JP5530490B2 - 透明共重合ポリエステル、透明共重合ポリエステルの調製方法、および、透明共重合ポリエステルを含んでなる物品 - Google Patents
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Description
本発明は、透明共重合ポリエステル(透明コポリエステル)、透明共重合ポリエステルの調製方法、該方法によって調製された透明共重合ポリエステル、および、該透明共重合ポリエステルを含んでなる物品に関する。
ポリ乳酸はよく知られた生分解性材料である。乳酸は再生可能な資源から得られるので、乳酸産業の発展によって、石油資源に対する需要が抑制でき、また、温室効果の緩和にも有益である。しかしながら、ポリ乳酸は脆く、靱性が不十分である。したがって、ポリ乳酸の機械的特性を改善するための重要なポイントの一つは、ポリ乳酸の靱性を強化することである。
本発明の目的の1つは、透明共重合ポリエステルを提供することである。この透明共重合ポリエステルは、先行技術の共重合法で調製されるポリ乳酸樹脂材料が持つ透明性が低いという短所を解消し、良好な靱性を有する。
図1は、実施例1の透明共重合ポリエステルの1H NMRスペクトルである。
本発明では、脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメントA、繰り返し単位−O−CH(CH3)−C(O)−を有するセグメントB、および、ポリイソシアネートに由来する構造単位Cを含有する透明共重合ポリエステルであって、上記セグメントA、セグメントB、および、構造単位Cの重量比が100:(100〜2000):0.1〜10であり、該透明共重合ポリエステルの重量平均分子量Mwが50,000〜1,000,000である、透明共重合ポリエステルが提供される。
ただし、上記第1の触媒は、チタン化合物、アンチモン化合物、および、亜鉛化合物から選択される少なくとも1つの化合物である。また、上記第2の触媒は、希土類金属化合物から選択される少なくとも1つの化合物であり、この希土類金属は、例えば、ランタノイド元素、スカンジウム、および、イットリウムから選択される少なくとも1つの希土類金属である。
以下の各例を用いて本発明についてさらに説明するが、これは本発明の範囲を限定するものではない。
・Sigma−Aldrich Inc.社のL−ラクチド
・Acros Organics Inc.社の1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート
・Acros Organics Inc.社の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
・Beijing Chemical Reagent Co., Ltd,社のテトラブチルチタネート
・Mitsubishi Chemical Holdings Corporation社(日本)のポリブチレンサクシネート(商品名GS−PLA)
・Acros Organics Inc.社のオクチル酸スズ(II)
・Alfa Aesar.社のトリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)
・CN1807485Aの例A2にしたがって調製したアセチルアセトランタン
・CN1807485Aの例A5にしたがって調製したステアリン酸ランタン。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
2.2molのテレフタル酸と、5molの1,4−ブタンジオールと、1.6mmolのテトラブチルチタネートとを、500mlの三頸フラスコに仕込んで加熱し、温度を180℃で維持してN2の存在下で攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。この系に2.5molのコハク酸をさらに加えて加熱し、温度を200℃で維持して攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。次に、この系を、230℃の温度および約400Paの絶対圧の下で約1時間プレポリマー形成させた。最後に、0.85mmolのアセチルアセトランタンを系に加えて、230℃の温度および約200Pa未満の絶対圧の下で約1時間凝縮重合させた。この結果、脂肪族と芳香族との白色の共重合ポリエステルが得られた。この脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの重量平均分子量は10,000であり、多分散性指数は2.2である。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(30g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、0.28gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率96%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は100,000であり、多分散性指数は1.86である。
上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを同量(モル換算)のポリブチレンサクシネート(GS−PLA、Mwは約60,000)に置き換えた以外は実施例1を繰り返すことによって、比較例としての共重合ポリエステルを調製した。この比較例としての共重合ポリエステルは黄色の重合体であり、重量平均分子量は82,000であり、多分散性指数は2.15である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
2.2molのテレフタル酸と、5molの1,4−ブタンジオールと、1.6mmolのテトラブチルチタネートとを、500mlの三頸フラスコに仕込んで加熱し、温度を200℃で維持してN2の存在下で攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。この系に2.5molのコハク酸をさらに加えて加熱し、温度を220℃で維持して攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。次に、この系を、240℃の温度および約400Paの絶対圧の下で約1時間プレポリマー形成させた。最後に、0.85mmolのステアリン酸ランタンを系に加えて、240℃の温度および約200Pa未満の絶対圧の下で約3時間凝縮重合させた。この結果、脂肪族と芳香族との白色の共重合ポリエステルが得られた。この脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの重量平均分子量は55,000であり、多分散性指数は1.89である。
実施例1で使用した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(Mw10,000)を(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(Mw55,000)に置き換えた以外は実施例1のステップ(2)と同様の手順で、比較例としての共重合ポリエステルを調製した。比較例としての共重合ポリエステルを収率93%で得た。この比較例としての共重合ポリエステルの重量平均分子量は122,000であり、多分散性指数は2.18である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(30g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、0.28gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が190℃の油浴に入れた。反応を1.5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率90%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は83,000であり、多分散性指数は2.11である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(30g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、1.04gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率93%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は97,000であり、多分散性指数は1.79である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(20g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。77mgのオクチル酸スズ(II)と、0.26gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率94%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は98,000であり、多分散性指数は1.98である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(20g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。81mgのオクチル酸スズ(II)と、0.28gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が190℃の油浴に入れた。反応を1.5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率87%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は88,000であり、多分散性指数は2.13である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(20g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、1.00gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率87%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は92,000であり、多分散性指数は2.25である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(10g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、0.24gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率95%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は96,000であり、多分散性指数は1.78である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例1で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(10g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのオクチル酸スズ(II)と、0.23gの1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が190℃の油浴に入れた。反応を1.5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率90%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は90,000であり、多分散性指数は2.08である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
2.2molのテレフタル酸と、5molの1,4−ブタンジオールと、1.6mmolのテトラブチルチタネートとを、500mlの三頸フラスコに仕込んで加熱し、温度を200℃で維持してN2の存在下で攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。この系に2.5molのコハク酸をさらに加えて加熱し、温度を220℃で維持して攪拌しながら還流させた。蒸留によって生成された水は、水が生成されなくなるまで回収した。次に、この系を、240℃の温度および約400Paの絶対圧の下で約1時間プレポリマー形成させた。最後に、0.85mmolのステアリン酸ランタンを系に加えて、240℃の温度および約200Pa未満の絶対圧の下で約1.5時間凝縮重合させた。この結果、脂肪族と芳香族との白色の共重合ポリエステルが得られた。この脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの重量平均分子量は31,000であり、多分散性指数は1.67である。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(30g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのトリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)と、0.56gの4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率87%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は81,000であり、多分散性指数は1.72である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例9で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(30g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのトリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)と、1.28gの4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率92%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は81,000であり、多分散性指数は1.84である。
(1)脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの調製
実施例9で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを使用した。
L−ラクチド(60g)と(1)で調製した脂肪族−芳香族共重合ポリエステル(20g)とをそれぞれ反応器に仕込んだ。80mgのトリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)と、1.12gの4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートとをさらに加えて、一様に混ぜ合わせた。上記反応器を窒素で5時間パージングし、次に、反応器を窒素雰囲気下で温度が170℃の油浴に入れた。反応を5時間継続させた後、反応器を冷却した。反応後に得られる生成物をクロロホルムで溶解し、無水メタノール中で沈殿させた。この結果得られた沈殿物を乾燥させて、本発明の透明共重合ポリエステルを収率88%で得た。この透明共重合ポリエステルの重量平均分子量は74,000であり、多分散性指数は2.04である。
Claims (19)
- 脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)、繰り返し単位−O−CH(CH3)−C(O)−を有するセグメント(B)、および、ポリイソシアネートに由来する構造単位(C)を含有する、透明共重合ポリエステルであって、
該脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)、繰り返し単位−O−CH(CH3)−C(O)−を有するセグメント(B)、および、ポリイソシアネートに由来する構造単位(C)の重量比が100:(100〜2000):(0.1〜10)であり、
該透明共重合ポリエステルの重量平均分子量Mwが50,000〜1,000,000であり、
上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)の重量平均分子量Mwが、3,000〜30,000であることを特徴とする、透明共重合ポリエステル。 - 上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)がランダム脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメントである、請求項1または2に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)の重量平均分子量Mwが3,500〜20,000である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)中では、脂肪族ポリエステルの繰り返し単位と芳香族ポリエステルの繰り返し単位とのモル比が1:0.1〜10である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)の末端基がジオールに由来する基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記脂肪族−芳香族共重合ポリエステルセグメント(A)が、化学式(III)によって表わされる繰り返し単位および化学式(IV)によって表わされる繰り返し単位を含有し、
上記化学式(III)によって表わされる繰り返し単位と化学式(IV)によって表わされる繰り返し単位とのモル比が1:(0.1〜10)であり、
mは2〜10の整数であり、
nは2〜8の整数であり、
pは2〜10の整数であり、
m、nおよびpは、互いに等しいか異なるかのいずれかである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。 - 上記ポリイソシアネートに由来する構造単位(C)が、上記ポリイソシアネートのイソシアネート基がヒドロキシル基と反応した後に得られる構造単位である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。
- Xは、1,6−ヘキサメチレンおよび/または4,4’−メチレンジフェニルである、請求項9に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記透明共重合ポリエステルの多分散性指数が1.2〜4である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステル。
- 上記透明共重合ポリエステルの多分散性指数が1.5〜2.5である、請求項11に記載の透明共重合ポリエステル。
- ラクチド、ヒドロキシルを末端に持つ脂肪族−芳香族共重合ポリエステル、および、ポリイソシアネートを触媒の存在下で重合することを含み、
上記ヒドロキシルを末端に持つ脂肪族−芳香族共重合ポリエステル、ラクチド、および、ポリイソシアネートの重量比が100:(100〜2000):(0.1〜10)であり、
上記ヒドロキシルを末端に持つ脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの重量平均分子量Mwが、3,000〜30,000であることを特徴とする、透明共重合ポリエステルの調製方法。 - 上記触媒が有機スズ化合物であり、
好ましくは、該有機スズ化合物が、オクチル酸スズ(II)、トリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)、ジラウリン酸ジブチルスズ、酒石酸スズ(II)、および、ジブチルジメトキシスズからなる群より選択される、請求項13に記載の透明共重合ポリエステルの調製方法。 - 上記重合の反応条件には、反応温度が130℃〜190℃であり、反応時間が1時間〜10時間であることが含まれる、請求項13または14に記載の透明共重合ポリエステルの調製方法。
- 上記重合の反応条件には、反応温度が170℃〜190℃であり、反応時間が1.5時間〜5時間であることが含まれる、請求項15に記載の透明共重合ポリエステルの調製方法。
- 上記有機スズ化合物の量が0.05重量部〜0.5重量部であり、
上記ラクチド、脂肪族−芳香族共重合ポリエステル、および、ポリイソシアネートの総重量が100重量部であることを特徴とする、請求項14に記載の透明共重合ポリエステルの調製方法。 - 請求項13〜17のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステルの調製方法で調製された、透明共重合ポリエステル。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の透明共重合ポリエステルを含んでなる物品。
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