JP2015524871A - 耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法 - Google Patents

耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015524871A
JP2015524871A JP2015527356A JP2015527356A JP2015524871A JP 2015524871 A JP2015524871 A JP 2015524871A JP 2015527356 A JP2015527356 A JP 2015527356A JP 2015527356 A JP2015527356 A JP 2015527356A JP 2015524871 A JP2015524871 A JP 2015524871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
aliphatic
polyester copolymer
aromatic polyester
copolymer resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015527356A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6218831B2 (ja
Inventor
ピル チュン、チョン
ピル チュン、チョン
ス キム、ヒ
ス キム、ヒ
ジン キム、イェ
ジン キム、イェ
ヨン チェ、ス
ヨン チェ、ス
チュル ユン、キ
チュル ユン、キ
キョン キム、ミン
キョン キム、ミン
ヨン ヨム、ナム
ヨン ヨム、ナム
ミ カン、サン
ミ カン、サン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lotte Fine Chemical Co Ltd
Original Assignee
Samsung Fine Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Fine Chemicals Co Ltd filed Critical Samsung Fine Chemicals Co Ltd
Publication of JP2015524871A publication Critical patent/JP2015524871A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6218831B2 publication Critical patent/JP6218831B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/46Polyesters chemically modified by esterification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181Acids containing aromatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/20Polyesters having been prepared in the presence of compounds having one reactive group or more than two reactive groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

本発明は、耐加水分解性が改善された生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法に関し、本発明による方法は、脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物を適用して1次反応させるステップ、および1次反応後に芳香族ジカルボキシレートをさらに投入して2次反応させるステップを含み、ここで、短鎖のアルコールタイプの分岐剤を1次または2次エステル化反応に投入することを特徴としており、このような方法は、酸による遅いエステル化反応を先に進行させ、次に酸基のない芳香族ジカルボキシレート化合物を適用することによって、製品の酸価に影響を及ぼす未反応物または部分反応物を反応中に効率的に制御することができるため、高価の過量のBDO、過量の鎖延長剤反応または高価の耐加水分解剤を用いることがなくても効果的に酸価を制御できるので耐加水分解性を改善させる。また、この時に用いられる分岐剤の含量を最小化することにより、それと同時に引裂強度特性を改善させることができる。【選択図】なし

Description

本発明は、耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法に関する。より詳しくは、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジヒドロキシ化合物を反応させた後、芳香族ジカルボン酸エステルを段階的に反応させ、未反応の酸基を効果的に制御することによって、別途の耐加水分解剤または過度な脂肪族ジヒドロキシ化合物あるいは過度な鎖延長剤を用いることがなくても効果的に酸価を制御することにより、特に水分による耐加水分解性を改善させた生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法に関する。
生分解性樹脂は、バクテリア、鳥類、カビのような自然に存在する微生物によって水と二酸化炭素または水に分解され、環境汚染の問題を生じさせない新しい素材として開発された合成樹脂をいう。
セルロース系の高分子、デンプン類と共に汎用的に用いられる生分解性樹脂は、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリエチレンサクシネート(PES)、ポリカプロラクトン(PCL)など脂肪族ポリエステルから製造される樹脂である。
これらの脂肪族ポリエステル樹脂は、生分解性には優れるが、機械的物性に足りないという短所がある。よって、脂肪族ポリエステル樹脂の機械的強度を補完するために、生分解性樹脂の製造過程に芳香族モノマーを含ませて合成させることにより、脂肪族−芳香族共重合体形態の生分解性樹脂を製造する方法が開発された。
前記脂肪族−芳香族共重合体形態の生分解性樹脂として代表的なものがポリ(ブチレンアジペート−co−テレフタレート)(PBAT)であり、これは、芳香族モノマーとしてジメチルテレフタレートを用い、脂肪族モノマーとしてアジピン酸と1,4−ブタンジオールを用いて製造される。
前記生分解性ポリエステル樹脂に含まれる代表的な脂肪族モノマーである脂肪族ジヒドロキシ成分として1,4−ブタンジオール(1,4−butanediol、BDO)が用いられている。前記1,4−ブタンジオールは、酸性の雰囲気下、200℃以上の温度でテトラヒドロフラン(tetrahydrofuran、THF)に転換される。よって、200℃以上の高温が求められる芳香族モノマーとの反応時、芳香族モノマーの総量に対比して脂肪族ジヒドロキシ化合物が過量に用いられている。
芳香族モノマーである芳香族ジカルボキシレート成分として通常用いられるものがジメチルテレフタレート(dimethyl terephthalate、DMT)である。ジメチルテレフタレートは、200℃以下の反応温度においても反応が可能であり、反応を容易に誘導できるという長所を有する。しかし、高価であるため、製造工程の費用的な負担が大きいという問題点がある。
また、脂肪族モノマーである脂肪族ジカルボン酸成分として通常用いられるものはアジピン酸(adipic acid、AA)である。脂肪族ジカルボン酸はそのものにある酸基を通じてエステル化反応を誘導する。
一方、脂肪族−芳香族共重合体形態の生分解性樹脂を製造するために、従来には、脂肪族ジヒドロキシ化合物として1,4−ブタンジオール(BDO)と芳香族ジカルボキシレート化合物としてジメチルテレフタレート(DMT)を反応させた後、脂肪族ジカルボン酸化合物としてアジピン酸(AA)のようなものを反応させるか、またはこれらを触媒存在下で同時に反応させてきた。
しかし、前記のような方法は、酸によるエステル化反応が相対的に遅い反応であるため、90%転換率以後の100%エステル化転換までには長い反応時間が必要となり、長時間の反応にも残存する未反応の酸基によって高い酸価を示し、これは、縮重合時に熱分解を促進させるだけでなく、高分子量に到達時に相対的に高温で長時間滞留するので酸価が高く形成されるという短所がある。これは、高い酸価によって経時変化が脆弱になると耐加水分解性に問題点があり、さらには加水分解に敏感な他のポリエステル、例えば、PLA(ポリ乳酸)、PHA(ポリヒドロキシアルカノエート)、PBS(ポリブチレンサクシネート)およびデンプン(starch)との混合適用した新規用途に加工性および強度などに脆弱な問題点が発生する。
従来には、別途の高価の耐加水分解剤を適用するか、反応中に過度な1,4−ブタンジオールを用いるか、あるいは縮重合滞留時間を最小にし、高分子量への到達のために過度な鎖延長剤を用いる場合もあるが、これは、生産性だけでなく、原価が上昇するという問題点があった。
そこで、本発明者らは、生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造時、耐加水分解性を改善させるために製品の酸価を制御する方案に対する研究をし、酸による遅いエステル化反応をアルコールタイプの分岐剤を適用して効果的に進行させ、また、酸による遅いエステル化反応を先に進行させ、次に酸基のない芳香族ジカルボキシレート化合物を適用することによって未反応物の存在を下げる場合、酸価を下げて生分解性ポリエステル共重合体樹脂の耐加水分解性を改善できることを明らかにして本発明を完成するに至った。
本発明が解決しようとする課題は、耐加水分解性を改善させた生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明は、脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物を適用して1次エステル化反応させるステップ、および前記1次エステル化反応後に芳香族ジカルボキシレート化合物をさらに投入して2次エステル化反応させるステップを含み、ここで、短鎖のアルコールタイプの分岐剤を1次または2次エステル化反応に投入する、耐加水分解性が改善された生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法を提供する。
本発明による生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法において、前記短鎖のアルコールタイプの分岐剤は脂肪族ジカルボン酸化合物の重量対比0.01〜0.7重量%用いられることが好ましい。
また、前記短鎖のアルコールタイプの分岐剤は3官能以上の炭素数3〜6の短鎖アルコールであることが好ましい。
好ましくは、前記脂肪族ジヒドロキシ化合物は、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチラノールおよびネオペンチルグリコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されても良い。
好ましくは、前記脂肪族ジカルボン酸化合物は、下記化学式1で表される化合物、その無水物または誘導体である:
[化学式1]
HOOC−(CH)n−COOH
(前記式中、nは2〜12である。)
また、前記芳香族ジカルボキシレート化合物は、ジメチルテレフタレート、ジメチルイソフタレート、ジメチルナフタレート、ジエチルテレフタレート、ジエチルイソフタレートおよびジエチルナフタレートからなる群から選択されても良い。
なお、前記1次エステル化反応と2次エステル化反応は同一の温度範囲内で進行され、具体的には、1次エステル化反応は160〜220℃範囲の温度で先に進行され、2次エステル化反応は160〜220℃範囲の温度で順次進行されることが好ましい。
この時、前記エステル化反応後に得られるオリゴマーの酸価は7.0mgKOH/gr以下に制御されることが好ましい。
さらに、本発明による生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法において、前記2次エステル化反応によって得られた脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体を220〜260℃、2torr未満の真空度で40〜300分間重縮合反応させるステップをさらに含むことが好ましい。
また、本発明による生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法は、前記重縮合反応後に鎖延長剤を投入して反応させるステップをさらに含むことが好ましい。
本発明の効果は以下のとおりである。
第1に、本発明による生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法は、酸による遅いエステル化反応を先に進行させ、次に酸基のない芳香族ジカルボキシレート化合物を適用することによって、製品の酸価に影響を及ぼす未反応物または部分反応物を反応中に効率的に制御することができるため、生分解性ポリエステル共重合体樹脂の酸価を<2.0mgKOH/grに制御することにより、高価のBDOを少量用い、そして高価の耐加水分解剤を用いることがなくても水分による耐加水分解性を改善させる。
第2に、本発明による生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法は、遅いエステル化反応に短鎖のアルコールタイプの分岐剤を適用して酸基のエステル化反応を促進すると共に、高分子量のみならず、分岐構造の共重合体を製造して特に引裂強度を改善させることができる。
本発明は、生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造時、脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物を適用して1次エステル化反応させ、次に芳香族ジカルボキシレート化合物をさらに投入して2次エステル化反応させ、ここで、短鎖のアルコールタイプの分岐剤を1次または2次エステル化反応に投入することにより、生分解性ポリエステル共重合体樹脂の耐加水分解性を改善させた生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法に関する。
前記共重合体は、脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物との反応後、芳香族ジカルボキシレート化合物との反応から得られる脂肪族−芳香族ポリエステルである。
本発明において、脂肪族ジヒドロキシ化合物の一実施例として用いる1,4−ブタンジオール(1,4−butanediol、BDO)は、酸性の雰囲気下、200℃以上の温度でテトラヒドロフラン(tetrahydrofuran、THF)に転換される。よって、反応温度が200℃を超過する場合に過量に用いなければならず、また、未反応の酸を制御するために過量に用いなければならない。
本発明においては、このような脂肪族ジヒドロキシ化合物の消耗を防ぐために、脂肪族ジヒドロキシ化合物を比較的に低温で反応が可能な脂肪族ジカルボン酸化合物と酸基とのエステル化反応に参加できる短鎖のアルコールタイプの分岐剤を適用して先に反応させることができる。
また、本発明においては、脂肪族ジヒドロキシ化合物を脂肪族ジカルボン酸化合物と先に反応させて固定させた後、これに酸基のない芳香族ジカルボキシレート化合物を反応させて、酸価に影響を及ぼし得る未反応物を効果的に制御することができる。
より具体的には、本発明は、脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物を1次エステル化反応させるステップ、および前記1次反応後に芳香族ジカルボキシレート化合物をさらに投入して2次エステル化反応させるステップを含む。
なお、本発明は、短鎖のアルコールタイプの分岐剤を1次または2次エステル化反応に投入して反応させることができる。
本発明において、前記脂肪族ジヒドロキシ化合物として用いられるものは、脂肪族−芳香族ポリエステル生分解性樹脂の製造において出発物質として用いられる脂肪族ジヒドロキシ化合物であれば、特に制限されずに使用可能である。具体的には、炭素原子数2〜6のジオール、特に1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチラノールおよびネオペンチルグリコールまたはその混合物が好ましく、特に好ましくは1,4−ブタンジオールである。
前記脂肪族ジヒドロキシ化合物と反応する脂肪族ジカルボン酸化合物は、低温の反応で酸によるエステル化により脂肪族ジヒドロキシ化合物とオリゴマーを形成できる化合物であれば、特に制限されずに使用可能である。
一実施例として、本発明においては、脂肪族ジカルボン酸化合物として下記化学式1で表される化合物、その無水物または誘導体を用いることができる。
[化学式1]
HOOC−(CH)n−COOH
(前記式中、nは2〜12である。好ましくは、前記nは2〜8のものを用いる。)
このような脂肪族ジカルボン酸化合物の具体的な例としては、コハク酸(succinic acid、SA)、グルタル酸(glutaric acid、GA)またはアジピン酸(adipic acid、AA)、またこれらの無水物および誘導体が用いられることができる。
前記脂肪族ジカルボン酸化合物に含まれた2個のカルボン酸は、脂肪族ジヒドロキシ化合物に含まれたヒドロキシ基とエステル化反応をし、また、短鎖のアルコールタイプ分岐剤のヒドロキシ基とエステル化反応をすることができる。この時、脂肪族ジカルボン酸化合物は脂肪族ジヒドロキシ化合物に対して当量を調節することにより、1脂肪族ジカルボン酸化合物に対して1脂肪族ジヒドロキシ化合物が結合されることができ、また、2脂肪族ジヒドロキシ化合物が結合されることができる。
前記脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物の反応は、そのエステル化反応から流出される水が理論的に計算される流出量に達する時点(すなわち、脂肪族ジカルボン酸化合物に含まれたカルボン酸の総モル数に該当する水の量)で終了させる。
前記脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物のエステル化反応時に用いられる短鎖のアルコールタイプの分岐剤は3官能以上の多価アルコール、特に炭素数3〜6の短鎖アルコールであることが好ましい。このようなアルコールタイプの分岐剤としてはグリセロール、グリシドール、トリメチロールプロパン(TMP)、ペンタエリスリトール、トリメチロールエタン(TME)が挙げられるが、これらに制限されない。
また、前記アルコールタイプの分岐剤は脂肪族ジカルボン酸化合物の重量対比0.01〜0.7重量%の範囲内で用いられることができる。このようなアルコールタイプの分岐剤は、酸基のエステル化反応に参加して反応を効率的に進行させ、それと同時に所望の分子量を確保することができ、且つ、分岐構造(branching structure)を形成させ、最終的な共重合体樹脂の特に引裂強度を顕著に改善させる。
脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸の1次エステル化反応が完了すれば、次に芳香族ジカルボキシレート化合物との2次エステル化反応を進行させる。
本発明において、芳香族ジカルボキシレート化合物は、脂肪族ポリエステルの単一重合体からなる生分解性樹脂の機械的物性を向上させるための目的として用いられる芳香族モノマーとして、酸基のないものが好ましく用いられることができる。例えば、ジメチルテレフタレート、ジメチルイソフタレート、ジメチルナフタレート、ジエチルテレフタレート、ジエチルイソフタレートおよびジエチルナフタレートからなる群から選択されることができる。
前記脂肪族ジヒドロキシ化合物の使用量は、目的とするエステル化反応に求められる範囲内で用いられることができ、脂肪酸ジカルボン酸化合物と芳香族ジカルボキシレート化合物の1モルに対して1.0モル以上に投入されることができ、好ましくは1.3モル以上に投入される。脂肪酸ジカルボン酸化合物と芳香族ジカルボキシレート化合物は0.55〜0.5:0.45〜0.5のモル比で用いられるのが生分解性という側面で好ましく、より好ましくは0.52:0.48のモル比で用いられる。生分解性が求められない場合、脂肪族ジカルボン酸化合物と芳香族ジカルボキシレート化合物はより様々なモル比で反応できる。
前記1次および2次反応は、常圧で連続式またはバッチ(batch)式で行われることができる。前記1次反応は160〜220℃で進行されることが好ましく、前記2次反応は1次反応と類似する温度160〜220℃で進行されることが好ましい。
この時、前記エステル化反応後に得られるオリゴマーの酸価は7.0mgKOH/gr以下に制御される。オリゴマーの酸価が7.0mgKOH/gr以上であれば、縮重合反応時に熱分解を促進させるため、酸価および色度が増加して所望の分子量への到達が難しいだけでなく、耐加水分解性に脆弱な問題点がある。
本発明は、前記2次エステル化反応によって脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体を得た後には、その後の重縮合反応または鎖延長反応を通じて分子量を増加させることによって所望の物性を有する生分解性樹脂を得ることができる。
好ましくは、本発明は、2次反応から得られる脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体を2torr未満の真空状態および220〜260℃範囲の温度で40〜300分間重縮合反応させる。
前記のような重縮合反応は2次反応から生成されたオリゴマーレベルまたはまだ好ましい分子量に達していない重合体間に反応を引き起こすためのものであり、このためには、重合体末端または重合体鎖に含まれている反応せずに残っている官能基を介した縮重合反応を進行させなければならないため、真空および高温の反応条件で進行させる。前記重縮合反応の反応時間は、後述する触媒の使用量および投入方法に応じて調節されることができる。
また、本発明においては、前記2次反応から得られる脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体を重縮合反応させたものを2以上連結するために鎖延長剤を投入して反応させる鎖延長反応を行うことができる。前記鎖延長剤としては、多価イソシアネート化合物、過酸化物化合物、エポキシ化合物およびジ、オリゴマーまたはポリマー官能基のオキサゾリン、オキサジン、カプロラクタム、またはカーボンイミドなどを用いる。好ましくは、鎖延長剤は共重合体に対して0.05〜2重量部を用いることができる。
多価イソシアネート化合物としては2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびトリフェニルメタントリイソシアネートからなる群から選択される1種以上を用いることができ、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートを用いる。
また、本発明においては、前記反応の促進および安定した反応誘導により反応の効率を向上させるために触媒、熱安定剤または活性抑制剤を用いることができる。
前記触媒としては酢酸カルシウム、酢酸マンガン、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、モノブチル酸化スズ、ジブチル酸化スズ、酸化モノブチルヒドロキシスズ、オクチル化スズ、二塩化ジブチルスズ、テトラフェニルスズ、テトラブチルスズ、テトラブチルチタネート、テトラメチルチタネート、テトライソプロピルチタネートおよびテトラ(2−エチルヘキシル)チタネートが用いられることができ、好ましくは、テトラブチルチタネート(Ti(OC)またはVertec(登録商標)VEXP 0641(titanium type catalyst、Johnson Matthey)などの有機チタニウム触媒を用いる。好ましい触媒の使用量は、脂肪族および芳香族ジカルボン酸化合物1molを基準に0.1〜1.5gを用いる。
前記熱安定剤としてはトリフェニルホスフェートまたはトリメチルホスフェートなどの有機リン化合物をさらに含ませて反応させることができる。前記リン化合物は、分子量増加反応が高温で行われる時、熱による分解を防止して反応を安定に維持させる作用をする。
前記活性抑制剤は、縮重合反応時に過度な触媒によって該重合が進行されるのを防止するために、触媒に対して0.001〜0.1重量%の範囲内で用いられることができる。また、チタニウム触媒の使用時、好ましくはTi/P比率が1.3〜1.5:1の範囲になるように用いることができる。この時に用いられる活性抑制剤としては、リン酸あるいは亜リン酸などの有機リン化合物を用いることができる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。但し、これは発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
〔実施例1〕
500mlの三つ口反応器に1.3molの1,4−ブタンジオール(BDO)、0.52molのアジピン酸(AA)、テトラブチルチタネート0.3g、トリフェニルホスフェート0.1g、分岐剤としてグリセロールをアジピン酸の重量対比0.65重量%を混合した後、昇温して200℃で1次エステル化反応させた。1次エステル化の総反応時間は90分であった。
次に、反応器に0.48molのジメチルテレフタレート(DMT)を投入した後、同一の温度で2次反応を進行させた。反応は、反応器コンデンサの上部温度が90℃以下に落ちる時点で終結した。2次エステル化の総反応時間は90分であった。
次に、前記2次反応から得られる反応物を240℃、1torr未満の真空度で135分間重縮合反応させて生分解性樹脂を得た。
〔実施例2〕
分岐剤の種類をグリセロールの代わりにグリシドールにしたことを除いては、実施例1と同様に反応させて生分解性樹脂を得た。
〔実施例3〕
分岐剤の含量をアジピン酸の重量対比0.39%にしたことを除いては、実施例1と同様に反応させて生分解性樹脂を得た。
〔比較例1〕
分岐剤の種類をリンゴ酸にしたことを除いては、実施例1と同様に反応させて生分解性樹脂を得た。
〔比較例2〕
500mlの三つ口反応器に1.3molの1,4−ブタンジオール、0.48molのジメチルテレフタレート、テトラブチルチタネート0.3g、トリフェニルホスフェート0.1g、グリセロールをアジピン酸の重量対比0.65重量%を混合した後、昇温して200℃で1次エステル反応させた。前記1次エステル化の総反応時間は90分であった。
次に、反応器に0.52molのアジピン酸を投入した後、同一の温度で2次エステル化反応を進行させた。前記反応は、反応器コンデンサの上部温度が90℃以下に落ちる時点で終結した。2次エステル化の総反応時間は90分であった。
次に、前記1,2次反応から得られる反応物を240℃、1torr未満の真空度で135分間重縮合反応させて生分解性樹脂を得た。
〔比較例3〕
分岐剤の種類をリンゴ酸にしたことを除いては、比較例2と同様に反応させて生分解性樹脂を得た。
Figure 2015524871
〔試験例1〕
前記実施例1〜3および比較例1〜3で得られた生分解性樹脂の酸価、分子量、耐加水分解性および引裂強度を各々測定し、その結果を下記表2に示す。
製品の酸価:Autotitratorにおいて0.1N KOHで滴定して測定した。
重量平均分子量(Mw):樹脂に対して0.1重量%のクロロホルム溶液を製造した後、GPC(Gel Permeation Chromatography)(Agilent 1200 Infinity Series)を用いて35℃で1ml/minの流速で重量平均分子量(Mw)を測定した。
加水分解性:樹脂チップを100℃の沸騰水に3時間加熱した後、重量平均分子量減少率の変化を測定した。
引裂強度:樹脂をブローフィルム押出機の温度190℃において30μmの厚さにフィルムを得た後、エルメンドルフ式の測定機で引裂強度を測定した。(kgf/cm)
Figure 2015524871
前記表2から明らかになるように、本発明による実施例1〜3の生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂は、エステル化反応(polycondensation reaction、ES)後4.2mg KOH/gr以下の酸価を有し、また、重縮合反応(polycondensation reaction、PC)後には2.1mg KOH/gr以下の酸価を有することを確認することができ、また、分子量減少率が比較例に比べて顕著に低く、3官能以上のアルコールタイプの分岐剤を用いた実施例1〜3において分岐剤の使用量を減らした場合、すなわち、実施例3において特に引裂強度が顕著に改善されることを確認することができる。

Claims (10)

  1. 脂肪族ジヒドロキシ化合物と脂肪族ジカルボン酸化合物を適用して1次エステル化反応させるステップ、および
    前記1次反応後に芳香族ジカルボキシレートをさらに投入して2次エステル化反応させるステップを含み、
    ここで、短鎖のアルコールタイプの分岐剤を1次または2次エステル化反応に投入することを特徴とする、耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  2. 前記短鎖アルコールタイプの分岐剤は、前記脂肪族ジカルボン酸化合物の重量対比0.01〜0.7重量%で用いられることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  3. 前記短鎖アルコールタイプの分岐剤は、3官能以上の炭素数3〜6の短鎖アルコールであることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  4. 前記1次および2次エステル化反応の各々が終了した後の酸価が7.0mg KOH/gr以下であることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  5. 前記脂肪族ジヒドロキシ化合物は、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチラノールおよびネオペンチルグリコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  6. 前記脂肪族ジカルボン酸化合物は、下記化学式1で表される化合物、その無水物または誘導体であることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法:
    [化学式1]
    HOOC−(CH)n−COOH
    前記式中、nは2〜12である。
  7. 前記芳香族ジカルボキシレート化合物は、ジメチルテレフタレート、ジメチルイソフタレート、ジメチルナフタレート、ジエチルテレフタレート、ジエチルイソフタレートおよびジエチルナフタレートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  8. 前記1次エステル化反応を160〜220℃範囲の温度で先に進行し、2次エステル化反応を160〜220℃範囲の温度で順次進行することを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  9. 前記2次反応によって得られた脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体を220〜260℃、2torr未満の真空度で40〜300分間重縮合反応させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
  10. 前記重縮合反応後に鎖延長剤を投入して反応させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法。
JP2015527356A 2012-08-17 2013-05-10 耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法 Expired - Fee Related JP6218831B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120090172A KR20140024503A (ko) 2012-08-17 2012-08-17 내가수분해성이 향상된 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르 공중합체 수지의 제조방법
KR10-2012-0090172 2012-08-17
PCT/KR2013/004160 WO2014027736A1 (ko) 2012-08-17 2013-05-10 내가수분해성이 향상된 생분해성 지방족-방향족 폴리에스테르 공중합체 수지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015524871A true JP2015524871A (ja) 2015-08-27
JP6218831B2 JP6218831B2 (ja) 2017-10-25

Family

ID=50101311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015527356A Expired - Fee Related JP6218831B2 (ja) 2012-08-17 2013-05-10 耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150158974A1 (ja)
EP (1) EP2886579A4 (ja)
JP (1) JP6218831B2 (ja)
KR (1) KR20140024503A (ja)
CN (1) CN104583270B (ja)
AU (1) AU2013303463B2 (ja)
TW (1) TWI606077B (ja)
WO (1) WO2014027736A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021188038A (ja) * 2020-05-28 2021-12-13 エスケイシー・カンパニー・リミテッドSkc Co., Ltd. 生分解性ポリエステル樹脂組成物、不織布およびフィルム、並びにその製造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101693546B1 (ko) * 2016-03-22 2017-02-06 제경케미칼(주) 가공성과 유연성이 우수한 폴리유산계 생분해성 수지 조성물 및 그로부터 제조되어진 생분해성 필름
KR102125452B1 (ko) * 2016-08-29 2020-06-22 주식회사 엘지화학 폴리부틸렌테레프탈레이트의 제조방법
EP3649176B1 (en) 2017-07-06 2021-08-25 Technip Zimmer GmbH Process and apparatus for preparing biodegradable polyesters
AU2019284352A1 (en) * 2018-06-11 2021-01-14 R & J East, Inc. Improved soil biodegradable blown film bag formulation
KR102069509B1 (ko) * 2019-07-05 2020-01-23 변종구 생분해성 폴리(부틸렌테트라메틸렌글루타레이트-코-부틸렌테레프탈레이트) 지방족/방향족 폴리에스테르 수지 및 그 제조방법
KR20240080936A (ko) * 2022-11-30 2024-06-07 에스케이이노베이션 주식회사 내가수성이 우수한 고점도 생분해성 지방족-방향족 폴리에스터 공중합체 및 이의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10508640A (ja) * 1994-11-15 1998-08-25 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト 生分解可能なポリマー、その製造及び生分解可能な成形体の製造のためのその使用
JP2011516709A (ja) * 2008-04-15 2011-05-26 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 生分解可能なポリエステルを連続的に製造する方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426478A (en) * 1980-12-15 1984-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Branched polyester coating compositions
ITMI20020866A1 (it) * 2002-04-22 2003-10-22 Novamont Spa Copoliesteri termoplastici saturi/insaturi biodegradabili
DE10319315A1 (de) * 2003-04-29 2004-11-18 Basf Ag Verwendung eines amorphen Polyesters als Polymerbasis für Kaumassen
US7144632B2 (en) * 2003-06-11 2006-12-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aliphatic-aromatic polyetherester compositions, articles, films, coating and laminates and processes for producing same
US7235623B2 (en) * 2003-11-26 2007-06-26 Eastman Chemical Company Polyester compositions for calendering
US7160977B2 (en) * 2003-12-22 2007-01-09 Eastman Chemical Company Polymer blends with improved notched impact strength
US7153569B2 (en) * 2004-03-19 2006-12-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Biodegradable aliphatic-aromatic copolyester films
KR100701622B1 (ko) * 2005-02-24 2007-03-30 이규득 생분해성 지방족/방향족 코폴리에스테르 중합체 및 그 제조방법
CN101205293A (zh) * 2007-12-14 2008-06-25 广州擎天实业有限公司 一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂及其制备方法
CN101445591A (zh) * 2008-12-26 2009-06-03 广州擎天实业有限公司 环保型干混低光粉末涂料用高低酸值聚酯树脂及其制备方法
CN101475690B (zh) * 2009-01-08 2011-01-19 同济大学 一种生物可降解嵌段共聚酯的制备方法
US20110237750A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Basf Se Process for film production
CN102516511B (zh) * 2011-11-14 2014-06-18 中国电器科学研究院有限公司 一种高性能水性涂料用的聚酯树脂及其制备方法
CN102408550A (zh) * 2011-11-14 2012-04-11 广州擎天实业有限公司 一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10508640A (ja) * 1994-11-15 1998-08-25 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト 生分解可能なポリマー、その製造及び生分解可能な成形体の製造のためのその使用
JP2011516709A (ja) * 2008-04-15 2011-05-26 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 生分解可能なポリエステルを連続的に製造する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021188038A (ja) * 2020-05-28 2021-12-13 エスケイシー・カンパニー・リミテッドSkc Co., Ltd. 生分解性ポリエステル樹脂組成物、不織布およびフィルム、並びにその製造方法
JP7282124B2 (ja) 2020-05-28 2023-05-26 エコバンス カンパニー・リミテッド 生分解性ポリエステル樹脂組成物、不織布およびフィルム、並びにその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013303463B2 (en) 2016-10-13
TWI606077B (zh) 2017-11-21
AU2013303463A1 (en) 2015-02-05
CN104583270B (zh) 2016-06-29
EP2886579A4 (en) 2016-04-06
KR20140024503A (ko) 2014-03-03
JP6218831B2 (ja) 2017-10-25
CN104583270A (zh) 2015-04-29
TW201408717A (zh) 2014-03-01
US20150158974A1 (en) 2015-06-11
EP2886579A1 (en) 2015-06-24
WO2014027736A1 (ko) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6218831B2 (ja) 耐加水分解性が改善された生分解性脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体樹脂の製造方法
Barletta et al. Poly (butylene succinate)(PBS): Materials, processing, and industrial applications
US9187595B2 (en) Method for manufacturing biodegradable copolymer by split-injecting aromatic dicarboxylic acid compound
TWI650342B (zh) 製造高分子聚酯或共聚酯之方法以及含其之高分子摻合物
KR20140031010A (ko) 생분해성 지방족/방향족 폴리에스테르 공중합체의 연속 제조방법
KR20140076354A (ko) 생분해성 지방족/방향족 폴리에스테르 공중합체의 연속 제조방법
TWI606091B (zh) 生物可分解共聚酯樹脂的製備方法
JP6016923B2 (ja) 生分解性ポリエステル共重合体樹脂の製造方法
KR20140076355A (ko) 생분해성 지방족/방향족 폴리에스테르 공중합체의 연속 제조방법
CN115010908B (zh) 一种生物可降解低熔点热熔聚酯的制备方法
CN111116883B (zh) 一种生物可降解共聚酯及其制备方法
CN115698122A (zh) 脂肪族-芳香族聚酯树脂及其成形品
JP2014133824A (ja) 脂肪族ポリエステルの製造方法
JP2014181328A (ja) 脂肪族ポリエステルの製造方法
JP2014114418A (ja) 脂肪族ポリエステルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170315

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170926

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6218831

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees