JP4596810B2 - Process for producing aliphatic polyhydroxycarboxylic acid - Google Patents
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Description
本発明は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造法に関する。更に詳しくは、減圧条件下及び流通ガス下における固相重合により、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid by solid phase polymerization under reduced pressure conditions and under flowing gas.
プラスチックは、軽くて丈夫であり、安価に、且つ、大量に供給が可能という利点があり、社会生活に豊かさと便利さをもたらしてきた。しかし、近年、自然環境保護の観点から、プラスチック廃棄物問題が取りあげられるようになり、自然環境中で分解するポリマー及びその成形体が求められるようになっている。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸は、自然環境下で容易に分解する特性を有するため、近年、容器、フィルム、シート等の材料用途向けの高分子材料として注目を受け、種々の重合体の開発が進められている。
例えば、高分子量脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法として、ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を一度脱水縮合した後に、加熱分解してヒドロキシカルボン酸環状2量体エステルを生成させ、これを触媒の存在下で開環重合する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Plastics have the advantages of being light and durable, being inexpensive and capable of being supplied in large quantities, and have brought richness and convenience to social life. However, in recent years, from the viewpoint of protecting the natural environment, the problem of plastic waste has been raised, and a polymer that decomposes in the natural environment and a molded body thereof have been demanded. Since aliphatic polyhydroxycarboxylic acids have the property of easily degrading under natural environment, they have recently attracted attention as polymer materials for materials such as containers, films, sheets, etc., and various polymers have been developed. It has been.
For example, as a method for producing a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid and / or a derivative thereof is once subjected to dehydration condensation and then thermally decomposed to produce a hydroxycarboxylic acid cyclic dimer ester. A method of ring-opening polymerization in the presence of is known (for example, see Patent Document 1).
しかし、この方法は、高分子量体が得られる、という利点はあるものの、ヒドロキシカルボン酸環状2量体エステル類を製造する工程において、樹脂の熱分解炭化する問題があること、更には、該環状2量体エステルを精製する工程において、該環状エステルの純度を安定的に維持する管理方法が複雑であること等の問題点を有していた。
高分子量脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法として、ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を含む原料を、直接、重縮合させる方法も知られている。
重縮合法としては、例えば、(a)樹脂の融点以上で重縮合反応を行う、いわゆる溶融重合法、(b)有機溶媒存在下で重縮合反応を行う、いわゆる溶液重合法、更には、(c)樹脂の融点以下で固体状態を維持したまま重縮合反応を行う、いわゆる固相重合法等がある。
However, although this method has an advantage that a high molecular weight product can be obtained, there is a problem that the resin is pyrolyzed and carbonized in the step of producing a hydroxycarboxylic acid cyclic dimer ester. In the step of purifying the dimer ester, there are problems such as a complicated management method for stably maintaining the purity of the cyclic ester.
As a method for producing a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, a method in which a raw material containing a hydroxycarboxylic acid and / or a derivative thereof is directly polycondensed is also known.
Examples of the polycondensation method include (a) a so-called melt polymerization method in which a polycondensation reaction is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin, (b) a so-called solution polymerization method in which a polycondensation reaction is performed in the presence of an organic solvent, c) There is a so-called solid phase polymerization method in which a polycondensation reaction is performed while maintaining a solid state below the melting point of the resin.
しかしながら、これらの重合方法の内、溶融重合法によって高分子量脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法は、重合度の上昇に伴って重合系粘度が上昇し、反応副生水等の低分子量成分の系外への留出が困難となるため、重合度を上げにくくなるという本質的な問題を有していた。更に、溶液重合法は、容積効率が悪い上に、有機溶媒の脱水乾燥、分離又は回収、及び精製等の装置が必要となること、更に、樹脂中への溶媒残留等の問題点を有していた。
これに対し、固相重合法は、容積効率が高い等の利点を有する優れた方法であり、既にいくつかの開示がある。
However, among these polymerization methods, the method of producing a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid by the melt polymerization method increases the viscosity of the polymerization system as the degree of polymerization increases, and low molecular weight components such as reaction by-product water As a result, it was difficult to distill out of the system, and it was difficult to increase the degree of polymerization. Further, the solution polymerization method has problems such as poor volumetric efficiency, requires equipment such as dehydration drying, separation or recovery, and purification of the organic solvent, and further residual solvent in the resin. It was.
On the other hand, the solid phase polymerization method is an excellent method having advantages such as high volumetric efficiency and has already been disclosed in some ways.
例えば、特許文献2には、ヒドロキシカルボン酸を脱水重縮合することにより、脂肪族ポリエステルを製造する際に、ゲルマニウム化合物存在下で、不活性ガス気流下または減圧下で加熱脱水することを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が開示されている。該公報には、得られた脂肪族ポリエステルを引き続き固相重合等に供して、更に高分子量化を行うことができる旨が記載されているが、十分な機械的物性を有する高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を得るには至っていない。また、固相重合条件の詳細については、記載されていない。
また、特許文献3には、グリコール酸及び/又は乳酸を重縮合して脂肪族ポリエステルを製造する際、グリコールを添加することを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が提案されており、該公報には、重縮合反応の一部に固相重合を行うことができる旨の記載があるが、十分な機械的物性を有する高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を得るには至っていない。また、固相重合方法の詳細についての記載はなく、減圧条件下で固相重合する方法のみが記載されている。
For example, Patent Document 2 is characterized in that, when an aliphatic polyester is produced by dehydration polycondensation of hydroxycarboxylic acid, heat dehydration is performed in the presence of a germanium compound in an inert gas stream or under reduced pressure. A method for producing an aliphatic polyester is disclosed. The publication describes that the obtained aliphatic polyester can be further subjected to solid-phase polymerization or the like to further increase the molecular weight, but the high molecular weight aliphatic having sufficient mechanical properties is described. Polyhydroxycarboxylic acid has not been obtained. Further, details of the solid-state polymerization conditions are not described.
Patent Document 3 proposes a method for producing an aliphatic polyester characterized in that glycol is added when producing an aliphatic polyester by polycondensation of glycolic acid and / or lactic acid. Describes that solid phase polymerization can be carried out as part of the polycondensation reaction, but has not yet yielded a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having sufficient mechanical properties. Further, there is no description of the details of the solid phase polymerization method, and only the method of solid phase polymerization under reduced pressure conditions is described.
更に、特許文献4には、固相重合工程を含むポリヒドロキシカルボン酸の製造方法において、ポリヒドロキシカルボン酸の粒状物を、撹拌条件下、ガラス転移温度以上融点以下の温度で加熱して特定の熱特性を有する粒状物になるまで加熱結晶化させた後、固相重縮合反応温度まで加熱昇温し、引き続き固相重縮合するポリヒドロキシカルボン酸の製造方法る方法が提案されている。特許文献5には、グリコール酸酸アルキルエステルを重縮合してプレポリマーを生成させ、プレポリマーが固体状態を維持する温度で固相重合する方法が提案されている。特許文献6には、グリコール酸酸アルキルエステルの少なくとも一部を加水分解して得られるグリコール酸を重縮合してプレポリマーを生成させ、プレポリマーが固体状態を維持する温度で固相重合する方法が提案されている。これらの公報には、固相重合を減圧下、又は、不活性ガス雰囲気下で実施してもよい旨の記載があるが、減圧及びガス流通条件下で固相重合を行う際の流通ガス線速に関する詳細は述べられていない。 Furthermore, in Patent Document 4, in a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid including a solid-phase polymerization step, a granular material of polyhydroxycarboxylic acid is heated at a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point under stirring conditions. There has been proposed a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid, which is heated and crystallized to a granular material having thermal properties, then heated to a solid phase polycondensation reaction temperature, and then solid phase polycondensed. Patent Document 5 proposes a method in which a glycolic acid alkyl ester is polycondensed to produce a prepolymer, and solid phase polymerization is performed at a temperature at which the prepolymer maintains a solid state. Patent Document 6 discloses a method in which glycolic acid obtained by hydrolyzing at least part of an alkyl ester of glycolic acid is polycondensed to produce a prepolymer, and solid-phase polymerization is performed at a temperature at which the prepolymer maintains a solid state. Has been proposed. In these publications, there is a description that solid-phase polymerization may be carried out under reduced pressure or under an inert gas atmosphere. No details regarding speed are given.
また、これらの特許文献の実施例には、分子量既知のポリメタクリル酸メチル(PMMA)を標準物質とし、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による重量平均分子量が48,000〜62,000までの結晶化プレポリマーを製造した後、これを0.1mbarの条件下、或いは、窒素ガス流通条件下で30〜40時間固相重合することにより、同様の測定法による重量平均分子量が451,000までのポリグリコール酸が得られたことが示されている。
一般的に、ポリアミド等の分子量をヘキサフルオロイソプロパノールを溶媒とし、GPC法により測定する場合、ヘキサフルオロイソプロパノールにはトリフルオロ酢酸ナトリウム等の塩を溶解して測定する。
Examples of these patent documents include a weight average molecular weight obtained by gel permeation chromatography (GPC) using polymethyl methacrylate (PMMA) having a known molecular weight as a standard substance and hexafluoroisopropanol (HFIP) as a solvent. After preparing a crystallized prepolymer having a molecular weight of 48,000 to 62,000, the same measurement was performed by solid-phase polymerization for 30 to 40 hours under conditions of 0.1 mbar or nitrogen gas flow. It is shown that polyglycolic acid having a weight average molecular weight of up to 451,000 was obtained by the method.
In general, when the molecular weight of polyamide or the like is measured by GPC method using hexafluoroisopropanol as a solvent, the salt is measured by dissolving a salt such as sodium trifluoroacetate in hexafluoroisopropanol.
この点に鑑み、本発明者らは、グリコール酸単位を概ね80モル%以上含有するグリコール酸系重合体の分子量を、この重合体が可溶なHFIPを溶媒とし、更に、分子量既知のPMMAを標準物質として測定する際には、HFIPに溶解させるトリフルオロ酢酸ナトリウムの有無、又はHFIP溶媒に溶解させたトリフルオロ酢酸ナトリウムの濃度によって、得られる分子量測定値が大きく変動すること、具体的には、トリフルオロ酢酸ナトリウムを含有しない溶離液、又は該化合物の含有量が少ない溶離液を用いて測定する場合には、その数値には再現性がなく、分子量の測定値が著しく大きい値となることを見出した。 In view of this point, the present inventors set the molecular weight of a glycolic acid polymer containing about 80 mol% or more of a glycolic acid unit, HFIP in which the polymer is soluble as a solvent, and further adding PMMA having a known molecular weight. When measuring as a standard substance, the molecular weight measurement obtained varies greatly depending on the presence or absence of sodium trifluoroacetate dissolved in HFIP or the concentration of sodium trifluoroacetate dissolved in HFIP solvent. When measuring using an eluent that does not contain sodium trifluoroacetate or an eluent with a low content of the compound, the numerical value is not reproducible and the measured value of the molecular weight is extremely large. I found.
更に、本発明者らが、前記特許文献5及び特許文献6の実施例にしたがって、それぞれポリグリコール酸の製造を繰り返し試みた結果、トリフルオロ酢酸ナトリウムを含有しないHFIPを溶媒とするGPCでの重量平均分子量を、繰り返し測定して得られた値は、プレポリマーにおいては7,000〜70,000であり、固相重合後のポリグリコール酸については200,000〜500,000であった。しかし、80mMのトリフルオロ酢酸ナトリウムを溶解させたHFIPを溶媒とするGPCでの重量平均分子量測定値は、結晶化プレポリマーの重量平均分子量は10,000以下、固相重合して得られたポリグリコール酸については、得られる分子量が大きくばらつく上に、いずれも55,000以下の低い値であった。また、得られたポリグリコール酸を成形して得られた成形体は、汎用樹脂の代替が可能であるような強度を有するものではなかった。 Furthermore, as a result of repeated attempts to produce polyglycolic acid by the present inventors according to the examples of Patent Document 5 and Patent Document 6, respectively, the weight in GPC using HFIP not containing sodium trifluoroacetate as a solvent. The value obtained by repeatedly measuring the average molecular weight was 7,000 to 70,000 for the prepolymer, and 200,000 to 500,000 for the polyglycolic acid after the solid phase polymerization. However, the weight average molecular weight measured with GPC using HFIP in which 80 mM sodium trifluoroacetate is dissolved is a weight average molecular weight of the crystallized prepolymer of 10,000 or less. With respect to glycolic acid, the molecular weight obtained varies greatly, and all have low values of 55,000 or less. Further, the molded product obtained by molding the obtained polyglycolic acid did not have such strength that it could be substituted for a general-purpose resin.
また、特許文献7には不純物含有量を特定量以下とした主原料を使用し、還元剤の存在下または非存在下、重合触媒の存在下、重合反応の少なくとも一部を固相重合反応で行う生分解性脂肪族ポリエステルの製造方法が提案されている。更に、特許文献8には、特定の不純物含有量が極めて少ない主原料を使用し、還元剤の存在下または非存在下、特定の重合触媒存在下で重合反応を行ない、かつ重合反応の少なくとも一部を固相重合反応で行う生分解性脂肪族ポリエステルの製造方法が提案されている。更に、特許文献9、特許文献10、特許文献11には、ヒドロキシカルボン酸ユニット50%以上を含む、重量平均分子量が2,000以上100,000以下の結晶化した脂肪族ポリエステルプレポリマーを、触媒存在下で固相重合して、重量平均分子量50,000以上1,000,000以下の脂肪族ポリエステルを製造する方法が提案されている。しかし、該公報記載の方法では、比較的高い分子量を有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造するためには、加熱条件下、窒素等の不活性ガス流通下、長大な反応時間を要していた。 Patent Document 7 uses a main raw material having an impurity content of a specific amount or less, and in the presence or absence of a reducing agent, in the presence of a polymerization catalyst, at least a part of the polymerization reaction is carried out by a solid phase polymerization reaction. A method for producing a biodegradable aliphatic polyester has been proposed. Further, in Patent Document 8, a main raw material having a very small specific impurity content is used, a polymerization reaction is performed in the presence or absence of a reducing agent and in the presence of a specific polymerization catalyst, and at least one polymerization reaction is performed. A method for producing a biodegradable aliphatic polyester in which a part is subjected to a solid phase polymerization reaction has been proposed. Further, Patent Literature 9, Patent Literature 10, and Patent Literature 11 disclose a crystallized aliphatic polyester prepolymer containing 50% or more of hydroxycarboxylic acid units and having a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000. There has been proposed a method for producing an aliphatic polyester having a weight average molecular weight of 50,000 or more and 1,000,000 or less by solid-phase polymerization in the presence thereof. However, in the method described in the above publication, in order to produce an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having a relatively high molecular weight, a long reaction time is required under heating and under an inert gas flow such as nitrogen. .
一方、反応速度を大きくし、効率よく反応を行うためには、多量の不活性ガスを流通させて反応を行うことが必要であった。この様に多量の不活性ガスを使用する場合、工業的には該不活性ガスを除湿して循環使用することが必要となる。その手法としては、例えばモレキュラーシーブを充填した層に、或いは、極低温に冷却した装置に、該不活性ガスを通すこと等により行われる。しかし、この際に、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の固相重合反応中に副生し、不活性ガスに同伴して留出する環状エステル類が前記モレキュラーシーブ層や、極低温に冷却した装置内部に堆積する傾向があり、長期間の連続運転性を低下させる等の問題が生じる。このため、高い分子量を有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を固相重合によって製造する際には、大きな反応速度を維持しつつ、流通窒素の使用量を低減することが求められていた。 On the other hand, in order to increase the reaction rate and perform the reaction efficiently, it was necessary to circulate a large amount of inert gas. When a large amount of inert gas is used in this way, it is industrially necessary to dehumidify the inert gas and circulate it. As the method, for example, the inert gas is passed through a layer filled with molecular sieves or an apparatus cooled to a very low temperature. However, at this time, cyclic esters that are by-produced during the solid-phase polymerization reaction of the aliphatic hydroxycarboxylic acid and distill with the inert gas are contained in the molecular sieve layer or inside the apparatus cooled to a cryogenic temperature. There is a tendency to accumulate, and problems such as deterioration of long-term continuous operation occur. For this reason, when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having a high molecular weight by solid phase polymerization, it has been required to reduce the amount of nitrogen used while maintaining a high reaction rate.
一方、前記特許文献7及び8には、固相重合を減圧下及び/又は不活性ガス雰囲気下で実施してもよい旨の記載がある。また、前記特許文献9、10、並びに、11には、更に、流通ガス雰囲気下で固相重合を行う際において、単位樹脂あたり、単位時間あたりの流通ガスの流量や、流通ガス線速についての記載がある。しかし、ガスを流通させつつ減圧条件下で固相重合を行う場合の圧力及び流通ガス線速等の条件に関する詳細についての記載や示唆は一切ない。 On the other hand, Patent Documents 7 and 8 have a description that solid phase polymerization may be carried out under reduced pressure and / or in an inert gas atmosphere. Further, in Patent Documents 9, 10, and 11, further, when performing solid-phase polymerization in a flowing gas atmosphere, the flow rate of the flowing gas per unit resin, unit time, and the flow gas linear velocity are further described. There is a description. However, there is no description or suggestion of details regarding conditions such as pressure and flow gas linear velocity when solid-state polymerization is performed under reduced pressure conditions while flowing gas.
本発明の目的は、流通ガス使用量を低減しつつ、大きな重合速度により、汎用樹脂の代替が可能となるような高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid that can replace a general-purpose resin at a high polymerization rate while reducing the amount of gas used.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、結晶化処理された脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーをガス流通下で固相重合するのに際し、圧力範囲を特定圧力以下とすることにより重縮合反応挙動に大きな相違が見られることを見出した。更に検討を重ねた結果、特定圧力以下の条件及び特定の空塔速度のガスを流通させた条件で固相重合反応を行うことにより、少ない窒素流通量において、極めて高い重合速度で高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が製造でき、前記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have determined that the pressure range is a specific pressure or lower when solid-state polymerization of the crystallized aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer under gas flow is performed. As a result, it was found that a large difference was observed in the behavior of the polycondensation reaction. As a result of further investigations, high-molecular-weight fats can be obtained at a very high polymerization rate with a low nitrogen flow rate by conducting a solid-phase polymerization reaction under conditions of a specific pressure or lower and a gas with a specific superficial velocity. It discovered that group polyhydroxycarboxylic acid could be manufactured and the said subject could be solved.
すなわち、本発明は、以下の1)から11)に記載に係わる。
1)重縮合により脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造するのに際し、重縮合反応の少なくとも一部の工程において、結晶化処理された脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを1kPa以下の圧力条件下、90m/hr以上の空塔速度でガスを流通させながら固体状態を維持する温度で固相重合して脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造することを特徴とする脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
2)ガスを流通させる空塔速度が250,000m/hr以下であることを特徴とする上記1)記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
3)ガスの流通量が脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸1kg当たり、50リットル/hr以下であることを特徴とする上記1)又は2)記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
4)固定床型反応機で固相重合を行なうことを特徴とする上記1)〜3)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
5)移動床型反応機で固相重合を行なうことを特徴とする上記1)〜3)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
6)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを流通ガスと交流接触させて固相重合を行うことを特徴とする上記5)記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
7)縦型反応器で固相重合を行なうことを特徴とする上記1)〜6)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
8)結晶化処理された脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの重量平均分子量が、25,000以上であることを特徴とする上記1)〜7)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
9)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を80モル%以上含有することを特徴とする上記1)〜8)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
10)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が、グリコール酸単位を80モル%以上含有することを特徴とする上記1)〜9)のいずれか1つに記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
11)固相重合を行う際の反応温度が100℃以上脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の融点未満であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1 項に記載の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
That is, the present invention relates to the following items 1) to 11) .
1) In the production of an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid by polycondensation, at least part of the polycondensation reaction, the crystallized aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is subjected to 90 m under a pressure condition of 1 kPa or less. A method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, which comprises solid-phase polymerization at a temperature that maintains a solid state while allowing a gas to flow at a superficial velocity of at least / hr.
2) The method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid as described in 1) above, wherein the superficial velocity at which the gas flows is 250,000 m / hr or less.
3) The method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to 1) or 2) above, wherein the gas flow rate is 50 liter / hr or less per 1 kg of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid.
4) The method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to any one of 1) to 3) above, wherein solid phase polymerization is performed in a fixed bed reactor.
5) The process for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to any one of 1) to 3) above, wherein solid phase polymerization is performed in a moving bed reactor.
6) The method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to 5) above, wherein the solid phase polymerization is carried out by bringing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer into alternating contact with the flowing gas.
7) The process for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to any one of 1) to 6) above, wherein solid phase polymerization is carried out in a vertical reactor.
8) The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer according to any one of 1) to 7) above, wherein the weight average molecular weight of the crystallized aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is 25,000 or more. A method for producing carboxylic acid.
9) The production of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to any one of 1) to 8) above, wherein the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid contains 80 mol% or more of an aliphatic hydroxycarboxylic acid unit. Method.
10) The method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid according to any one of 1) to 9) above, wherein the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid contains 80 mol% or more of a glycolic acid unit.
11) The reaction temperature during solid-phase polymerization is 100 ° C. or higher and lower than the melting point of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product, The aliphatic poly (1) according to any one of claims 1 to 10 A method for producing hydroxycarboxylic acid.
本発明の方法によれば、包装用資材、農業用資材、土木建築用資材、機械装置部品等の汎用樹脂の代替が可能な高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を、流通ガス使用量を低減した連続安定性に優れた簡便な方法によって、大きな重合速度で製造することが可能となる。 According to the method of the present invention, a high-molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid that can be substituted for general-purpose resins such as packaging materials, agricultural materials, civil engineering and building materials, and machine parts, reduces the amount of gas used. Thus, it is possible to produce at a high polymerization rate by a simple method excellent in continuous stability.
以下に、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明における、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸とは、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を主たる繰り返し単位構造として含有する結晶化可能な樹脂のことをいう。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位の含有率が50mol%未満の場合には、結晶性が著しく低くなり、固相重合中に脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸賦形化物が極めて強固に融着する場合がある。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸中の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位の含有率は80mol%以上であることが好ましい。
このような脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位からなるホモポリマー、コポリマー、或いは、これらの混合物であってよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid in the present invention refers to a crystallizable resin containing an aliphatic hydroxycarboxylic acid unit as a main repeating unit structure.
When the content of the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit is less than 50 mol%, the crystallinity is remarkably lowered, and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid shaped product may be extremely firmly fused during solid phase polymerization. The content of the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit in the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid is preferably 80 mol% or more.
Such aliphatic polyhydroxy carboxylic acids may be homopolymers, copolymers or mixtures thereof consisting of aliphatic hydroxy carboxylic acid units.
更に、その他の共重縮合単位として、脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共重縮合可能な化合物単位、例えば、ポリオール単位及び/又はポリカルボン酸単位を含有するコポリマー、或いは、これらの混合物、更には、上記の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位からなるホモポリマー或いはコポリマー等との混合物であってもよい。
本発明において用いられるコポリマーとは、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体であってよく、更に、混合物とは、ポリマーブレンド、ポリマーアロイの概念を含むものである。
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸は、従来公知の製造方法によって製造することが可能である。
Furthermore, as other copolycondensation units, a compound unit capable of copolycondensation with an aliphatic hydroxycarboxylic acid and / or a derivative thereof, for example, a copolymer containing a polyol unit and / or a polycarboxylic acid unit, or a mixture thereof Furthermore, it may be a mixture with a homopolymer or copolymer comprising the above aliphatic hydroxycarboxylic acid units.
The copolymer used in the present invention may be a random copolymer, a block copolymer, an alternating copolymer, or a graft copolymer. Further, the mixture includes the concept of polymer blend and polymer alloy.
The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid used in the present invention can be produced by a conventionally known production method.
例えば、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位のホモポリマー又はコポリマーの場合には、触媒の存在下或いは非存在下で、1種又は2種以上のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を重縮合する方法、また、例えば、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位とポリオール単位及び/又はポリカルボン酸単位等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共重縮合可能な化合物単位とから構成される場合には、溶媒の非存在下或いは存在下、触媒の存在下或いは非存在下で、1種又は2種以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と、ポリオール及び/又はポリカルボン酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共重縮合可能な化合物とを重縮合する方法や、溶媒の非存在下或いは存在下、触媒の存在下或いは非存在下で、1種又は2種以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と、ジオールとポリカルボン酸とからなる脂肪族ポリエステル等とを重縮合する方法等により製造することが可能である。 For example, when the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid is a homopolymer or copolymer of aliphatic hydroxycarboxylic acid units, one or more hydroxycarboxylic acids and / or derivatives thereof in the presence or absence of a catalyst In addition, for example, an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid can be copolycondensed with an aliphatic hydroxycarboxylic acid unit and an aliphatic hydroxycarboxylic acid such as a polyol unit and / or a polycarboxylic acid unit and / or a derivative thereof. In the absence or presence of a solvent, in the presence or absence of a catalyst, and one or more aliphatic hydroxycarboxylic acids and / or derivatives thereof, Copolycondensation with aliphatic hydroxycarboxylic acids such as polyols and / or polycarboxylic acids and / or their derivatives In the absence or presence of a solvent, in the presence or absence of a catalyst, one or more aliphatic hydroxycarboxylic acids and / or their derivatives, diols and polycondensates. It can be produced by a method such as polycondensation with an aliphatic polyester comprising carboxylic acid.
更に、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と、他のポリエステル、例えば、ポリオール及びポリカルボン酸からなるポリエステル、或いは、脂肪族ヒドロキシカルボン酸とポリオール及び/又はポリカルボン酸とからなるポリエステルとを加熱溶融した状態で、必要に応じて、エステル交換反応を行う方法等により製造することも可能である。
上記の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法の内、重縮合によって脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する方法は、少ない工程数で脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が製造可能であるため、好ましく用いられる。
Furthermore, a state in which an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and another polyester, for example, a polyester composed of a polyol and a polycarboxylic acid, or a polyester composed of an aliphatic hydroxycarboxylic acid and a polyol and / or a polycarboxylic acid are heated and melted. Thus, if necessary, it can also be produced by a method of performing a transesterification reaction or the like.
Among the above-mentioned methods for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, a method for producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid by polycondensation is preferably used because the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid can be produced with a small number of steps.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に原料として用いられる脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、2−ヒドロキシブタノイックアシッド、2 −ヒドロキシペンタノイックアシッド、2−ヒドロキシヘキサノイックアシッド、2−ヒドロキシヘプタノイッ クアシッド、2−ヒドロキシオクタノイックアシッド、 2−ヒドロキシ−2−メチルプロパノイックアシッド、 2−ヒドロキシ−2−メチルブタノイックアシッド、2 −ヒドロキシ−2−エチルブタノイックアシッド、2− ヒドロキシ−2−メチルペンタノイックアシッド、2− ヒドロキシ−2−エチルペンタノイックアシッド、2− ヒドロキシ−2−プロピルペンタノイックアシッド、2 −ヒドロキシ−2−ブチルペンタノイックアシッド、2 −ヒドロキシ−2−メチルヘキサノイックアシッド、2 −ヒドロキシ−2−エチルヘキサノイックアシッド、2 −ヒドロキシ−2−プロピルヘキサノイックアシッド、 Examples of the aliphatic hydroxycarboxylic acid used as a raw material when producing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid include glycolic acid, lactic acid, 2-hydroxybutanoic acid, 2-hydroxypentanoic acid, and 2-hydroxyhexanoic. Acid, 2-hydroxyheptanoic acid, 2-hydroxyoctanoic acid, 2-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 2-hydroxy-2-methylbutanoic acid, 2-hydroxy-2-ethylbuta Noic acid, 2-hydroxy-2-methylpentanoic acid, 2-hydroxy-2-ethylpentanoic acid, 2-hydroxy-2-propylpentanoic acid, 2-hydroxy-2-butylpentanoic Acid, 2 − Hydroxy-2-methylhexanoic acid, 2-hydroxy-2-ethylhexanoic acid, 2-hydroxy-2-propylhexanoic acid,
2−ヒドロキシ−2−ブチルヘキサノイックアシッド、 2−ヒドロキシ−2−ペンチルヘキサノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−メチルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−メチルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−エチルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−プロピルヘプタニックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ブチルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ペンチルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ヘキシルヘプタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−メチルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−エチルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−プロピルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ブチルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ペンチルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ヘキシルオクタノイックアシッド、2−ヒドロキシ−2−ヘプチルオクタノイックアシッド、 2-hydroxy-2-butylhexanoic acid, 2-hydroxy-2-pentylhexanoic acid, 2-hydroxy-2-methylheptanoic acid, 2-hydroxy-2-methylheptanoic acid, 2- Hydroxy-2-ethylheptanoic acid, 2-hydroxy-2-propylheptanoic acid, 2-hydroxy-2-butylheptanoic acid, 2-hydroxy-2-pentylheptanoic acid, 2-hydroxy-2 -Hexylheptanoic acid, 2-hydroxy-2-methyloctanoic acid, 2-hydroxy-2-ethyloctanoic acid, 2-hydroxy-2-propyloctanoic acid, 2-hydroxy-2-butyl Octanoic acid, 2-hydride Loxy-2-pentyloctanoic acid, 2-hydroxy-2-hexyloctanoic acid, 2-hydroxy-2-heptyloctanoic acid,
3−ヒドロキシプロパノイックアシッド、3−ヒドロキシブタノイックアシッド、3−ヒドロキシペンタノイックアシッド、3−ヒドロキシヘキサノイックアシッド、3−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、3−ヒドロキシオクタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−メチルブタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−メチルペンタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−エチルペンタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−メチルヘキサノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−エチルヘキサノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−プロピルヘキサノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−メチルヘプタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−エチルヘプタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−プロピルヘプタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−ブチルヘプタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−メチルオクタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−エチルオクタノイックアシッド、3−ヒドロキシ−3−プロピルオクタノイックアシッド、3− ヒドロキシ−3−ブチルオクタノイックアシッド、3− ヒドロキシ−3−ペンチルオクタノイックアシッド、 3-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxybutanoic acid, 3-hydroxypentanoic acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptanoic acid, 3-hydroxyoctanoic acid, 3- Hydroxy-3-methylbutanoic acid, 3-hydroxy-3-methylpentanoic acid, 3-hydroxy-3-ethylpentanoic acid, 3-hydroxy-3-methylhexanoic acid, 3-hydroxy- 3-ethylhexanoic acid, 3-hydroxy-3-propylhexanoic acid, 3-hydroxy-3-methylheptanoic acid, 3-hydroxy-3-ethylheptanoic acid, 3-hydroxy-3- Propyl heptanoic Acid, 3-hydroxy-3-butylheptanoic acid, 3-hydroxy-3-methyloctanoic acid, 3-hydroxy-3-ethyloctanoic acid, 3-hydroxy-3-propyloctanoic acid, 3-hydroxy-3-butyloctanoic acid, 3-hydroxy-3-pentyloctanoic acid,
4 −ヒドロキシブタノイックアシッド、4−ヒドロキシペンタノイックアシッド、4−ヒドロキシヘキサノイックアシッド、4−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、4 −ヒドロキシオクタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−メチルペンタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−メチルヘキサノイックアシッド、4−ヒドロキシ −4−エチルヘキサノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−メチルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−エチルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−プロピルヘプタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−メチルオクタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−エチルオクタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−プロピルオクタノイックアシッド、4−ヒドロキシ−4−ブチルオクタノイックアシッド、5−ヒドロキシペンタノイックアシッド、5−ヒドロキシヘキサノイックアシッド、5−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、5−ヒドロキシオクタノイックアシッド、5−ヒドロキシ−5−メチルヘキサノイックアシッド、 4-hydroxybutanoic acid, 4-hydroxypentanoic acid, 4-hydroxyhexanoic acid, 4-hydroxyheptanoic acid, 4-hydroxyoctanoic acid, 4-hydroxy-4-methylpentanoic Acid, 4-hydroxy-4-methylhexanoic acid, 4-hydroxy-4-ethylhexanoic acid, 4-hydroxy-4-methylheptanoic acid, 4-hydroxy-4-ethylheptanoic acid, 4-hydroxy-4-propylheptanoic acid, 4-hydroxy-4-methyloctanoic acid, 4-hydroxy-4-ethyloctanoic acid, 4-hydroxy-4-propyloctanoic acid, 4- Hydroxy-4-bu Le-octanoic acid, 5-hydroxy-pentanoic acid, 5-hydroxy hexanoic acid, 5-hydroxy-heptanoate dichroic acid, 5-hydroxy-octanoic acid, 5-hydroxy-5-methyl-hexanoic acid,
5−ヒドロキシ−5−メチルヘプタノイックアシッド、5−ヒドロキシ−5−エチルヘプタノイックアシッド、5−ヒドロキシ−5−メチルオクタノイックアシッド、5−ヒドロキシ−5−エチルオクタノイックアシッド、5−ヒドロキシ−5−プロピルオクタノイックアシッド、6−ヒ ドロキシヘキサノイックアシッド、6−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、6−ヒドロキシオクタノイックアシッド、6−ヒドロキシ−6−メチルヘプタノイックアシッド、6−ヒドロキシ−6−メチルオクタノイックアシッド、6−ヒドロキシ−6−エチルオクタノイックアシッド、7−ヒドロキシヘプタノイックアシッド、7−ヒドロキシオクタノイックアシッド、7−ヒドロキシ− 7−メチルオクタノイックアシッド、8−ヒドロキシオクタノイックアシッド、12−ヒドロキシステアリックアシッド、16−ヒドロキシヘキサデカノイックアシッド等の脂肪族モノヒドロキシモノカルボン酸、2−ヒドロキシエトキシ酢酸、2−ヒドロキシプロポキシ酢酸等の分子内にヘテロ原子を含む脂肪族モノヒドロキシモノカルボン酸等、を挙げることができる。 5-hydroxy-5-methylheptanoic acid, 5-hydroxy-5-ethylheptanoic acid, 5-hydroxy-5-methyloctanoic acid, 5-hydroxy-5-ethyloctanoic acid, 5- Hydroxy-5-propyloctanoic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, 6-hydroxyheptanoic acid, 6-hydroxyoctanoic acid, 6-hydroxy-6-methylheptanoic acid, 6- Hydroxy-6-methyloctanoic acid, 6-hydroxy-6-ethyloctanoic acid, 7-hydroxyheptanoic acid, 7-hydroxyoctanoic acid, 7-hydroxy-7-methyloctanoic acid, 8-hydroxyoctano Aliphatic monohydroxy monocarboxylic acid such as uck acid, 12-hydroxy stearic acid, 16-hydroxy hexadecanoic acid, 2-hydroxy ethoxy acetic acid, 2-hydroxy propoxy acetic acid, etc. Hydroxy monocarboxylic acid etc. can be mentioned.
更に、グリセリン酸、アラボン酸、マンノン酸、ガラクトン酸等の脂肪族多価ヒドロキシモノカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸等の脂肪族モノヒドロキシ多価カルボン酸、ジグリセリン酸、マンノ糖酸等の脂肪族多価ヒドロキシ多価カルボン酸等を併用することも可能である。
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造するために用いられる脂肪族ヒドロキシカルボン酸の誘導体としては、例えば、上記の脂肪族ヒドロキシカルボン酸の重縮合物や、上記のヒドロキシカルボン酸と炭素数1以上10以下の単官能性アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール等とのエステル等や、例えばグリコリド、ラクチド、グリコール酸と乳酸とからなる環状2量体エステル等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸からなる環状2量体エステル類や、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸の環状エステルであるラクトン等が挙げられる。これらは単独で、又は二種以上混合して併用することも可能である。また、単位構造内に不斉炭素原子を有し、光学異性体が存在する化合物は、そのいずれをも用いることができる。
Furthermore, aliphatic polyhydroxyhydroxycarboxylic acids such as glyceric acid, aravic acid, mannonic acid, galactonic acid, aliphatic monohydroxypolycarboxylic acids such as malic acid and citric acid, fats such as diglyceric acid and mannose sugar It is also possible to use a group polyvalent hydroxy polyvalent carboxylic acid in combination.
Examples of the derivative of the aliphatic hydroxycarboxylic acid used for producing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid include polycondensates of the above aliphatic hydroxycarboxylic acids and the above hydroxycarboxylic acids and 1 to 10 carbon atoms. Monofunctional alcohols such as esters with methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, etc., and cyclic dimer esters comprising glycolide, lactide, glycolic acid and lactic acid, etc. Examples include cyclic dimer esters composed of aliphatic hydroxycarboxylic acids, and lactones that are cyclic esters of aliphatic hydroxycarboxylic acids such as β-propiolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone. . These may be used alone or in combination of two or more. Any compound having an asymmetric carbon atom in the unit structure and having an optical isomer can be used.
ここで、本発明における重縮合物とは、さらなる重縮合が可能である重縮合物のことを意味する。
本発明において、脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共に用いることのできる他の共重縮合成分としては、例えば、芳香族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体、ポリオール、ポリカルボン酸及び/又はその誘導体、アミノ酸、多価アミン、ラクタム等を挙げることができる。このような共重縮合成分は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Here, the polycondensate in the present invention means a polycondensate capable of further polycondensation.
In the present invention, other copolycondensation components that can be used together with the aliphatic hydroxycarboxylic acid and / or its derivative include, for example, aromatic hydroxycarboxylic acid and / or its derivative, polyol, polycarboxylic acid and / or its derivative Derivatives, amino acids, polyvalent amines, lactams and the like can be mentioned. Such copolycondensation components may be used alone or in combination of two or more.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能な芳香族ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族モノヒドロキシモノカルボン酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸等の芳香族多価ヒドロキシモノカルボン酸、4−ヒドロキシイソフタル酸、5−ヒドロキシイソフタル酸等の芳香族モノヒドロキシ多価カルボン酸、2,5−ジヒドロキシテレフタル酸等の芳香族多価ヒドロキシ多価カルボン酸、グリセリン酸、アラボン酸、マンノン酸、ガラクトン酸等の脂肪族多価ヒドロキシモノカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸等の脂肪族モノヒドロキシ多価カルボン酸、ジグリセリン酸、マンノ糖酸等の多価ヒドロキシ多価カルボン酸等が挙げられる。 Examples of the aromatic hydroxycarboxylic acid that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid include aromatic monohydroxymonocarboxylic acids such as hydroxybenzoic acid, 2,3-dihydroxybenzoic acid, 2 , 4-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid and other aromatic polyvalent hydroxymonocarboxylic acids, 4 -Aromatic monohydroxy polyvalent carboxylic acids such as hydroxyisophthalic acid and 5-hydroxyisophthalic acid, aromatic polyvalent hydroxy polyvalent carboxylic acids such as 2,5-dihydroxyterephthalic acid, glyceric acid, alabonic acid, mannonic acid, galactone Aliphatic polyhydroxymonocarboxylic acids such as acids, malic acid, citric acid, etc. Aliphatic monohydroxy polycarboxylic acid, diglycerin acid, polyhydroxy polycarboxylic acids such as manno sugar acid.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造するために用いられる芳香族ヒドロキシカルボン酸の誘導体としては、例えば、上記の芳香族ヒドロキシカルボン酸の重縮合物や、上記のヒドロキシカルボン酸と炭素数1以上10以下の単官能性アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール等とのエステル等が挙げられる。これらは単独で、又は二種以上混合して併用することも可能である。また、単位構造内に不斉炭素原子を有し、光学異性体が存在する化合物は、そのいずれをも用いることができる。
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能なポリオールとしては、1分子中に水酸基を2個以上含む化合物が挙げられ、炭素数2〜20のポリオールが好ましい。
Examples of the derivative of the aromatic hydroxycarboxylic acid used for producing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid include, for example, the above polycondensates of the aromatic hydroxycarboxylic acid, the above hydroxycarboxylic acid and the carbon number of 1 to 10 And monofunctional alcohols such as esters with methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Any compound having an asymmetric carbon atom in the unit structure and having an optical isomer can be used.
Examples of the polyol that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid include compounds containing two or more hydroxyl groups in one molecule, and a polyol having 2 to 20 carbon atoms is preferable.
このようなポリオールとして、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール、ビスフェノールA、カテコール、レソルシノール、1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール等の芳香族ジオール、更に、ヘテロ原子を含むジオール、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラメチレングリコール、 Examples of such polyols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6- Hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexane Diol, 1,3-cyclohexanediol, aliphatic diol such as neopentyl glycol, bisphenol A, catechol, resorcinol, 1,2-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1,4-benzenedimethanol, etc. Aromatic diols, and further diols containing heteroatoms, eg , Diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, tetramethylene glycol,
末端の99%以上が水酸基のポリテトラメチレングリコール等の脂肪族ジオール等が、更に、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ブタン−1,2,3−トリオール等の脂肪族トリオール、1,2,4−ベンゼントリオール、1,3,5−ベンゼントリオール等の芳香族トリオール、澱粉、グルコース、セルロース、ヘミセルロース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、キシリトール、アラビニトール、マンニトール、ガラクチトール、ペンタエリスリトール、キチン、キトサン、デキストリン、デキストラン、カルボキシメチルセルロース、アミロペクチン、グリコーゲン等の糖類が挙げられる。
これらは単独で、又は二種以上混合して用いることができる。これらの内、分子内に不斉炭素原子を有し、光学異性体が存在する化合物は、そのいずれをも用いることができる。
Aliphatic diols such as polytetramethylene glycol having a hydroxyl group of 99% or more of the terminal, glycerin, 1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, butane-1,2,3-triol Aliphatic triol such as 1,2,4-benzenetriol, aromatic triol such as 1,3,5-benzenetriol, starch, glucose, cellulose, hemicellulose, xylose, arabinose, mannose, galactose, xylitol, arabinitol, mannitol , Sugars such as galactitol, pentaerythritol, chitin, chitosan, dextrin, dextran, carboxymethylcellulose, amylopectin, glycogen and the like.
These may be used alone or in combination of two or more. Of these, any compound having an asymmetric carbon atom in the molecule and having an optical isomer can be used.
これらの内、重縮合中の副反応を抑制する、又は得られる共重合体の溶融成形時の熱分解性、又は耐熱エージング性を考慮すると、ポリオールとしては、炭素数3以上のジオール、例えば、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール等の脂肪族ジオール、ビスフェノールA、カテコール、レソルシノール、1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール等の芳香族ジオールが、より好ましく用いられる。 Among these, considering the side reaction during polycondensation, or considering the thermal decomposability at the time of melt molding of the resulting copolymer, or heat aging resistance, the polyol may be a diol having 3 or more carbon atoms, for example, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1 , 8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,12-dodecanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol, neopentyl Aliphatic diols such as glycol and tetramethylene glycol, bisphenol A, catechol, resorcinol, 1, - benzene dimethanol, 1,3-benzene dimethanol, aromatic diols such as 1,4-benzene dimethanol, more preferably used.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能なポリカルボン酸としては、1分子中にカルボキシル基単位を2個以上含むものであり、炭素数が2〜20のポリカルボン酸が好ましい。
このようなポリカルボン酸として、例えば、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、フマル酸、マレイン酸、ジグリコール酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、プロパントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,3,6−ヘキサントリカルボン酸等の脂肪族トリカルボン酸、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸等の芳香族トリカルボン酸、エチレンジアミン四酢酸等のテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは単独、又は2種以上混合して用いることができる。
The polycarboxylic acid that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid is one containing two or more carboxyl group units in one molecule, and having 2 to 20 carbon atoms. Carboxylic acid is preferred.
Examples of such polycarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, succinic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, fumaric acid, maleic acid , Diglycolic acid, aliphatic dicarboxylic acid such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, propanetricarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,3, Aliphatic tricarboxylic acids such as 6-hexane tricarboxylic acid, aromatic tricarboxylic acids such as 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, ethylenediamine And tetracarboxylic acid such as acetic acid. These can be used alone or in admixture of two or more.
ポリカルボン酸誘導体としては、対応するポリカルボン酸と、炭素数1以上10以下の単官能性アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール等とのエステル、グリコール酸とのエステル、対応するポリカルボン酸無水物等の誘導体等が挙げられる。
これらのポリカルボン酸の内、より好ましくは、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸及び/又はその誘導体、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及び/又はその誘導体、プロパントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,3,6−ヘキサントリカルボン酸等の脂肪族トリカルボン酸及び/又はその誘導体、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸等の芳香族トリカルボン酸及び/又はその誘導体が用いられる。
Examples of polycarboxylic acid derivatives include esters and glycols of the corresponding polycarboxylic acids and monofunctional alcohols having 1 to 10 carbon atoms, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol and the like. Examples thereof include esters with acids and corresponding derivatives of polycarboxylic acid anhydrides.
Among these polycarboxylic acids, more preferably, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, succinic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, diglycolic acid , Aliphatic dicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and / or derivatives thereof, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid and / or derivatives thereof, propanetricarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic Acid, aliphatic tricarboxylic acid such as 1,3,6-hexanetricarboxylic acid and / or its derivative, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzene Aromatic tricarboxylic acids such as tricarboxylic acids and / or derivatives thereof are used.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能な アミノ酸としては、炭素数2〜20のアミノ酸が好ましい。このようなアミノ酸として、例えば、グリシン、(+)−アラニン、β−アラニン、(−)−アスパラギン、(+)−アスパラギン酸、(−)−システイン、(+)−グルタミンサン、(+)−グルタミン、(-)−ヒドロキシリシン、(−)−ロイシン、(+)−イソロイシン、(+)−リシン、(−)−メチオニン、(−)−セリン、(−)−トレオニン、(+)−バリン、アミノ酪酸、アザセリン、アルギニン、エチオニン等が挙げられる。
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能な 多価アミンとしては、炭素数0〜20の多価アミンが好ましい。このようなアミンとして、例えば、ヒドラジン、メチルヒドラジン、モノメチレンジアミン、ジメチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等が挙げられる。
As an amino acid that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, an amino acid having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Examples of such amino acids include glycine, (+)-alanine, β-alanine, (−)-asparagine, (+)-aspartic acid, (−)-cysteine, (+)-glutamine, (+) — Glutamine, (−)-hydroxylysine, (−)-leucine, (+)-isoleucine, (+)-lysine, (−)-methionine, (−)-serine, (−)-threonine, (+)-valine Aminobutyric acid, azaserine, arginine, ethionine and the like.
The polyvalent amine that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid is preferably a polyvalent amine having 0 to 20 carbon atoms. Examples of such amines include hydrazine, methyl hydrazine, monomethylene diamine, dimethylene diamine, trimethylene diamine, tetramethylene diamine, pentamethylene diamine, hexamethylene diamine, heptamethylene diamine, octamethylene diamine, nonamethylene diamine, Examples include methylene diamine, undecamethylene diamine, and dodecamethylene diamine.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造する際に共重合成分として用いることが可能な ラクタムとしては、炭素数2〜20のラクタムが好ましい。このようなラクタムとして、例えば、グリシン無水物、プロパンラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ε−カプロラクタム、α−メチル−カプロラクタム、β−メチル−カプロラクタム、γ−メチル−カプロラクタム、δ−メチル−カプロラクタム、ε−メチル−カプロラクタム、N−メチル−カプロラクタム、β,γ−ジメチル−カプロラクタム、γ−エチル−カプロラクタム、γ−イソプロピル−カプロラクタム、ε−イソプロピル−カプロラクタム、γ−ブチル-カプロラクタム、γ−ヘキサシクロベンジル−カプロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−カプリルラクタム、カプリロラクタム、ラウロラクタム、等が挙げられる。 As a lactam that can be used as a copolymerization component when producing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, a lactam having 2 to 20 carbon atoms is preferable. Examples of such lactams include glycine anhydride, propane lactam, α-pyrrolidone, α-piperidone, ε-caprolactam, α-methyl-caprolactam, β-methyl-caprolactam, γ-methyl-caprolactam, δ-methyl-caprolactam. , Ε-methyl-caprolactam, N-methyl-caprolactam, β, γ-dimethyl-caprolactam, γ-ethyl-caprolactam, γ-isopropyl-caprolactam, ε-isopropyl-caprolactam, γ-butyl-caprolactam, γ-hexacyclobenzyl -Caprolactam, omega-enantolactam, omega-capryllactam, caprilactam, laurolactam, etc.
前記の化合物の内、不斉炭素原子を有し、光学異性体が存在し得るものは、そのいずれをも用いることができる。
上記の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体、ポリオール、ポリカルボン酸及び/又はその誘導体、並びに、アミノ酸、多価アミン、ラクタム等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共重縮合可能な成分は、固体状、液体状、水溶液状のいずれの状態の場合でも、本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造に供することができる。
本発明におけるプレポリマーとは、さらなる重縮合が可能である重縮合物のことを意味する。
Any of the above compounds having an asymmetric carbon atom and capable of having an optical isomer can be used.
Copolycondensable with the above aliphatic hydroxycarboxylic acids and / or derivatives thereof, polyols, polycarboxylic acids and / or derivatives thereof, and aliphatic hydroxycarboxylic acids such as amino acids, polyvalent amines and lactams and / or derivatives thereof Such a component can be used for the production of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid used in the present invention in any state of solid, liquid, and aqueous solution.
The prepolymer in the present invention means a polycondensate capable of further polycondensation.
本発明において用いることができる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーに含まれる脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位の含有量は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が十分な結晶性を有し、固相重合中の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の融着を抑制する観点から、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマー中の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位は50モル%以上であることが必要である。造粒物の硬度が高まり、造粒物を乾燥、結晶化、或いは、固相重合に供する際の造粒物の破損や微粉の発生量が抑制される点で、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を80モル%以上含有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸がより好ましく、グリコール酸単位を80モル%以上含有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸が更に好ましい。前記の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を50モル%以上含有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸は、例えば、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を50モル%以上含有する原料を重縮合して製造することができる。 The content of the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit contained in the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer that can be used in the present invention is such that the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid has sufficient crystallinity, From the viewpoint of suppressing the fusion of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit in the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer needs to be 50 mol% or more. In order to increase the hardness of the granulated product and to prevent the granulated product from being damaged and the amount of fine powder generated when the granulated product is dried, crystallized or subjected to solid phase polymerization, the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit is reduced. An aliphatic polyhydroxycarboxylic acid containing 80 mol% or more is more preferable, and an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid containing 80 mol% or more of a glycolic acid unit is still more preferable. The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid containing 50 mol% or more of the aliphatic hydroxycarboxylic acid unit can be produced, for example, by polycondensing a raw material containing 50 mol% or more of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid.
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを重縮合によって製造するための反応温度は、目的とする脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの種類や分子量によっても異なるため、限定されないが、通常、20℃以上350℃以下、好ましくは50℃以上280℃以下、更に好ましくは、80℃以上250℃以下の範囲が例示できる。20℃未満の温度では重縮合反応速度が著しく小さくなり、反応時間が長大となる。一方、350℃を越える場合にはポリマーの熱分解による着色が増加しやすくなる。 The reaction temperature for producing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer used in the present invention by polycondensation varies depending on the type and molecular weight of the target aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer, but is not limited. 20 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. If the temperature is lower than 20 ° C., the polycondensation reaction rate is remarkably reduced, and the reaction time becomes long. On the other hand, when it exceeds 350 ° C., coloring due to thermal decomposition of the polymer tends to increase.
重縮合反応の雰囲気としては、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの着色を抑制する上で、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等から選ばれる1種又は2種以上の不活性ガスの雰囲気下、加圧下、流通下及び/又は減圧下で行うことが好ましい。減圧状態で反応を実施する場合、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の種類、操作温度によっても異なるが、通常、1.333Pa以上1.014×105Pa以下の範囲が例示できる。
上記の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを重縮合によって製造する際に、操作温度及び/又は操作圧力を多段階に調節しながら実施する方法は好ましい様式である。
The atmosphere of the polycondensation reaction is, for example, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, or lower saturation having 1 to 4 carbon atoms in order to suppress coloring of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer. It is preferable to carry out under the atmosphere of 1 type, or 2 or more types of inert gas chosen from hydrocarbon etc. under pressure, circulation, and / or pressure reduction. When the reaction is carried out in a reduced pressure state, although it varies depending on the type of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and the operating temperature, a range of 1.333 Pa to 1.014 × 10 5 Pa is usually exemplified.
When the above-mentioned aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is produced by polycondensation, a method which is carried out while adjusting the operation temperature and / or the operation pressure in multiple stages is a preferred mode.
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを重縮合により製造する際に、比較的高い蒸発比表面積が確保できる重縮合反応装置を利用することは、高い分子量を有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を製造することができるため好ましい様式である。この様な高い蒸発比表面積が確保できる重縮合反応装置としては、例えば、二軸横型高粘度反応機、塔内にワイヤーや金網等の溶融ポリマー支持体をその構造として保有する高比表面積重合装置を利用する方法等が挙げられる。 When the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer used in the present invention is produced by polycondensation, the use of a polycondensation reaction apparatus capable of ensuring a relatively high evaporation specific surface area is the fact that an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having a high molecular weight is used. This is the preferred mode because the acid can be produced. Examples of the polycondensation reaction apparatus that can ensure such a high evaporation specific surface area include, for example, a biaxial horizontal high-viscosity reactor, and a high specific surface area polymerization apparatus that has a molten polymer support such as a wire or wire mesh in its tower as its structure. The method of using is mentioned.
更に、本発明の効果を損なわない範囲で、重縮合反応の途中で、従来公知の1構造単位中に2個以上のイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有する化合物を添加して、より単時間に分子量を上昇させることも可能である。これらの化合物を添加する量は、通常、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸重合物に対し0.05質量%以上5質量%以下の範囲である。
上記の重縮合反応は、回分式及び/又は連続式の1種又は2種以上の反応装置を組み合わせて行うことができる。
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを重縮合により製造する際には、触媒を加えずに重縮合反応を実施することができるが、重縮合速度を高める為に、必要に応じて触媒を用いることができる。
Furthermore, within the range of not impairing the effects of the present invention, in the middle of the polycondensation reaction, a compound having two or more isocyanate groups and / or epoxy groups in one structural unit known in the art can be added, and more easily in one hour. It is also possible to increase the molecular weight. The amount of these compounds added is usually in the range of 0.05% by mass to 5% by mass with respect to the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid polymer.
Said polycondensation reaction can be performed combining the batch type and / or continuous type 1 type, or 2 or more types of reaction apparatus.
When the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer used in the present invention is produced by polycondensation, the polycondensation reaction can be carried out without adding a catalyst. The catalyst can be used.
触媒としては、元素周期律表1族、2族、3族、4族、5族、8族、12族、ホウ素を除く13族、炭素を除く14族、窒素を除く15族の半金属を含む金属や、これら金属の金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、金属アルコキサイド、金属スルホン酸塩等が挙げられる。例えば、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タングステン、亜鉛、ゲルマニウム、錫、アンチモン等の金属、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、シリカ、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモン等の金属酸化物、弗化錫、弗化アンチモン、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化第一錫、塩化第二錫、臭化第一錫、臭化第二錫、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸錫、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、等の金属塩、炭酸亜鉛、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化ニッケル、水酸化銅、水酸化亜鉛等の金属水酸化物等、酢酸マグネシウム、酢酸アルミニウム、酢酸亜鉛、酢酸錫、オクタン酸錫、ステアリン酸錫、乳酸鉄、乳酸錫等の金属カルボン酸塩、マグネシウム、ランタノイド、チタン、ハフニウム、鉄、ゲルマニウム、錫、アンチモン等の金属のアルコキサイド、ジブチルスズオキサイド等の有機金属、メタンスルホン酸錫、トリフルオロメタンスルホン酸錫、p-トルエンスルホン酸錫等の有機スルホン酸塩、アンバーライト、ダウエックス等のイオン交換樹脂が挙げられる。 As the catalyst, the semimetals of Group 1, 2, 3, 4, 5, 8, 12, Group 13 excluding boron, Group 14 excluding carbon, and Group 15 excluding nitrogen are included. Examples thereof include metals, metal salts of these metals, metal oxides, metal hydroxides, metal alkoxides, and metal sulfonates. For example, metals such as titanium, zirconium, niobium, tungsten, zinc, germanium, tin, antimony, metal oxides such as magnesium oxide, titanium oxide, zinc oxide, germanium oxide, silica, alumina, tin oxide, antimony oxide, fluorination Tin, antimony fluoride, magnesium chloride, aluminum chloride, zinc chloride, stannous chloride, stannic chloride, stannous bromide, stannic bromide, aluminum sulfate, zinc sulfate, tin sulfate, magnesium carbonate, carbonic acid Metal salts such as calcium, zinc carbonate, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, aluminum hydroxide, zirconium hydroxide, iron hydroxide, Metal hydroxides such as cobalt hydroxide, nickel hydroxide, copper hydroxide, and zinc hydroxide Metal carboxylates such as magnesium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate, tin octoate, tin stearate, iron lactate and tin lactate, metals such as magnesium, lanthanoid, titanium, hafnium, iron, germanium, tin and antimony Organic metal salts such as alkoxide and dibutyltin oxide, organic sulfonates such as tin methanesulfonate, tin trifluoromethanesulfonate and tin p-toluenesulfonate, and ion exchange resins such as Amberlite and Dowex.
更に、塩酸、過塩素酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸等の無機酸触媒、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、メタンスルホン酸、等の有機酸が挙げられる。
触媒は、これらに限定されるものではなく、一種、又は二種以上を組み合わせて用い留ことも可能である。
これらの触媒種は、例えば、原料化合物又は原料化合物の水溶液、或いは溶液等に直接添加したり、重縮合物を得た後に添加して使用されるが、この他にも、必要に応じて、水及び/又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸存在下で加水分解した後に、原料や、重縮合物に対して添加して使用してもよい。
Further, inorganic acid catalysts such as hydrochloric acid, perchloric acid, nitric acid, nitrous acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid, organic acids such as p-toluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, methanesulfonic acid, etc. Is mentioned.
The catalyst is not limited to these, and can be used alone or in combination of two or more.
These catalyst species are used, for example, by directly adding to the raw material compound or an aqueous solution of the raw material compound, or after obtaining a polycondensate, etc. After hydrolysis in the presence of water and / or aliphatic hydroxycarboxylic acid, it may be added to the raw material or polycondensate for use.
ここでいう重縮合物は、さらなる溶融重合が可能で有れば、分子量等には制限はない。
触媒の使用量は、好ましくは、原料として用いた化合物1g当たり、金属原子として1×10−10モル以上1×10−2モル以下の範囲である。原料として用いた化合物1g当たりに使用する触媒量が、金属原子として1×10−10モル未満の場合には、重縮合速度を高める効果が充分に発揮されず、1×10−2モルを越える場合には、樹脂の着色等の副反応が著しく増大する傾向がある。
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を重縮合により製造する際に、重縮合中の熱劣化による着色を抑えるために、着色防止剤を添加して反応を行うことも可能である。着色防止剤は、そのままで、又は適当な液体に溶解又は混合して反応系に添加することができる。着色防止剤の添加時期の制限はなく、原料モノマーの濃縮又は縮合過程から、実質的に重縮合反応が完結するまでの間であれば、いずれの時期に反応系に添加してもよい。添加は一括でも分割でもよい。
The polycondensate here is not limited in molecular weight or the like as long as further melt polymerization is possible.
The amount of the catalyst used is preferably in the range of 1 × 10 −10 mol or more and 1 × 10 −2 mol or less as a metal atom per 1 g of the compound used as a raw material. When the amount of catalyst used per 1 g of the compound used as a raw material is less than 1 × 10 −10 mol as a metal atom, the effect of increasing the polycondensation rate is not sufficiently exhibited, and exceeds 1 × 10 −2 mol. In some cases, side reactions such as resin coloring tend to increase remarkably.
When the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid used in the present invention is produced by polycondensation, it is also possible to carry out the reaction by adding a coloring inhibitor in order to suppress coloring due to thermal degradation during polycondensation. The anti-coloring agent can be added to the reaction system as it is or dissolved or mixed in an appropriate liquid. There is no limitation on the addition timing of the coloring inhibitor, and it may be added to the reaction system at any timing as long as it is from the concentration or condensation process of the raw material monomer until the polycondensation reaction is substantially completed. Addition may be performed in a lump or divided.
重縮合の際に使用される熱安定剤としては、リン酸、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、ポリリン酸モノエチルエステル、ポリリン酸ジエチルエステル、ピロリン酸、ピロリン酸トリエチル、ピロリン酸ヘキサメチルアミド、亜リン酸、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、トリス(2−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,5−ジtert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、トリス(2−tert−ブチル−5−メチルフェニル)ホスファイト、トリス(2−tert−ブチル−4,6−ジメチルフェニル)ホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス(モノ及びジノニルフェニル)ホスファイト、ホスホン酸モノメチル、ホスホン酸モノエチル、ホスホン酸モノプロピル、ホスホン酸モノイソプロピル、ホスホン酸モノブチル、ホスホン酸モノペンチル、ホスホン酸モノヘキシル、ホスホン酸モノオクチル、ホスホン酸モノエチルヘキシル、ホスホン酸モノデシル、ホスホン酸モノイソデシル、 The heat stabilizer used for polycondensation is phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, polyphosphoric acid monoethyl ester, polyphosphoric acid diethyl ester, pyrophosphoric acid, triethyl pyrophosphate, pyrophosphoric acid Hexamethylamide, phosphorous acid, triethyl phosphite, triphenyl phosphite, tris (2-tert-butylphenyl) phosphite, tris (2,4-ditert-butylphenyl) phosphite, tris (2, 5-di-tert-butylphenyl) phosphite, tris (2-tert-butyl-4-methylphenyl) phosphite, tris (2-tert-butyl-5-methylphenyl) phosphite, tris (2-tert-butyl) -4,6-dimethylphenyl) phosphite, trisnonylphenylphosphine Phyto, tris (mono and dinonylphenyl) phosphite, monomethyl phosphonate, monoethyl phosphonate, monopropyl phosphonate, monoisopropyl phosphonate, monobutyl phosphonate, monopentyl phosphonate, monohexyl phosphonate, monooctyl phosphonate, phosphone Monoethylhexyl acid, monodecyl phosphonate, monoisodecyl phosphonate,
ホスホン酸モノウンデシル、ホスホン酸モノドデシル、ホスホン酸モノテトラデシル、ホスホン酸モノヘキサデシル、ホスホン酸モノオクタデシル、ホスホン酸モノフェニルホスホン酸モノベンジル、モノメチルホスホン酸、ジメチルホスホン酸、モノエチルホスホン酸、ジエチルホスホン酸、モノプロピルホスホン酸、ジプロピルホスホン酸、モノイソプロピルホスホン酸、ジイソプロピルホスホン酸、モノブチルホスホン酸、ジブチルホスホン酸、モノペンチルホスホン酸、ジペンチルホスホン酸、モノヘキシルホスホン酸、ジヘキシルホスホン酸、イソオクチルホスホン酸、ジイソオクチルホスホン酸、モノオクチルホスホン酸、ジオクチルホスホン酸、モノエチルヘキシルホスホン酸、ジエチルヘキシルホスホン酸、モノデシルホスホン酸、ジデシルホスホン酸、モノイソデシルホスホン酸、ジイソデシルホスホン酸、モノウンデシルホスホン酸、ジウンデシルホスホン酸、モノドデシルホスホン酸、ジドデシルホスホン酸、 Monoundecyl phosphonate, monododecyl phosphonate, monotetradecyl phosphonate, monohexadecyl phosphonate, monooctadecyl phosphonate, monophenyl phosphonate monobenzyl, monomethylphosphonic acid, dimethylphosphonic acid, monoethylphosphonic acid, diethylphosphone Acid, monopropylphosphonic acid, dipropylphosphonic acid, monoisopropylphosphonic acid, diisopropylphosphonic acid, monobutylphosphonic acid, dibutylphosphonic acid, monopentylphosphonic acid, dipentylphosphonic acid, monohexylphosphonic acid, dihexylphosphonic acid, isooctyl Phosphonic acid, diisooctylphosphonic acid, monooctylphosphonic acid, dioctylphosphonic acid, monoethylhexylphosphonic acid, diethylhexylphosphonic acid, monodecylphosphine Phosphate, Jideshiruhosuhon acid, monoisodecyl acid, diisodecyl phosphonate, mono-undecyl acid, diundecyl acid, mono-dodecyl phosphonic acid, didodecyl acid,
モノテトラデシルホスホン酸、ジテトラデシルホスホン酸、モノヘキサデシルホスホン酸、ジヘキサデシルホスホン酸、モノオクタデシルホスホン酸、ジオクタデシルホスホン酸などや、モノフェニルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、モノベンジルホスホン酸、ジベンジルホスホン酸、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム二水和物、二リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム一水和物、二リン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム五水和物、亜リン酸カルシウム一水和物、次亜リン酸カルシウム等のリン系化合物等が好ましく用いられる。 Monotetradecylphosphonic acid, ditetradecylphosphonic acid, monohexadecylphosphonic acid, dihexadecylphosphonic acid, monooctadecylphosphonic acid, dioctadecylphosphonic acid, monophenylphosphonic acid, diphenylphosphonic acid, monobenzylphosphonic acid, Dibenzylphosphonic acid, calcium monohydrogen phosphate, calcium monohydrogen phosphate dihydrate, calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate monohydrate, calcium diphosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate Phosphorus compounds such as octacalcium phosphate pentahydrate, calcium phosphite monohydrate, and calcium hypophosphite are preferably used.
これらの熱安定剤は、単独、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。熱安定剤の添加率は、原料のモノマーに対して、好ましくは0.0005質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.005質量%以上6質量%以下の範囲である。熱安定剤の添加率が10質量%を越えて添加しても着色を防止する効果が増加せず、添加率が0.0005質量%未満では着色を防止する効果が充分に現れない。これらの熱安定剤の添加時期の制限はなく、原料水溶液に直接添加するか、重縮合反応の実施途中で添加するか、更には、重合反応終了後に添加することが可能である。
更に、他の添加剤として、従来公知の、上記以外の熱安定剤、フェノール系、チオエーテル系等の酸化防止剤等や、核剤、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩等を、単独で、あるいは2種以上を組み合わせて添加、あるいは配合することも可能である。
These heat stabilizers can be used alone or in combination of two or more. The addition rate of the heat stabilizer is preferably 0.0005% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or more and 6% by mass or less with respect to the raw material monomer. Even if the addition rate of the heat stabilizer exceeds 10% by mass, the effect of preventing coloration does not increase, and if the addition rate is less than 0.0005% by mass, the effect of preventing coloration does not sufficiently appear. There is no limitation on the addition timing of these heat stabilizers, and they can be added directly to the raw material aqueous solution, added during the polycondensation reaction, or added after the completion of the polymerization reaction.
Further, as other additives, conventionally known heat stabilizers other than those mentioned above, antioxidants such as phenols and thioethers, etc., nucleating agents, fatty acid metal salts such as calcium stearate, etc. alone or 2 It is also possible to add or combine more than one species.
一方、本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と、ポリオール及び脂肪族ポリカルボン酸からなる脂肪族ポリエステル、或いは、脂肪族ヒドロキシカルボン酸とポリオール及び/又は脂肪族ポリカルボン酸とからなる脂肪族ポリエステルとを加熱溶融して、エステル交換反応により製造するための反応温度は、用いる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸や、ポリオール及び脂肪族ポリカルボン酸からなる脂肪族ポリエステルや、脂肪族ヒドロキシカルボン酸とポリオール及び/又は脂肪族ポリカルボン酸とからなる脂肪族ポリエステルの種類や分子量によっても異なるため、限定されないが、通常、100℃以上350℃以下、好ましくは150℃以上280℃以下、更に好ましくは、180℃以上250℃以下の範囲が例示できる。100℃未満の温度では用いる前記脂肪族ポリエステルが融解しない場合や、エステル交換反応速度が著しく小さくなり、反応時間が長大となる。一方、350℃を越える場合には用いる前記脂肪族ポリエステル類の熱分解による着色が増加しやすくなる。 On the other hand, the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer used in the present invention is an aliphatic polyester composed of an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and a polyol and an aliphatic polycarboxylic acid, or an aliphatic hydroxycarboxylic acid and a polyol and / or a fat. The reaction temperature for heating and melting an aliphatic polyester composed of an aliphatic polycarboxylic acid and producing it by transesterification is the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid used, the aliphatic polyester composed of a polyol and an aliphatic polycarboxylic acid In addition, since it varies depending on the type and molecular weight of an aliphatic polyester composed of an aliphatic hydroxycarboxylic acid and a polyol and / or an aliphatic polycarboxylic acid, it is not limited, but is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher. 280 ° C or lower, even better Details, can be exemplified in the range of 180 ° C. or higher 250 ° C. or less. When the aliphatic polyester used is not melted at a temperature lower than 100 ° C., the transesterification rate is remarkably reduced, and the reaction time is prolonged. On the other hand, when the temperature exceeds 350 ° C., coloring due to thermal decomposition of the aliphatic polyester used tends to increase.
本発明において用いられる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と、ポリオール及び脂肪族ポリカルボン酸からなる脂肪族ポリエステル、或いは、脂肪族ヒドロキシカルボン酸とポリオール及び/又は脂肪族ポリカルボン酸とからなる脂肪族ポリエステルとを加熱溶融して、エステル交換反応により製造する際の雰囲気としては、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等のガスから選ばれる1種又は2種以上からなるガスの雰囲気下、流通下、減圧下若しくは加圧下、又はこれらの組み合わせが例示できる。 The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer used in the present invention is an aliphatic polyester comprising an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and a polyol and an aliphatic polycarboxylic acid, or an aliphatic hydroxycarboxylic acid and a polyol and / or an aliphatic poly Examples of the atmosphere when the aliphatic polyester composed of carboxylic acid is heated and melted and produced by transesterification include nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, carbon number of 1 to 4 Examples thereof include an atmosphere of inert gas such as lower saturated hydrocarbons, and one or more gases selected from gases such as air, under circulation, under reduced pressure or under pressure, or a combination thereof.
これらの内、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸及びエステル交換によって製造される脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの着色を抑制する上で、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等から選ばれる1種又は2種以上の不活性ガスの雰囲気下、加圧下、流通下及び/又は減圧下で行うことが好ましい。減圧状態で反応を実施する場合、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の種類、操作温度によっても異なるが、通常、1.333Pa以上1.014×105Pa以下の範囲が例示できる。
この際使用するガスは、エステル交換反応中の脂肪族ポリエステルの加水分解による分子量低下を抑制する上で、含水量ができるだけ低い乾燥ガスが好ましい。ガスの含水量を露点で示すと、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−40℃以下である。
また、エステル交換に供する前の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸、或いは、脂肪族ポリエステルの含水量は、エステル交換反応中の脂肪族ポリエステルの加水分解による分子量低下を抑制する上で、含水量が低ければ低いほど好ましい。含水量を数値で示すと、好ましくは1,000ppm以下、より好ましくは500ppm以下、更に好ましくは300ppm以下である。
Among these, in order to suppress coloring of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer produced by transesterification, for example, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide or It is preferably carried out under an atmosphere of one or two or more inert gases selected from lower saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms and the like, under pressure, under flow and / or under reduced pressure. When the reaction is carried out in a reduced pressure state, although it varies depending on the type of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and the operating temperature, a range of 1.333 Pa to 1.014 × 10 5 Pa is usually exemplified.
The gas used at this time is preferably a dry gas having as low a water content as possible in order to suppress a decrease in molecular weight due to hydrolysis of the aliphatic polyester during the transesterification reaction. When the moisture content of the gas is indicated by a dew point, it is preferably −10 ° C. or lower, more preferably −40 ° C. or lower.
In addition, the water content of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid or the aliphatic polyester before being subjected to transesterification is such that the water content is low in order to suppress a decrease in molecular weight due to hydrolysis of the aliphatic polyester during the transesterification reaction. The lower the better. When the water content is represented by a numerical value, it is preferably 1,000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, and still more preferably 300 ppm or less.
本発明において、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーは、結晶化可能な重量平均分子量を有していれば特に限定はないが、造粒時、或いは、造粒後に必要に応じて実施される乾燥、更には、結晶化操作時の破損や微粉の発生を考慮すると、重量平均分子量が3,000以上であることが好ましい。より好ましくは、5,000以上、更に好ましくは10,000以上、特に好ましくは25,000以上である。一方、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの重量平均分子量の上限には特に限定はないが、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを製造するための溶融状態における重縮合時間が増加し、該プレポリマーが著しく着色する場合や、造粒時の加工性が低下する場合があるため、好ましくは150,000以下、より好ましくは100,000以下、より好ましくは90,000以下、更に好ましくは80,000以下、特に好ましくは70,000以下である。 In the present invention, the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is not particularly limited as long as it has a crystallizable weight average molecular weight, but is dried at the time of granulation or after granulation as necessary. Furthermore, in consideration of breakage during the crystallization operation and generation of fine powder, the weight average molecular weight is preferably 3,000 or more. More preferably, it is 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and particularly preferably 25,000 or more. On the other hand, the upper limit of the weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is not particularly limited, but the polycondensation time in the molten state for producing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer increases, and the prepolymer Is remarkably colored or the workability at the time of granulation may be lowered, and is preferably 150,000 or less, more preferably 100,000 or less, more preferably 90,000 or less, and still more preferably 80,000. Hereinafter, it is particularly preferably 70,000 or less.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを造粒する方法には制限はないが、例えば、溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等のガスから選ばれる1種又は2種以上のガス中で不活性ガス中で固化させることにより塊状物又はストランド状の固体とし、該固体を、粉砕又は裁断して粒子状、ペレット状等にする方法、或いは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや空気中雰囲気下において、溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを、例えば、サンドビック社製ストリップフォーマー、ロートフォーマー、ダブルロールフィーダー、カイザー社製ロータリー式ドロップフォーマー、及び、ピストン式ドロップフォーマー等により、液滴化してペレット状等の固体とする方法、前記方法により液滴化した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを水等の液体と接触させることにより粒子状やペレット状等の固体にする方法、溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを水等の液体と接触させることにより塊状物等の固体とし、該塊状物等を粉砕して粒子状にする方法、溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを必要に応じてギアポンプを経由した後ダイスから押出した後、或いは、押出機に移した後に水等の液体と接触させることによりストランド状、或いはシート状の固体を得、該固体をペレット化、或いはチップ化する方法等が挙げられる。 The method for granulating the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is not limited. For example, the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer in a molten state is converted into nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide or A solid or a strand-like material is solidified in an inert gas in one or two or more gases selected from an inert gas such as a lower saturated hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms and a gas such as air. A solid, and the solid is pulverized or cut into particles, pellets, or the like, or nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, or a lower saturated hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms In an inert gas or air atmosphere such as aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer in a molten state, for example, Sandvik Using a strip former, funnel former, double roll feeder, Kaiser rotary drop former, piston type drop former, etc. to form droplets into solids such as pellets, etc. A method of bringing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer into contact with a liquid such as water to form a solid such as particles or pellets, and bringing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer in a molten state into contact with a liquid such as water After the extrusion of the molten aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer through a gear pump as necessary, after extruding from a die, a solid such as a lump by pulverizing the lump etc. Alternatively, it is moved into an extruder and then brought into contact with a liquid such as water to form a strand or Obtained bets solid, pelleted solid, or a method in which chips and the like.
溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを水等の液体と接触させる方法は、何ら限定されるものではなく、例えば、溶融状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを水や温水等に滴下して固化させることにより、球状のペレットが得られる。
本発明において、造粒された脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物と称する。
本発明において、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の粒子形状やペレット形状には制限はないが、一般的な形状は、粉末状、粉砕状、チップ状、球状、円柱状、タブレット状、マーブル状等である。
The method for bringing the molten aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer into contact with a liquid such as water is not limited in any way. For example, the molten aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is dropped into water or hot water. Thus, a spherical pellet is obtained by solidifying.
In the present invention, the granulated aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer is referred to as an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granule.
In the present invention, there is no limitation on the particle shape or pellet shape of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material, but general shapes are powdery, pulverized, chip-like, spherical, cylindrical, tablet-like, marble-like Etc.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の粒子径は制限されない。一般的には、固体状のポリマーの粒子径は小さいほど表面積が増大するため、引き続いて実施する固相重合時の反応面では有利であるが、取り扱い性や固相重合時の割れやすさを考慮すると、通常、最大径が0.05mm以上20mm以下であることが好ましく、0.1mm以上10mm以下がより好ましく、1mm以上5mm以下が更に好ましい。
造粒を、水等の液体と接触させることにより行う場合には、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等、或いはこれらの混合物からなる気体等により表面付着液体を除去する方法、遠心脱水機等で脱水する方法、又は、これらの組合せで表面付着液体を除去することができる。また、従来公知の方法、例えば、減圧下、ガス流通下、或いはこれらの混合条件下において、攪拌、混合、流動、又はこれらの混合条件下で、乾燥を行うことができる。更に、これらの方法を組み合わせて行うことも可能である。
The particle diameter of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material is not limited. In general, the smaller the particle size of a solid polymer, the larger the surface area. Therefore, it is advantageous in terms of the reaction surface during the subsequent solid-phase polymerization, but it is easy to handle and easy to crack during solid-phase polymerization. In consideration, the maximum diameter is usually preferably 0.05 mm or more and 20 mm or less, more preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less, and further preferably 1 mm or more and 5 mm or less.
When granulation is carried out by contacting with a liquid such as water, an inert gas such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, or a lower saturated hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, Surface adhering liquid can be removed by a method of removing the surface adhering liquid with air or the like or a gas comprising a mixture thereof, a method of dehydrating with a centrifugal dehydrator or the like, or a combination thereof. In addition, drying can be performed under a conventionally known method, for example, stirring, mixing, flowing, or mixing conditions under reduced pressure, gas flow, or mixing conditions thereof. Furthermore, it is also possible to carry out by combining these methods.
乾燥の際に、ガスを流通させる場合には、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等のガスから選ばれる1種又は2種以上からなるガスを用いることができる。
乾燥させる際の温度は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の融点以下の温度範囲であれば、特に限定はない。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物が乾燥中に結晶化し、融点を有する粒状物となる場合、更に、該融点が乾燥操作によって高まる場合には、高まった後の融点までの範囲で乾燥を行うことが可能である。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の加水分解による分子量低下を抑制し、効率的に乾燥を行う上で、10℃以上150℃以下の温度で実施することが好ましく、30℃以上140℃以下の温度で実施することが更に好ましく、50℃以上140℃以下の温度で実施することがより好ましい。乾燥する際の温度は上記範囲内であれば一定である必要はなく、高めることも、或いは、低めることも可能である。
When the gas is circulated at the time of drying, for example, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide gas or an inert gas such as lower saturated hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms, air, etc. A gas composed of one or more selected from these gases can be used.
The temperature at the time of drying is not particularly limited as long as it is a temperature range below the melting point of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material. When the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material is crystallized during drying to become a granular material having a melting point, and further when the melting point is increased by a drying operation, drying is performed within the range up to the melting point after the increase. Is possible. It is preferable to carry out at a temperature of 10 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, in order to suppress a decrease in molecular weight due to hydrolysis of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product and efficiently dry, It is more preferable to carry out at a temperature, and it is more preferable to carry out at a temperature of 50 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. The temperature at the time of drying need not be constant as long as it is within the above range, and can be increased or decreased.
乾燥させる際の時間は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の含水量が十分に低減可能な時間であれば特に限定はなく、通常10秒〜100時間の範囲である。
本発明における結晶化処理とは、示差走査型熱量計(DSC)を用いて−20℃から10℃の昇温速度で250℃まで測定を行い、検出された吸熱ピーク面積及び発熱ピーク面積を個別に求め、測定に供した試料重量から単位重量当たりの熱量(J/g)に換算して得られた発熱量の絶対値(以下、△Hc、と略記する)と吸熱量の絶対値(以下、△Hm、と略記する)との差である[△Hm−△Hc]の値が、10J/g以上の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を得る処理のことをいう。[△Hm−△Hc]の値が10J/g未満の場合には、引き続いて実施される固相重合が、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の融着や凝集により困難となる。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の[△Hm−△Hc]としては、20J/g以上が好ましく、30J/g以上がより好ましい。
The time for drying is not particularly limited as long as the water content of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates can be sufficiently reduced, and is usually in the range of 10 seconds to 100 hours.
In the present invention, the crystallization treatment is performed by measuring from −20 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of −20 ° C. using a differential scanning calorimeter (DSC), and the detected endothermic peak area and exothermic peak area are individually determined. The absolute value of the calorific value (hereinafter abbreviated as ΔHc) and the absolute value of the endothermic amount (hereinafter, abbreviated as “JC / g”) converted from the weight of the sample used for measurement to the unit weight. , Which is abbreviated as ΔHm), is a treatment for obtaining aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granules having a value of [ΔHm−ΔHc] of 10 J / g or more. When the value of [ΔHm−ΔHc] is less than 10 J / g, subsequent solid phase polymerization becomes difficult due to fusion and aggregation of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates. [ΔHm−ΔHc] of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulate is preferably 20 J / g or more, and more preferably 30 J / g or more.
本発明では、[△Hm−△Hc]の値が10J/g以上である脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物と称する。
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーを造粒する際に経由する固体状態において既に上記[△Hm−△Hc]の値が10J/g以上である場合や、必要に応じて実施される表面付着液体を除去する際、或いは、必要に応じて実施される粒状物の乾燥の際に[△Hm−△Hc]の値が10J/g以上となる場合には、該操作は結晶化処理に包含される。
In the present invention, an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material having a [ΔHm−ΔHc] value of 10 J / g or more is referred to as an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product.
Surface adhering liquid that is carried out when the value of [ΔHm−ΔHc] is already 10 J / g or more in the solid state that is passed through the granulation of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer, or when necessary If the value of [ΔHm-ΔHc] is 10 J / g or more when removing the particulate matter or drying the granular material as necessary, the operation is included in the crystallization treatment. The
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を結晶化処理する場合、該結晶化処理の方法には制限はなく、公知の方法が利用できる。例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等のガスから選ばれる1種又は2種以上からなるガスの雰囲気下、流通下、減圧下若しくは加圧下、又はこれらの組み合わせにおいて、加熱することにより結晶化させる方法、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガス雰囲気下、流通下、加圧下若しくは減圧下、又はこれらの組み合わせにより行う方法、結晶化させる温度において固体状の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物が溶解しない液体、例えば、水、アルコール類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ケトン類、エーテル類、エステル類等や、これらの混合物等と接触させる方法等が用いられる。 When the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material is crystallized, there is no limitation on the method of the crystallizing treatment, and a known method can be used. For example, it is composed of one or more selected from inert gases such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, lower saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, and gases such as air. In a gas atmosphere, under circulation, under reduced pressure or under pressure, or a combination thereof, a method of crystallizing by heating, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, carbon number 1 to 4 A method in which the solid aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates are not dissolved at a temperature for crystallization at a temperature under the inert gas atmosphere, such as lower saturated hydrocarbons, etc., under circulation, under pressure or under reduced pressure, or a combination thereof. , For example, water, alcohols, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ketones, ethers, esters, etc. , And a method of contacting these mixtures are used.
更に様式として、静置状態で行う方法、機械的撹拌を加えつつ行う方法(例えば、撹拌翼を用いる方法)、竪型、横型、又は斜め型の槽又は塔自体を回転、又は振動させることにより固体混合をさせつつ行う方法、竪型、又は斜め型の槽又は塔の上部より下部へ、又は下部より上部へ移相しながら行う方法、気体により流動させつつ行う方法、或いは、これらの組合せによる方法等が挙げられる。
結晶化処理する際の温度は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの組成比や共重合化合物の種類等により異なるが、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーのガラス転移温度以上、かつ、220℃以下の範囲である。
Furthermore, as a mode, by rotating or vibrating a method of performing in a stationary state, a method of performing mechanical stirring (for example, a method of using a stirring blade), a vertical, horizontal, or slanted tank or tower itself A method of performing solid mixing, a method of performing phase shift from the upper part to the lower part of the tank or tower or tower, or a method of performing phase movement from the lower part to the upper part, a method of performing the flow by gas, or a combination thereof Methods and the like.
The temperature at the time of crystallization treatment varies depending on the composition ratio of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer, the type of copolymer compound, etc., but is not less than the glass transition temperature of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer and not more than 220 ° C. Range.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の結晶化処理に要する時間は任意である。一般的には、0.5分以上10時間以下、好ましくは、1分以上8時間以下、より好ましくは、5分以上6時間以下である。結晶化処理は、回分式及び/又は連続式の反応様式で行うことができる。また、多段階に分けて実施することもできる。
また、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を前記の公知の方法による結晶化処理に先立って、前記結晶化途中での該造粒物の融着を防止するため、予め、25℃以上200℃以下の温度の水蒸気を容積1リットル当たり0.001モル以上0.135モル以下含有する窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや空気等から選ばれる一種又は二種以上の気体、或いは、温度、圧力条件によってはスチーム等、水蒸気単独の気体と接触処理して該脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の表面を結晶化処理する方法を行うことも可能である。
The time required for the crystallization treatment of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particles is arbitrary. Generally, it is 0.5 minutes or more and 10 hours or less, preferably 1 minute or more and 8 hours or less, more preferably 5 minutes or more and 6 hours or less. The crystallization treatment can be carried out in a batch and / or continuous reaction mode. It can also be carried out in multiple stages.
Further, prior to the crystallization treatment of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material by the above-mentioned known method, in order to prevent fusion of the granulated product during the crystallization, 25 ° C. or more and 200 ° C. or less in advance. Containing water vapor at a temperature of 0.001 mol to 0.135 mol per liter, such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide or lower saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms. Crystallize the surface of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates by contact treatment with one or two or more gases selected from active gas or air, or depending on temperature and pressure conditions, steam or other gas such as steam. It is also possible to carry out a processing method.
水蒸気を含有する気体と脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物とを接触させる際には、効率的に脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物の表面を結晶化させる上で、水蒸気を含有する気体を、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物1kg当たり、0.5g以上を供給するか、或いは、存在させることにより行うことが好ましい。脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物と水蒸気を含有する気体との接触は、大気圧雰囲気下、加圧下、流通下及び/又は減圧下で行うことが可能である。これらの内、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物と水蒸気を含有する気体との接触を連続的に、工業的に容易に実施するためには、水蒸気を含有する気体の大気圧雰囲気下、或いは、流通下で操作を行うことが、好ましい。 When the gas containing water vapor and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates are brought into contact with each other, the gas containing water vapor is added to the fat to efficiently crystallize the surface of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates. It is preferable to carry out by supplying or presenting 0.5 g or more per 1 kg of the group polyhydroxycarboxylic acid granular material. The contact between the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates and the gas containing water vapor can be carried out under an atmospheric pressure atmosphere, under pressure, under flow and / or under reduced pressure. Among these, in order to continuously and industrially easily make contact between the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates and the gas containing water vapor in an industrially easy manner, or under the atmospheric pressure atmosphere of the gas containing water vapor, or It is preferred to operate under distribution.
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を水蒸気を含有する気体と接触させる際の時間は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの種類や分子量、或いは、気体中の水蒸気の量、温度等によっても異なるため特に限定はないが、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸プレポリマーの加水分解を抑制する上で、1秒以上15分以下が好ましく、10秒以上10分以下が更に好ましく、20秒以上5分以下がより好ましい。
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物を水蒸気を含む気体と接触させる方法は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物が水蒸気を含む気体と接触可能であれば特に限定されるものではなく、回分式及び/又は連続式の1種又は2種以上の装置を組み合わせて行うことができる。
The time when the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulates are brought into contact with the gas containing water vapor varies depending on the type and molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer, the amount of water vapor in the gas, the temperature, and the like. Although there is no particular limitation, in order to suppress hydrolysis of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid prepolymer, it is preferably 1 second to 15 minutes, more preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 20 seconds to 5 minutes. preferable.
The method of bringing the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granules into contact with the gas containing water vapor is not particularly limited as long as the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granules can come into contact with the gas containing water vapor. Or it can carry out combining 1 type, or 2 or more types of apparatus of a continuous type.
本発明において、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の分子量は、固相重合時の破損や微粉の発生を考慮すると、重量平均分子量が3,000以上であることが好ましい。より好ましくは、5,000以上、特に好ましくは10,000以上である。更に、固相重合反応の反応速度が増大する点で、最も好ましくは25,000以上である。
本発明において、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を固相重合する際の条件としては、該粒状結晶化物が固体状態を維持する温度において、1kPa以下の圧力範囲で、90m/hr以上の空塔速度でガスを流通させることが必要である。
本発明における空塔速度の値は、反応温度及び反応圧力条件下における値のことをさす。
In the present invention, the weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is preferably 3,000 or more in consideration of damage during solid phase polymerization and generation of fine powder. More preferably, it is 5,000 or more, and particularly preferably 10,000 or more. Furthermore, it is most preferably 25,000 or more in that the reaction rate of the solid phase polymerization reaction is increased.
In the present invention, the conditions for solid-phase polymerization of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product are as follows: the temperature at which the granular crystallized product maintains a solid state is an air pressure of 90 m / hr or higher in a pressure range of 1 kPa or lower. It is necessary to circulate the gas at the tower speed.
The value of the superficial velocity in the present invention refers to the value under the reaction temperature and reaction pressure conditions.
固相重合反応を行う際の圧力が1kPaを越える場合、或いは、固相重合反応を行う際の流通ガスの空塔速度が90m/hr未満の場合には、反応速度が顕著に低下し、固相重合時間が長大となるため好ましくない。
固相重合反応速度を考慮した場合、固相重合を行う際の圧力は低いほど好ましく、好ましくは0.8kPa以下、より好ましくは0.6kPa以下、更に好ましくは、0.4kPa以下、特に好ましくは、0.2kPa以下の範囲である。圧力の下限については特に限定はないが、真空設備が大型化することを考慮すると、通常0.0001kPa以上である。固相重合を行う際の圧力は、前記範囲であれば、一定である必要はなく、高めることも、或いは低めることも、更には、これらを組み合わせて変化させることが可能である。
When the pressure during the solid-phase polymerization reaction exceeds 1 kPa, or when the superficial velocity of the flow gas during the solid-phase polymerization reaction is less than 90 m / hr, the reaction rate is significantly reduced, This is not preferable because the phase polymerization time becomes long.
In consideration of the solid-phase polymerization reaction rate, the pressure during the solid-phase polymerization is preferably as low as possible, preferably 0.8 kPa or less, more preferably 0.6 kPa or less, still more preferably 0.4 kPa or less, particularly preferably. The range is 0.2 kPa or less. Although there is no limitation in particular about the minimum of a pressure, when considering that a vacuum installation enlarges, it is 0.0001 kPa or more normally. If the pressure at the time of performing solid phase polymerization is in the above-mentioned range, it is not necessary to be constant, and it can be increased or decreased, or can be changed in combination.
流通ガスの空塔速度は固相重合反応速度を考慮すると大きければ大きいほど好ましく、好ましくは110m/hr以上、より好ましくは150m/hr以上、更に好ましくは180m/hr、特に好ましくは200m/hr以上である。流通ガスの空塔速度の上限には特に限定はないが、固相重合反応中の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の流動化現象を抑制する上で、250,000m/hr以下が好ましく、150,000m/hr以下がより好ましい。空塔速度は、前記範囲内であれば、増加させる、或いは減少させることも、更には、これらを組み合わせて変化させることが可能である。空塔速度は、反応時の圧力と以下に述べる流通ガス量及び反応装置の内部径を適宜選択することにより適宜変化させることが可能である。
ガスを流通させる場合の流量は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の形状、粒径や結晶性等や、固相重合反応を行う温度、圧力、或いは、流通ガスの空塔速度等を考慮し、十分に重量平均分子量が高い脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を得ることができる程度に生成した水を留去することができればよい。
The superficial velocity of the flow gas is preferably as large as possible considering the solid phase polymerization reaction rate, preferably 110 m / hr or more, more preferably 150 m / hr or more, still more preferably 180 m / hr, particularly preferably 200 m / hr or more. It is. The upper limit of the superficial velocity of the flow gas is not particularly limited, but is preferably 250,000 m / hr or less in order to suppress the fluidization phenomenon of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product during the solid phase polymerization reaction, 150,000 m / hr or less is more preferable. As long as the superficial velocity is within the above range, it can be increased, decreased, or further combined. The superficial velocity can be changed as appropriate by appropriately selecting the pressure during the reaction, the amount of flow gas described below, and the internal diameter of the reaction apparatus.
The flow rate when the gas is circulated takes into account the shape, particle size, crystallinity, etc. of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallization product, the temperature and pressure at which the solid-phase polymerization reaction is carried out, or the superficial velocity of the circulation gas. It is only necessary to distill off the water produced to such an extent that a granular crystallized product of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having a sufficiently high weight average molecular weight can be obtained.
一般的に、流通するガスの流量が多いほど、生成した水を除去する効率が高いが、通常、結晶化プレポリマー1kg当たり、常圧、20℃換算で0.01リットル/hr以上の範囲である。重縮合反応速度向上の観点から流通ガスの流量は、好ましくは0.1リットル/hr以上、より好ましくは0.5リットル/hr以上の範囲である。流通ガス流量の上限は、本発明の固相重合条件を満足する範囲であれば特に限定はないが、結晶化プレポリマー1kg当たり、常圧換算で100リットル/hrを超えて多くしても重縮合反応速度の向上に対する寄与が小さくなるため、100リットル/hrを超えて多くする必要がない。重縮合反応速度向上の観点から流通ガスの流量は、好ましくは80リットル/hr以下、より好ましくは60リットル/hr以下、更に好ましくは50リットル/hr以下、特に好ましくは40リットル/hr以下の範囲である。流通ガスの流量は、前記範囲内であれば、増加させる、或いは減少させることも、更には、これらを組み合わせて変化させることが可能である。 In general, the greater the flow rate of the gas that flows, the higher the efficiency of removing the generated water, but usually within the range of 0.01 liter / hr or more per kg of crystallization prepolymer in terms of normal pressure and 20 ° C. is there. From the viewpoint of improving the polycondensation reaction rate, the flow rate of the flow gas is preferably 0.1 liter / hr or more, more preferably 0.5 liter / hr or more. The upper limit of the flow rate of the circulating gas is not particularly limited as long as it satisfies the solid-state polymerization conditions of the present invention. However, even if it exceeds 100 liters / hr in terms of normal pressure per kg of the crystallization prepolymer, the flow rate can be increased. Since the contribution to the improvement of the condensation reaction rate is small, it is not necessary to increase the amount exceeding 100 liters / hr. From the viewpoint of improving the polycondensation reaction rate, the flow rate of the flow gas is preferably 80 liter / hr or less, more preferably 60 liter / hr or less, further preferably 50 liter / hr or less, particularly preferably 40 liter / hr or less. It is. If the flow rate of the circulating gas is within the above range, it can be increased or decreased, or can be changed in combination.
流通ガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや空気等から選ばれる1種又は2種以上からなるガスが挙げられる。これらの流通ガスの内、固相重合中の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の着色を抑制する上で、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスから選ばれる1種又は2種以上からなるガスが好ましく用いられる。
流通させる不活性ガスは、含水量ができるだけ低く、実質的に無水状態の乾燥ガスが好ましい。含水量が多い場合には固相重合反応で生成した水が効率よく除去できないために重合速度が遅くなる。流通ガスの含水量を露点で示すと、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−40℃以下、更に好ましくは−50℃以下、特に好ましくは−60℃以下である。流通させるガスは、モレキュラーシーブ類やイオン交換樹脂類等を充填した層に通すこと、或いは、冷却することにより脱水して使用することができる。
The circulating gas is composed of one or more selected from inert gases such as nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, lower saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms, air, and the like. Gas. Among these gases, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, carbon dioxide, lower saturation with 1 to 4 carbon atoms is used to suppress coloring of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid during solid-phase polymerization. A gas composed of one or more selected from inert gases such as hydrocarbons is preferably used.
The inert gas to be circulated is preferably a dry gas that has a water content as low as possible and is substantially anhydrous. When the water content is high, the water produced by the solid-phase polymerization reaction cannot be removed efficiently, and the polymerization rate becomes slow. When the water content of the circulating gas is indicated by a dew point, it is preferably −10 ° C. or lower, more preferably −40 ° C. or lower, still more preferably −50 ° C. or lower, and particularly preferably −60 ° C. or lower. The gas to be circulated can be used after passing through a layer filled with molecular sieves, ion exchange resins or the like, or dehydrated by cooling.
固相重合を行う際の反応温度は、反応系に存在する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物が実質的に固体状態を維持していれば制限されなく、通常、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物のガラス転移温度以上融点未満の範囲である。固相重合の重合速度を考慮すると、好ましくは100℃以上脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の融点未満であることが好ましく、より好ましくは120℃以上脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の(融点−5℃)以下、更に好ましくは130℃以上脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の(融点−10)℃以下の温度範囲である。この際、固相重合を行う際の反応温度は、前記した温度の範囲内であれば、反応中一定である必要はない。 The reaction temperature at the time of performing solid-phase polymerization is not limited as long as the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulate crystallized product existing in the reaction system is maintained in a substantially solid state. It is in the range from the glass transition temperature of the crystallized product to less than the melting point. Considering the polymerization rate of solid phase polymerization, it is preferably 100 ° C. or higher and lower than the melting point of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product, more preferably 120 ° C. or higher and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product ( The melting point is −5 ° C.) or less, more preferably 130 ° C. or more and the temperature range of (melting point−10) ° C. or less of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallization product. At this time, the reaction temperature during solid-phase polymerization need not be constant during the reaction as long as it is within the above-mentioned temperature range.
固相重合反応中、分子量の増加やアニール効果により脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の融点が上昇する場合、その時点における脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の融点の範囲まで反応温度を上げて固相重合反応を実施することも可能である。
固相重合反応に要する時間は、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の種類や該粒状結晶化物の分子量、或いは、目的とする脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の分子量、使用する重縮合器の形式、反応条件によっても異なり、限定されるものではないが、好ましくは通常0.5時間以上100時間以下、より好ましくは2時間以上50時間以下である。
During the solid-state polymerization reaction, if the melting point of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product increases due to an increase in molecular weight or annealing effect, the reaction temperature is raised to the melting point range of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product at that time. It is also possible to carry out a solid phase polymerization reaction.
The time required for the solid phase polymerization reaction depends on the type of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, the molecular weight of the granular crystallized product, the molecular weight of the target aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, the type of polycondensator used, and the reaction conditions. Although not limited, it is preferably 0.5 hours or more and 100 hours or less, more preferably 2 hours or more and 50 hours or less.
固相重合を行う装置、並びに、流通ガスと脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物との接触方法は、本発明の要件を満足することができれば特に限定はなく、従来公知の回分式及び/又は連続式の1種又は2種以上の反応装置や、流通ガスとの接触方法を組み合わせて行うことができる。例えば、固相重合を行う装置としては、縦型、或いは横型の固定床型反応機、移動床型反応機等が例示できる。これらの内、縦型の固定床型反応機、並びに、移動床型反応機が好ましく用いられる。
前記装置の内部は、本発明の要件を満足することができる範囲で固相重合が可能であれば特に限定はなく、テーパー状であっても、凹凸があってもよい。
There are no particular limitations on the apparatus for performing solid phase polymerization, and the method for contacting the flow gas with the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product as long as the requirements of the present invention can be satisfied. It can be carried out by combining a continuous type of reaction device of one type or two or more types and a contact method with a circulating gas. For example, as an apparatus for performing solid phase polymerization, a vertical or horizontal fixed bed reactor, a moving bed reactor, or the like can be exemplified. Of these, vertical fixed bed reactors and moving bed reactors are preferably used.
The inside of the apparatus is not particularly limited as long as solid phase polymerization can be performed within a range that can satisfy the requirements of the present invention, and may be tapered or uneven.
更に、前記装置の内部には、支持体があってもよい。該支持体は、固相重合反応機の上部に直接接続されていてもよいし、重合機の下部に直接接続されていてもよい。また、上部及び下部の双方に接続されていてもよい。支持体の断面の形状には制限はなく、通常、円状、長円状、三角状、四角形状、多角形状、星形状等の形状から選ばれる。断面の形状は、長さ方向に一定であってもよいし、異なっていてもよい。更に、支持体は、中空状のものであってもよい。支持体が中空の場合、中空部に加熱媒体を入れる方法等も可能である。支持体は、単一のものであってもよいし、複数を組み合わせたものでもよい。また、支持体の表面は平滑であってもよく、凹凸があってもよい。また、部分的に突起を有するものであってもよい。 Furthermore, there may be a support inside the device. The support may be directly connected to the upper part of the solid phase polymerization reactor, or may be directly connected to the lower part of the polymerization machine. Moreover, you may connect to both upper part and the lower part. There is no restriction | limiting in the shape of the cross section of a support body, Usually, it selects from shapes, such as circular shape, ellipse shape, triangular shape, square shape, polygonal shape, star shape. The shape of the cross section may be constant in the length direction or may be different. Further, the support may be hollow. When the support is hollow, a method of putting a heating medium in the hollow part is also possible. The support may be a single support or a combination of multiple supports. Further, the surface of the support may be smooth or uneven. Moreover, you may have a protrusion partially.
また、例えば、流通ガスと脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の接触方法としては、固相重合を固定床型反応機を用いて実施する場合には、流通ガスを例えば反応機の上方、或いは、下方、或いは、横等から流通させることが可能である。
また、固相重合を移動床型反応機を用いて実施する場合には、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物と流通ガスとを交流接触させる方法、或いは、流通ガスと並流接触させる方法等が例示できる。また、移動床型反応機を用いる場合には、移動方向の先端或いは先端付近にある脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の一部を逐次或いは連続的に抜き出しながら反応を行うことも可能である。また、必要に応じて移動方向とは逆方向の末端部から、固相重合に供する脂肪族ヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を逐次或いは連続的に供給することも可能である。前記の方法の内、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物と流通ガスとを交流接触させる方法は、高い分子量を有する脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を得ることができることから、好ましい方法である。
Further, for example, as a method of contacting the flow gas with the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, when the solid phase polymerization is performed using a fixed bed reactor, the flow gas is, for example, above or below the reactor, Alternatively, it can be distributed from the side or the like.
In addition, when solid-phase polymerization is carried out using a moving bed reactor, a method of bringing an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product and a circulating gas into AC contact, or a method of bringing a circulating gas into parallel flow contact, etc. Can be illustrated. Further, when using a moving bed reactor, it is possible to carry out the reaction while sequentially or continuously extracting a part of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at or near the tip in the moving direction. Moreover, it is also possible to supply the aliphatic hydroxycarboxylic acid granular crystallized product to be subjected to solid phase polymerization sequentially or continuously from the end in the direction opposite to the moving direction as required. Among the above methods, the method of alternating contact between the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product and the flow gas is a preferable method because an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid having a high molecular weight can be obtained.
本発明において、減圧を行う設備としては、従来公知の真空ポンプ、例えば、ピストン真空ポンプ等の往復動式ポンプ類、液封真空ポンプ、油回転ポンプ、ルーツ真空ポンプ等の回転ポンプ類、タービン真空ポンプ、分子ポンプ、ターボ分子ポンプ等の機械的ポンプ類、エジェクタポンプ、拡散ポンプ、蒸気噴射ポンプ等の流体作動式ポンプ類、吸着ポンプ、ゲッタポンプ、ゲッタイオンポンプ、スパッタイオンポンプ、クライオポンプなどの気体ため込み式真空ポンプ類等を1種又は2種以上組み合わせて用いることが可能である。
本発明に用いられる重縮合器の材質には制限はなく、通常、ガラス、ステンレススチール、カーボンスチール、ニッケル、ハステロイ、チタン、クロム、ジルコニウム、その他合金や耐熱性の高いポリマー材料等から耐食性等を考慮して選択される。重縮合器の表面は、メッキ、ライニング、不動態処理、酸洗浄、アルカリ洗浄等、必要に応じて種々の処理がされていてもよい。
In the present invention, the equipment for reducing the pressure includes conventionally known vacuum pumps, for example, reciprocating pumps such as piston vacuum pumps, rotary pumps such as liquid ring vacuum pumps, oil rotary pumps, roots vacuum pumps, etc., turbine vacuum Gases such as mechanical pumps such as pumps, molecular pumps, turbo molecular pumps, fluid-operated pumps such as ejector pumps, diffusion pumps, and vapor injection pumps, adsorption pumps, getter pumps, getter ion pumps, sputter ion pumps, cryopumps, etc. Therefore, it is possible to use one type or a combination of two or more types of built-in vacuum pumps.
The material of the polycondenser used in the present invention is not limited, and usually has corrosion resistance etc. from glass, stainless steel, carbon steel, nickel, hastelloy, titanium, chromium, zirconium, other alloys and polymer materials with high heat resistance. Selected in consideration. The surface of the polycondensator may be subjected to various treatments as necessary, such as plating, lining, passivation treatment, acid washing, and alkali washing.
本発明により得られる固相重合後の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は、通常、1,000,000以下である。
本発明で得られる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸は、必要に応じ、重縮合反応後に無水酢酸等の酸無水物、エポキシ化合物等と反応させて、末端変成を行うことも可能である。
本発明の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸には、必要に応じて、公知の、熱安定剤、フェノール系、チオエーテル系等の酸化防止剤等、紫外線防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、防湿剤、防水剤、撥水剤、滑剤、離型剤、顔料、染料、核剤、可塑剤、無機フィラー、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、他の熱可塑性樹脂等を、1種又は2種以上を組み合わせて添加、又は配合することができる。これらの添加剤の量は、通常0.0005質量%以上40質量%以下の範囲であり、好ましくは0.001質量%以上30質量%以下の範囲である。
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid after solid phase polymerization obtained by the present invention is usually 1,000,000 or less.
The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained in the present invention can be subjected to terminal modification by reacting with an acid anhydride such as acetic anhydride, an epoxy compound or the like after the polycondensation reaction, if necessary.
The aliphatic polyhydroxycarboxylic acid of the present invention includes, as necessary, known heat stabilizers, phenol-based, thioether-based antioxidants, ultraviolet inhibitors, hindered amine-based light stabilizers, moisture-proofing agents, waterproofing. Agent, water repellent, lubricant, release agent, pigment, dye, nucleating agent, plasticizer, inorganic filler, fatty acid metal salt such as calcium stearate, other thermoplastic resins, etc. It can be added or blended. The amount of these additives is usually in the range of 0.0005 mass% to 40 mass%, preferably in the range of 0.001 mass% to 30 mass%.
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
本発明で用いる重合体の特性は、以下に示す方法により測定する。
(1)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を構成するモノマー単位の含有量比
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を凍結粉砕処理し、真空下、室温(25℃)にて水分量1000ppm以下に乾燥させて得られた粉砕物30mgに対して、1mlの割合で重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶媒に溶解した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶液に、基準物質としてテトラメチルシランを極く少量添加したものを測定試料とする。この測定試料を用いて、400MHz(日本分光社製α―400)の1H−NMRの測定を積算回数500回にて行い、得られた結果を解析してジグリコール酸単位以外のモノマー単位の構成量をモル比で算出する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but these examples do not limit the scope of the present invention.
The characteristics of the polymer used in the present invention are measured by the following method.
(1) Content ratio of monomer units constituting aliphatic polyhydroxycarboxylic acid Obtained by freeze-pulverizing aliphatic polyhydroxycarboxylic acid and drying it under vacuum at room temperature (25 ° C) to a water content of 1000 ppm or less A very small amount of tetramethylsilane was added as a reference substance to a deuterated hexafluoroisopropanol solution of an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid dissolved in a deuterated hexafluoroisopropanol solvent at a rate of 1 ml per 30 mg of the ground product. A sample is used as a measurement sample. Using this measurement sample, 1H-NMR measurement of 400 MHz (manufactured by JASCO Corporation α-400) was performed at a total number of 500 times, and the obtained results were analyzed to construct monomer units other than diglycolic acid units. The amount is calculated as a molar ratio.
(2)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量
東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析装置8020GPCシステムを用い、以下の条件により求める。
使用する溶媒として、予め、80mMのトリフルオロ酢酸ナトリウム(和光純薬社製試薬)を溶解したヘキサフルオロイソプロパノールを調整しておく。すなわち、ヘキサフルオロイソプロパノール1000gに対して、トリフルオロ酢酸ナトリウム6.48gを溶解した溶液(以下、溶離液、と略記する)を調整する。
真空下、室温(25℃)にて水分量1000ppm以下に乾燥して得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の粒状結晶化物1gを精秤した後、前記溶離液150gに溶解し、その後、0.2μmのフィルターにて濾過したものを測定試料溶液として用いる。
カラム温度40℃にて、溶離液を流量1ml/分の条件下でカラム[カラム構成は、ガードカラムとして東ソー(株)社製TskguardcolumnHHR−H(登録商標)を用い、東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G5000HHR、及び東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G3000HHRの各1本ずつを直列に配置]を通し、分子量1,577,000、685,000、333,000、100,250、62,600、24,300、12,700、4,700、1,680、1140の、分子量既知のPolymer Laboratories社製単分散ポリメタクリル酸メチル標準物質、及びメタクリル酸メチルモノマー(分子量100)のRI検出による溶出時間から求めた検量線を予め作成し、その溶出時間から重量平均分子量を算出する。
(2) Weight average molecular weight of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid Using a gel permeation chromatography (GPC) analyzer 8020GPC system manufactured by Tosoh Corporation, the weight average molecular weight is obtained under the following conditions.
As a solvent to be used, hexafluoroisopropanol in which 80 mM sodium trifluoroacetate (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is dissolved is prepared in advance. That is, a solution in which 6.48 g of sodium trifluoroacetate is dissolved in 1000 g of hexafluoroisopropanol (hereinafter abbreviated as an eluent) is prepared.
After precisely weighing 1 g of a granular crystallized product of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained by drying to a water content of 1000 ppm or less at room temperature (25 ° C.) under vacuum, it was dissolved in 150 g of the eluent, and then 0. What was filtered with a 2 μm filter is used as a measurement sample solution.
At a column temperature of 40 ° C., the eluent was supplied under the condition of a flow rate of 1 ml / min. [Column configuration is Tsquardcolumn HHR-H (registered trademark) manufactured by Tosoh Corporation as a guard column, and Tskel (manufactured by Tosoh Corporation) (Registered trademark) G5000HHR and Tosoh Co., Ltd. Tskel (registered trademark) G3000HHR one by one in series], molecular weight 1,577,000, 685,000, 333,000, 100,250, 62 , 600, 24, 300, 12,700, 4,700, 1,680, 1140, RI dispersion of monodisperse polymethyl methacrylate standard material and molecular weight monomer (molecular weight 100) manufactured by Polymer Laboratories with known molecular weight Prepare a calibration curve obtained from the elution time by The weight average molecular weight is calculated from the delivery time.
(3)脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の結晶化熱量、融解熱量、ガラス転移温度、並びに、融点の測定方法
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を真空下、室温(25℃)にて水分量1000ppm以下に乾燥して得た粒状結晶化物そのものを試料とし、示差走査熱量計(DSC)により、JIS K7121に準拠した次の測定条件で測定する。
試料重量:約25mg
温度条件:−20℃〜250℃
昇温速度:10℃/分
(3) Measurement method of crystallization calorific value, heat of fusion, glass transition temperature, and melting point of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid Moisture content of 1000 ppm at room temperature (25 ° C.) under vacuum of aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product The granular crystallized product itself obtained by drying is used as a sample and measured by a differential scanning calorimeter (DSC) under the following measurement conditions based on JIS K7121.
Sample weight: about 25mg
Temperature condition: -20 ° C to 250 ° C
Temperature increase rate: 10 ° C / min
(4)微粉の発生量
100g以上の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の粒状物を50メッシュのふるい上で水洗し、粒状物表面に付着した50メッシュ未満のサイズの微粉を除去し、50メッシュ以上の粒状物とを分離する。微粉及び粒状物を、室温(25℃)にて真空下、24時間以上乾燥させて、各々の重量を測定する。微粉の発生量は、乾燥後の微粉の質量の、乾燥後の微粉及び粒状物の質量の総和に対する質量分率(質量%)で表す。
(4) Amount of fine powder 100 g or more of an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material was washed on a 50 mesh sieve to remove fine powder having a size of less than 50 mesh adhering to the surface of the granular material. Separate particulates. The fine powder and the granular material are dried at room temperature (25 ° C.) under vacuum for 24 hours or more, and each weight is measured. The amount of fine powder generated is expressed as a mass fraction (% by mass) of the mass of the fine powder after drying to the sum of the mass of the fine powder after drying and the granular material.
[樹脂製造例1]
ガラス製留出管及びグラスライニングされた平羽根型撹拌翼を備えた邪魔板付きのガラスライニングされた20リットルのオートクレーブに、70質量%グリコール酸水溶液(デュポン社製Glypure70)を10kg、90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)を1.26kg、ネオペンチルグリコール(和光純薬社性試薬特級品)2.7g及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。
引き続き、オートクレーブを窒素気流下にて150℃に加熱し、1.5時間保持して脱水を行った。次いで、圧力を徐々に下げ5.0×104Paで1時間、2.0×103Paで50分反応させた後、温度を200℃に昇温し、圧力を6.0×102Paに下げて120分重縮合反応を実施した。
次いで得られた重縮合物を溶融状態を維持したまま、窒素置換されたステンレススチール製の20リットルのVCR重合機(登録商標;三菱重工(株)社製)に移送し、引き続き200℃、4×102Paにて6時間反応を継続した。
反応終了後、窒素で加圧し、重合機の底部より重合機の底部より樹脂をストランドとして約10℃の流水中に吐出し、流水中にてカッティングを行った後、遠心脱水して直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Aを作成した。
該粒状物Aを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は55,000、樹脂組成はグリコール酸単位含有率88モル%、ネオペンチルグリコール単位0.03mol%であった。ガラス転移温度は37℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin production example 1]
To a 20-liter glass-lined autoclave with a baffle plate equipped with a glass distilling tube and a glass-lined flat blade-type stirring blade, 10 kg, 90% by mass of a 70 mass% glycolic acid aqueous solution (Glypure 70 manufactured by DuPont). 1.26 kg of L-lactic acid aqueous solution (Pureac HiPure 90), 2.7 g of neopentyl glycol (special grade of Wako Pure Chemicals) and 0.05% by mass of tetraisopropoxygermanium (monomer) After charging 2 × 10 −6 mol) as germanium metal atoms per gram, nitrogen substitution was performed.
Subsequently, the autoclave was heated to 150 ° C. under a nitrogen stream and kept for 1.5 hours for dehydration. Next, the pressure was gradually lowered and reacted at 5.0 × 10 4 Pa for 1 hour and 2.0 × 10 3 Pa for 50 minutes, then the temperature was raised to 200 ° C. and the pressure was 6.0 × 10 2. The pressure was reduced to Pa, and the polycondensation reaction was carried out for 120 minutes.
Next, the obtained polycondensate was transferred to a 20-liter stainless steel VCR polymerization machine (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.), which was replaced with nitrogen, while maintaining the molten state. The reaction was continued at × 10 2 Pa for 6 hours.
After completion of the reaction, the pressure was increased with nitrogen, and the resin was discharged as a strand from the bottom of the polymerization machine into running water at about 10 ° C., and after cutting in running water, centrifugal dehydration was performed to obtain a diameter of 2 mm. A cylindrical amorphous polyhydroxycarboxylic acid granular material A having a length of 3 mm was prepared.
The granule A was dried at room temperature (25 ° C.) under vacuum for 24 hours, and the pellets having a water content of 1000 ppm or less had a weight average molecular weight of 55,000, the resin composition had a glycolic acid unit content of 88 mol%, and neopentyl glycol units. It was 0.03 mol%. The glass transition temperature was 37 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[樹脂製造例2]
ガラス製留出管及びグラスライニングされた平羽根型撹拌翼を備えた邪魔板付きのガラスライニングされた20リットルのオートクレーブに、70質量%グリコール酸水溶液(デュポン社製Glypure70)を10kg、90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)を1.26kg、ネオペンチルグリコール(和光純薬社性試薬特級品)2.7g及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。引き続き、オートクレーブを窒素気流下にて150℃に加熱し、1.5時間保持して脱水を行った。次いで、圧力を徐々に下げ5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで50分、5.0×103Paで50分、2.0×103Paで50分反応させた後、温度を200℃に昇温し、圧力を6.0×102Paに下げて70分重縮合反応を実施した。反応終了後、窒素で加圧し、重合機の底部より樹脂をストランドとして約10℃の流水中に吐出し、流水中にてカッティングを行った後、遠心脱水して直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Bを作成した。
該粒状物Bを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は7,000、樹脂組成はグリコール酸単位含有率88モル%、ネオペンチルグリコール単位0.03mol%であった。ガラス転移温度は37℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin production example 2]
To a 20-liter glass-lined autoclave with a baffle plate equipped with a glass distilling tube and a glass-lined flat blade-type stirring blade, 10 kg, 90% by mass of a 70 mass% glycolic acid aqueous solution (Glypure 70 manufactured by DuPont). 1.26 kg of L-lactic acid aqueous solution (Pureac HiPure 90), 2.7 g of neopentyl glycol (special grade of Wako Pure Chemicals) and 0.05% by mass of tetraisopropoxygermanium (monomer) After charging 2 × 10 −6 mol) as germanium metal atoms per gram, nitrogen substitution was performed. Subsequently, the autoclave was heated to 150 ° C. under a nitrogen stream and kept for 1.5 hours for dehydration. Then, the pressure is gradually lowered at 5.0 × 10 4 Pa for 1 hour, 2.5 × 10 4 Pa for 0.5 hour, 1.0 × 10 4 Pa for 50 minutes, and 5.0 × 10 3 Pa. After 50 minutes of reaction at 2.0 × 10 3 Pa for 50 minutes, the temperature was raised to 200 ° C., the pressure was lowered to 6.0 × 10 2 Pa, and a polycondensation reaction was performed for 70 minutes. After completion of the reaction, pressurize with nitrogen, discharge the resin as a strand from the bottom of the polymerization machine into running water at about 10 ° C., perform cutting in running water, perform centrifugal dehydration, and circle with a diameter of 2 mm and a length of 3 mm. Columnar amorphous aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granules B were prepared.
The granular material B was dried under vacuum at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and the pellets having a water content of 1000 ppm or less had a weight average molecular weight of 7,000, the resin composition had a glycolic acid unit content of 88 mol%, and neopentyl glycol units. It was 0.03 mol%. The glass transition temperature was 37 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[樹脂製造例3]
90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)の仕込み量を0.59kg、ネオペンチルグリコール(和光純薬社性試薬特級品)の仕込み量を2.6gとしたこと、VCR重合機での反応条件を210℃、5時間としたこと以外は、樹脂製造例1と同様にして、直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Cを作成した。
該粒状物Cを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は56,000、樹脂組成はグリコール酸単位含有率94モル%、ネオペンチルグリコール単位0.03mol%であった。ガラス転移温度は37℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin Production Example 3]
The feed amount of 90 mass% L-lactic acid aqueous solution (HiPure 90 manufactured by Pulac Co., Ltd.) was 0.59 kg and the feed amount of neopentyl glycol (special grade product of Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was 2.6 g. A cylindrical amorphous aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material C having a diameter of 2 mm and a length of 3 mm was prepared in the same manner as in Resin Production Example 1 except that the reaction conditions were 210 ° C. and 5 hours. .
The granular material C was dried under vacuum at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and the pellets having a water content of 1000 ppm or less had a weight average molecular weight of 56,000, the resin composition had a glycolic acid unit content of 94 mol%, and neopentyl glycol units. It was 0.03 mol%. The glass transition temperature was 37 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[樹脂製造例4]
ガラス製留出管及びグラスライニングされた平羽根型撹拌翼を備えた邪魔板付きのガラスライニングされた20リットルのオートクレーブに、70質量%グリコール酸水溶液(デュポン社製Glypure70)を9.2kg、90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)を376g、1,6−ヘキサンジオール(和光純薬社性試薬特級品)を335g、アジピン酸(和光純薬社性試薬特級品)を400gを仕込んだ以外は、樹脂製造例1と同様にして、直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Dを作成した。
該粒状物Dを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は48,000、樹脂組成はグリコール酸単位含有率90モル%、1,6−ヘキサンジオール単位3モル%、アジピン酸単位3モル%であった。ガラス転移温度は37℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin Production Example 4]
To a 20-liter glass-lined autoclave with a baffle plate equipped with a glass distilling tube and a glass-lined flat blade-type stirring blade, 9.2 kg of 90 mass% glycolic acid aqueous solution (Glypure 70 manufactured by DuPont) was added. 376 g of mass% L-lactic acid aqueous solution (Pureac HiPure 90), 335 g of 1,6-hexanediol (Wako Pure Chemical Industries reagent special grade), 400 g of adipic acid (Wako Pure Chemical Industries reagent special grade) Except for charging, a cylindrical amorphous aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material D having a diameter of 2 mm and a length of 3 mm was prepared in the same manner as in Resin Production Example 1.
The granular material D was dried at room temperature (25 ° C.) under vacuum for 24 hours, and the pellets having a water content of 1000 ppm or less had a weight average molecular weight of 48,000, the resin composition had a glycolic acid unit content of 90 mol%, 1,6- The hexanediol unit was 3 mol% and the adipic acid unit was 3 mol%. The glass transition temperature was 37 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[樹脂製造例5]
原料として、90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)を10kg及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2×10−6モル)を用いたこと、ガラスライニングされた20リットルのオートクレーブでの重縮合条件を150℃、1.5時間、次いで、圧力を徐々に下げ5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで50分、5.0×103Paで50分、2.0×103Paで50分反応させた後、温度を185℃に昇温し、圧力を6.0×102Paに下げて120分重縮合反応を実施したこと、得られた重縮合物を溶融状態を維持したまま、窒素置換されたステンレススチール製の20リットルのVCR重合機(登録商標;三菱重工(株)社製)に移送し、引き続き185℃、4×102Paにて8時間反応を継続したこと以外は樹脂製造例1と同様にして、直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Eを作成した。
該粒状物Eを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は45,000であった。ガラス転移温度は55℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin Production Example 5]
As a raw material, 10 kg of 90 mass% L-lactic acid aqueous solution (Pureac HiPure 90) and 0.05 mass% tetraisopropoxygermanium (2 × 10 −6 mol as germanium metal atoms per 1 g of monomer) with respect to the aqueous raw material solution The polycondensation conditions in a glass-lined 20 liter autoclave at 150 ° C. for 1.5 hours, and then the pressure was gradually reduced at 5.0 × 10 4 Pa for 1 hour, 2.5 × 10 After reacting at 4 Pa for 0.5 hour, 1.0 × 10 4 Pa for 50 minutes, 5.0 × 10 3 Pa for 50 minutes, and 2.0 × 10 3 Pa for 50 minutes, the temperature was raised to 185 ° C. the temperature was raised, it was performed 120 minutes polycondensation reaction by lowering the pressure to 6.0 × 10 2 Pa, while the polycondensate obtained was kept molten, nitrogen-purged stainless steel 20 liters of VCR polymerizer; transferred to (R manufactured by Mitsubishi Heavy Industries Co.), subsequently 185 ° C., except for continuing the reaction for 8 hours at 4 × 10 2 Pa in the same manner as in Resin Production Example 1 Thus, a cylindrical amorphous aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material E having a diameter of 2 mm and a length of 3 mm was prepared.
The granular material E was dried at room temperature (25 ° C.) under vacuum for 24 hours, and the weight average molecular weight of pellets having a water content of 1000 ppm or less was 45,000. The glass transition temperature was 55 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[樹脂製造例6]
原料として、90質量%L−乳酸水溶液(ピューラック社製HiPure90)を10kg及び原料水溶液に対して0.04質量%の塩化第2錫(モノマー1g当たり錫金属原子として2×10−6モル)を用いたこと以外は樹脂製造例1と同様にして、直径2mm、長さ3mmの円柱状の非晶状態の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Fを作成した。
該粒状物Fを、室温(25℃)にて真空下24時間乾燥した水分量1000ppm以下のペレットの重量平均分子量は43,000であった。ガラス転移温度は55℃であった。本法を繰り返し実施し、必要な樹脂量を製造した。
[Resin Production Example 6]
As a raw material, 10 kg of 90% by mass L-lactic acid aqueous solution (Pureac HiPure 90) and 0.04% by mass of stannic chloride with respect to the raw material aqueous solution (2 × 10 −6 mol as a tin metal atom per 1 g of monomer) A cylindrical amorphous aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particle F having a diameter of 2 mm and a length of 3 mm was prepared in the same manner as in Resin Production Example 1 except that was used.
The granule F was dried at room temperature (25 ° C.) under vacuum for 24 hours, and the weight average molecular weight of pellets having a water content of 1000 ppm or less was 43,000. The glass transition temperature was 55 ° C. This method was repeated to produce the required resin amount.
[参考例1]
(A)結晶化処理
バットにテフロン(登録商標)シートを敷いた上に、まばらに脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Aを敷き、減圧乾燥機中で、1リットル/分の窒素流通させながら2kPaの減圧下、80℃で5時間、引き続き昇温して100℃で3時間、次いで昇温して120℃で3時間、次いで昇温して150℃で3時間、次いで昇温して170℃で2時間結晶化処理を行った後、減圧条件下で室温まで放冷した。得られた粒状結晶化物の形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であり、重量平均分子量は55,000、融点は187℃、融解熱量(△Hm)は45J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物A2と称する。
[Reference Example 1]
(A) Crystallization treatment A Teflon (registered trademark) sheet was laid on the bat, and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material A was sparsely spread, and 2 kPa while flowing nitrogen at a rate of 1 liter / min in a vacuum dryer. Under a reduced pressure of 80 ° C. for 5 hours, followed by heating to 100 ° C. for 3 hours, then heating to 120 ° C. for 3 hours, then heating to 150 ° C. for 3 hours, then heating to 170 ° C. Was crystallized for 2 hours and then allowed to cool to room temperature under reduced pressure. The obtained granular crystallized product has a cylindrical shape with a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm, a weight average molecular weight of 55,000, a melting point of 187 ° C., and a heat of fusion (ΔHm) of 45 J / g. The amount of heat of formation (ΔHc) was not observed. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product A2.
(B)固相重合
固定床式反応機を用いて固相重合反応を実施した。
粒状結晶化物A2の0.31kgを、上端部及び下端部に目開き15μmのメッシュ径を有するフィルターを接続した内径21.2mm、長さ150mmのSUS316製円筒状竪型反応管に充填し、大気圧条件下、流通ガスとして−90℃の露点の窒素ガスを1.797リットル/hr(20℃、常圧における値)の流量で170℃に加温して流通させながら、温度170℃で30時間、固相重合反応を実施した。窒素ガスの流通量は、常圧、20℃換算で、粒状結晶化物1kg当たり57.756リットル/hr、流通窒素ガスの空塔速度は、7.7m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は91,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,200であった。以後、1時間当たりの重量平均分子量の増加量を重合速度の指標として用いる。
(B) Solid phase polymerization A solid phase polymerization reaction was carried out using a fixed bed reactor.
0.31 kg of the granular crystallized product A2 was filled into a cylindrical SUS316 cylindrical vertical reaction tube having an inner diameter of 21.2 mm and a length of 150 mm in which a filter having a mesh diameter of 15 μm was connected to the upper end and the lower end. A nitrogen gas having a dew point of −90 ° C. as a circulating gas was heated to 170 ° C. at a flow rate of 1.797 liters / hr (20 ° C., a value at normal pressure) as a circulating gas, and a temperature of 170 ° C. was maintained at 30 ° C. The solid phase polymerization reaction was carried out for a time. The flow rate of nitrogen gas is 57.756 liters / hr per kg of granular crystallized product in terms of normal pressure and 20 ° C., and the superficial velocity of the flow of nitrogen gas is 7.7 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 91,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was 1,200. Thereafter, the increase in the weight average molecular weight per hour is used as an index of the polymerization rate.
[参考例2]
粒状結晶化物A2を用い、流通窒素ガスの流量を参考例1の約40倍に相当する71.417リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、参考例1と同様の条件で固相重合反応を実施した。
窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は98,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,440であり、参考例1に対して僅かに重合速度が増大した。
[Reference Example 2]
The same conditions as in Reference Example 1 except that the granular crystallization product A2 was used and the flow rate of flowing nitrogen gas was 71.417 liters / hr (value at 20 ° C., normal pressure) corresponding to about 40 times that of Reference Example 1. A solid state polymerization reaction was carried out.
The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 98,000. The amount of increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was 1,440, and the polymerization rate was slightly increased with respect to Reference Example 1.
[実施例1]
(A)結晶化処理
参考例1(A)と同様にして粒状結晶化物A2を製造した。
(B)固相重合
固定床式反応機を用いて、下記方法により、固相重合反応を実施した。
粒状結晶化物A2の0.31kgを、上端部及び下端部に目開き15μmのメッシュ径を有するフィルターを接続した内径21.2mm、長さ150mmのSUS316製円筒状竪型反応管に充填し、油回転式真空ポンプを用いて反応圧力1kPa、流通ガスとして−90℃の露点の窒素ガスを0.705リットル/hr(20℃、常圧における値)の流量で流通させながら、温度170℃で30時間、固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は103,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,600であり、参考例1又は参考例2に対して、0.5倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 1]
(A) Crystallization treatment A granular crystallized product A2 was produced in the same manner as in Reference Example 1 (A).
(B) Solid phase polymerization The solid phase polymerization reaction was carried out by the following method using a fixed bed reactor.
0.31 kg of the granular crystallized product A2 was filled into a cylindrical SUS316 cylindrical vertical reaction tube having an inner diameter of 21.2 mm and a length of 150 mm connected to a filter having a mesh diameter of 15 μm at the upper and lower ends. Using a rotary vacuum pump, a nitrogen gas with a reaction pressure of 1 kPa and a dew point of −90 ° C. was circulated at a flow rate of 0.705 liter / hr (20 ° C., value at normal pressure), and a temperature of 170 ° C. The solid phase polymerization reaction was carried out for a time. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 103,000. The difference in weight average molecular weight before and after the reaction is divided by the reaction time, and the increase in the weight average molecular weight per hour is 1,600, which is 0.5 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例2]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.353リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は120,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は2,167であり、参考例1又は参考例2に対して、0.2倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 2]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 0.353 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 120,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference between the weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 2,167, which is 0.2 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例3]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.15kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.106リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は163,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,600であり、参考例2に対して0.0015倍量以下の窒素流量により、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 3]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.15 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 0.106 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was performed under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 163,000. The difference in weight average molecular weight before and after the reaction is divided by the reaction time, and the amount of increase in the weight average molecular weight per hour is 3,600. At high speeds, it was possible to produce high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acids.
[実施例4]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.115リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、100m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は105,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,667であり、参考例1又は参考例2に対して、0.07倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 4]
Example 1 (B) except that granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was 0.115 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial speed of nitrogen gas is 100 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 105,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference between the weight average molecular weights before and after the reaction by the reaction time is 1,667, which is 0.07 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例5]
(A)結晶化処理
蒸気の供給口と気体の供給口を有する上層部と、30メッシュの金網が水平方向に保持されている中央部と、水蒸気を含有する気体を、必要に応じて保圧しながら排出可能な排出口を有する下層部とからなる、装置の金網上に、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Aを1kgをまばらに仕込んだ。引き続き、大気圧の空気雰囲気下にて、100℃の飽和水蒸気を100g/minの流量で90秒間流通した。水蒸気の流通停止後、粒状結晶化物を取り出し、遠心脱水機で脱水処理を行った。得られた粒状結晶化物を分析した結果、結晶化熱量(△Hc)は10J/g、融解熱量(△Hm)は15J/g、重量平均分子量は55,000であった。本操作を繰り返して、必要量の粒状物を作成した。
得られた粒状物を流通ガスを温調して導入可能な導入管及び外部冷却可能な流通ガスの留出管と十分な伝熱面積を有するトラップを備えた100リットルのダブルコーンドライヤーに充填し、留出管を外部から5℃に水冷、並びに、トラップを−40℃に冷却しながら、露点温度−80℃の窒素を10リットル(25℃、大気圧における値)/hr流通させ、80℃にて2時間、100℃にて6時間、130℃にて2時間、150℃にて2時間、170℃にて2時間乾燥後、室温まで冷却して内容物を取り出した。
得られた粒状結晶化物は融着しておらず、その形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であった。また、重量平均分子量は55,000、融点は186℃、融解熱量(△Hm)は44J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。更に、微粉の発生量は200ppmであった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物A3と称する。
[Example 5]
(A) Crystallization treatment An upper layer portion having a steam supply port and a gas supply port, a central portion in which a 30-mesh wire mesh is held in a horizontal direction, and a gas containing water vapor are retained as necessary. On the other hand, 1 kg of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material A was sparsely charged on the wire net of the apparatus, which comprises a lower layer having a discharge port capable of discharging. Subsequently, saturated steam at 100 ° C. was circulated at a flow rate of 100 g / min for 90 seconds in an air atmosphere at atmospheric pressure. After the flow of water vapor was stopped, the granular crystallized product was taken out and dehydrated with a centrifugal dehydrator. As a result of analyzing the obtained granular crystallized product, the heat of crystallization (ΔHc) was 10 J / g, the heat of fusion (ΔHm) was 15 J / g, and the weight average molecular weight was 55,000. This operation was repeated to prepare a necessary amount of granular materials.
The obtained granular material is charged into a 100 liter double cone dryer equipped with an introduction pipe capable of controlling the temperature of the circulating gas, a circulating gas distillation pipe capable of external cooling, and a trap having a sufficient heat transfer area. While distilling the water from the outside to 5 ° C. and cooling the trap to −40 ° C., nitrogen at a dew point temperature of −80 ° C. was passed through 10 liters (25 ° C., value at atmospheric pressure) / hr, and 80 ° C. For 2 hours, at 100 ° C. for 6 hours, at 130 ° C. for 2 hours, at 150 ° C. for 2 hours and at 170 ° C. for 2 hours, and then cooled to room temperature and the contents were taken out.
The obtained granular crystallized product was not fused, and its shape was a cylindrical shape having a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm. The weight average molecular weight was 55,000, the melting point was 186 ° C., the heat of fusion (ΔHm) was 44 J / g, and the heat of crystallization (ΔHc) was not observed. Furthermore, the generation amount of fine powder was 200 ppm. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product A3.
(B)固相重合
粒状結晶化物A3を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.196リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、170m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は110,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,833であり、参考例1又は参考例2に対して、0.11倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
(B) Solid-phase polymerization Implemented except that the granular crystallized product A3 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was 0.196 liter / hr (20 ° C., value at normal pressure). A solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (B). The superficial speed of nitrogen gas is 170 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 110,000. The amount of increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 1,833, which is less than 0.11 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例6]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を1.078リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、936m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は129,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は2,467であり、参考例1又は参考例2に対して、0.6倍量の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 6]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 1.078 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 936 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 129,000. The difference in weight average molecular weight before and after the reaction is divided by the reaction time, and the increase in the weight average molecular weight per hour is 2,467, which is 0.6 times the nitrogen flow rate of Reference Example 1 or Reference Example 2. However, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[比較例1]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を3.0kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を2.115リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は93,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,267と低かった。
[Comparative Example 1]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was set to 3.0 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was set to 2.115 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 93,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was as low as 1,267.
[比較例2]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を10.0kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を7.05リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は91,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,200と低かった。
[Comparative Example 2]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 10.0 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 7.05 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 91,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was as low as 1,200.
[比較例3]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.086リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、75m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は101,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,533と低かった。
[Comparative Example 3]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 0.086 liters / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 75 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 101,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was as low as 1,533.
[比較例4]
粒状結晶化物A2を用い、反応圧力を0.5kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.058リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、50m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は101,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,533と低かった。
[Comparative Example 4]
Example 1 (B) except that the granular crystallization product A2 was used, the reaction pressure was 0.5 kPa, and the flow rate of the flowing nitrogen gas was 0.058 liter / hr (value at 20 ° C., normal pressure). A solid state polymerization reaction was carried out under the same conditions. The superficial velocity of nitrogen gas is 50 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 101,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time was as low as 1,533.
[実施例7]
(A)結晶化処理
蒸気の供給口と気体の供給口を有する上層部と、30メッシュの金網が水平方向に保持されている中央部と、水蒸気を含有する気体を、必要に応じて保圧しながら排出可能な排出口を有する下層部とからなる、装置の金網上に、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Bを1kgをまばらに仕込んだ。引き続き、大気圧の空気雰囲気下にて、100℃の飽和水蒸気を100g/minの流量で90秒間流通した。水蒸気の流通停止後、粒状結晶化物を取り出し、遠心脱水機で脱水処理を行った。得られた粒状結晶化物を分析した結果、結晶化熱量(△Hc)は9J/g、融解熱量(△Hm)は15J/g、重量平均分子量は7,000であった。本操作を繰り返して、必要量の粒状物を作成した。
得られた粒状物を流通ガスを温調して導入可能な導入管及び外部冷却可能な流通ガスの留出管と十分な伝熱面積を有するトラップを備えた100リットルのダブルコーンドライヤーに充填し、留出管を外部から5℃に水冷、並びに、トラップを−40℃に冷却しながら、露点温度−80℃の窒素を10リットル(25℃、大気圧における値)/hr流通させ、80℃にて2時間、100℃にて2時間、130℃にて1時間、150℃にて1時間、170℃にて1時間乾燥後、室温まで冷却して内容物を取り出した。
得られた粒状結晶化物は融着しておらず、その形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であった。また、重量平均分子量は7,000、融点は185℃、融解熱量(△Hm)は46J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。また、微粉の発生量は550ppmであった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物B2と称する。
[Example 7]
(A) Crystallization treatment An upper layer portion having a steam supply port and a gas supply port, a central portion in which a 30-mesh wire mesh is held in a horizontal direction, and a gas containing water vapor are retained as necessary. On the other hand, 1 kg of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material B was sparsely charged on the wire mesh of the apparatus comprising the lower layer part having a discharge port capable of discharging. Subsequently, saturated steam at 100 ° C. was circulated at a flow rate of 100 g / min for 90 seconds in an air atmosphere at atmospheric pressure. After the flow of water vapor was stopped, the granular crystallized product was taken out and dehydrated with a centrifugal dehydrator. As a result of analyzing the obtained granular crystallized product, the heat of crystallization (ΔHc) was 9 J / g, the heat of fusion (ΔHm) was 15 J / g, and the weight average molecular weight was 7,000. This operation was repeated to prepare a necessary amount of granular materials.
The obtained granular material is charged into a 100 liter double cone dryer equipped with an introduction pipe capable of controlling the temperature of the circulating gas, a circulating gas distillation pipe capable of external cooling, and a trap having a sufficient heat transfer area. While distilling the water from the outside to 5 ° C. and cooling the trap to −40 ° C., nitrogen at a dew point temperature of −80 ° C. was passed through 10 liters (25 ° C., value at atmospheric pressure) / hr, and 80 ° C. 2 hours at 100 ° C., 2 hours at 100 ° C., 1 hour at 130 ° C., 1 hour at 150 ° C., 1 hour at 170 ° C., and then cooled to room temperature to take out the contents.
The obtained granular crystallized product was not fused, and its shape was a cylindrical shape having a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm. The weight average molecular weight was 7,000, the melting point was 185 ° C., the heat of fusion (ΔHm) was 46 J / g, and the heat of crystallization (ΔHc) was not observed. Moreover, the generation amount of fine powder was 550 ppm. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product B2.
(B)固相重合
粒状結晶化物B2を用い、反応圧力を0.1kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.097リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、420m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は108,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,367であり、参考例1又は参考例2に対して、0.06倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
(B) Solid-phase polymerization Implemented except that the granular crystallized product B2 was used, the reaction pressure was set to 0.1 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was set to 0.097 l / hr (20 ° C., value at normal pressure). A solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (B). The superficial velocity of nitrogen gas is 420 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 108,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 3,367, which is 0.06 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例8]
(A)結晶化処理
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Cを用いた以外は、実施例1(A)と同様の操作で、粒状結晶化物を得た。得られた粒状結晶化物の形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であり、重量平均分子量は56,000、融点は193℃、融解熱量(△Hm)は58J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物C2と称する。
(B)固相重合
粒状結晶化物C2を用い、反応圧力を0.15kPaとしたこと、流通ガスを露点−85℃の炭酸ガスとし、その流量を0.106リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。炭酸ガスの空塔速度は、306m/hrである。
固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は154,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,267であり、参考例1又は参考例2に対して、0.06倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 8]
(A) Crystallization treatment A granular crystallized product was obtained in the same manner as in Example 1 (A) except that the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular product C was used. The obtained granular crystallized product has a cylindrical shape with a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm, a weight average molecular weight of 56,000, a melting point of 193 ° C., and a heat of fusion (ΔHm) of 58 J / g. The amount of heat of formation (ΔHc) was not observed. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product C2.
(B) Solid-phase polymerization Using a granular crystallized product C2, the reaction pressure was 0.15 kPa, the flow gas was carbon dioxide with a dew point of -85 ° C, and the flow rate was 0.106 liter / hr (20 ° C, normal pressure). The solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (B) except that the value in (1) was changed. The superficial velocity of carbon dioxide gas is 306 m / hr.
The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 154,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 3,267, which is 0.06 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例9]
(A)結晶化処理
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Dを用いた以外は、実施例1(A)と同様の操作で、粒状結晶化物を得た。得られた粒状結晶化物の形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であり、重量平均分子量は48,000、融点は190℃、融解熱量(△Hm)は51J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物D2と称する。
(B)固相重合
粒状結晶化物D2を用い、反応圧力を0.15kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.106リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は146,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,267であり、参考例1又は参考例2に対して、0.06倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 9]
(A) Crystallization treatment A granular crystallized product was obtained in the same manner as in Example 1 (A) except that the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material D was used. The shape of the obtained granular crystallized product is a cylindrical shape having a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm, a weight average molecular weight of 48,000, a melting point of 190 ° C., and a heat of fusion (ΔHm) of 51 J / g. The amount of heat of formation (ΔHc) was not observed. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product D2.
(B) Solid-phase polymerization Implemented except that granular crystallized product D2 was used, the reaction pressure was 0.15 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was 0.106 liter / hr (20 ° C., value at normal pressure). A solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (B). The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr. The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 146,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 3,267, which is 0.06 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例10]
(A)結晶化処理
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Eを用いたこと、温度条件を80℃で5時間、引き続き昇温して100℃で3時間、次いで昇温して120℃で3時間、次いで昇温して145℃で2時間とした以外は、実施例1(A)と同様の操作で、粒状結晶化物を得た。
得られた粒状結晶化物の形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であり、重量平均分子量は45,000、融点は162℃、融解熱量(△Hm)は50J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物E2と称する。
(B)固相重合
粒状結晶化物E2を用い、固相重合反応の温度を145℃としたこと、反応圧力を0.15kPaとしたこと、流通窒素ガスの流量を0.112リットル/hr(20℃、常圧における値)とした以外は、実施例1(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。窒素ガスの空塔速度は、306m/hrである。固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は136,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,033であり、参考例1又は参考例2に対して、0.07倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 10]
(A) Crystallization treatment Using the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulate E, the temperature condition was 80 ° C. for 5 hours, the temperature was subsequently raised to 100 ° C. for 3 hours, and then the temperature was raised to 120 ° C. for 3 hours. Then, a granular crystallized product was obtained in the same manner as in Example 1 (A) except that the temperature was raised and then changed to 145 ° C. for 2 hours.
The obtained granular crystallized product has a cylindrical shape with a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm, a weight average molecular weight of 45,000, a melting point of 162 ° C., and a heat of fusion (ΔHm) of 50 J / g. The amount of heat of formation (ΔHc) was not observed. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product E2.
(B) Solid phase polymerization Using the granular crystallized product E2, the temperature of the solid phase polymerization reaction was set to 145 ° C., the reaction pressure was set to 0.15 kPa, and the flow rate of flowing nitrogen gas was 0.112 liter / hr (20 The solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (B) except that the values were set to ° C. and values at normal pressure. The superficial velocity of nitrogen gas is 306 m / hr. The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 136,000. The difference in weight average molecular weight before and after the reaction is divided by the reaction time, and the increase in the weight average molecular weight per hour is 3,033. Compared to Reference Example 1 or Reference Example 2, the amount of nitrogen is 0.07 times or less. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[実施例11]
(A)結晶化処理
脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状物Fを用いたこと以外は実施例10(A)と同様の操作で、粒状結晶化物を得た。得られた粒状結晶化物の形状は直径約2mm、長さ約3mmの円柱状であり、重量平均分子量は43,000、融点は160℃、融解熱量(△Hm)は49J/gであり、結晶化熱量(△Hc)は観測されなかった。得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物を粒状結晶化物F2と称する。
(B)固相重合
粒状結晶化物F2を用いたこと以外は、実施例10(B)と同様の条件で固相重合反応を実施した。固相重合反応後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は129,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を反応時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は2,867であり、参考例1又は参考例2に対して、0.07倍量以下の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
[Example 11]
(A) Crystallization treatment A granular crystallized product was obtained in the same manner as in Example 10 (A) except that the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular material F was used. The shape of the obtained granular crystallized product is a cylindrical shape having a diameter of about 2 mm and a length of about 3 mm, a weight average molecular weight of 43,000, a melting point of 160 ° C., and a heat of fusion (ΔHm) of 49 J / g. The amount of heat of formation (ΔHc) was not observed. The obtained aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product is referred to as granular crystallized product F2.
(B) Solid phase polymerization A solid phase polymerization reaction was carried out under the same conditions as in Example 10 (B) except that the granular crystallized product F2 was used. The weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after the solid phase polymerization reaction was 129,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference between the weight average molecular weight before and after the reaction by the reaction time is 2,867, which is 0.07 times the amount of nitrogen relative to Reference Example 1 or Reference Example 2. Even at a high flow rate, it was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
[参考例3]
移動床型の連続反応装置により固相重合反応を実施した。
移動床を有する反応機の内径は20cm、高さは400cmであり、鉛直に設置されている。該反応機の外側はジャケット構造で熱媒により加温されており、該反応機下部には所定温度に加熱されたガスの供給口及び該反応機内部の圧力を保持したまま脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を払出すことが可能な設備が、一方、反応機上部には不活性ガスを排出するベント口及び脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の供給することが可能な設備が備えられている。
実施例5(A)と同様の方法を繰り返し実施して得られた粒状結晶化物A3を移動床を有する反応機上部より2.45kg/hrで供給すると共に、該移動床を有する反応機下部より2.45kg/hrで抜出しながら固相重合反応を実施した。
該移動床を有する反応機は、温度170℃に保持され、該反応機の下部からは流通ガスとして、露点−90℃、20℃、常圧における流量として10385.78リットル/hrの窒素ガスを170℃に加熱した後に、該反応器内部に流通させながら、該反応機の上部に設置されたベント口から排出することにより、流通ガスと粒状結晶化物とを交流接触させつつ反応を実施した。
窒素ガスの平均流通量は、常圧、20℃換算で、粒状結晶化物1kg当たり4,239リットル/hr、流通窒素ガスの空塔速度は、500m/hrであり、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の該反応機内部の平均滞留時間は32時間である。
反応系が安定した時間を基準として、32時間後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は91,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を平均滞留時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,125であった。
[Reference Example 3]
The solid phase polymerization reaction was carried out using a moving bed type continuous reaction apparatus.
The reactor having a moving bed has an inner diameter of 20 cm and a height of 400 cm, and is installed vertically. The outside of the reactor has a jacket structure and is heated by a heat medium. A gas supply port heated to a predetermined temperature and a pressure inside the reactor are maintained while maintaining the pressure inside the reactor. On the other hand, equipment capable of discharging acid is provided with a vent port for discharging an inert gas and equipment capable of supplying an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid granular crystallized product at the upper part of the reactor.
The granular crystallized product A3 obtained by repeatedly carrying out the same method as in Example 5 (A) is fed at 2.45 kg / hr from the upper part of the reactor having the moving bed, and from the lower part of the reactor having the moving bed. A solid phase polymerization reaction was carried out while extracting at 2.45 kg / hr.
The reactor having the moving bed is maintained at a temperature of 170 ° C., and from the lower part of the reactor, nitrogen gas having a dew point of −90 ° C., 20 ° C. and a flow rate at normal pressure of 10385.78 liters / hr is supplied. After heating to 170 ° C., the reaction was carried out while alternatingly contacting the flow gas and the granular crystallized product by discharging from the vent port installed in the upper part of the reactor while flowing through the reactor.
The average flow rate of nitrogen gas is 4239 liters / hr per kg of granular crystallization product in terms of atmospheric pressure and 20 ° C., the superficial velocity of the flow of nitrogen gas is 500 m / hr, and the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid The average residence time inside the reactor is 32 hours.
Based on the time when the reaction system was stable, the weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after 32 hours was 91,000. The increase in the weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the average residence time was 1,125.
[実施例12]
移動床型の連続反応装置により固相重合反応を実施した。
移動床を有する反応機の内径は20cm、高さは400cmであり、鉛直に設置されている。該反応機の外側はジャケット構造で熱媒により加温されており、該反応機下部には所定温度に加熱されたガスの供給口及び該反応機内部の圧力を保持したまま脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を払出すことが可能な設備が、一方、反応機上部には不活性ガス供給設備の圧力をコントロールするためのベント口及び該反応機内部の圧力を保持したまま脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸粒状結晶化物の供給することが可能な設備が備えられている。
実施例5(A)と同様の方法を繰り返し実施して得られた粒状結晶化物A3を移動床を有する反応機上部より2.45kg/hrで供給すると共に、該移動床を有する反応機下部より2.45kg/hrで抜出しながら固相重合反応を実施した。
[Example 12]
The solid phase polymerization reaction was carried out using a moving bed type continuous reaction apparatus.
The reactor having a moving bed has an inner diameter of 20 cm and a height of 400 cm, and is installed vertically. The outside of the reactor has a jacket structure and is heated by a heat medium. A gas supply port heated to a predetermined temperature and a pressure inside the reactor are maintained while maintaining the pressure inside the reactor. On the other hand, there is a facility capable of discharging an acid, while a vent port for controlling the pressure of an inert gas supply facility at the upper part of the reactor and an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid particulate while maintaining the pressure inside the reactor. Equipment capable of supplying a crystallized product is provided.
The granular crystallized product A3 obtained by repeatedly carrying out the same method as in Example 5 (A) is fed at 2.45 kg / hr from the upper part of the reactor having the moving bed, and from the lower part of the reactor having the moving bed. A solid phase polymerization reaction was carried out while extracting at 2.45 kg / hr.
該移動床を有する反応機は、温度170℃に保持され、該反応機の下部からは流通ガスとして、露点−90℃、20℃、常圧における流量46.136リットル/hrの窒素ガスを170℃に加熱した後に、該反応器内部に流通させながら、該反応機の上部に設置されたベント口から反応機内部の圧力を0.15kPaに保持しながら排出することにより、流通ガスと粒状結晶化物とを交流接触させつつ反応を実施した。
窒素ガスの平均流通量は、常圧、20℃換算で、粒状結晶化物1kg当たり18.831リットル/hr、流通窒素ガスの空塔速度は、窒素ガスの空塔速度は、1,500m/hrであり、脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の該反応機内部の平均滞留時間は32時間である。
反応系が安定した時間を基準として、32時間後に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の重量平均分子量は156,000であった。反応前後の重量平均分子量の差を平均滞留時間で除した1時間当たりの重量平均分子量の増加量は3,150であり、参考例3に対して、0.004倍量の窒素流量においても、大きな重合速度で、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造が可能であった。
The reactor having the moving bed is maintained at a temperature of 170 ° C., and nitrogen gas having a dew point of −90 ° C., 20 ° C. and a flow rate of 46.136 liters / hr at normal pressure is supplied from the lower part of the reactor as 170 ° C. After heating to 0 ° C., the gas inside the reactor was discharged from the vent port installed at the top of the reactor while maintaining the pressure inside the reactor at 0.15 kPa, thereby allowing the gas to flow and the granular crystals. The reaction was carried out with alternating contact with the compound.
The average flow rate of nitrogen gas is 18.831 liter / hr per 1 kg of granular crystallized substance in terms of atmospheric pressure and 20 ° C. The superficial velocity of the nitrogen gas is 1,500 m / hr. The average residence time of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid inside the reactor is 32 hours.
Based on the time when the reaction system was stable, the weight average molecular weight of the aliphatic polyhydroxycarboxylic acid obtained after 32 hours was 156,000. The amount of increase in weight average molecular weight per hour obtained by dividing the difference in weight average molecular weight before and after the reaction by the average residence time is 3,150, and even when the nitrogen flow rate is 0.004 times that of Reference Example 3, It was possible to produce a high molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid at a high polymerization rate.
本発明の方法によれば、包装用資材、農業用資材、土木建築用資材、機械装置部品等の汎用樹脂の代替が可能な高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸を、流通ガス使用量を低減した連続安定性に優れた方法によって、大きな重合速度で簡便に製造する方法として、好適に用いられる。
According to the method of the present invention, a high-molecular weight aliphatic polyhydroxycarboxylic acid that can be substituted for general-purpose resins such as packaging materials, agricultural materials, civil engineering and building materials, and machine parts, reduces the amount of gas used. Thus, it is preferably used as a method for easily producing at a high polymerization rate by a method having excellent continuous stability.
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