商品名:P3923-LA(分子量16,500)(がPolymer Source社製として、また、PURAC社製PDLA(分子量230000)が入手可能である。   
 次に、得られたPLLA重合体と他の高分子化合物とのブロック共重合体及びPDLA単独重合体とを溶媒中で溶解し、高分子混合溶液を調製する。
 混合溶液の調製に用いるブロック共重合体とPDLA単独重合体との混合比率は、1:99から99:1までの範囲で適宜選択されるが、ステレオコンプレックス結晶の製造効率の観点からは、ブロック共重合体に含まれるPLLA重合体と、PDLA単独重合体との含有比率が10:90から90:10の範囲となるように調整することが好ましい     
 混合溶液の調製に用いる溶媒としては、上記2種の重合体を溶解しうる限りにおいて特に制限はなく、例えば、クロロホルム、テトラヒドロフラン、キシレン、トルエン、ベンゼン、エチルベンゼン、ジクロロエタン、四塩化炭素、トリクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼン、メチルエチルケトン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどが好適なものとして挙げられる。これらは1種を用いてもよく、目的に応じて2種以上混合し、混合溶媒として用いることもできる。また、混合溶媒とする場合には、上記有機溶媒に加えて、例えば、メタノールやエタノールなどの低沸点溶媒を混合してもよい。
 高分子混合溶液中の高分子化合物濃度は、0.1質量%以上50質量%以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは、0.1質量%以上20質量%以下の範囲である。
 高分子混合溶液の調整は、ブロック共重合体及びPDLA単独重合体をそれぞれ溶媒に溶解した後、混合してもよく、まず、一方を溶媒に混合した後、他方を加えて溶解させてもよい。溶液の調整は室温(25℃)で行うことができるが、所望により25℃から用いる溶媒の沸点まで加熱してもよい。混合時間は2種の重合体が均一に混合するという観点から、1分間以上24時間以下の範囲で行うことが好ましい。
<混合溶液調製工程(2)>
 本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法の第2の態様では、混合溶液調整工程(1)において用いたPLLAとポリ乳酸以外の高分子化合物とのブロック共重合体に換えて、PDLAとポリ乳酸以外の高分子化合物とのブロック共重合体を用い、且つ、PDLA単独重合体に換えて、PLLA単独重合体を用いる他は、すでに記述した混合溶液調製工程(1)と同様に行うことができ、好ましい態様もまた同様である。
 本工程においても、他の重合体としてポリスチレンを用いる場合には、ブロック共重合体として、PDLAとポリスチレンとのブロック共重合体(PDLA-b-PS)である市販品を使用してもよい。例えば、PDLAとポリスチレンとのブロック共重合体として、商品名:P8980C-SLA(PDLA分子量17,000、PS分子量21,000、合計38,000)などがPolymer Source社製の市販品として入手可能である。
 また、PLLA単独重合体としては、既述のPolymer Source社製の商品名:P8939-LA(分子量17,000)、三井化学(株)製の商品名:レイシア(分子量230,000)などを用いてもよい。
また、本発明のステレオコンプレックス形成を阻害しない限り、後述する成形体に各種の構造や機能(多孔構造やイオン伝導性)を付与する目的で、前記混合溶液調製工程において、ポリ乳酸を含む高分子化合物や無機フィラーや結晶核剤(ポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶化を促進するもの等)等の添加剤や溶媒、金属化合物、イオン等をさらに加えてもよい。
 前記混合溶液調製工程(1)又は混合溶液調製工程(2)を実施した後、得られた高分子混合溶液から溶媒を除去する工程を行う。
 溶媒除去工程は、いずれの手段をとってもよいが、代表的には、下記の工程(1)~(4)を挙げることができる。溶媒除去工程としては、下記工程(1)~(4)を単独で行ってもよいし、これらを適宜組み合わせて行ってもよく、複数の工程を組み合わせる場合、その実施順も任意である。
<高分子混合溶液の溶媒を除去する工程(1)>
 溶媒の除去は、例えば、混合溶液を、表面をポリテトラフルオロエチレンで処理した金属板に塗布し、室温に放置して揮発させることで行うことができる。あるいは、テフロン(登録商標)製シャーレにキャスト後、室温に放置して揮発させることで行うことができる。または、混合溶媒を前記シャーレ等の容器に入れ、これを撹拌子(スターラー)、ダイナミックスターラー、撹拌棒などで撹拌しながら溶媒を揮発させてよい。これら溶媒の揮発は大気圧下で行ってよいが、効率の観点から、減圧下で行ってもよい。この場合の減圧条件としては、ロータリーポンプなどの特別な減圧設備を必要としない真空ポンプやアスピレーター、ダイヤフロム・ポンプでも可能である点から、1×10-3Torr(1.33×10-1Pa)以上であることが好ましく、1×10-2Torr(1.33Pa)以上であることがより好ましい。
 また、上記混合溶液を金属基板等の上にスピンコートし、この状態で溶媒を揮発して薄膜を得ることも可能である。この場合、スピンコートの回転数を任意に設定することにより、所望の膜厚にすることができる。例えば、ACTIVE社製ACT-300Aを用い、回転数100rpm~5000rpmでスピンコートすることで薄膜を形成することが可能である。
いずれの場合も、溶媒の揮発あるいは乾燥は0℃以上200℃以下で行うことができ、好ましくは、20℃以上100℃以下である。乾燥時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1分間~24時間とすることがより好ましい。
 あるいは、上記混合溶液を公知の静電紡糸法によって極細繊維化し、この状態で揮発して薄膜化することも可能である。この方法は高分子溶液や高分子溶融体に直接高電圧を印加して電気的紡糸によりナノ繊維を形成する方法であり、具体的には、Biomacromolecules,2006,vol.7, p.3316-3320に記載される方法を適用しうる。
 この方法では、前記高分子混合物溶液をシリンジに入れ、0.1mL/minで溶液を放出する。この際、印加電圧が-25kv、ドラム状捕集部(直径10cm)はその表面が20cm/minで常に回転するようにした。その結果、直径400~970nmの微細繊維およびその集合体が得られる。
 このようにして得られた微細繊維は、不織布のみならず細胞増殖用基材やフィルター等の種々の用途に使用される。
 溶媒の揮発あるいは乾燥は0℃以上200℃以下で行うことができ、好ましくは、20℃以上100℃以下である。乾燥時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1分間~24時間とすることがより好ましい。
<高分子混合溶液の溶媒を除去する工程(2)>
 本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法における溶媒除去工程の第2の態様では、例えば、混合溶液を、ろ過することによって行うことができる。溶媒のろ過による除去は、ステレオコンプレックス結晶を効率的に回収する観点から、テフロン(登録商標)製メンブレンブレンフィルターや陽極酸化アルミナ多孔膜などの孔径が10μm以下であるフィルターを用いる。この際、ろ過速度を上げるためにアスピレーターやロータリーポンプ等を用いて減圧下で行ってもよい。減圧条件としては、1×10-3Torr(1.33×10-1Pa)以上であることが好ましく、1×10-2Torr(1.33Pa)以上であることがより好ましい。
 溶媒のろ過による除去は0℃以上200℃以下で行うことができ、好ましくは、20℃以上100℃以下である。ろ過時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1分間~24時間とすることがより好ましい。
<高分子混合溶液の溶媒を除去する工程(3)>
 本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法における溶媒除去工程の第3の態様では、例えば、混合溶液から溶媒のみをろ紙等に吸収させることによって行うことができる。溶媒の吸収による除去は、より多くの溶媒を吸収することで迅速に行える観点から、通常のろ紙を用いてよい。
 溶媒のろ紙による吸着除去は、温度条件0℃以上200℃以下の環境下で行うことができ、好ましくは、20℃以上100℃以下である。吸収時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1分間~24時間とすることがより好ましい。
<高分子混合溶液の溶媒を除去する工程(4)>
 本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法における溶媒除去工程の第4の態様では、前記混合溶液を、ポリ乳酸を溶解しないメタノール等の貧溶媒に混合し、ポリ乳酸を析出させた後に、上記溶媒除去工程(1)~(3)のいずれか、または、それらを組み合わせて行い、溶媒を除去する工程である。
 なお、前記溶媒除去工程を実施することで、他の有機高分子と溶媒の組み合わせによっては、多孔構造が得られる場合がある。これは、ブロック共重合体中の他の有機高分子が溶媒を保持しやすいことに起因して、溶媒除去過程の前期においてポリ乳酸成分がステレオコンプレックス結晶を形成して固化しても、ポリ乳酸以外の成分は溶媒を含む膨潤状態にあるために、溶媒除去過程の後期において前記ポリ乳酸以外の成分から選択的に溶媒が除去されて、この領域が空孔となるためである。あるいは、用いる溶媒によっては、ポリ乳酸成分の非晶領域(ステレオコンプレックス結晶以外のポリ乳酸の領域)が溶媒を含み、この溶媒が揮発して多孔構造となるためである。このような場合には、高分子混合物は多孔体となり、以下に詳述する本発明のポリ乳酸を含んで構成される多孔体として好適に利用することができる。また、この高分子混合物からなる多孔体をさらに、所望により引き続き行われる熱処理工程に付すことで、熱処理され、より高い比率でステレオコンプレックス結晶を含有する多孔体としてもよい。
 また、本発明のステレオコンプレックス形成を阻害しない限り、後述する成形体に各種の構造や機能(多孔構造やイオン伝導性)を付与する目的で、前記溶媒除去工程において、ポリ乳酸を含む高分子化合物や無機フィラーや結晶核剤(ポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶化を促進するもの等)等の添加剤や溶媒、金属化合物、イオン等をさらに加えてもよい。
 なお、後述の成形体を成形する工程において、該溶媒で高分子混合物を膨潤状態で成形する場合には、これら溶媒除去工程では、完全に溶媒を除去する必要はなく、高分子混合物に溶媒を含んだ状態で、混練り、押し出し、射出成形、プレス成形、溶融紡糸、湿式紡糸や静電紡糸等の成形体や合成繊維の成形に用いてもよい。
<溶媒除去工程後に得られた高分子混合物を熱処理する工程>
 前記混合溶液の溶媒を除去する工程を実施した後、得られた高分子混合物は、通常、高分子混合物からなる膜あるいは粉末となり、これらは、高い比率でポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶を含有する膜あるいは粉末である。溶媒除去工程後、この高分子混合物を熱処理する熱処理工程を行うことが、ステレオコンプレックス結晶の含有比率を上げる点で好ましい。
 熱処理は、該高分子混合物を示差走査型熱量計(DSC)測定用の試料パンに入れ、DSC炉内で行うことができる。また、一定温度に設定可能なオーブン、プレス成形機、空気恒温槽、オイルバス、などを用いてもよい。
 なお、本発明のポリ乳酸は、溶媒除去工程を経て得られた膜状或いは粉末状の成形体に対して熱処理工程を行ったものでもよく、また、高分子混合物やこれを溶媒除去して得られた成形体を原料として、異なる態様の成形体、合成繊維、多孔体、或いは、イオン伝導体を得る場合には、後述するように、高分子混合物等を用いて、予め、成形体、合成繊維、多孔体、或いは、イオン伝導体の形態とした後、熱処理工程を行ってもよい。
 熱処理工程における温度は、ポリ乳酸のガラス転移温度(Tg)以上、融点(Tm)以下である100℃以上300℃以下で行うことができ、より好ましくは150℃以上250℃以下である。熱処理時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1時間~24時間とすることがより好ましい。
<ポリ乳酸>
 溶媒を除去した後、得られた高分子化合物は、高い比率でポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶を含有する膜状あるいは粉末状の形態をとるポリ乳酸であり、原料として用いたブロック共重合体に由来する他の高分子化合物を含んでいる。
 ポリ乳酸中のステレオコンプレックス結晶の存在は、広角X線回折測定(WAXD)あるいはDSC測定により確認することができる。本発明の製造方法により得られたポリ乳酸におけるステレオコンプレックス結晶の含有率は、ポリ乳酸の全量に対して10質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上100質量%以下である。また、α晶は20質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくはα晶を全く含まない態様である。
 本発明の製造方法で得たポリ乳酸には、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子(他の高分子化合物)がポリ乳酸とブロック共重合体を形成し、これが含まれる。即ち、ポリ乳酸に、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子がブロック共重合体として含まれることで、本発明の製造方法により得られたものであることが検知される。
 該ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の含有率は1質量%以上99質量%以下であり、10質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
ここで、ポリ乳酸とポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子がブロック共重合体を形成していることは、以下の方法で確認できる。また、シグナル強度の比率から、ポリ乳酸とポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の成分比を知ることができる。
1.ポリ乳酸と他の高分子化合物が溶解する溶媒で溶解し、NMR測定を行う方法
 ポリ乳酸とブロック共重合体を形成している他の高分子化合物およびポリ乳酸の両方を溶解する溶媒で溶解後、この溶液のNMR測定を行う。ポリ乳酸と他の高分子化合物がブロック共重合体を形成している原料を含む場合、ポリ乳酸単独重合体およびポリ乳酸以外の高分子の化合物に起因するシグナルの他に、ポリ乳酸とポリ乳酸以外の高分子化合物の「接合点」に起因するシグナルが観測される。これにより、対象となる試料がポリ乳酸と他の高分子化合物のブロック共重合体を含有していることが確認される。また、前記のNMRシグナル強度を比較することで、ポリ乳酸と他の高分子化合物の組成比率を知ることができる。なお、ジブロック共重合体では該ブロック共重合体分子鎖1本あたりに1個しか接合点がなく、接合点の数が少ないために、接合点に対応するシグナルは非常に弱いものであるが、NMR測定時間を長くする等の方法によりデータを積算することで、測定することができる。
2.ポリ乳酸と他の高分子化合物が溶解する溶媒に溶解し、ポリ乳酸を溶解せず他の高分子化合物を溶解する溶媒に投入してポリ乳酸を析出させ、そのNMR測定を行う方法
 ポリ乳酸と他の高分子化合物の両方を溶解する溶媒で溶解後、ポリ乳酸を溶解せず、他の高分子化合物を溶解する溶媒に投入して得られる沈殿を採取し、これら、再度、前記の両成分を溶解する溶媒に溶解してNMR測定を行う。ポリ乳酸が他の高分子化合物とブロック共重合体を形成していれば、ポリ乳酸と他の高分子化合物の両方のシグナルが観測されることで、他の高分子化合物の存在が確認される。
 ポリ乳酸とともに他の高分子化合物に起因するシグナルを観測することで、ポリ乳酸と他の高分子化合物を含有していることが確認される。より具体的には、例えば、ポリ乳酸とポリスチレンのブロック共重合体を含んでいる場合には、クロロホルムで溶解後、シクロヘキサン(ポリ乳酸を溶解しない)に投入し、沈殿を採取する。この沈殿からシクロヘキサンを除去した後、これをクロロホルムに溶解してNMR測定を行えばよい。また、得られるNMRシグナル強度を比較することで、ポリ乳酸と他の高分子化合物の組成比率を知ることができる。
3.ポリ乳酸を溶解せず他の高分子化合物を溶解する溶媒を用いてソックスレー抽出を行って他の高分子化合物を除去し、残留物のNMR測定を行う方法
 ポリ乳酸を溶解せず、他の高分子化合物を溶解する溶媒を用いて成形体を十分にソックスレー抽出し、残留物を両成分を溶解する溶媒に溶解し、この溶液のNMR測定を行う。ポリ乳酸が他の高分子化合物とブロック共重合体を形成していれば、ポリ乳酸と他の高分子化合物の両方のシグナルが観測されることで、他の高分子化合物の存在が確認される。
 例えば、ポリ乳酸とポリスチレンとの共重合体を用いた場合には、まず、シクロヘキサン(ポリ乳酸を溶解しない)でソックスレー抽出を行い、残留物をクロロホルムに溶解し、この溶液のNMR測定を行えばよい。また、得られるNMRシグナル強度を比較することで、ポリ乳酸と他の高分子化合物の組成比率を知ることができる。
 本発明においては、上記1の方法を用いて他の高分子化合物の存在と含有量とを確認している。
 また、本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法により得られたポリ乳酸は、DSCで測定した融点が220℃以上であり、好ましくは、240℃以上260℃以下であり、公知の製造方法で得られたポリ乳酸に比較して耐熱性に優れる。
 前記本発明の製造方法により得られた本発明のポリ乳酸は、その融点が220℃以上であり、従って、融点が250℃前後である汎用のポリエチレンテレフタレート(PET)と同様に、各種の樹脂成形体や合成繊維などに有用である。また、このポリ乳酸は、その特性を活かして、例えば、多孔体やイオン伝導体などの形成にも好適に使用される。
<成形体>
 以下、本発明のポリ乳酸を含んで構成される成形体について説明する。
 本発明の成形体は、前記本発明のポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を形成する他の高分子化合物を含有する。前記本発明のポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を形成する他の高分子化合物はこれらのみで成形樹脂として用いてもよく、さらにポリ乳酸を含む高分子化合物や無機フィラーや結晶核剤(ポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶化を促進するもの等)等の添加剤や溶媒、イオンや金属化合物などをブレンドして用いてもよい。
 併用可能なポリ乳酸以外の高分子化合物としては、他の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、軟質熱可塑性樹脂などが挙げられ、これらの一種以上を添加することもできる。これらの成分の添加のタイミングは、本発明のおけるポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶の生成を阻害しない限りは、前記高分子混合溶液を調製する工程や該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程であってもよい。
 しかしながら、組み合わせる有機高分子化合物が多いとステレオコンプレックス結晶の総重量分率が低くなるので、成形体はポリ乳酸を主成分とすることが好ましい。即ち、成形樹脂の10質量%以上がポリ乳酸であることが好ましく、99質量%がポリ乳酸からなるものであってもよい。
 また、本発明に用いうる前記無機フィラーの如き無機添加剤としては、金属化合物、イオン、耐光剤、酸化防止剤、ポリ乳酸の結晶核剤(ステレオコンプレックス結晶化を促進するもの等)が挙げられ、その添加するタイミングも前記高分子混合溶液を調製する工程や該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程であってもよい。
 また、前記溶媒除去工程の後、膜状あるいは粉末状等の所望の形状の部材が得られる場合は、さらに成形工程を付加することなく、ポリ乳酸を含む膜状あるいは粉末状の成形体としてもよい。前述のように、このような成形体も本発明の成形体に包含されるものである。また、熱処理工程の後、膜状あるいは粉末状等の所望の形状の部材が得られる場合は、さらに成形工程を付加することなく膜状あるいは粉末状の成形体としてもよい。
 本発明の成形体は、前記本発明のポリ乳酸を含むものであり、さらに、既述のように、ポリ乳酸と共重合体を形成する他の高分子化合物をも含んでいる。他の高分子化合物を含むことで、他の高分子化合物が本来有する耐熱性やイオン伝導性などの機能をも有する成形体を得ることができる。
 本発明の成形体は、前記本発明のポリ乳酸を含んで構成されるが、本発明の成形体はそれを構成する材料の少なくとも一部に本発明のポリ乳酸を含むものであれば、前記ポリ乳酸とブロック共重合体を形成するポリ乳酸以外の高分子化合物と同じあるいはそれとは異なる高分子化合物(ポリ乳酸を含む)や無機物や溶媒等の成分を構成材料として、或いは、添加剤として含むものであってもよい。
 従って、本発明のポリ乳酸のみならず、ポリ乳酸を製造するために用いられた前記高分子混合物を成形したもの、前記高分子混合物を含んで成形したものを熱処理したもの、以下に詳述する本発明のポリ乳酸により得られた合成繊維、多孔体、イオン伝導体を含む成形体もまた、本発明の成形体に包含される。
 成形体を製造する際には、本発明のポリ乳酸を、通常、成形体の製造に用いる樹脂材料と同様に用いればよい。本発明の成形体に何らかの機能を持たせる場合には、必要に応じて、公知の樹脂材料をブレンドして用いたり、公知の添加剤や溶媒を用いたりしてもよい。
 例えば、成形体の形成に際して、本発明のポリ乳酸およびポリ乳酸を含む成形体に補強剤としてのフィラーを添加してもよい。フィラーは無機フィラー、有機フィラーのいずれも用いることができる。
 無機フィラーとしては、ガラス繊維、グラファイト繊維、炭素繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、マグネシウム系ウィスカー、珪素系ウィスカー、ワラステナイト、セピオライト、ゾノライト、エレスタダイト、石膏繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、ガラスフレーク、非膨潤性雲母、グラファイト、金属箔、タルク、クレイ、マイカ、セリサイト、ベントナイト、カオリン、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、石膏およびドーソナイト等が挙げられる。
 また、有機フィラーとしては、天然繊維、パラ型アラミド繊維、ポリアゾール繊維、ポリアリレート、ポリオキシ安息香酸ウィスカー、ポリオキシナフトイルウィスカーおよびセルロースウィスカー等が挙げられる。
 これらのフィラーは、繊維状、板状または針状のものを用いることができる。これらのフィラーの中で、繊維状の無機フィラーが好ましく、特にガラス繊維が好ましい。また、フィラーのアスペクト比は5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。特に好ましいのは100以上である。アスペクト比とは、繊維状フィラーの場合は、繊維長を繊維直径で除したもので、板状の場合は、長周期方向の長さを厚さで除したものを指す。
 フィラーの弾性率は、50GPa以以上であることが好ましい。
 フィラーとして繊維状のものを用いる場合には、単繊維としての強度が200MPa以上のものが好ましく、300MPa以上であることがより好ましい。この範囲であれば複合体として十分な力学物性を持ち、さらにフィラーとして混合する量を減らしても十分な補強効果をえることができるために必要量を添加しても成形体表面の外観を損ねることがない。
 繊維状のフィラーは、繊維の直径が0.1μmから1mmの範囲、好ましくは1μmから500μmの範囲である。その繊維と直径の比からなるアスペクト比(長さ÷直径)が50以上であることが好ましい。この範囲であれば、樹脂と繊維との混合を良好に行うことができ、さらに複合化によって良好な物性の成型品を得ることができる。より好ましくは100~500、さらに好ましくは100~300である。
 また、成形体を形成するポリ乳酸には、前記フィラー以外にも、公知の添加剤、例えば、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、滑剤、離形剤、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤、充填剤、抗菌・抗カビ剤、核形成剤(ポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶化を促進する物質等)、染料、顔料を含む着色剤などの1種あるいは2種以上を目的に応じて含有することができる。
 さらに、成形体をイオン伝導体として用いる場合には、ポリ乳酸とともに、イオン伝導性を有する物質、例えば、リチウム等の金属あるいはそのイオン、酸化物、塩化物、フッ物、錯体等のイオンや金属化合物を含んでもよい。
 また、後述する成形体や合成繊維や多孔体を得る工程において、溶媒で高分子混合物を膨潤状態とする場合には、溶媒を含有していてもよいし、新たに添加してもよい。新たに溶媒を添加する場合は、前記高分子混合溶液を調製する際に用いた溶媒と同じであってもよいし、違う溶媒であってもよい。また、これらの両方やさらに異なる溶媒を複数種含んでいてもよい。前記高分子混合溶液を調製する際に用いた溶媒と同じ溶媒を含む場合、前記溶媒除去工程では完全に溶媒を除去する必要はなく、高分子混合物に溶媒を含んだ状態で、混練り、押し出し、射出成形、プレス成形、溶融紡糸、湿式紡糸や静電紡糸等の成形体や合成繊維の成形に用いてもよい。この際に用いる溶媒としては、ポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を成す他の高分子化合物あるいは前記のこれ以外に添加する高分子化合物(ポリ乳酸を含む)等を膨潤させる溶媒であることが望ましい。なお、ポリ乳酸については、前記溶媒混合工程で用いた溶媒を好適に用いることができる。
 このようにして得られた本発明のポリ乳酸および該ポリ乳酸を含む高分子混合物や成形体に他の成分を加えた樹脂組成物は、十分な強度及び耐熱性を示し、成形体の形成に好適に使用できる。
 また、成形体の製造に際しては、前記ポリ乳酸の製造工程において得られた混合溶液の溶媒を除去してなるポリ乳酸を含有する高分子混合物を直接、成形体の製造に用いてもよい。前記高分子混合物は、本発明のポリ乳酸を高濃度でふくむために、高分子混合物を原料としてポリ乳酸を製造し、それを成形体に加工する以外に、直接成形体を製造することで、得られた成形体は本発明のポリ乳酸を含むものとなるためである。
 成形体は使用目的に応じて適宜選択された形状を有するものが製造されるが、成形体の形成方法については、一般に行われる樹脂組成物による成形体の製造技術のいずれを適用してもよい。
 なお、前記溶媒除去工程に際して、ポリ乳酸以外の成分に含まれていた溶媒が除去され、除去された部分が微細孔となる場合、その成形体は多孔体として好適に使用される。このようにして得られた本発明のポリ乳酸を含有する多孔体は、さらに熱処理に供されてもよい。
 一方、本発明のポリ乳酸は、前記高分子混合物あるいは成形体中においてポリ乳酸と他の有機高分子化合物とがナノメートル・オーダーで相分離構造を形成していること考えられることから、前記溶媒除去工程に際して、微細孔が形成されず、空隙のない成形体が得られる場合、透明フィルム等としても好適に使用される。
 上述のように、得られた成形体は、いずれの態様をとるものであっても、これに対して、さらに熱処理工程を行ってもよい。熱処理は、DSC測定用の試料パンに入れ、DSC炉内で行ってもよく、また、一定温度に設定可能であれば、オーブン、プレス成形機、空気恒温槽、オイルバス、などを用いて行ってもよい。熱処理温度は、ポリ乳酸のガラス転移温度(Tg)以上、融点(Tm)以下である60℃以上300℃以下で行うことができ、より好ましくは80℃以上250℃以下である。熱処理時間は、1分間~72時間とすることが好ましく、1時間~24時間とすることがより好ましい。
 このような熱処理を行うことで、得られるステレオコンプレックス結晶の含有量がより向上する。
 このように、本発明のポリ乳酸を含有する組成物を用いることで、成形方法による態様としては、プレス成形品、射出成形品、押出成形品、真空圧空成形品、ブロー成形品等の成形体を、その形態からは、フィルム、シート、板状体、構造体、不織布、繊維、布、他の材料との複合体を、その用途からは、農業用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品、各種容器、その他の成形体を、それぞれを得ることができる。成形は常法により行うことができ、特に成形方法に制限はない。
 例えば、前記混合溶液調製工程で得られた溶液を流延した後、溶媒を揮発させることによって溶媒を取り除く前記溶媒除去工程を経て、フィルム状物を調製し、さらにこれを60~300℃で熱処理することにより耐熱性に優れたフィルムを製造することができる。
 また、これら成形体に、一軸延伸や同時二軸延伸、逐次二軸延伸、ロール圧延(延伸)、押し出し延伸等の分子配向を付与する延伸加工を行ってもよい。
 成形体の用途としては、強度や耐熱性を必要とする構造部材、建築材料、建具材料、建設仮設材、各種自動車部品、内装材、シート、マットなどが挙げられる。本発明の成形体は広範な用途に好適に使用され、その応用範囲は広い。
 また、これらの成形工程において、溶媒で高分子混合物を膨潤状態とする場合には、該溶媒を含有していてもよいし、新たに添加してもよい。新たに溶媒を添加する場合は、前記高分子混合溶液を調製する際に用いた溶媒と同じであってもよいし、違う溶媒であってもよい。また、これらの両方やさらに異なる溶媒を複数種含んでいてもよい。
 溶媒を含有して膨湿状態で混練り、押し出し、射出成形、プレス成形、延伸(一軸、二軸)等を行うことにより、前記高分子混合物の塑性変形性や延伸性が向上し、より容易に高性能な成形体を得られる場合がある。この場合、前記溶媒除去工程では完全に溶媒を除去する必要はなく、高分子混合物に溶媒を含んだ状態で、上記のような様々な成形を行ってよい。この際に用いる溶媒としては、ポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を成す他の高分子化合物あるいは前記のこれ以外に添加する高分子化合物(ポリ乳酸を含む)等を膨潤させる溶媒であることが望ましい。なお、ポリ乳酸については、前記溶媒混合工程で用いた溶媒を好適に用いることができる。
 これら得られた成形体の成形後、これにさらに前記混合溶液調製工程、溶媒除去工程、熱処理工程、成形工程、多孔化工程、イオン源の付与工程等を繰り返して付してもよい。その場合、その回数も順番も任意である。例えば、得られた成形体を再度、溶媒に溶解あるは膨潤して混合溶媒調製工程に付した後、溶媒除去工程を経ることでより高率でステレオコンプレックス結晶が形成することがある。この場合、該成形体を溶媒に溶解する条件が初回と同じ条件であっても、一度形成したステレオコンプレックス結晶が完全に溶解せずに残存し、溶媒除去工程、熱処理工程あるいは成形工程や紡糸工程においてこれが核となってより高率でステレオコンプレックス結晶が生成することがある。
 以下に、本発明のポリ乳酸を含んで構成される成形体において、特に好ましい態様について説明する。
<合成繊維>
 本発明のポリ乳酸は、耐熱性に優れることから、合成繊維に好適に用いることができる。本発明の合成繊維は、前記本発明のポリ乳酸を含んで構成される。
 前記本発明のポリ乳酸は、加工性に優れるために、一般的な合成繊維材料と同様に、溶融紡糸や湿式紡糸などにより容易に単繊維状に成形され、汎用の装置によりそのまま繊維状に加工することができる。さらに、紡糸金型を選択することで異形断面繊維などを容易に形成することもできる。
 また、これら繊維に対して、一軸延伸、ロール圧延(延伸)や押し出し延伸等の分子配向を付与する延伸加工を行ってもよい。
 本発明の合成繊維の直径は、0.1μmから1mmの範囲で任意に選択され、好ましくは1μmから500μmの範囲である。
 また、本発明の合成繊維を得る別の好ましい製法として静電紡糸法が挙げられる。この方法は高分子溶液や高分子溶融体に直接高電圧を印加して電気的紡糸によりナノ繊維を形成する方法であり、具体的には、Biomacromolecules,2006,vol.7, p.3316-3320に記載される方法を適用しうる。
 この方法では、本発明のポリ乳酸によりキャストフィルムを形成した後、これをクロロホルムに溶解し(4.0g/mol)、シリンジに入れ、0.1mL/minで溶液を放出する。この際、印加電圧が-25kv、ドラム状捕集部(直径10cm)はその表面が20cm/minで常に回転するようにした。その結果、直径400~970nmの微細繊維およびその集合体が得られる。
 このようにして得られた微細繊維は、不織布のみならず細胞増殖用基材やフィルター等の種々の用途に使用される。
 本発明の合成繊維は、融点は240℃以上であるために、この繊維を用いてシャツなどの被服を製造した場合、アイロンがけや加熱プレスなどの加工を施すことができる。
 従って、使用時の強度と耐熱性に優れ、且つ、植物由来の繊維や繊維製品として有用である。
 また、ポリ乳酸を含んで構成される合成繊維を用いて、新たな成形体を製造してもよい。この態様としては、本発明の合成繊維により得られる織布、不織布を用いた成形体などが挙げられる。
 また、これらの繊維の紡糸工程において、溶媒で高分子混合物を膨潤状態あるいは溶解状態とする場合には、該溶媒を含有していてもよいし、新たに添加してもよい。新たに溶媒を添加する場合は、前記高分子混合溶液を調製する際に用いた溶媒と同じであってもよいし、違う溶媒であってもよい。また、これらの両方やさらに異なる溶媒を複数種含んでいてもよい。溶媒を含有させて膨湿状態や溶解状態として、湿式紡糸、溶融紡糸、静電紡糸等を行うことにより、前記高分子混合物の繊維がより得やすくなる場合がある。この場合、前記溶媒除去工程では完全に溶媒を除去する必要はなく、高分子混合物に溶媒を含んだ状態で、上記のような様々な成形を行ってよい。この際に用いる溶媒としては、ポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を成す他の高分子化合物あるいは前記のこれ以外に添加する高分子化合物(ポリ乳酸を含む)等を膨潤あるいは溶解させる溶媒であることが望ましい。なお、ポリ乳酸については、前記溶媒混合工程で用いた溶媒を好適に用いることができる。
 これら得られた合成繊維を製造後、これにさらに前記混合溶液調製工程、溶媒除去工程、熱処理工程、成形工程、多孔化工程、イオン源の付与工程等を繰り返して付してもよい。その場合、その回数も順番も任意である。例えば、得られた成形体を再度、溶媒に溶解あるは膨潤して混合溶媒調製工程に付した後、溶媒除去工程を経ることでより高率でステレオコンプレックス結晶が形成することがある。この場合、該成形体を溶媒に溶解する条件が初回と同じ条件であっても、一度形成したステレオコンプレックス結晶が完全に溶解せずに残存し、溶媒除去工程、熱処理工程あるいは成形工程や紡糸工程においてこれが核となってより高率でステレオコンプレックス結晶が生成することがある。
<多孔体>
 本発明のポリ乳酸は、前記高分子混合物あるいは成形体中で、ポリ乳酸と他の有機高分子化合物がナノメートル・オーダーで相分離構造を形成していることから、多孔体の製造にも好適に用いることができる。本発明の多孔体は、前記本発明のポリ乳酸を含む高分子混合物、成形体あるいは合成繊維からポリ乳酸とブロック共重合体を形成する他の高分子化合物やそれ以外の成分(他の高分子成分や無機フィラーなどの添加物)を分解除去することによって得られる多孔体である。
 本発明の多孔体は、前記本発明のポリ乳酸を含んで構成される、高分子混合物、又は、膜状、フィルム状、シート状あるいは繊維状を含む所望の形状の成形体、を調製・製造し、その後、該高分子混合物あるいは該成形体に含まれるポリ乳酸以外の成分を、酸エッチング処理や溶媒中で超音波処理する等の手段によってその少なくとも一部を除去することで得られる。
 また、前記多孔体の製造工程において、溶媒で高分子混合物を膨潤状態とする場合には、該溶媒を含有していてもよいし、新たに添加してもよい。新たに溶媒を添加する場合は、前記高分子混合溶液を調製する際に用いた溶媒と同じであってもよいし、違う溶媒であってもよい。また、これらの両方やさらに異なる溶媒を複数種含んでいてもよい。溶媒を含有して膨湿状態で混練り、押し出し、射出成形、プレス成形、延伸(一軸、二軸)等を行うことにより、前記高分子混合物と溶媒の混合物を調製し、その後、前記溶媒除去工程を参照して該溶媒を除去して多孔体を得ることができる。この際に用いる溶媒としては、ポリ乳酸およびポリ乳酸とブロック共重合体を成す他の高分子化合物あるいは前記のこれ以外に添加する高分子化合物(ポリ乳酸を含む)等を膨潤させる溶媒であることが望ましい。なお、ポリ乳酸については、前記溶媒混合工程で用いた溶媒を好適に用いることができる。
 本発明の多孔体の形成にあたっては、このような溶媒除去による多孔化処理と前記のポリ乳酸以外の高分子化合物の分解除去による多孔化処理を組み合わせてもよく、また、繰り返してもよい。その場合のこれら多孔化工程の順番や回数は任意である。
 これら得られた多孔体を調製後、これにさらに前記混合溶液調製工程、溶媒除去工程、熱処理工程、成形工程、多孔化工程、イオン源の付与工程等を繰り返して付してもよい。その場合、その回数も順番も任意である。例えば、得られた成形体を再度、溶媒に溶解あるは膨潤して混合溶媒調製工程に付した後、溶媒除去工程を経ることでより高率でステレオコンプレックス結晶が形成することがある。この場合、該成形体を溶媒に溶解する条件が初回と同じ条件であっても、一度形成したステレオコンプレックス結晶が完全に溶解せずにより高率で残存し、溶媒除去工程、熱処理工程あるいは成形工程や紡糸工程においてこれが核となってより高率でステレオコンプレックス結晶が生成することがある。
 ポリ乳酸以外の成分が除去された部分が空隙となり、内部に多数の微細な空隙を有するポリ乳酸の多孔体が形成される。他の成分の除去手段としては、前記酸エッチング処理、超音波処理が例示されるが、前記の方法には限定されず、ポリ乳酸以外の成分が実質的に除去される方法であればいずれの方法をとってもよい。また、これらを組み合わせて行ってもよし、繰り返し行ってもよい。複数の手段を組み合わせる場合、その順番や回数は任意である。また、これら複数の処理を同時に行ってもよい。
 また、得られた多孔体に対し、さらに、一軸延伸や同時二軸延伸、逐次二軸延伸、ロール圧延(延伸)、押し出し延伸等の分子配向を付与する延伸加工を行ってもよい。これらの延伸加工は前記のポリ乳酸以外の成分を分解除去する前に行ってもよい。
 本発明の多孔体の細孔サイズは、ポリ乳酸ステレオコンプレックスの製造に必要な前記ブロック共重合体の相分離構造に起因してナノメートル・オーダーであり、このため、本発明の多孔体は、ナノメートル・サイズの微細孔を有する多孔体となる。この多孔体もまた、前記本発明の成形体や合成繊維と同様に、ポリ乳酸の物性に起因して、強度と耐熱性に優れたものとなる。また、ポリ乳酸は生体適合性を有しているため、これらの多孔体は血液浄化フィルターや細胞増殖用の足場材、体内埋め込み型グルコースセンサー用の分離膜などの医療用品として好適に利用することができる。
 例えば、本発明者らは糖尿病患者の血糖値管理に有用な医療機器である体内埋め込み型グルコースセンサーに用いる分離膜に高分子多孔膜が好適に適用できることを見出しており[ACS Nano, 2009, vol.3, p.924-932]、本発明のポリ乳酸を含む多孔体も、同様の用途に好適に利用できる。本発明のポリ乳酸で構成される多孔体の場合、生体適合性に優れるため、体内埋め込み用途により適していると言える。
ポリ乳酸の多孔体を形成する試みは他の公知文献において種々なされており、例えば、[Biomacrololecules,2009,vol.10,p.2053-2066]には、ポリL乳酸(PLLA)単独重合体とポリスチレン(PS)単独重合体を溶融混練りし、成形フィルムを得た後、シクロヘキサンによってPS成分のみを選択的に抽出することで多孔体構造を製造する方法が記載されている。しかしながら、この方法によって得られる多孔体の孔径サイズはミクロン・オーダーであり、本発明の多孔体の如きナノメートル・オーダーの微細孔径の多孔体は得られていないのが現状であった。
 一方、ブロック共重合体の形成するミクロ相分離構造のうち、PS成分のみを選択的に除去する方法としては、過剰量の発煙硝酸に室温で浸漬して分解除去する方法がある。この方法によれば、浸漬時間(1分間から1時間)によって微細孔の孔径を適宜、調節することができる。この方法については、例えば、本発明者らの報告[Macromolecules, 2006, vol.39, p.3971-3974.]に詳細に記載されており、実施に際しては、当該文献に記載の方法を参照することができる。
 また、超音波によるPSの分解については、溶媒に溶かした状態で3時間程度、室温処理すれば、分子量が数分の1まで低下することが知られている。本発明では、ポリ乳酸成分を溶解せず、かつ、PS成分を溶解する溶媒に浸漬することで、ポリ乳酸成分の分解を抑制しつつ、PS成分のみを分解除去できる。超音波によるPSの分解方法については、例えば、Polymer Degradation and Stability, 2000, vol.68, p.445-449.に詳細に記載されており、実施に際しては、当該文献に記載の方法を参照することができる。
<イオン伝導体>
 また、本発明のポリ乳酸は、前記高分子混合物あるいは成形体中で他の有機高分子とナノメートル・オーダーの相分離構造を形成することから、イオン伝導体の製造にも好適に用いることができる。本発明のイオン伝導体は、前記本発明のポリ乳酸を含む高分子混合物、ポリ乳酸を含んで構成される成形体(この成形体には、膜、合成繊維などの形態をとるものを含む)におけるポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与することによって得られるイオン伝導体である。なお、前記ポリ乳酸を含んで構成される多孔体においても、多孔体を形成する材料として、ポリ乳酸以外の成分が残存している場合には、この残存するポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与することでイオン伝導体を得ることができる。
 なお、ポリ乳酸とブロック共重合体を形成するポリ乳酸とは異なる構造を有する高分子成分がポリスチレンスルホン酸のようにイオン源をあらかじめ含む場合、前記イオン源を付与する後処理を行わなくてもよいし、この処理を行ってさらにイオン源の濃度を上げてもよい。
 また、前記高分子混合溶液を調製する工程や該高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程ですでにイオン源となる成分を添加してある場合は、得られる成形体にイオン源を付与する処理を施さないでイオン伝導体として用いてもよい。
 本発明のイオン伝導体は、前記本発明のポリ乳酸を含んで構成される高分子混合物からなる膜状或いは粉末状の成形体、又は、高分子混合物を原料の一部含んで形成された膜状、フィルム状、シート状、繊維状を含む所望の形状の成形体を、まず、調製、製造し、その後、該高分子混合物あるいは該成形体に含まれるポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与することで得られる。ここで、ポリ乳酸以外の成分としてポリスチレンを用いた場合を例に挙げて説明すれば、ポリ乳酸とポリスチレンとを含む高分子混合物又は成形体を、適切な溶媒中でクロロスルホン酸と反応させる化学処理を行うことで、成形体等に含まれるポリスチレンがポリスチレンスルホン酸に変換されてイオン源となる。このようにして、ポリ乳酸以外の成分にイオン源が導入されることにより、イオン伝導チャネルとポリ乳酸成分とが、ナノメートル・サイズで組み合わされたイオン伝導体が形成される。
 また、これらイオン伝導体を得た後、一軸延伸や同時二軸延伸、逐次二軸延伸、ロール圧延(延伸)、押し出し延伸等の分子配向を付与する延伸加工を行ってもよい。なお、これらの延伸加工は、イオン伝導体の原料となるポリ乳酸を含む成形体について、ポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与する化学処理や添加処理の実施前に行ってもよく、まず、延伸加工を行い、その後にイオン源を導入した場合にも、イオン伝導体を形成した後、延伸加工を行うのと同様に、イオン伝導体に分子配向を付与することができる。
 本発明のイオン伝導体は、ミクロなイオン源を有する構造を示すことから、高いイオン伝導度が得られ、且つ、高融点を有するポリ乳酸を含んで構成されることから、200℃以上の高温で作動する燃料電池膜として好適に利用できる。また、ポリ乳酸は植物原料である乳酸から合成されるので、将来的に石油原料を使用しない燃料電池膜を製造できる等の利点を有する。
 以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例に何ら制約されるものではない。
[実施例1]
(合成例1)
<ポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)ジブロック共重合体の合成>
1-1.末端水酸基修飾ポリチレン(PSOH)の合成
 テフロン(登録商標)コーティングした撹拌子が入った容量2Lの5つ口フラスコにて重合を行った。5つ口のうち、3つはフッ素樹脂のO-リングを介してガラス栓を取りつけ、その他4つ目に温度センサー、最後の1つには3つ口のY字管を取り付けた。この3つ口Y字管にはそれぞれアルゴン/減圧の分岐管、マノメーターとセプタム栓を取り付けた。この反応容器を約1×10-3Torr(1.33×10-1Pa)に減圧し、275℃で16時間加熱した。その後室温まで冷やしたあと、アルゴン気流下で、3つの口に純スチレン(98.7g、0.949mol)入りビュレット、純エチレンオキサイド(10.0g、0.227mol)入りビュレット、0.7L純シクロヘキサン入りビュレットを取り付けた。この際、スチレンとシクロヘキサンのビュレットは反応容器に直に取り付けたが、エチレンオキサイドのビュレットは可撓性の超真空スウェジロックを介して取り付けた。なお、エチレンオキサイドについては氷浴に浸してビュレット中を陰圧に保っておいた。
 反応装置を減圧し、アルゴンガスで置換する操作を6度繰り返した。また、反応系に漏れがないことを確かめるため、容器中の圧力を測定した。その後、反応溶媒としてシクロヘキサンを加え、さらに開始剤としてsec-ブチルリチウム溶液(3.28mLの1.29M(モル濃度)sec-ブチルリチウムと4.93×10-3molのシクロヘキサンの混合溶液)をシリンジにてセプタム栓から添加した。なお、このsec-ブチルリチウム溶液は使用前まではドライボックス内に入れておいた。この開始剤とシクロヘキサンとの混合溶液に対してスチレンを徐々に添加していった。これらの反応混合液を、水浴を用いて43℃に加熱したところ、橙赤色となった。反応開始より10分間で、加圧しながら温度を53℃まで上昇させた後、42℃まで降温し、4.3時間攪拌しながら反応させた。その後、反応停止剤であるエチレンオキサイドを添加する前に室温まで降温した。なお、エチレンオキサイドを添加すると、反応混合液は直ちに無色となった。この混合液を室温にて14時間攪拌し、その後、陽圧のアルゴン雰囲気下で反応容器から取り出した。この生成物を、室温にて2-プロパノールとメタノールの50:50(容積比)混合液中に投入し、得られた白色の沈殿物を吸引ろ過し、真空下、112℃にて15時間乾燥しPSOHを得た。生成したPSOHの重量平均分子量は19,500であり、分子量分布は1.02であった。
1-2.ポリスチレン-ポリ乳酸共重合体(PS-b-PLLA)の合成
 すべてのラクチド重合反応は、閉鎖されたドライボックス中で行われ、ラクチド初期濃度1.0Mを含む乾燥トルエンを用いた。等モル量のトリエチルアルミニウム(EtAl)及びPSOHを反応させて、アルミニウムアルコキシド開始剤を形成させた。これらを用いて合成したジブロック共重合体をメタノール中で再沈し、吸引ろ過によりろ別した。得られたブロック共重合体は、真空下、120℃で乾燥した。得られたポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体の重量平均分子量は40,500、分子量分布1.1であった。
(合成例2)
<ポリD乳酸(PDLA)単独重合体の合成>
 D-乳酸モノマーを無水酢酸エチルに溶解後、再沈殿により精製した。重合はテフロン(登録商標)コーティングした撹拌子が入ったガラス製のアンプル管中にて130℃で行った。石油エーテルにオクタノアート錫(I)を触媒として加え開環重合を行った。この際、アンプル管を高真空ポンプを用いて減圧し、繰り返し高純度窒素ガスで置換して揮発性の不純物、溶媒および溶存酸素を取り除いた。その後、このアンプル管をバーナーで封管し、反応温度まで昇温した。反応後のアンプル管から反応物を取り出し、クロロホルムに溶解後、過剰量のメタノールに投入して沈殿物を得、これをろ過、乾燥して生成物とした。得られたPDLAの重量平均分子量は19,500であり、分子量分布は、1.1であった。
 合成例1で得られた分子量19,500のPLLA重合体と分子量21,000のポリスチレンとからなるポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体(重量平均分子量:40,500、分子量分布1.1)1gと合成例2で得られたポリD乳酸(PDLA)単独重合体(重量平均分子量:19,500、分子量分布1.1)0.5gとを、クロロホルムに室温(25℃)にて、ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し、高分子混合溶液を得た。
 得られた高分子混合溶液を室温(25℃)にて、テフロン(登録商標)シャーレ(直径:7cm×5個)上にキャストし、乾燥させて溶媒を除去し、フィルム状の高分子混合物とした。さらに、24時間減圧乾燥を行なって、フィルム状の高分子混合物(実施例1の成形体)得た。(減圧条件:1Pa)
 なお、前記ジブロック共重合体(PLLA-b-PS)中のPLLA成分量は約0.5gであり、添加するPDLA単独重合体とほぼ等量である。即ち、高分子混合溶液中の全重合体量1.5gに対してポリ乳酸成分の量(PLLA+PDLA)は約1gであり、PLLA:PDLAは約1:1である。正確には、ポリ乳酸成分の量は[1g×19,500/40,500+0.5g]であり、PLLA:PDLAは0.98:1である。
 なお、この高分子溶液を用いて直径15cmのキャストフィルムを作製したところ、一部に亀裂が見られ、均一性にやや劣るものとなった。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。
なお、WAXD装置は、Rigaku 社製UltimaIII(X線発生電圧は40KV、電流は40mA、Cuターゲット、Niフィルター)であり、回折角度2θの測定範囲は5~30°で0.02°刻みで測定した。なお、q=4πsinθ/λ(λはCuKα線の波長:1.54Å)
実施例1及び後述する実施例2において融点測定を行った際のDSCチャートを図1に示す。DSC測定を行なったところ、図1に示すように、225℃と241℃の2つの吸熱ピークが観察され、融解熱は42J/gであった。
 なお、融点の測定に使用したDSC装置は、パーキンエルマー社製Pyris 1 DSCであり、昇温速度は10℃/分である。本明細書においては、この測定により記録されたDSCチャートにおける融解ピーク温度を試料の融点(Tm)とした。なお、実施例1の如く、2つの吸熱ピークが観察された場合、高い方の吸熱ピーク温度(融点Tm)以上では、試料は流動性を示し、部材として好適に利用することができないため、この融点の値が該部材の耐熱限界温度の指標となる。実施例1の如く、融解ピークが複数現れる場合、最も高い融解ピーク温度以下では試料は流動性を示さず、固体状態であったため、最も高い温度に位置する融解ピークの温度を試料の融点(Tm)とした。また、融解ピーク面積から融解熱(ΔHf)を算出し、これを用いてSC結晶分率およびα晶分率を算出した。
 また、既述の方法1に記載の手段により測定したところ、実施例1のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを35質量%含むものであることが確認された。
 ポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[〔42J/g×(1.5/0.98)〕/(155J/g)]×100=41(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(42J/g)/(155J/g)]×100=27(%)となる。
 ここで、結晶成分の含有量の測定及び算出は、文献(J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed.,Vol.45,p.2632(2007))記載の以下の値に基づき行ったものである。
・PLLA単独重合体あるいはPDLA単独重合体の100%α晶の融解熱は94J/g
・PLLAとPDLAのブレンド物(PLLA:PDLA=1:1)の100%SC晶の融解熱は155J/g
 このフィルム状成形体の構造をエスアイアイナノテクノロジー製走査プローブ顕微鏡E-sweepを用いて非接触モードで観察した。図2は、実施例1で得られたポリ乳酸を含む高分子混合物からなるフィルム状の多孔体構造を示す走査プローブ顕微鏡像である。このフィルム状成形体は、図2に示すように、ポリ乳酸以外の成分であるポリスチレン中に含まれていた溶媒が溶媒除去過程で除去されてできた孔径10~100nmの空孔を多数有する多孔体を形成していることが確認できた。
[実施例2]
 ポリD乳酸(PDLA)の添加量を0.25gとし、直径7cmのシャーレ4個を用いた以外には実施例1と同様にフィルムを作製した。この場合、高分子混合溶液中の全重合体量1.25gに対してポリ乳酸成分の量(PLLA+PDLA)は約0.75gであり、PLLA:PDLAは約2:1である。正確には、ポリ乳酸成分の量は[1g×19,500/40,500+0.25g]であり、PLLA:PDLAは1.93:1である。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は244℃であり、融解熱は45J/gであった。
 また、DSC測定より求めたポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[45J/g×(1.25/0.73)〕/(155J/g]×100=50(%)となる。
全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(45J/g)/(155J/g)]×100=29(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例2のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを42質量%含むものであることが確認された。
[実施例3]
 合成例1でL乳酸の代わりにD乳酸を用いて分子量17,000のPDLAと分子量21,000のポリスチレンとからなるポリD乳酸(PDLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体(重量平均分子量:38,000、分子量分布1.1)を合成した。また、合成例2でD乳酸の代わりにL乳酸をモノマーとして分子量17,000、分子量分布1.1のポリL乳酸を合成した。このポリD乳酸(PDLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体(PDLA-b-PS)1gとポリL乳酸(PLLA)0.5gとを、クロロホルムに室温(25℃)にて、ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し、高分子混合溶液を得た。
 得られた高分子混合溶液を室温(25℃)にて、テフロン(登録商標)シャーレ(直径:7cm×5個)上にキャストし、乾燥させてフィルム状試料を得た。さらに、24時間減圧乾燥を行なった。
 なお、この高分子溶液を用いて直径15cmのキャストフィルムを作製したところ、一部に亀裂が見られ、均一性にやや劣るものとなった。
 この場合、ポリ乳酸成分の量は[1g×17,000/38,000+0.5g]であり、PDLA:PLLAは0.89:1である。
得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は241℃であり、融解熱は42J/gであった。
 したがって、ポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[〔42J/g×(1.5/0.95)〕/(155J/g)]×100=43(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(42J/g)/(155J/g)]×100=27(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例3のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを37質量%含むものであることが確認された。
 実施例1~実施例3で得られた結晶の融点および融解熱を下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[実施例1A]
 実施例1と同様にフィルムを作製し、これをアルミパンに入れDSC炉内において昇温速度10℃/min.で205℃から230℃の設定温度に昇温後、その設定温度で30分間保持して熱処理を行い、その後、室温まで100℃/min.で降温した。この試料のDSC測定を昇温速度10℃/min.で行った。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
 なお、実施例1Aで熱処理温度を変化させたため、205℃で熱処理したものを実施例1A-1、210℃で熱処理したものを実施例1A-2、215℃で熱処理したものを実施例1A-3、220℃で熱処理したものを実施例1A-4、225℃で熱処理したものを実施例1A-5、230℃で等温結晶化させたものを実施例1A-6と表記した。熱処理時間はすべて30分間である。
(1A-1)
205℃熱処理:Tm=244℃、融解熱43J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は42%)
(1A-2)
210℃熱処理:Tm=244℃、融解熱46J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は45%)
(1A-3)
215℃熱処理:Tm=243℃、融解熱45J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は44%)
(1A-4)
220℃熱処理:Tm=244℃、融解熱42J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は41%) 
(1A-5)
225℃熱処理:Tm=245℃、融解熱49J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は48%)
(1A-6)
230℃熱処理:Tm=245℃、融解熱44J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は43%)
 実施例1Aにおいて融点測定を行った際のDSCチャートを、図3に示す。また、実施例1Aで得られた結晶の融点および融解熱を下記表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

 
[実施例1B]
 実施例1と同様にフィルムを作製し、これをアルミパンに入れDSC炉内において昇温速度100℃/min.で230℃の設定温度に昇温後、その設定温度で5分間から6時間保持して熱処理を行い、その後、室温まで100℃/min.で降温した。この試料のDSC測定を昇温速度10℃/min.で行った。
 実施例1Bで熱処理時間を変化させたため、5分間熱処理したものを実施例1B-1、30分間熱処理したものを実施例1B-2、6時間熱処理したものを実施例1B-3と表記した。熱処理温度はすべて230℃である。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
(1B-1)
5分間熱処理:Tm=240℃、融解熱52J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は51%)
(1B-2)
30分間熱処理:Tm=245℃、融解熱49J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は48%)
(1B-3)
6時間熱処理:Tm=245℃、融解熱33J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は32%)
 実施例1Bにおいて融点測定を行った際のDSCチャートを図4に示す。また、実施例1Bで得られた結晶の融点および融解熱を下記表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

 
[実施例4]
 市販のPLLA-b-PS(Polymer Source社製P2642-SLA:PLLA分子量19,500、PS分子量21,000、合計40,500、分子量分布1.11)1.04gと市販のPDLA(Polymer Source社製P8937-LA:分子量19,500、分子量分布1.3)0.5gとを、クロロホルムに室温(25℃)にて、ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し、高分子混合溶液を得た。
 得られた高分子混合溶液を室温(25℃)にて、テフロン(登録商標)シャーレ(直径:7cm×5個)上にキャストし、乾燥させて溶媒を除去し、フィルム状の高分子混合物とした。さらに、24時間減圧乾燥を行なって、フィルム状の高分子混合物(実施例1の成形体)得た。(減圧条件:1Pa)
 なお、ジブロック共重合体中のPLLA成分量は0.5gであり、添加するPDLA単独重合体と等量である。即ち、高分子混合溶液中の全重合体量1.54gに対してポリ乳酸成分の量(PLLA+PDLA)は1gであり、PLLA:PDLAは1:1である。
 なお、この高分子溶液を用いて直径15cmのキャストフィルムを作製したところ、一部に亀裂が見られ、均一性にやや劣るものとなった。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。実施例1で得られたフィルムのWAXD測定結果を図5に示す。なお、縦軸は回折強度(任意単位)、横軸は散乱ベクトル(q)を示している。この図には、後述する比較例1-1および比較例4の結果を含んでいる。
 なお、WAXD装置は、Rigaku 社製UltimaIII(X線発生電圧は40KV、電流は40mA、Cuターゲット、Niフィルター)であり、回折角度2θの測定範囲は5~30°で0.02°刻みで測定した。なお、q=4πsinθ/λ(λはCuKα線の波長:1.54Å)
 実施例4及び後述する実施例5および実施例6において融点測定を行った際のDSCチャートを、図6に示す。DSC測定を行なったところ、図6に示すように、225℃と244℃の2つの吸熱ピークが観察され、融解熱は43J/gであった。
 ポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[〔43J/g×(1.54/1)〕/(155J/g)]×100=43(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(43J/g)/(155J/g)]×100=28(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例4のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを35質量%含むものであることが確認された。
[実施例5]
 PLLA-b-PSの添加量を1gとし、ポリD乳酸(PDLA)の添加量を0.32gとした以外には実施例4と同様にフィルムを作製した。この場合、高分子混合溶液中の全重合体量1.32gに対してポリ乳酸成分の量(PLLA+PDLA)は[1g×19,500/40,500+0.32g]であり、PLLA:PDLAは1.50:1である。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は245℃であり、融解熱は45J/gであった(図6)。
 また、DSC測定より求めたポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[45J/g×(1.32/0.80)〕/(155J/g]×100=48(%)となる。
全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(45J/g)/(155J/g)]×100=29(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例5のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを39質量%含むものであることが確認された。
[実施例6]
 PLLA-b-PSの添加量を1gとし、ポリD乳酸(PDLA)の添加量を0.16gとした以外には実施例4と同様にフィルムを作製した。この場合、高分子混合溶液中の全重合体量1.16gに対してポリ乳酸成分の量(PLLA+PDLA)は[1g×19,500/40,500+0.16g]であり、PLLA:PDLAは3.00:1である。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は244℃であり、融解熱は44J/gであった(図6)。
 また、DSC測定より求めたポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[44J/g×(1.16/0.64)〕/(155J/g]×100=51(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(44J/g)/(155J/g)]×100=28(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例6のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを45質量%含むものであることが確認された。
実施例4~実施例6で得られた結晶の融点および融解熱を下記表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
[実施例7]
 実施例4と同様にフィルムを作製し、これをアルミパンに入れDSC炉内において昇温速度10℃/min.で205℃から230℃の設定温度に昇温後、その設定温度で30分間保持して熱処理を行い、その後、室温まで100℃/min.で降温した。この試料のDSC測定を昇温速度10℃/min.で行った。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
 なお、実施例4で熱処理温度を変化させたため、205℃で熱処理したものを実施例7-1、210℃で熱処理したものを実施例7-2、215℃で熱処理したものを実施例7-3、220℃で熱処理したものを実施例7-4、225℃で熱処理したものを実施例7-5、230℃で等温結晶化させたものを実施例7-6と表記した。熱処理時間はすべて30分間である。
(7-1)
205℃熱処理:Tm=244℃、融解熱43J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は43%)
(7-2)
210℃熱処理:Tm=244℃、融解熱46J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は46%)
(7-3)
215℃熱処理:Tm=243℃、融解熱45J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は45%)
(7-4)
220℃熱処理:Tm=244℃、融解熱42J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は42%) 
(7-5)
225℃熱処理:Tm=245℃、融解熱49J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は49%)
(7-6)
230℃熱処理:Tm=245℃、融解熱44J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は44%)
 実施例7において融点測定を行った際のDSCチャートを図7に示す。また、実施例7で得られた結晶の融点および融解熱を下記表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
 
[実施例8]
ポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体としてPLLAの分子量が14,000である市販のPLLA-b-PS(Polymer Source社製P2643-SLA:PS分子量21,000、重量平均分子量35,000、分子量分布1.1)1gを、また、ポリL乳酸(PDLA)として分子量が16,500である市販のPDLA(Polymer Source社製P3923-LA、分子量分布1.2)0.4gを用いた以外は、実施例4と同様にフィルムを作製した。
 この場合、ポリ乳酸成分の量は[1g×14,000/35,000+0.4g]であり、PLLA:PDLAは1:1である。
得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は245℃であり、融解熱は60J/gであった。実施例8で得られたフィルムのDSC測定結果を図8に示す。
 したがって、ポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[〔60J/g×(1.4/0.8)〕/(155J/g)]×100=68(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(60J/g)/(155J/g)]×100=39(%)となる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例8のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを43質量%含むものであることが確認された。
 実施例8のフィルムの走査プローブ顕微鏡測定を行ったところ、平滑な表面構造が観察された。そこで、厚さ80μmを有する実施例8のフィルムについて、このフィルムの光線透過性を日立社製U-3010型紫外可視吸光度計で測定したところ、波長560nmにおいて透過率71%が得られた。実施例8で得られたフィルムの紫外可視吸光度の測定結果を図9に示す。ブロック共重合体が形成するミクロ相分離構造は数十nmであり、可視光の波長(数百nm)より小さいので光を散乱せず、したがって、実用に耐えうる透明フィルムが得られたと言える。
[実施例9]
 市販のPLLA-b-PS(Polymer Source社製P2642-SLA:PLLA分子量19,500、PS分子量21,000、合計40,500、分子量分布1.11)1.04gとPURAC社製ポリD乳酸(PDLA:分子量230、000)0.5gとを、クロロホルムに室温(25℃)にて、ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し、高分子混合溶液を得た。
 得られた高分子混合溶液を室温(25℃)にて、テフロン(登録商標)シャーレ(直径:15cm×1個)上にキャストし、乾燥させて、直径15cmの比較的大面積のフィルム状試料を得た。さらに、24時間減圧乾燥を行なった。その結果、均一なフィルムが得られた。
 この場合、ポリ乳酸成分の量(PLLA:PDLA比率)は1:1である。
 得られたフィルムのWAXD測定を行ったところ、含まれる結晶はSC晶のみであった。このフィルムを、DSC測定を行なったところ、融点(Tm)は227℃であり、融解熱(ΔHf)は 36J/gであった。実施例9で得られたフィルムのDSC測定結果を図10に示す。
ポリ乳酸成分量(PLLA+PDLA:ただし、ポリスチレン成分量は除く)に対するSC晶分率(XSC)は[〔36J/g×(1.54/1)〕/(155J/g)]×100=36(%)となる。
 全高分子化合物量に対するSC晶分率は[(36J/g)/(155J/g)]×100=23(%)となる。
 実施例4と実施例9との対比により、PDLA単独重合体として、高分子量のものを用いると、得られるフィルムの均一性が向上し、より大面積の均一な成形体フィルムが得られることがわかる。
 実施例1と同様にして測定したところ、実施例9のフィルムは、ブロック共重合体に由来するポリスチレンを35質量%含むものであることが確認された。
[実施例10]
 実施例9と同様にフィルムを作製し、これを真空オーブン中(減圧条件:1Pa)に室温で入れ、150℃から225℃の設定温度に昇温後、30分間保持して熱処理を行い、その後、室温まで放冷した。この試料のDSC測定を昇温速度10℃/min.で行った。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
 なお、実施例10で熱処理温度を変化させたため、150℃で熱処理したものを実施例10-1、175℃で熱処理したものを実施例10-2、200℃で熱処理したものを実施例10-3、205℃で熱処理したものを実施例10-4、210℃で熱処理したものを実施例10-5、215℃で熱処理したものを実施例10-6、220℃で熱処理したものを実施例10-7、225℃で熱処理したものを実施例10-8と表記した。熱処理時間はすべて30分間である。
(10-1)
150℃熱処理:Tm=227℃、融解熱47J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は47%)
(10-2)
175℃熱処理:Tm=226℃、融解熱46J/g(PLA成分量に対するSC晶分率
(XSC)は46%)
(10-3)
200℃熱処理:Tm=226℃、融解熱51J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は51%)
(10-4)
205℃熱処理:Tm=225℃、融解熱57J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は57%)
(10-5)
210℃熱処理:Tm=225℃、融解熱56J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は56%)
(10-6)
215℃熱処理:Tm=227℃、融解熱58J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は58%)
(10-7)
220℃熱処理:Tm=230℃、融解熱58J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は58%)
(10-8)
225℃熱処理:Tm=235℃、融解熱58J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は58%)
 実施例10において融点測定を行った際のDSCチャートを図11に示す。また、実施例10で得られた結晶の融点および融解熱を下記表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
[実施例11]
 熱処理時間を24時間とした以外は、実施例9と同様に真空オーブン中で熱処理を行い、室温まで放冷した。この試料のDSC測定を昇温速度10℃/min.で行った。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
 なお、実施例11で熱処理温度を変化させたため、150℃で熱処理したものを実施例11-1、175℃で熱処理したものを実施例11-2、200℃で熱処理したものを実施例11-3、205℃で熱処理したものを実施例11-4、210℃で熱処理したものを実施例11-5、215℃で熱処理したものを実施例11-6、220℃で熱処理したものを実施例11-7と表記した。熱処理時間はすべて24時間である。
(11-1)
150℃熱処理:Tm=227℃、融解熱48J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は48%)
(11-2)
175℃熱処理:Tm=226℃、融解熱51J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は51%)
(11-3)
200℃熱処理:Tm=225℃、融解熱62J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は62%)
(11-4)
205℃熱処理:Tm=224℃、融解熱66J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は66%)
(11-5)
210℃熱処理:Tm=227℃、融解熱72J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は72%)
(11-6)
215℃熱処理:Tm=232℃、融解熱73J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は73%)
(11-7)
220℃熱処理:Tm=234℃、融解熱81J/g(PLA成分量に対するSC晶分率(XSC)は81%)
 実施例11において融点測定を行った際のDSCチャートを図12に示す。また、実施例11で得られた結晶の融点および融解熱を下記表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[比較例1]
 合成例1で得たポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体(PLLA分子量19,500, PS分子量21,000、分子量分布1.1)を200℃で5分間溶融熱処理した後、12時間、115℃から130℃の一定温度で等温結晶化させた(上記DSC炉内)。その後、室温に冷却し、DSC測定を行なった。
 比較例1で結晶化温度を変化させたため、115℃で等温結晶化させたものを比較例1-1、120℃で等温結晶化させたものを比較例1-2、125℃で等温結晶化させたものを比較例1-3、130℃で等温結晶化させたものを比較例1-4と表記した。
 実施例1と同様にして、比較例1-1のWAXD測定を行なったところ(図5)、得られた結晶はα晶のみであり、融点(Tm)、融解熱は以下に示すとおりであった。
(比較例1-1)
115℃結晶化:Tm=172℃、融解熱9.7J/g(PLA成分量に対するα晶分率(Xα)は21%)
(比較例1-2)
120℃結晶化:Tm=169℃、融解熱7.4J/g(PLA成分量に対するα晶分率(Xα)は16%)
(比較例1-3)
125℃結晶化:Tm=169℃、融解熱4.5J/g(PLA成分量に対するα晶分率(Xα)は9.6%)
(比較例1-4)
130℃結晶化:Tm=169℃、融解熱4.9J/g(PLA成分量に対するα晶分率(Xα)は10%) 
 比較例1において融点測定を行った際のDSCチャートを図13に示す。また、比較例1で得られた結晶の融点および融解熱を下記表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009

 
 表1から表7に記載のように、本発明の製造方法で得られた実施例1~実施例11に係るポリ乳酸は融点が高く、原料であるジブロック共重合体を溶融熱処理した後、結晶化した比較例1に対して、優れた耐熱性を示す。また、比較例1に記載の方法では、ステレオコンプレックス結晶は得られず、得られたポリ乳酸の融点が低いことがわかる。
[比較例2]
 合成例1で得たポリL乳酸(PLLA)/ポリスチレン(PS)・ジブロック共重合体(PLLA分子量19,500,PS分子量21,000、分子量分布1.1)をp-キシレンに130℃でポリマー濃度が1wt%となるように溶解した。これを室温でテフロン(登録商標)シャーレ上にキャストし、乾燥させた。さらに、24時間減圧乾燥を行なった。
 実施例1と同様にしてWAXD測定を行なったところ、得られた結晶はα晶のみであり、DSC測定からTm=165℃であった。
 このことから、原料であるジブロック共重合体を溶解液にしたのち、キャストしたのみでは、ステレオコンプレックス結晶は得られず、得られたポリ乳酸の融点も低いことがわかる。
[比較例3]
 ポリL乳酸(PLLA)単独重合体(分子量230,000、三井化学製レイシア)0.5gとポリD乳酸(PDLA)単独重合体(分子量230,000、PURAC社製)0.5gを室温(25℃)にてクロロホルムに全ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し高分子混合溶液を得た。これを実施例1と同様にしてキャストし、乾燥させた。さらに、24時間減圧乾燥を行なった。
 実施例1と同様にして、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はα晶とSC晶の混合であり、
α晶:Tm=165℃、融解熱18J/g(α晶分率は19%)
SC晶:Tm=215℃、融解熱22J/g(SC晶分率は14%)
であった。
 この結果より、高分子量のPLLA単独重合体及びPDLA単独共重合を混合して高分子混合溶液とする方法では、十分なステレオコンプレックス結晶は製造されず、得られたステレオコンプレックス結晶の融点も実施例1~実施例11に比べ低いものであることがわかる。
[比較例4]
 次に、非特許文献2[Polymer, vol.49, p.5670 (2008)]に記載の方法に従い、ポリL乳酸(PLLA)単独重合体(分子量36,000)0.5gとポリD乳酸(PDLA)単独重合体(分子量19,000)0.5gとを、室温(25℃)にて、クロロホルムに全ポリマー濃度が1質量%となるように溶解し高分子混合溶液を得た。これを実施例1と同様にしてキャストし、乾燥させた。さらに、24時間減圧乾燥を行なってフィルムを得た。
 実施例1と同様に、WAXD測定を行なったところ、得られた結晶はSC晶のみであり(図5)、DSC測定からTm=216℃、融解熱64J/g(SC晶分率は41%)であった。
 このことから、原料として比較的低分子量のPLLA単独重合体とPDLA単独共重合とを用いることでステレオコンプレックス結晶を高含有率で得られ、融解熱は大きいものの、分子量が小さく、運動性が拘束されていないため、融解温度は低く、合成繊維や成形体の形成に十分な耐熱性を有するポリ乳酸は得られなかった。
 上記実施例及び比較例との結果より、用いるポリ乳酸の分子量が低い場合には、PLLA単独集合体+PDLA単独重合体の等量混合によってもある程度のSC晶は形成されるものの、その融点は低く、最も良好であっても216℃であった。
 他方、本発明の製造方法に係る実施例では、ステレオコンプレックス結晶を高効率で含み、比較例に比べて融点の高いポリ乳酸が得られた。実施例1~実施例11に記載の製造方法により得られた本発明のポリ乳酸は融解温度が高く、耐熱性に優れることから、熱加工により形成される成形体や繊維製品にも有用であることがわかる。また、これらの成形体や繊維からポリ乳酸以外の成分を分解除去することによって多孔体を得ることができる。
[実施例12]
<成形体の製造>
 図14のように、直径110mφ×厚さ2mmの円盤状ステンレス板1の上に厚さ125μmの離型用ポリイミド膜2を置き、次に直径110mmφ×厚さ0.3mmの円盤状ステンレス板に30mm×30mmの矩形窓をくり抜いたもの(矩形窓ありステンレス薄板)3を置き、その矩形窓内に実施例1で得られたフィルム4を1g置く。その上に、厚さ125μmの離型用ポリイミド膜5を置き、さらにその上に直径110mmφ×厚さ2mmの円盤状ステンレス板6を置いた。
 これらの積層体全体を室温にて真空チャンバー内に設置されたプレス機(株式会社ボールドウィン製)中の上下板の間に置き、1.33×10-1Paまでロータリーポンプで減圧後、上下のプレス板の間隔を応力がかからないようになるべく近付け、250℃に加熱し、250℃のまま5分間保持し、その後、4.5MPa (シリンダー圧力60Pa)の圧力でプレスしたままヒーター電源を切って減圧状態で室温まで徐冷した。その後、真空チャンバーを開けて実施例12の成形フィルム(実施例1で得られたポリ乳酸からなる成形体)を取り出した。
 得られた成形フィルムについて、引張り破断強度を測定した。この力学物性の測定はボールドウィン株式会社製万能試験機RTC-1325Aを用いて室温で行なった。上記成形フィルムから短冊状(直線部分30mm、幅5mm)に試料片を切り出して、クロスヘッド速度60mm/minで引っ張り試験を行った。その結果、得られたフィルムの引張り破断強度は30MPaであった。
 また、成形体フィルムの融点を、実施例1と同様にして測定したところ、原料に起因する融点241℃であった。
 実施例12の結果より、本発明の製造方法で得られた本発明ポリ乳酸からなる成形体は、250℃という成形温度を経ていても破断強度に優れるものであり、このことから、本発明のポリ乳酸は、加熱加圧成形などの各種成形体の製造に好適に使用しうることがわかる。
[実施例13]
 図14のうち、矩形窓ありステンレス薄板3の代わりに直径110mmφ×厚さ50μmの円盤状に切り出したポリイミド膜に30mm×30mmの矩形窓をくり抜いたもの(矩形窓ありポリイミド膜)3を用いた。すなわち、直径110mφ×厚さ2mmの円盤状ステンレス板1の上に厚さ125μmの離型用ポリイミド膜2を置き、次に前記矩形窓ありポリイミド膜3(厚さ50μm)を置き、その矩形窓内に実施例4で得られたフィルム一枚を置く。その上に、厚さ125μmの離型用ポリイミド膜5を置き、さらにその上に直径110mmφ×厚さ2mmの円盤状ステンレス板6を置いた。
 これらの積層体全体を室温にて真空チャンバー内に設置されたプレス機(株式会社ボールドウィン製)中の上下板の間に置き、1.33×10-1Paまでロータリーポンプで減圧後、上下のプレス板の間隔を応力がかからないようになるべく近付け、225℃に加熱し、225℃のまま30分間保持し、その後、シリンダー圧力10MPaの圧力でプレスしたままヒーター電源を切って減圧状態で室温まで徐冷した。その後、真空チャンバーを開けて実施例13の成形フィルムを取り出した。
 得られた成形フィルムについて、引張り破断強度を測定した。この力学物性の測定はボールドウィン株式会社製万能試験機RTC-1325Aを用いて室温で行なった。上記成形フィルムから短冊状(直線部分30mm、幅5mm)に試料片を切り出して、クロスヘッド速度60mm/minで引っ張り試験を行った。その結果、得られたフィルムの引張り破断強度は10MPaであった。この結果より、本発明の製造方法で得られた本発明ポリ乳酸からなる成形体は、融点以下でプレスしても破断強度に優れる成形体となることがわかる。
 この実施例13で得られたフィルムの表面構造を走査プローブ顕微鏡で観察した。得られた観察像を図15に示す。(A)の点線で囲った部分を拡大したのが(B)である。ブロック共重合体のミクロ相分離構造に起因するネットワーク状の連結構造が見られ、これが骨格となって強度に優れる成形体が得られたと考えられる。
[実施例14]
<多孔体の製造>
 実施例1で得られたフィルムを30mm×30mmに切り出して50mLビーカーに入れ、この中にシクロヘキサン30mLを注ぎ、これを超音波ホモジナーザー(株式会社エスエムテー製UH-600S)を用いて室温において出力600Wおよび周波数20Hzで6時間処理した。これを取り出した後、過剰量のシクロヘキサンで3回洗浄して、超音波処理により分解したポリスチレン成分を取り除いて、除去されたポリスチレン部分に起因する微細な空孔を多数有する多孔体を得た。
 この多孔膜の構造を、エスアイアイナノテクノロジー製走査プローブ顕微鏡E-sweepを用いて非接触モードで観察した。その結果、図16に示すように、孔径10~100nmの微細孔構造を有する多孔体であることが確認された。
 実施例14の多孔体は、空孔がより深く膜内部まで連結しており、原料である本発明のポリ乳酸に起因して融点が高いことから、耐熱性や成形性に優れ、ケミカルフィルタ、リチウムイオン電池セパレーターなどの産業用資材、あるいは、血液浄化フィルター、細胞増殖足場材、人工皮膚、体内埋め込み型グルコースセンサー隔膜などの医療用品などの各種用途に好適に使用される。
<多孔体の評価>
 本発明者らが報告している文献[ACS Nano, 2009, vol.3, p.924-932]を参考に以下のように多孔膜の分子透過性の評価を行った。膜透過装置(ビートレックス製、Permcell)を用い、左右に区切られたガラスセル(容量:50mL)の間の口径部分(膜面積:5cm)に実施例14で作製した多孔膜を挟み、Oリングを介してクリップで挟みこむ。その後、片方のセルを100mM(mol/L)濃度のD-グルコース水溶液で満たし、もう片方を純水で満たす。両方のセル内の溶液をテフロン(登録商標)コート撹拌子(直径3mm、長さ7mm)で一定時間撹拌し(室温)、始めに純水で満たしておいたセルの溶液を分取し、屈折率を測定する。この際、既知のグルコース濃度の溶液の屈折率を複数測定しておくことで、「屈折率」対「グルコース濃度」の検量線が描けるので、これを元に屈折率からグルコース濃度を算出する。
 測定波長:589.3nm のナトリウムD線
 装置:デジタル屈折計 RX-5000α((株)アタゴ製)
 その結果、実施例14で得られた多孔膜(厚さ約75μm)を用い、攪拌3時間後に測定したグルコース濃度は5mMとなった。これにより、グルコースが多孔膜を透過して反対側のセルに移動したことが確認され、実施例14で得られた多孔膜は連通孔を有することが確認された。
 対照例として、エッチングを施していない、実施例12で得られた成形体フィルム(厚さ約60μm)で同様の評価を行ったところ、グルコース濃度は0.1mMであり、実施例12で得られた成形体フィルムは貫通孔が形成されていないことがわかる。なお、市販されているアルミナ・ポーラス膜(Whatman社製、製品名:Anodisc Membrane Filter 25、材質:アルミナ、膜厚:60μm、空隙率:25~50%)により同様の測定を行うと、グルコース濃度は50mMとなり、グルコースを完全に透過していた。したがって、実施例14で得られた多孔膜は、微細な貫通孔を有する多孔体であることが確認された。
[実施例15]
<イオン伝導体の製造>
 実施例1で得られたフィルムをガラスシャーレに入れ、0.2mol/Lの濃度に調製したクロロスルホン酸のシクロヘキサン溶液に浸漬し、室温で1時間処理した。処理膜をシクロヘキサンで3回洗浄し、これを室温にて24時間減圧乾燥して残存溶媒を除去した後、さらにイオン交換水で3回洗浄し、その後、6時間以上、室温で減圧乾燥を行って、イオン(プロトン)伝導膜を得た。
 本発明者らの先行特許である特開2008-248116に従い、このイオン伝導膜のスルホン化度、含水率およびプロトン伝導度を測定した。
1.スルホン化度
 次式に従って、スルホン度を算出した。
スルホン化度(%)=(スルホン化処理によって置換したスルホン酸基モル数/ベンゼン環モル数)×100
2.含水率
 室温(25℃)で24時間イオン交換水に浸漬して飽和含水状態とした際の膜重量および50℃で8時間次いで100℃で24時間、減圧乾燥した際の膜重量を測定し、下記の式より含水率を求めた。
含水率(%)=(M - M) × 100 / M
:飽和含水状態の膜重量
:乾燥時の膜重量
3.プロトン伝導度
 プロトン伝導は交流インピーダンス法により測定した。測定条件は下記のとおりである。
 バイアス電圧 0V
 交流振幅   300mV
 測定周波数  1~2×10 Hz
4.イオン交換容量(E
 スルホン化後のブロック共重合体の数平均分子量(PLLA成分を含む)、原料に用いたブロック共重合体数中のスチレンユニット数から、下記のように算出した。
 = スルホン酸基1個あたりの分子量
 得られたイオン伝導膜について、これらの測定を行った結果を以下に示す。
<プロトン伝導膜の測定結果>
含水率                 108.0%
プロトン伝導度(50℃、90%RH)  0.04S/cm
スルホン化度              100%
イオン交換容量(E)         280
  [対照例]
 対照例として、市販のパーフルオロカーボンスルホン酸膜であるNafion NRE211CS(DuPont製)について同様の測定を行った。結果を以下に示す。
含水率                 30%
プロトン伝導度(50℃、90%RH)  0.1S/cm
イオン交換容量(E)         1000
 このように、対照例である市販品のプロトン伝導膜との対比においても、数値はやや低いものの、実用上問題のないプロトン伝導度とイオン交換容量を達成しており、植物原料である乳酸から合成され、生体適合性を有し、また、石油原料を使用しない導電膜として注目されることがわかる。
[実施例16]
 実施例11-7で得られたフィルムをガラスシャーレに入れ、0.2mol/Lの濃度に調製したクロロスルホン酸のシクロヘキサン溶液に浸漬し、室温で3時間処理した。処理膜をシクロヘキサンで3回洗浄し、これを室温にて24時間減圧乾燥して残存溶媒を除去した後、さらにイオン交換水で3回洗浄し、その後、6時間以上、室温で減圧乾燥を行って、イオン(プロトン)伝導膜を得た。
 実施例15と同様に、このイオン伝導膜のスルホン化度、含水率およびプロトン伝導度を測定した。その結果、下記の数値が得られた。
含水率                 52.4%
プロトン伝導度(50℃、90%RH)  0.04S/cm
スルホン化度              100%
イオン交換容量(E)         280
 この結果から、SC晶分率が高くなることによって骨格が維持されやすくなり、含水率を低く抑えられることがわかる。

Claims (14)

  1.  L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むブロック共重合体、及び、該ブロック共重合体に含まれない光学異性体であるD-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体を溶媒に溶解し、高分子混合溶液を調製する工程と、該高分子混合溶液中の溶媒を除去して高分子混合物を得る工程と、を有するポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  2.  前記高分子混合溶液中の溶媒を除去する工程の後に、さらに、熱処理工程を有する請求項1に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  3.  前記高分子混合溶液中の、ブロック共重合体中に含まれるL-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸の含有量と、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体の含有量との比率が、10:90~90:10の範囲である請求項1に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  4.  前記高分子混合溶液中の、ブロック共重合体中に含まれるL-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸の分子量がそれぞれ10,000以上1,000,000以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  5. 前記高分子混合溶液中の、D-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体又はL-乳酸単位を含むポリ乳酸単独重合体の分子量がそれぞれ10,000以上1,000,000以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  6.  前記得られた高分子混合物を熱処理する工程が、熱処理温度が100℃以上300℃以下、且つ、熱処理時間が1分間以上72時間以下で熱処理する工程である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  7.  前記ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子が、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリメチルメタクリレート、ポリε-カプロラクトン、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテン、ポリノルボルネニルエチルスチレン、ポリノルボルネニルエチルスチレン-s-スチレン、ポリヘキサメチルカーボネート、ポリヘキシルノルボルネン、ポリブチルサクシネート、ポリジシクロペンタジエン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリ-1,5-ジオキセパン-2-オン、ポリメンチド、ポリ4-ビニルピリジン、ポリイソプレン、ポリ3-ヒロドキシブチレート、ポリ-2-ヒドロキシメタクリレート、ポリ-N-ビニル-2-ピロリドン、ポリ-4-アクロイルモルフォリンおよびそれらの誘導体から選択される1種以上である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  8.  前記ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子が、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリ-n-プロピル-p-スチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリN-イソプロピルアクリルアミド、ポリN,N-ジメチルアミノ-2-エチルメタルリレート、ポリ-N-2-ヒドロキシプロピル-メタクリルアミドおよびそれらの誘導体から選択される1種以上である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  9.  L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の少なくとも1種とを含むジブロック共重合体中の、L-乳酸単位を含むポリ乳酸又はD-乳酸単位を含むポリ乳酸と、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子との含有比率が、10:90~90:10の範囲である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法。
  10.  請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス結晶の製造方法により得られる、全ポリ乳酸量に対するステレオコンプレックス結晶の含有率が10質量%以上であり、ポリ乳酸とは構造の異なる有機高分子の含有率が1質量%以上99質量%以下であり、融点が220℃以上260℃以下であるポリ乳酸。
  11.  請求項10記載のポリ乳酸を含んで構成される成形体。
  12.  請求項10記載のポリ乳酸を含んで構成される合成繊維。
  13.  請求項10に記載のポリ乳酸、請求項11に記載の成形体及び請求項12に記載の合成繊維の少なくともいずれかからポリ乳酸以外の成分を分解除去してなる多孔体。
  14.  請求項10に記載のポリ乳酸、請求項11に記載の成形体及び請求項12に記載の合成繊維の少なくともいずれかに含まれるポリ乳酸以外の成分にイオン源を付与してなるイオン伝導体。
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