JPH0931171A - ポリ乳酸の製造法 - Google Patents

ポリ乳酸の製造法

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JPH0931171A JP18879695A JP18879695A JPH0931171A JP H0931171 A JPH0931171 A JP H0931171A JP 18879695 A JP18879695 A JP 18879695A JP 18879695 A JP18879695 A JP 18879695A JP H0931171 A JPH0931171 A JP H0931171A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のポリ乳酸の製造法によれば、熱による
解重合が起こり、成型加工工程後には高分子量のポリ乳
酸成型品を得ることは困難であった。 【解決手段】 本発明は、ラクチドを主原料としたラク
チドの開環重合の重合時の分子量が5万以上になった時
点で、りん酸または亜りん酸化合物を添加して、重合に
用いる触媒の活性を完全に殺し、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラクチドの開環重
合により得られる高分子量ポリ乳酸、特に熱安定性に優
れた高分子量ポリ乳酸の製造法に関する。本発明の製造
法にて得られたポリ乳酸は高分子量であり、粒状、ペレ
ット状、板状など種々の形態をなす。
【0002】
【従来の技術】ポリ乳酸は生体安全性が高く、しかも分
解物である乳酸は生体内で吸収される。このようにポリ
乳酸は生体安全性の高い高分子化合物であり、手術用縫
合糸、ドラッグデリバリー(徐放性カプセル)、骨折時
の補強材など医療用にも用いられ、自然環境下で分解す
るため分解性プラスチックとしても注目されている。ま
た、一軸、二軸延伸フィルムや繊維、射出成形品などと
して種々の用途にも用いられている。
【0003】このようなポリ乳酸の製造法には、乳酸を
直接脱水縮合して目的物を得る直接法と、乳酸から一旦
環状ラクチド(二量体)を合成し、晶析法などにより精
製を行い、ついで開環重合を行う方法がある。ラクチド
の合成、精製及び重合操作は、例えば米国特許第4,0
57,537号明細書:公開欧州特許出願第261,5
72号明細書:Polymer Bulletin,14,491-495(1985);及
びMakromol.Chem.,187,1611-1628(1986)のような化学文
献で様々に記載されている。また、特公昭56−146
88号公報には2分子の環状ジエステルを中間体とし、
これをオクチル酸錫、ラウリルアルコールを触媒として
重合し、ポリ乳酸を製造することが開示されている。こ
のようにして得られたポリ乳酸は、成形加工の工程にお
ける取り扱い性を容易にするため、あらかじめ米粒大か
ら豆粒程度の大きさの球状、立方体、円柱状、破砕状等
のペレット状の製品とされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分子量
10万〜50万の高分子量のポリ乳酸の融点は175〜
200℃と高く、従来このようなポリ乳酸の最終重合物
を溶融状態で反応器から取り出し、これを融点以上に加
熱すると、ポリ乳酸の分解や着色を生じた。さらにこの
様な温度においては、多量のラクチドがポリマー中に発
生した。これはこの様な温度においてはポリマーとラク
チドの平衡がラクチド側に傾くためと思われる。このた
め、重合時に高分子量のポリ乳酸が得られても、熱によ
る解重合のため成型加工工程後には高分子量のポリ乳酸
成型品を得ることは困難であった。そこで、本発明は、
このような着色や分解物やラクチドがなく、かつ成形に
適した形態を有する熱安定性に優れた高分子量のポリ乳
酸を製造することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
について鋭意研究を行った。その結果、ポリ乳酸の重合
過程において、重合反応終了前に触媒活性を低下させる
ことにより分解反応は抑制できるものと考え、かかる作
用を有するものとしてりん系化合物を検討した結果、こ
れらがポリ乳酸の分解抑制機能を有することを見出だ
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
ラクチドを主原料としてラクチドの開環重合によりポリ
乳酸を製造する方法において、重合時の分子量が5万以
上になった時点でりん酸または亜りん酸化合物を添加す
ることを特徴とする。
【0006】なお、本発明に関連する先行特許として、
乳酸の重縮合時の分子量が2000〜6000となった
時点で、りん酸または亜りん酸化合物を添加する特許が
出願されている(特公平5−13963号)。しかし、
この特許は、乳酸の直接重合によるポリ乳酸の製造を対
象としているのに対し、本発明はラクチドの開環重合に
よるポリ乳酸の製造を対象としており、根本的に異な
る。しかも、この特許は、重合工程でりん系化合物を添
加することにより重合をゆるやかに進める製造法であ
り、りん系化合物の添加時は低分子の段階であるのに対
し、本発明は重合工程でりん系化合物を添加することに
より重合を停止させ、熱安定性に優れたポリ乳酸を製造
する方法であり、りん系化合物の添加時は高分子の段階
である。従って、その作用も異なり、先行特許と本発明
は全くの別物であると考える。
【0007】本発明のポリ乳酸の製造法の重合温度は1
20〜180℃、L−ラクチドのラセミ化、分解着色を
押さえるために好ましくは140〜160℃で行う。重
合により平均分子量5万〜30万のポリ乳酸が得られ
る。重合は、例えば、1つ以上の縦型反応器で、十分容
易に流動可能な状態まで行う。縦型反応器は重合の進行
に従い、ポリマー粘度が上昇するので、違った粘度に対
応する翼を持った複数の反応器で行うのが好ましい。ま
た、連続操作を行うときも滞留時間分布がシャープにな
り、体積あたりの伝熱面積を大きくするために複数の反
応器を直列につなぐ。例えば、はじめに傾斜翼、タービ
ン翼、全面翼等を備えた反応器を用い、低粘度域で触媒
を均一に攪拌する。次にヘリカルリボン翼などの高粘度
用翼を持った反応器で攪拌する。なお、複数の反応器を
用いる場合、各反応温度は必ずしも同じ温度にする必要
はない。
【0008】重合に用いる触媒としては、オクチル酸ス
ズなどのスズ系化合物、テトライソプロピルチタネート
などのチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド
などのジルコニウム系化合物、三酸化アンチモンなどの
アンチモン系化合物等、いずれも乳酸の重合に従来公知
の触媒が挙げられる。また、添加する触媒量によって最
終ポリマーの分子量を調整することもできる。触媒量が
少ないほど反応速度は遅くなるが、分子量は高くなる。
また、核剤(タルク、クレー、酸化チタン等)を添加し
てもよい。
【0009】本発明で使用されるラクチドは、D−、L
−、DL−またはD−、L−の混合物等から選ばれ、ラ
クトン類、例えばβ−プロピオラクトン、δ−バレルラ
クトン、ε−カプロラクトングリコリド、δ−ブチルラ
クトン等との共重合も可能である。またグリセリンなど
多価アルコールにより物性をコントロールすることもで
きる。重合反応は触媒の種類によって異なるがオクチル
酸スズを用いる場合、ラクチド重量に対して0.000
1〜0.1重量%、好ましくは0.05〜0.001重
量%の触媒を用い、通常1.0〜30時間加熱重合す
る。反応は窒素など不活性ガス雰囲気または気流中にて
行うのが好ましい。
【0010】重合反応の終了時、分子量が5万以上にな
ったとき、りん酸または亜りん酸化合物を添加する。添
加量は重合に用いる触媒の0.5〜20倍モルが好まし
い。この範囲は、重合に用いる触媒を完全に失活させる
ためで、0.5倍モルより少ないと触媒を失活できず、
20倍モルより多いと効果に差異が生じない。更に詳し
くは、重合にスズ系化合物を触媒として用いる場合は、
スズとりん系化合物の比(但し、スズは2価、りん化合
物は4価として算定)で0.03〜0.9未満,好まし
くは0.05〜0.8の範囲量を用いる。なお、りん酸
または亜りん酸化合物を添加するタイミングは、分子量
が5万以上になったときである。
【0011】りん酸または亜りん酸化合物の種類として
は、りん酸、亜りん酸、ピロりん酸、ポリりん酸、ポリ
りん酸モノエチルエステル、ポリりん酸ジエチルエステ
ル、りん酸トリエチル、りん酸トリフェニル、ピロりん
酸テトラエチル、ピロりん酸テトラフェニル、亜りん酸
トリエチル、亜りん酸トリフェニル、ピロりん酸ヘキサ
メチルアミド、ATP(アデノシントリホスフェー
ト)、りん酸三カルシウム、ホスフィン酸カルシウム、
りん酸二ナトリウム等を使用できる。
【0012】このようにして得られたポリ乳酸は、ダイ
スを通しフィルムや繊維に成型する。繊維化する場合
は、例えば、紡糸速度500〜1200m/minで紡
糸を行い、延伸比3.0〜4.5で延伸する。また、成
形機により粒状、ペレット状など所望の形状に成形して
も良い。さらに、ポリ乳酸には、安定剤(ステアリン酸
カルシウム等)、可塑剤(フタル酸エステル等)、着色
剤(赤口黄鉛、酸化チタン等)などのいずれも公知の添
加剤を添加してもよい。
【0013】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の方法を以下の
実験により確かめた。 [実施例1]撹拌機、温度計を備えた1000ml容フ
ラスコにL−ラクチド500gを入れ、窒素雰囲気下で
攪拌しながら温度150℃でラクチドを溶融した後、オ
クチル酸スズ0.05gを添加し、1時間後りん酸0.
02g添加し(スズとりん化合物の比0.6)、15分
間攪拌した後、フラスコ内容物を横形二軸混練機に投入
し、温度190℃、減圧度10mmHgで未反応ラクチ
ドを除去し、10分後ペレット状のポリ乳酸を回収し
た。回収したポリ乳酸の分子量を測定した結果、分子量
は183000であった。
【0014】このポリ乳酸約1gを栓付き10ml試験
管に入れ、窒素封入し、190℃、30分間放置し、熱
分解試験を行った結果を表1に示す。また、比較のため
に前記のりん酸を添加せず、同様に反応を行った結果、
得られたポリ乳酸の分子量は148000であった。そ
して、このポリ乳酸も前記と同様の熱分解試験を行った
結果を表1に示す。表1より、本発明の方法によれば熱
安定性が優れていることがわかる。
【0015】[実施例2]撹拌機、温度計を備えた10
00ml容フラスコにL−ラクチド500gを入れ、窒
素雰囲気下で攪拌しながら温度140℃でラクチドを溶
融した後、オクチル酸スズ0.1gを添加し、1時間後
ピロりん酸0.2g添加し(スズとりん化合物の比0.
1)、15分間攪拌した後、フラスコ内容物を横形二軸
混練機に投入し、温度190℃、減圧度10mmHgで
未反応ラクチドを除去し、10分後ペレット状のポリ乳
酸を回収した。回収したポリ乳酸の分子量を測定した結
果、分子量は162000であった。
【0016】このポリ乳酸約1gを栓付き10ml試験
管に入れ、窒素封入し、190℃、30分間放置し、熱
分解試験を行った結果を表1に示す。また、比較のため
に前記のりん酸を添加せず、同様に反応を行った結果、
得られたポリ乳酸の分子量は125000であった。そ
して、このポリ乳酸も前記と同様の熱分解試験を行った
結果を表1に示す。表1より、本発明の方法によれば熱
安定性が優れていることがわかる。
【0017】[実施例3]撹拌機、温度計を備えた10
00ml容フラスコにL−ラクチド500gを入れ、窒
素雰囲気下で攪拌しながら温度150℃でラクチドを溶
融した後、オクチル酸スズ0.05gを添加し、1時間
後りん酸0.013g添加し(スズとりん化合物の比
0.9)、15分間攪拌した後、フラスコ内容物を横形
二軸混練機に投入し、温度190℃、減圧度10mmH
gで未反応ラクチドを除去し、10分後ペレット状のポ
リ乳酸を回収した。回収したポリ乳酸の分子量を測定し
た結果、分子量は168000であった。
【0018】このポリ乳酸約1gを栓付き10ml試験
管に入れ、窒素封入し、190℃、30分間放置し、熱
分解試験を行った結果を表1に示す。また、比較のため
に前記のりん酸を添加せず、同様に反応を行った結果、
得られたポリ乳酸の分子量は148000であった。そ
して、このポリ乳酸も前記と同様の熱分解試験を行った
結果を表1に示す。表1より、スズとりん化合物の比が
0.9を越えると、熱分解による分子量の低下がかなり
起こり、本発明の目的を達成できないことがわかった。
【0019】
【表1】 なお、実施例の分析条件は下記の通りである。 <GPC測定> (株)島津製作所製 検出器; RID-6A ポンプ; LC-9A カラムオーブン; CTO-6A カラム;Shim-pack GPC-801C,-804C,-806C,-8025C を直
列 分析条件 溶媒;クロロフォルム 流速;1ml/min サンプル量; 200μl(サンプル0.5w/w%をクロロフォ
ルムに溶かした。) カラム温度; 40℃
【0020】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、熱による解重
合が少ない分子量5万〜50万の高分子量のポリ乳酸を
製造することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラクチドを主原料としてラクチドの開環
    重合によりポリ乳酸を製造する方法において、重合時の
    分子量が5万以上になった時点でりん酸または亜りん酸
    化合物を添加することを特徴とするポリ乳酸の製造法。
  2. 【請求項2】 りん酸または亜りん酸化合物の添加量が
    重合に用いる触媒量に対し0.5〜20倍モルである請
    求項1記載のポリ乳酸の製造法。
  3. 【請求項3】 重合にスズ系化合物を触媒として用いる
    場合、りん酸または亜りん酸化合物の添加割合が、スズ
    とりん系化合物の比(但し、スズは2価、りん化合物は
    4価として算定)で0.03〜0.9未満である請求項
    1記載のポリ乳酸の製造法。
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