WO1999019378A1 - Processes for producing polyhydroxy carboxylic acid and glycolide - Google Patents

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WO1999019378A1
WO1999019378A1 PCT/JP1998/004618 JP9804618W WO9919378A1 WO 1999019378 A1 WO1999019378 A1 WO 1999019378A1 JP 9804618 W JP9804618 W JP 9804618W WO 9919378 A1 WO9919378 A1 WO 9919378A1
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acid
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PCT/JP1998/004618
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Mitsuru Hoshino
Kazuyuki Yamane
Yukichika Kawakami
Yasushi Okada
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Kureha Kagaku Kogyo K.K.
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    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
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    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/80Solid-state polycondensation

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing polyhydroxycarboxylic acid such as polyglycolic acid, and more particularly, to economically produce polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties. On how to do it.
  • Polyhydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention is a polymer having a high molecular weight, has biodegradability, and can be obtained as a high-quality polymer. It is useful as a substitute for medical materials and general-purpose resins, for example.
  • Polyhydroxycarboxylic acid typified by polyglycolic acid and polylactic acid, is degraded in the natural environment and eventually has the biodegradability of being converted into water and carbon dioxide by microorganisms .
  • polyhydroxycarboxylic acids are receiving attention in fields such as medical materials and general-purpose resin substitutes.
  • biodegradable polyhydroxycarboxylic acid can be said to meet the needs of the times.
  • conventionally it has been very difficult to economically obtain a high-molecular-weight, high-quality polyhydroxycarboxylic acid.
  • poly (hydroxycarboxylic acid) production methods include cyclic dimers such as lactide (a cyclic dimer of lactic acid) and glycolide (a cyclic dimer of glycolic acid).
  • cyclic dimers such as lactide (a cyclic dimer of lactic acid) and glycolide (a cyclic dimer of glycolic acid).
  • the cyclic dimer is catalyzed (eg, A method of performing ring-opening melt polymerization in the presence of tin stannate) is known.
  • a polymer having a high molecular weight can be obtained.
  • this method has complicated reaction steps and operations.
  • JP-A-6-635360 describes that a hydroxycarboxylic acid or an oligomer thereof is subjected to a dehydration polycondensation reaction in a reaction mixture containing an organic solvent in the substantial absence of water. Then, a method for producing a polyhydroxycarponic acid having a weight average molecular weight of not less than 1500 is described.
  • the examples in this publication show that polylactic acid having a high molecular weight of up to about 180,000 was obtained.
  • the publication does not describe any examples relating to polyglycolic acid. Polyglycolic acid does not dissolve in chloroform-methylene chloride.
  • the average molecular weight measurement method described in the official gazette that is, gel partitioning in a crotch-form solution
  • Chromatography and the method of measuring logarithmic viscosity using a Ubbelohde viscometer with a methylene chloride solution cannot be applied to polyglycolic acid. Therefore, according to the content of this publication, it can be said that polyglycolic acid can be obtained as a polymer having a weight average molecular weight of 150,000 or more necessary for exhibiting sufficient mechanical properties by the above method. It cannot be estimated.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-173264 discloses that a hydroxycarboxylic acid ester or a mixture thereof or an oligomer thereof is subjected to a condensation reaction in the presence of a catalyst to give a weight average molecular weight of about 15
  • a process for producing polyhydroxycarboxylic acids of at least 2,000 is disclosed.
  • the gazette It is described that the weight average molecular weight of the poly (hydroxycarboxylic acid) obtained by the method is as low as about 15,500 to 100,000. Therefore, this production method cannot obtain a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having sufficient mechanical properties.
  • a low molecular weight polymer is prepared by polycondensation of a hydroxycarboxylic acid, and the low molecular weight polymer is prepared.
  • a method of prolonging quenching by reacting with a binder Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • 62-280220 discloses that (co) polycondensation of lactic acid and glycolic acid is carried out to obtain low molecular weight polylactide, polyglycolide, Alternatively, a copolycondensate thereof is prepared and then reacted with an oxychloride selected from a dichloride compound or thionyl chloride, and then subjected to a melt polycondensation reaction, or an amine compound is added. It describes a method for producing high molecular weight polylactide, polyglycolide, or a copolycondensate thereof by reacting.
  • the examples in the publication show that the obtained polymer has a molecular weight of less than 20,000, and its mechanical properties are insufficient, so that its use is limited. With this method, it is not possible to obtain polyhydroxycarboxylic acid exhibiting sufficient mechanical properties.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-156319 discloses that when glycolic acid and Z or lactic acid are polycondensed to produce an aliphatic polyester, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol and the like are used.
  • a method for producing an aliphatic polyester which is added to glycols to increase the molecular weight by solid phase polymerization is disclosed.
  • this method has a problem that an undesirable heterogeneous structure is introduced into the formed polymer.
  • hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid are difficult to isolate and purify using general-purpose purification methods such as distillation, so complicated operations are required to obtain high-purity substances.
  • general-purpose purification methods such as distillation
  • the yield was low. Therefore, high-purity hydroxycarboxylic acids are very expensive and their industrial use is very limited.
  • An object of the present invention is to provide a method for economically producing a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties.
  • Another object of the present invention is to provide a method for economically producing high-quality, high-molecular-weight polyhydroxycarboxylic acid with reduced coloring.
  • the present inventors have made intensive studies to overcome the problems of the prior art, and as a result, polycondensation of an alkyl glycolate to produce a glycolic acid prepolymer was performed. It has been found that high-molecular-weight polyglycolic acid can be obtained by solid-phase polymerization of poly (glycolic acid). According to this method, a high-molecular-weight polyglycolic acid having a weight-average molecular weight of 150,000 or more can be obtained at relatively low cost. The ease of purification eliminates the problem of introducing unwanted heterologous structures into the resulting polymer. The method of the present invention can be extended to a method for producing polyhydroxycarboxylic acid using a hydroxycarboxylic acid alkyl ester.
  • the present inventors have further studied and found that at least a part (that is, part or all) of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed to give the hydroxycarboxylic acid.
  • the hydrolysis product By subjecting the hydrolysis product to polycondensation to form a prepolymer, and then subjecting the produced prepolymer to solid-state polymerization to obtain a high molecular weight High-quality polyhydroxycarboxylic acid was obtained.
  • the purification of the hydroxycarboxylic acid ester is easy, so that a high-purity hydroxycarboxylic acid ester can be used.
  • Hydroxycarboxylic acids in the product also have high purity.
  • a hydrolysis product as a raw material similarly to the case where a hydroxycarboxylic acid ester is used as a raw material, a high molecular weight polyglycolic acid having a weight average molecular weight of 150,000 or more is used. Can be obtained at relatively low cost, and the problem of introducing an undesirable heterogeneous structure into the formed polymer is eliminated. Further, according to the production method using the hydrolysis product, it is possible to obtain high-quality polyhydroxycarboxylic acid with little coloring. This production method is particularly suitable as a method for producing high-quality, high-molecular-weight polyglycolic acid.
  • the glycolic acid prepolymer is ground into a powder and supplied to the reactor in a very small amount (approximately 20 g Zh) while being reduced in pressure (12 to 15 torr) to 270 to 28
  • a method has been proposed in which depolymerization is carried out by heating to a high temperature of 0 ° C. and the generated glycol is collected in a trap (US Pat. No. 2,668,162).
  • this method is difficult to scale up, and the prepolymer becomes heavy during heating and remains in the reactor as a large amount of residue. Cleaning is also complicated.
  • Another object of the present invention is to provide a novel method for economically producing high-purity glycolide.
  • the present invention has been completed based on these findings.
  • hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B) obtained by hydrolyzing at least a part of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester to form a prepolymer. Then, (2) a method for producing polyhydroxycarboxylic acid by solid-phase polymerization of the produced prepolymer is provided.
  • the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is used.
  • the stele is an alkyl glycolate
  • the prepolymer is a prepolymer of glycolic acid
  • the polyhydroxycarboxylic acid is polyglycolic acid. Is provided.
  • a hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or a hydroxycarboxylic acid-containing product obtained by hydrolyzing a part or all of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is used as a starting material.
  • a hydrolysis product (B) is used as a starting material.
  • hydroxycarboxylic acids examples include lactic acid, glycolic acid, 2-hydroxyisobutanoic acid, 3-hydroxybutanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, and 6-hydroxycabronate. Acids etc. can be mentioned. Among these, lactic acid and glycolic acid are preferred, and glycolic acid is particularly preferred.
  • hydroxycarboxylic acid alkyl ester used in the present invention an ester of hydroxycanolevonic acid and a lower alcohol is preferable.
  • Lower alcohols include methanol, ethanol, phenol, and isopro. Examples include Knoll, Butanol, Pennell, Hexanol, Heptanol, and Octanol.
  • methanol, ethanol, phenol and isop Alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as lopanol and butanol are particularly preferred. This is because the use of a hydroxycarboxylic acid alkyl ester having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group facilitates dealcoholization during polycondensation and hydrolytic decomposition. Since these hydroxycarboxylic acid alkyl esters can be isolated by distillation or the like, high-purity products can be obtained relatively easily.
  • hydroxycarboxylic acid esters include, for example, methyl glycolate, ethyl glycolate, ethyl glycolate n-propyl, and glycolate.
  • examples include isopropyl, n-butyl glycolate, isobutyl glycolate, and t-butyl glycolate.
  • methyl glycolate and ethyl glycolate are particularly preferred because of their ease of dealcoholization.
  • the purity of the alkyl ester of hydroxycarboxylic acid is not particularly limited.However, in order to obtain a high-molecular-weight polymer, the content of a low-molecular-weight compound serving as an impurity that stops the polymerization reaction is reduced as much as possible. It is desirable to keep it.
  • impurities include, for example, when methyl glycolate is used as the alkyl ester of hydroxycarboxylic acid, methyl methoxyacetate, diglycol And methyl oleate.
  • the content of these impurities is usually less than 1% by weight, preferably less than 0.3% by weight, and more preferably less than 0.1% by weight, which is sufficient for increasing the molecular weight. It is desirable in doing.
  • azoalkylyl hydroxycarboxylates are usually used alone, but may be used in combination of two or more as required. However, when a mixture of two or more alkyl hydroxycarbonates is used, it is desirable for the solid phase polymerization to be performed so that the crystallinity of the resulting prepolymer is not hindered.
  • Other monomers include, for example, lactic acid, glycolic acid, 2—hydroxyisobutanoic acid, 3—hydroxybutanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, 6—hydroxycabronic acid, and the like.
  • Hydroxycarboxylic acid Ethylene oxalate, Lactide, Lactones (eg, / 3-propiolactone, / 3-Butyrolactone, Pinoclorola Cuton, arbutyrolactone, (5—valerolactone, / 3—methyl-1 5—norrerolactone, £ 1 liter prolactone), lingerle Methylene carbonate, and cyclic monomers such as 1,3-dioxane; fats such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol Aliphatic dicarbonates and aliphatic dicarbonates such as succinic acid and adipic acid Or a mixture of substantially equimolar amounts thereof with an alkyl ester; etc.
  • the other monomers may be used alone or in combination of two or more. The amount of other monomers used is desirably within a range that does not inhibit the crystallinity of the prepolymer.
  • Hydrolysis of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester can be easily carried out by adding water to the hydroxycarboxylic acid alkyl ester and heating. Water may be added to the reaction system in its entirety at the start of the hydrolysis reaction, but may be added in several portions if necessary, or may be added continuously.
  • a solid catalyst When hydrolyzing the hydroxycarboxylic acid alkyl ester, a solid catalyst may be used, if necessary.
  • the solid catalyst include sulfonate-based ammonium salt-based ion exchange resins. After the completion of the hydrolysis reaction, these solid catalysts can be easily removed by filtration or the like.
  • a solid catalyst is filled in a column, and the mixture can be hydrolyzed by passing a mixture of a hydroxycarboxylic acid alkyl ester and water. Hydrolysis of hydroxycarboxylic acid alkyl esters produces hydroxycarboxylic acids and alcohols. Removal of the formed alcohol gives the hydroxycarboxylic acid.
  • Partial hydrolysis of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester results in a mixture of hydroxycarboxylic acid and hydroxycarboxylic acid alkyl ester.
  • a hydrolysis product is referred to as a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B).
  • hydrolysis reaction is an elimination equilibrium reaction between the ester group and the hydroxyl group of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester, it is necessary to increase the amount of water added and to remove Z or the produced alcohol out of the system. And can proceed efficiently.
  • the amount of water added in the hydrolysis reaction is not particularly limited as long as it is at least an amount sufficient to hydrolyze at least a part of the hydroxycarboxylic acid ester. Usually, it is not less than equivalent (more than equimolar), preferably not less than 2 equivalents and not more than 20 equivalents. If the amount of water added is too small, the reaction rate of the hydrolysis reaction becomes extremely slow, and it is difficult to increase the hydrolysis reaction rate to a desired level. Even if the amount of water added is too large, the effect of increasing the efficiency of the hydrolysis reaction is saturated, so that it is not economical.
  • the hydrolysis of the alkyl hydroxycarbonate need not necessarily be carried out quantitatively, but is usually at least 50 mol%, preferably at least 80 mol%, of the charged hydroxycarboxylic acid alkyl ester. More preferably, at least 99 mol% is hydrolyzed to hydroxycarboxylic acid.
  • the upper limit of the hydrolysis reaction rate is 100 mol%.
  • the hydrolysis product (B) is produced when the hydrolysis reaction rate is more than 99 mol%. Is substantially all hydroxycarboxylic acid.
  • the hydrolysis product (B) is a mixture in which, when the hydrolysis reaction rate is, for example, 80 mol%, 80 mol% is hydroxycarboxylic acid and the remaining 20 mol% is alkyl hydroxycarbonate. is there.
  • Hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) has a too low rate of hydrolysis because of the low rate of polycondensation and solid-state polymerization in the absence of a catalyst. Under this condition, it becomes difficult to shorten the reaction time or to improve the yield of the polycondensate or the solid-phase polymer.
  • hydroxycarboxylic acid alkyl esters tend to be colored when polycondensation or solid-phase polymerization is carried out using a catalyst. Therefore, if a hydrolysis product (B) having a hydrolysis reaction rate that is too low is used, It becomes difficult to prevent coloring in the presence of a catalyst.
  • the hydrolysis product (B) in which at least 10 mol%, and in many cases at least 30 mol% of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed to hydroxycarboxylic acid, the reaction rate and the prevention of discoloration can be improved. Some improvement effects can be obtained.
  • the hydrolysis reaction and the dehydration reaction can proceed simultaneously. Alkyl hydroxycarbonate remaining unreacted during the hydrolysis reaction may be removed from the reaction system before the polycondensation reaction and during the Z or polycondensation reaction. After the hydrolysis reaction, water or produced alcohol may remain in the reaction system.
  • the operation of dehydration and dealcoholation during the hydrolysis reaction may involve a polycondensation reaction of hydroxycarboxylic acid ester and / or hydroxycarboxylic acid. May not always be clearly distinguished in stages. Therefore, in the present invention, when the hydrolysis product (B) is used, at least a part of the polycondensation reaction may proceed during the hydrolysis reaction. That is, a polycondensation reaction product may be contained in the hydrolysis product.
  • the step of hydrolyzing the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) to produce the hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B) is carried out by the following pre-polymerization reaction by polycondensation reaction. This corresponds to the first step of (1).
  • a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is obtained.
  • the product (B) is polycondensed to form a hydroxycarboxylic acid prepolymer (hereinafter simply referred to as “prepolymer”).
  • prepolymer a polycondensation reaction involving a dealcoholization reaction and a Z or dehydration reaction proceeds.
  • a polycondensation reaction may be performed subsequently in a reactor in which the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed, The hydrolysis reaction and the polycondensation reaction may be performed in separate apparatuses.
  • an inert gas such as nitrogen gas is added to the reaction system to facilitate the dealcoholization reaction and the Z or dehydration reaction. The flow may be continued, or the pressure of the reaction system may be reduced.
  • the polycondensation reaction is usually above 80 ° C, preferably 100 to 230 ° C, more preferably 110 to 220 ° C, most preferably 120 ⁇ 2 1 0 Performed in a temperature range of ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate will increase significantly. If the reaction temperature is too high, the thermal stability of the formed prepolymer is impaired, and the prepolymer is easily colored. The reaction temperature does not need to be kept constant during the polycondensation reaction, but may be varied as needed.
  • the polycondensation of (A) or the hydrolysis product containing hydroxycarboxylic acid (B) produces prepolymers of relatively low molecular weight, often crystalline. If the prepolymer is not crystalline, it tends to be in a molten state during the solid-state polymerization reaction, and as a result, side reactions are likely to occur.
  • the weight average molecular weight of the prepolymer is usually from 5,000 to 5,000, preferably less than 50,000, and preferably from 8,000 to 100,000. If the weight average molecular weight of the prepolymer is too low, it takes a long time to obtain a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid by the subsequent solid-phase polymerization, which is not economical.
  • the weight average molecular weight is not less than 150,000 or more depending on the polycondensation of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydrolysis product (B) alone without combining with solid-state polymerization. It is difficult to obtain high molecular weight polymers.
  • the glass transition temperature of the prepolymer is usually 100 ° C or lower, and is usually about 20 to 50 ° C. Since the prepolymer has an appropriate glass transition temperature and is crystalline, solid-state polymerization can be easily performed.
  • the melting point of the prepolymer is preferably in the range of 130 to 230, more preferably in the range of 150 to 225 ° C. If the melting point of the prepolymer is too low, it is difficult to shorten the reaction time by setting the solid-state polymerization temperature high.
  • the polycondensation of (B) is reversed when the resulting prepolymer reaches a predetermined molecular weight. End point.
  • the produced prepolymer has a relatively low molecular weight, it is liquid at the end of the polycondensation reaction, and solidifies and crystallizes upon cooling. If the resulting prepolymer has a relatively high molecular weight, the solidification stage is the end point of the polycondensation reaction. After the completion of the reaction, solid-phase polymerization may be performed as it is.However, in order to increase the total surface area, it is preferable that the prepolymer is granulated by a treatment such as pulverization and then solid-phase polymerization is performed. It is more efficient.
  • the prepolymer has a crystallinity of at least 10% when determined by the amount of molten enthalpy. If the crystallinity is too low, solid-state polymerization becomes difficult and side reactions are likely to occur.
  • the crystallinity of the prepolymer is preferably greater than or equal to 20%, more preferably greater than or equal to 30%, and often greater than or equal to 40%.
  • the upper limit of the crystallinity is usually about 70%, and in many cases about 60%.
  • the synthesis of the prepolymer can be carried out without a catalyst, but a catalyst may be used to shorten the polymerization time.
  • Catalysts include stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate, stannous oxide, stannic oxide, tetraphenyltin, stannous octoate, and stannous acetate.
  • Tin-based catalysts such as monoacid and stannic acetate; Titanium-based catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate, and butyl titanate; metal germanium, germanium tetrachloride, and germanium oxide Germanium-based catalysts such as rumanium; and metal oxide-based catalysts such as zinc oxide, antimony trioxide, lead oxide, aluminum oxide, and iron oxide.
  • Titanium-based catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate, and butyl titanate
  • Germanium-based catalysts such as rumanium
  • metal oxide-based catalysts such as zinc oxide, antimony trioxide, lead oxide, aluminum oxide, and iron oxide.
  • a polycondensation catalyst referenced to the metal atom, of the monomer 1 mole, preferable to rather the 1 X 1 0- 5 ⁇ 1 X 1 0 2 eq, favored more properly it is added at a rate of 3 X 1 0 one 5 ⁇ 5 X 1 0 ⁇ equivalent.
  • the monomer means a hydroxycarboxylic acid alkyl ester and Z or hydroxycarboxylic acid. If the addition amount of the polycondensation catalyst is too small, the polymerization time becomes long, and the purpose of adding the catalyst cannot be sufficiently achieved.
  • the polycondensation catalyst is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. The addition may be made at once or in portions. The polycondensation catalyst may be added to the reaction system at any time until the polycondensation reaction is substantially completed.
  • the synthesis of the prepolymer is preferably carried out without a catalyst in consideration of the suppression of coloring of the polyhydroxycarboxylic acid and the handling of the remaining catalyst.
  • a coloring inhibitor may be added if necessary.
  • a phosphorus compound can be suitably used as a coloring inhibitor. Examples of the phosphorus compound include phosphoric acid, trimethyl phosphinate, triethyl phosphinate, triphenyl phosphite, monomethyl polyphosphate, and polymethyl phosphate.
  • the phosphorus compound is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the product theoretically obtained by the polycondensation reaction. 0 3 to 3 parts by weight are added. If the amount is too small, the effect of preventing coloration is small. If the amount is too large, the reaction rate of polycondensation may be reduced.
  • the phosphorus compound is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. Additions can be made in batches or split Is also good. The phosphorus compound may be added to the reaction system at any time until the polycondensation reaction is substantially completed.
  • a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid is produced by subjecting the prepolymer obtained by the above method to solid phase polymerization.
  • the shape of the prepolymer may be any of a lump, a pellet, a granule, a powder, and the like, and is not particularly limited. If the prepolymer is made finer by pulverization or the like, the total surface area increases, so that the solid phase reaction can be promoted.
  • the solid phase polymerization is usually carried out by heating to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the prepolymer in an inert gas atmosphere, under reduced pressure, or in an inert solvent.
  • the polymerization reaction is performed in a solid state literally. Therefore, the upper limit of the reaction temperature of solid-state polymerization is determined by the melting point of the prepolymer and the solid-state polymerization reaction product.
  • the reaction temperature is lower than the melting point of the prepolymer, preferably 5 ° C or less of the melting point of the prepolymer, more preferably 10 ° C.
  • the pre-polymer is melted, so it can no longer be called solid-state polymerization, and it becomes melt polymerization.
  • U In melt polymerization, side reactions become very likely to occur and it is difficult to increase the molecular weight.
  • the prepolymer is heated to a temperature very close to the melting point and solid-state polymerization is initiated, side reactions are likely to occur, which tends to cause a decrease in molecular weight, generation of gas, coloring, and the like. Not good.
  • the pre-polymer or the product during the solid-state polymerization reaction (hereinafter, both are called ⁇ solid-state polymerization reaction
  • the melting point of In such a case, the reaction temperature of solid-state polymerization can be gradually increased.
  • the reaction temperature is increased during the solid-state polymerization at the start of the solid-state polymerization described above.
  • the temperature can be raised to a temperature exceeding the temperature, thereby increasing the reaction rate of solid-state polymerization. Therefore, for example, during the solid phase polymerization, the reaction temperature can be raised to a temperature higher than the melting point of the prepolymer produced in step (1), and the solid phase polymerization reaction can be continued.
  • the reaction temperature must be controlled to a temperature at which the solid-state polymerization reaction product maintains a solid state, and the melting point of the solid-state polymerization reaction product at that point should be 5 ° C or less. Preferably, it should be 1 o ° c or less.
  • the reaction temperature of solid-state polymerization is a temperature higher than the glass transition temperature of the prepolymer, from the viewpoints of the reaction rate, maintenance of the solid state, and the physical properties of the formed polymer. It is preferable that the temperature is appropriately determined within a temperature range at which the material can maintain a solid state.
  • the reaction temperature is often between 100 and 230. Preferably, it is determined within the range of C. More specifically, the temperature is higher than the glass transition temperature of the prepolymer, preferably 100 ° C or higher, and the melting point of the immediately preceding prepolymer obtained in step (1). At lower temperatures, solid state polymerization can be initiated and the reaction temperature can be raised as the melting point of the solid state polymerization reaction product increases during solid state polymerization.
  • the temperature is controlled to a temperature of 230 ° C or lower and the temperature at which the solid-state polymerization reaction product maintains a solid state. It is preferable to continue the phase polymerization.
  • Solid-phase polymerization is usually carried out under the following conditions: (1) under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon, (2) under reduced pressure, or (3) under an inert solvent such as liquid paraffin. This is done by heating the polymer. At the start of and during solid state polymerization, the reaction temperature is controlled to a temperature at which the prepolymer and the solid state polymerization reaction product maintain a solid state. By this solid-state polymerization, high-molecular-weight polymers can be obtained by avoiding undesired side reactions.
  • an inert gas such as nitrogen or argon
  • an inert solvent such as liquid paraffin
  • the molecular weight of the polymer produced by solid-state polymerization is 150,000 in order to exhibit stable and sufficient mechanical properties for applications such as films and molded products. As described above, more preferably, it is more preferably 200,000 or more.
  • Solid phase polymerization can be carried out without a catalyst, but a catalyst may be used to shorten the polymerization time.
  • Catalysts include stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate, stannous oxide, stannic oxide, tetraphenyltin, stannous octoate, and stannous acetate.
  • Tin-based catalysts such as acid and stannic acetate; Titanium-based catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate and butyl titanate; metal germanium, germanium tetrachloride, and germanium oxide
  • a metal oxide catalyst such as zinc oxide, antimony trioxide, lead oxide, aluminum oxide, iron oxide, and the like.
  • the catalyst When a catalyst is used in the solid phase polymerization, the catalyst is usually used in an amount of 0.001 to 2 parts by weight, preferably 0.005 to 0 parts by weight, per 100 parts by weight of the prepolymer. . Add 5 parts by weight. If the amount of the catalyst is too small, the effect of shortening the solid-state polymerization time is small, and the purpose of adding the catalyst cannot be sufficiently achieved. If the amount of catalyst added is too large, the color of the formed polymer becomes too large, which may impair the commercial value.
  • the catalyst is added to the reaction system as it is or after being dissolved or mixed in an appropriate liquid. The catalyst may be added all at once or in portions. The catalyst is substantially Any time may be added to the reaction system until the solid-phase polymerization reaction is completed. However, in the solid-state polymerization reaction, it is preferable to carry out the reaction without a catalyst in consideration of suppressing the coloring of the produced polymer and handling the remaining catalyst.
  • a coloring inhibitor When performing solid phase polymerization, a coloring inhibitor can be added if necessary.
  • a coloring inhibitor a phosphorus compound can be suitably used.
  • the phosphorus compound include phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, monoethyl polyester polyphosphate, and polyethyl phosphate. Getyl ester, pyrrolinic acid, triethylpyrrolineate, hexamethylpyrrolineate, phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite And so on. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the phosphorus compound is usually added in an amount of 0.001 to 10 parts by weight, preferably 0.003 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the prepolymer. If the amount is too small, the effect of preventing coloring is small, and if it is too large, the polymerization rate may be slow.
  • the phosphorus compound is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. The addition may be made at once or in portions.
  • the phosphorus compound may be added to the reaction system at any time as long as the solid-state polymerization reaction is practically completed. In the case where a coloring inhibitor has already been added during the synthesis of the prepolymer, it is not necessary to add the coloring inhibitor again during the solid phase polymerization, but it may be added if desired.
  • the solid-phase polymerization can be terminated preferably at any time when a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 150,000 or more is produced. It is more preferable to produce a polymer having a weight average molecular weight of 200,000 or more by solid phase polymerization. Manufacturing method of glycolide
  • the glycol since the glycol may sublime, by collecting the by-product glycolide, it is possible to obtain a high-purity glycolide. it can.
  • Glycolide has been used as a raw material for polyglycolic acid (polyglycolide) and glycolic acid copolymer, but it is economically efficient. It was very difficult to mass-produce the glycol.
  • At least one type of glycolic acid polymer selected from the group consisting of crystalline glycolic acid prepolymer and polyglycolic acid was added at 220 ° C or higher.
  • the solid-phase depolymerization is preferably performed at a temperature in the range of 220 ° C or more and less than 245 ° C.
  • the solid-phase depolymerization is performed under a temperature condition in which the glycolic acid polymer maintains a solid state.
  • the glycolic acid polymer has a melting point of 220 ° C. or more. If the melting point of the glycolic acid polymer is lower than 220 ° C before the solid phase depolymerization reaction, it is desirable to increase the melting point by heat treatment or the like. If the solid phase depolymerization temperature is higher than 245 ° C, the glycolic acid polymer is easily decomposed.
  • the glycolic acid polymer is obtained by polycondensing a glycolic acid alkyl ester or a glycolic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of the glycolic acid alkyl ester.
  • Prepolymers or polymers have a relatively high melting point, which allows for solid-state depolymerization at high temperatures, and high yields of glycosides. You.
  • Glycolic acid polymers include flakes, pellets, powders, particles, etc. Any shape can be used, but it is preferable to reduce the size by grinding to increase the reaction rate.
  • the conditions of the solid-phase depolymerization are the same as those of the solid-phase polymerization described above, except for the above temperature conditions. That is, in the solid phase depolymerization, when a glycolic acid prepolymer or a solid phase polymerization reaction product during the solid phase polymerization reaction of the prepolymer is used as a raw material, Compete with The solid-phase depolymerization is preferably carried out under a normal pressure under an inert gas stream or under reduced pressure. Glycoride generated by the solid-phase depolymerization sublimates, so that it can be recovered by collecting it outside the system.
  • the glycol In a pressurized system, the glycol is not discharged out of the system, so the equilibrium reaction between solid-phase depolymerization and solid-phase polymerization is likely to occur, and glycol is not easily generated. Isolation is often difficult and is not preferred.
  • the sublimated glycol can be recovered by a conventional method. Although the solid phase depolymerization occurs even at a temperature lower than 220 ° C, the reaction rate is slow. Therefore, in order to obtain a good yield of the glycol, the reaction temperature is set to 220 ° C or higher. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 245 ° C, it becomes difficult to maintain the glycolic acid polymer in a solid state, and the glycolic acid polymer becomes heavy. Residue easily.
  • the yield of glycolide can be increased.
  • high-molecular-weight polyglycolic acid can be obtained at the same time without producing a heavy residue.
  • the glycol obtained by solid phase depolymerization can be used as it is, but if necessary, the purity can be further increased by a purification operation such as recrystallization.
  • the weight average molecular weight was determined under the following conditions using a GPC (gel permeation chromatography) analyzer.
  • HFIP Hydrophilicity Sopronol
  • HFIP—LG + HFIP—806 MX: 2 pieces: SHODEX HFIP—LG + HFIP—806 MX: 2 pieces: SHODEX
  • the molecular weight is 8 2 Elution of 70,000, 101,000, 34,000, 100,000, and 0.2000 known molecular weight PMMA (methyl polymethacrylate) standards by RI detection
  • a calibration curve obtained from the time was prepared in advance, and the weight average molecular weight was calculated from the elution time.
  • the melting point was determined using a DSC (differential scanning calorimeter) under the following conditions.
  • the glass transition temperature in the present invention is defined as the starting temperature of the second-order transition of the temperature change curve of the amount of heat in the transition region from the glass state to the rubber state using a differential scanning calorimeter (DSC).
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the prepolymer was sandwiched between aluminum sheets, melt-pressed at a temperature of the obtained melting point plus 10 ° C, and rapidly cooled with ice water to obtain a sheet-like amorphous polymer. Cut out this, pack about 10 mg into aluminum, and use DSC 25 manufactured by METTLER ONE, Inc. under nitrogen atmosphere of 50 mL / min. The temperature rises to 260 ° C at a rate of one minute, and the transition temperature of the temperature change curve of the amount of heat in the secondary transition region corresponding to the transition region from the glassy state to the rubbery state is the glass transition temperature. And
  • Low-molecular-weight compounds in the hydroxycarboxylic acid alkyl ester which are impurities that stop the polymerization, were quantitatively analyzed by gas chromatography.
  • the content of impurities in the methyl glycolate used in this example was 0.01 wt.% Or less, which was below the detection limit of gas chromatography.
  • glycolic acid a special-grade reagent manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd. was used.
  • the crystallinity of the prepolymer was determined from the enthalpy of fusion according to the following method using DSC.
  • the prepolymer obtained in this way has a crystallinity of 52%, a weight average molecular weight of 620,000, a melting point of 207 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C. Met.
  • the prepolymer obtained in this way has a crystallinity of 49%, a weight average molecular weight of 10,000,000, a melting point of 1950 ° C, and a glass transition temperature of 37. there were.
  • the prepolymer obtained in this manner had a crystallinity of 56%, a weight average molecular weight of 16,000, a melting point of 21.5 ° C, and a glass transition temperature of 37 ° C. Was.
  • Solid phase polymerization was carried out in the same manner as in Example 4, except that the prepolymer obtained in Synthesis Example 4 was used.
  • the polymer obtained after the reaction had a weight average molecular weight of 86,000 and a melting point of 214 ° C and 2229 ° C.
  • a solution of a mixture of phenol / 2,4,5—trichlorophenol [0.5 / 10 (weight ratio)] having a concentration of 0.5 g Zdl was prepared.
  • en / C was determined at 0.0 ⁇ 0.1 ° C. using an Ubbelohde viscometer, it was 0.26.
  • Table 1 shows the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform dehydration (dehydration and dealcoholation).
  • dehydration and dealcoholation When the distillation of water almost disappeared, the temperature was raised to 180 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 lkPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 3885 g of a white solid was removed.
  • the obtained prepolymer had a crystallinity of 52%, a weight average molecular weight of 220,000, a melting point of 205 ° C, and a glass transition temperature of 37 ° C.
  • the capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform a dehydration operation.
  • the temperature was raised to 180 ° C. when almost no water distilled, and the removal of condensed water was continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 kPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 393 g of a white solid were removed.
  • the obtained prepolymer had a crystallinity of 49%, a weight average molecular weight of 188,000, a melting point of 204 ° C and a glass transition temperature of 37 ° C.
  • Solid state polymerization After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 6 in a mortar, 50 g of a fluid paraffin and 20 g of the prepolymer were charged into an eggplant-shaped flask and stirred. While heating at 190 ° C for 1 hour and at 210 ° C for 4 hours, solid-state polymerization was performed. After the polymer was filtered off, it was washed with hexane and dried. The polymer formed after drying was almost white, had a weight average molecular weight of 163,000 and a melting point of 226 ° C.
  • the capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform a dehydration operation.
  • add 0.05 g of stannic chloride raise the temperature to 180 ° C, and reduce the pressure to 5 kPa (50 mbar) for 2 hours.
  • the removal of the condensed water was continued. Further, the temperature was raised to 200, and the removal of condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 lkPa (lmbar) for 1 hour.
  • 390 g of a white solid was removed.
  • the obtained prepolymer had a crystallinity of 56%, a weight average molecular weight of 48,000, a melting point of 206 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C.
  • the capacitor was removed from the above autoclave, heated gradually to 150 ° C, and dewatered.
  • the temperature was raised to 180 ° C. when almost no water was distilled off, and the removal of condensed water was continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 215 ° C, and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 kPa (lmbar) for 2 hours.
  • 390 g of a white solid was removed.
  • the resulting prepolymer had a crystallinity of 50%, a weight-average molecular weight of 200000, a melting point of 211 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C.
  • glycol was 15 g (75% yield).
  • the polymer remaining in the flask due to solid-state polymerization remained in a solid state, and could be easily removed by tilting the flask. After removing the polymer, no deposits were found on the flask, and cleaning of the flask was easy.
  • the extracted polymer had a weight average molecular weight of 492,000 and a melting point of 238 ° C.
  • the prepolymer obtained in this manner had a crystallinity of 53%, a weight average molecular weight of 650,000, a melting point of 220 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C. there were.
  • Solid phase polymerization and solid phase depolymerization were carried out in the same manner as in Example 10 except that the prepolymer (melting point: 220 ° C.) obtained in Synthesis Example 11 above was used.
  • the obtained glycol was 14 g (70% yield).
  • the polymer remaining in the flask due to solid-state polymerization remained in a solid state and could be easily removed by tilting the flask. After removing the polymer, no deposits were found on the flask, and the cleaning of the flask was easy.
  • the removed polymer had a weight average molecular weight of 31,000 and a melting point of 2336 ° C.
  • glycol was 16 g (80% yield). However, in the flask, a black-brown mass in which the prepolymer became heavy under high temperature conditions was firmly attached.
  • the present invention there is provided a method for economically producing a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties.
  • the polyhydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention has a high molecular weight, has biodegradability, and can be obtained as a high-quality polymer. Therefore, they are useful in a wide range of fields, for example, as substitutes for medical materials and general-purpose resins.
  • high-purity glycolide useful as a raw material such as polyglycolide (polyglycolic acid) can be efficiently obtained.

Abstract

A process for producing a polyhydroxy carboxylic acid which comprises condensation-polymerizing either an alkyl hydroxy carboxylate or a hydrolyzate containing a hydroxy carboxylic acid and obtained by hydrolyzing at least part of the alkyl hydroxy carboxylate to yield a prepolymer and polymerizing the resultant prepolymer by solid state polymerization; and a process for producing a glycolide which comprises subjecting the resultant glycolic acid prepolymer or polyglycolic acid to solid state depolymerization.

Description

明細書 ポリヒ ドロキシカルボン酸およびグリコリ ドの製造方法 ぐ技術分野〉  Description Technical field of producing polyhydroxycarboxylic acid and glycolide>
本発明は、 ポ リ グリ コール酸などのポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の 製造方法に関し、 さ らに詳し く は、 溶融成形性と機械的物性に優れ たポ リ ヒ ドロキシカルポン酸を経済的に製造する方法に関する。 本 発明の製造方法によ り得られるポ リ ヒ ドロキシカルボン酸は、 高分 子量のポ リ マーで、 生分解性を有しており、 しかも、 高品質のもの と して得る こ とが可能であるため、 例えば、 医療用材料や汎用樹脂 の代替物などと して有用である。  The present invention relates to a method for producing polyhydroxycarboxylic acid such as polyglycolic acid, and more particularly, to economically produce polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties. On how to do it. Polyhydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention is a polymer having a high molecular weight, has biodegradability, and can be obtained as a high-quality polymer. It is useful as a substitute for medical materials and general-purpose resins, for example.
<背景技術〉 <Background technology>
ポ リ グリ コール酸及びポ リ乳酸に代表されるポ リ ヒ ドロキシカル ボン酸は、 自然環境下で分解され、 最終的には、 微生物によって水 と炭酸ガスになる という生分解性を有している。 こ のため、 ポ リ ヒ ドロキシカルボン酸は、 医療用材料や汎用樹脂代替などの分野で注 目されている。 特に、 環境問題がク ローズア ッ プされている現在、 生分解性を有するポ リ ヒ ドロキシカルボン酸は、 時代のニーズに合 致したものといえる。 しかしながら、 従来、 高分子量で高品質のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を経済的に得る こ とは、 非常に困難であつ た。  Polyhydroxycarboxylic acid, typified by polyglycolic acid and polylactic acid, is degraded in the natural environment and eventually has the biodegradability of being converted into water and carbon dioxide by microorganisms . For this reason, polyhydroxycarboxylic acids are receiving attention in fields such as medical materials and general-purpose resin substitutes. In particular, at present, when environmental issues are being closed up, biodegradable polyhydroxycarboxylic acid can be said to meet the needs of the times. However, conventionally, it has been very difficult to economically obtain a high-molecular-weight, high-quality polyhydroxycarboxylic acid.
従来、 ポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の製造方法と しては、 ラ クチ ド (乳酸の環状二量体) ゃグリ コ リ ド (グリ コール酸の環状二量体) な どの環状二量体を合成した後、 該環状二量体を触媒 (例えば、 ォ ク タ ン酸スズ) の存在下に開環溶融重合する方法が知られている。 この方法によれば、 高分子量のポ リ マーを得る こ とができる。 しか しながら、 この方法は、 高純度の環状二量体を低コ ス ト で得る こ と が難し く 、 得られたポ リ マーが高価にな りやすい。 また、 この方法 は、 反応工程や操作が複雑である。 Conventionally, poly (hydroxycarboxylic acid) production methods include cyclic dimers such as lactide (a cyclic dimer of lactic acid) and glycolide (a cyclic dimer of glycolic acid). After synthesis, the cyclic dimer is catalyzed (eg, A method of performing ring-opening melt polymerization in the presence of tin stannate) is known. According to this method, a polymer having a high molecular weight can be obtained. However, in this method, it is difficult to obtain a high-purity cyclic dimer at a low cost, and the obtained polymer tends to be expensive. In addition, this method has complicated reaction steps and operations.
特開平 6 - 6 5 3 6 0号公報には、 実質的に水の非存在下で、 ヒ ドロキシカルボン酸類またはそのオ リ ゴマ一を、 有機溶媒を含む反 応混合物中で脱水重縮合反応して、 重量平均分子量が 1 5, 0 0 0 以上であるポ リ ヒ ドロキシカルポン酸を製造する方法が記載されて いる。 該公報の実施例には、 重量平均分子量が約 1 8万までの高分 子量のポ リ乳酸の得られたこ とが示されている。 しかしながら、 こ の方法では、 有機溶媒を使用するため、 有機溶媒の脱水乾燥、 回収 などに複雑な装置が必要である。 また、 該公報には、 ポ リ グリ コー ル酸に関する実施例の記載がない。 ポ リ グリ コ一ル酸は、 ク ロロホ ルムゃ塩化メ チ レ ンに溶解しないため、 該公報に記載の平均分子量 測定法 (すなわち、 ク ロ口ホルム溶液中でのゲルパ一 ミ エ一シ ヨ ン ク ロマ ト グラフ ィ ー法) や、 塩化メ チ レ ン溶液による ウベローデ型 粘度計を用いた対数粘度の測定方法は、 ポ リ グリ コール酸には適用 する こ とができない。 したがって、 該公報の記載内容からは、 前記 方法によ り、 ポ リ グリ コール酸が充分な機械的物性を示すのに必要 な重量平均分子量 1 5万以上のポ リ マーと して得られる と推定する こ とができない。  JP-A-6-635360 describes that a hydroxycarboxylic acid or an oligomer thereof is subjected to a dehydration polycondensation reaction in a reaction mixture containing an organic solvent in the substantial absence of water. Then, a method for producing a polyhydroxycarponic acid having a weight average molecular weight of not less than 1500 is described. The examples in this publication show that polylactic acid having a high molecular weight of up to about 180,000 was obtained. However, in this method, since an organic solvent is used, complicated equipment is required for dehydration, drying, and recovery of the organic solvent. In addition, the publication does not describe any examples relating to polyglycolic acid. Polyglycolic acid does not dissolve in chloroform-methylene chloride. Therefore, the average molecular weight measurement method described in the official gazette (that is, gel partitioning in a crotch-form solution) is used. Chromatography) and the method of measuring logarithmic viscosity using a Ubbelohde viscometer with a methylene chloride solution cannot be applied to polyglycolic acid. Therefore, according to the content of this publication, it can be said that polyglycolic acid can be obtained as a polymer having a weight average molecular weight of 150,000 or more necessary for exhibiting sufficient mechanical properties by the above method. It cannot be estimated.
特開平 7 — 1 7 3 2 6 4号公報には、 ヒ ドロキシカルボン酸エス テル類またはその混合物、 またはそのオ リ ゴマ一を触媒の存在下に 縮合反応し、 重量平均分子量が約 1 5, 0 0 0以上のポ リ ヒ ドロキ シカルボン酸を製造する方法が開示されている。 しか し、 該公報に は、 その方法で得られるポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の重量平均分子 量は約 1 5 , 0 0 0 〜 1 0 0 , 0 0 0程度と低いこ とが記載されて いる。 したがっ て、 この製造方法では、 充分な機械的物性を有する 高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を得る こ とができない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-173264 discloses that a hydroxycarboxylic acid ester or a mixture thereof or an oligomer thereof is subjected to a condensation reaction in the presence of a catalyst to give a weight average molecular weight of about 15 A process for producing polyhydroxycarboxylic acids of at least 2,000 is disclosed. However, the gazette It is described that the weight average molecular weight of the poly (hydroxycarboxylic acid) obtained by the method is as low as about 15,500 to 100,000. Therefore, this production method cannot obtain a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having sufficient mechanical properties.
従来、 短時間で高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボ ン酸を得る方法 と して、 ヒ ドロキシカルボン酸の重縮合によ り低分子量のポ リ マー を調製し、 この低分子量ポ リ マ一を結合剤と反応させる ことによ り 鎮延長する方法が知られている。 具体的に、 特開昭 6 2— 2 8 0 2 2 0 号公報には、 乳酸やグリ コール酸を (共) 重縮合して、 低分子量の ボ リ ラクチ ド、 ポ リ グリ コ リ ド、 またはそれらの共重縮合物を調製 し、 次いで、 ジク ロ リ ド化合物または塩化チォニルから選ばれた酸 塩化物と反応させた後、 溶融重縮合反応を行わせるか、 またはア ミ ン化合物を添加反応させる こ とによ り 、 高分子量のポ リ ラクチ ド、 ポ リ グリ コ リ ド、 またはそれらの共重縮合体を製造する方法が記載 されている。 しかしながら、 該公報の実施例には、 得られたポ リマー の分子量が 2万に満たないこ とが示されており、 機械物性が不充分 であるため、 その用途に制限がある。 該方法では、 充分な機械物性 を示すポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を得るこ とはできない。  Conventionally, as a method for obtaining a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid in a short time, a low molecular weight polymer is prepared by polycondensation of a hydroxycarboxylic acid, and the low molecular weight polymer is prepared. There is known a method of prolonging quenching by reacting with a binder. Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-280220 discloses that (co) polycondensation of lactic acid and glycolic acid is carried out to obtain low molecular weight polylactide, polyglycolide, Alternatively, a copolycondensate thereof is prepared and then reacted with an oxychloride selected from a dichloride compound or thionyl chloride, and then subjected to a melt polycondensation reaction, or an amine compound is added. It describes a method for producing high molecular weight polylactide, polyglycolide, or a copolycondensate thereof by reacting. However, the examples in the publication show that the obtained polymer has a molecular weight of less than 20,000, and its mechanical properties are insufficient, so that its use is limited. With this method, it is not possible to obtain polyhydroxycarboxylic acid exhibiting sufficient mechanical properties.
特開平 1 一 1 5 6 3 1 9号公報には、 グリ コール酸及び Zまたは 乳酸を重縮合して脂肪族ポ リ エステルを製造する際、 エチレングリ コールや 1 , 2 —プロ ピレングリ コールなどのグリ コール類を添加 して、 固相重合によ って高分子量化する脂肪族ポ リ エステルの製造 方法が示されている。 しかしながら、 この方法では、 生成ポ リ マー 中に望ま し く ない異種構造が導入される という問題点がある。  Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-156319 discloses that when glycolic acid and Z or lactic acid are polycondensed to produce an aliphatic polyester, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol and the like are used. A method for producing an aliphatic polyester which is added to glycols to increase the molecular weight by solid phase polymerization is disclosed. However, this method has a problem that an undesirable heterogeneous structure is introduced into the formed polymer.
すなわち、 特表平 6 — 5 0 1 2 6 8号公報に記載されているよう に、 工業的等級の 7 0 %グリ コ ール酸水溶液の典型的な試料の成分 は、 以下に示すとおりである。 In other words, as described in JP-T-6-501128, a typical sample component of an industrial-grade 70% aqueous solution of glycolic acid is used. Is as shown below.
グリ コール酸 6 2 . 4重量%  Glycolic acid 62.4% by weight
グリ コ ール酸二量体 8 . 8重量%  Glycolic acid dimer 8.8% by weight
ジグリ コール酸 2 . 2重量%  Diglycolic acid 2.2% by weight
メ トキシ酢酸 2 . 2重量%  2.2% by weight of methoxyacetic acid
蟻酸 0 . 2 4重量0 /0 このよ う な組成のグリ コール酸を用いて (共) 重縮合体を製造す ると、 グリ コール酸中に不純物と して含まれる ジグリ コール酸、 メ トキシ酢酸、 及び蟻酸が、 生成ポ リ マー中に異種構造を導入するだ けではな く 、 反応系のカルボキシル基量をヒ ドロキシル基量よ り過 剰に してしま う。 特開平 1 一 1 5 6 3 1 9号公報に記載の発明にお いて、 重縮合時にグリ コール類を添加するのは、 不足の ヒ ドロキシ ル基量を補う ためである と推定される。 しかし、 この方法によ り合 成されたポ リ グリ コール酸は、 グリ コール酸の結合単位以外の望ま し く ない異種結合を相当量含んだ構造とな らざるを得ない。 Formic acid 0.2 4 wt 0/0 When you produce polycondensate (co) with glycol acid of Yo I Do composition, diglycidyl cholic acid contained as a impurity in the glycol acid, main butoxy Acetic acid and formic acid not only introduce a heterogeneous structure into the resulting polymer, but also make the amount of carboxyl groups in the reaction system excessive compared to the amount of hydroxyl groups. In the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-156319, it is presumed that the reason for adding glycols during the polycondensation is to make up for the insufficient amount of hydroxy groups. However, the polyglycolic acid synthesized by this method must have a structure containing a considerable amount of undesired heterogeneous bonds other than the glycolic acid binding unit.
一方、 グ リ コ ール酸などの ヒ ドロキ シカルボ ン酸は、 蒸溜などの 汎用の精製方法では、 単離 · 精製が難しいこ とか ら、 高純度物を得 るには、 煩雑な操作が必要である上、 収率が低いという問題があつ た。 したがって、 高純度のヒ ドロキシカルボン酸は、 非常に高価で あり、 工業的利用はかな り限定される。  On the other hand, hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid are difficult to isolate and purify using general-purpose purification methods such as distillation, so complicated operations are required to obtain high-purity substances. In addition, there was a problem that the yield was low. Therefore, high-purity hydroxycarboxylic acids are very expensive and their industrial use is very limited.
このよ う に、 従来のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の製造方法には、 結合剤を使用する方法を含め、 いずれも一長一短がある。 一般に、 ポ リ ヒ ドロキシカルボン酸をフ ィ ルムや成形品の用途に適用する場 合、 これらの用途に必要な機械的強度を安定して発揮するには、 そ の重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上、 用途によっては 2 0 0 , 0 0 0以上の高分子量物である こ とが望ま しい。 また、 結合剤成分 を含まないか、 その含有量が少ないポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を短 時間で得る こ とができる製造方法が望ま しい。 しかしながら、 高分 子量で高品質のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を経済的に得る こ とがで き、 工業的にも適した製造方法は、 未だ提案されていなかった。 As described above, all of the conventional methods for producing polyhydroxycarboxylic acid, including the method using a binder, have advantages and disadvantages. In general, when polyhydroxycarboxylic acid is applied to films and molded articles, its weight average molecular weight must be 15 to stably exhibit the mechanical strength required for these uses. Desirably, it is a high molecular weight substance having a molecular weight of at least 0,000, and more than 200,000 depending on the use. Also, the binder component A production method which can obtain a polyhydroxycarboxylic acid containing no or a small amount thereof in a short time is desirable. However, a high molecular weight and high quality polyhydroxycarboxylic acid can be economically obtained, and no industrially suitable production method has been proposed yet.
<発明の開示〉 <Disclosure of the Invention>
本発明の目的は、 溶融成形性と機械的物性に優れた高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボ ン酸を経済的に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 economically producing a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties.
また、 本発明の目的は、 着色が低減された高品質の高分子量ポ リ ヒ ドロキシ カルボ ン酸を経済的に製造する方法を提供する こ と にあ る。  Another object of the present invention is to provide a method for economically producing high-quality, high-molecular-weight polyhydroxycarboxylic acid with reduced coloring.
本発明者らは、 前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究 した結果、 グリ コール酸アルキルエステルを重縮合してグリ コール 酸プレポ リ マ一を生成させ、 次いで、 該プレポ リ マ一を固相重合す る こ とによ り、 高分子量のポ リ グリ コール酸の得られる こ とを見い だした。 この方法によれば、 重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上 の高分子量ポ リ グリ コール酸を比較的低コス 卜で得る こ とができ、 しかも、 原料のグリ コール酸アルキルエステルは、 精製が容易なた め、 生成ポ リ マー中への望ま し く ない異種構造の導入の問題が解消 される。 本発明の方法は、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル を用いたポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の製造方法に拡張する こ とがで き る。  The present inventors have made intensive studies to overcome the problems of the prior art, and as a result, polycondensation of an alkyl glycolate to produce a glycolic acid prepolymer was performed. It has been found that high-molecular-weight polyglycolic acid can be obtained by solid-phase polymerization of poly (glycolic acid). According to this method, a high-molecular-weight polyglycolic acid having a weight-average molecular weight of 150,000 or more can be obtained at relatively low cost. The ease of purification eliminates the problem of introducing unwanted heterologous structures into the resulting polymer. The method of the present invention can be extended to a method for producing polyhydroxycarboxylic acid using a hydroxycarboxylic acid alkyl ester.
グリ コール酸アルキルエステルの重縮合時または固相重合時に触 媒を用いると、 生成ポ リ マーが着色する傾向を示し、 ポ リ マー中に 残存する触媒の処理問題もある。 一方、 触媒を使用 しない場合は、 グリ コ—ル酸アルキルエステルの重縮合や固相重合に長時間を要す るという問題がある。 When a catalyst is used during the polycondensation of the glycolic acid alkyl ester or during the solid phase polymerization, the produced polymer tends to be colored, and there is also a problem in treating the catalyst remaining in the polymer. On the other hand, when no catalyst is used, There is a problem that it takes a long time for polycondensation and solid-phase polymerization of alkyl glycolate.
そこで、 本発明者らは、 さ らに研究を重ねた結果、 ヒ ドロキシカ ルボン酸アルキルエステルの少な く と も一部 (すなわち、 一部また は全部) を加水分解して ヒ ドロキシ カ ルボ ン酸を含有する加水分解 生成物と し、 該加水分解生成物を重縮合してプレボ リ マ—を生成さ せ、 次いで、 生成したプレボ リ マ一を固相重合する こ と によ り 、 高 分子量で高品質のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の得られる こ とを見い だ した。  Thus, the present inventors have further studied and found that at least a part (that is, part or all) of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed to give the hydroxycarboxylic acid. By subjecting the hydrolysis product to polycondensation to form a prepolymer, and then subjecting the produced prepolymer to solid-state polymerization to obtain a high molecular weight High-quality polyhydroxycarboxylic acid was obtained.
この加水分解生成物を原料とする製造方法によれば、 ヒ ドロキシ カルボン酸エステルの精製が容易であるため、 高純度のヒ ドロキシ カルボン酸エステルを使用する こ とができ、 その結果、 加水分解生 成物中のヒ ドロキシ カルボン酸も高純度となる。 加水分解生成物を 原料とする製造方法によれば、 ヒ ドロキシカルボン酸エステルを原 料と した場合と同様に、 重量平均分子量が 1 5 0, 0 0 0以上の高 分子量ポ リ グリ コール酸を比較的低コス 卜で得る こ とができ、 生成 ポ リ マー中への望ま し く ない異種構造の導入の問題も解消される。 さ らに、 加水分解生成物を使用する製造方法によれば、 着色の少な い高品質のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を得る こ とができる。 この製 造方法は、 と りわけ、 高品質で高分子量のポ リ グリ コール酸の製造 方法と して適している。  According to the production method using this hydrolysis product as a raw material, the purification of the hydroxycarboxylic acid ester is easy, so that a high-purity hydroxycarboxylic acid ester can be used. Hydroxycarboxylic acids in the product also have high purity. According to the production method using a hydrolysis product as a raw material, similarly to the case where a hydroxycarboxylic acid ester is used as a raw material, a high molecular weight polyglycolic acid having a weight average molecular weight of 150,000 or more is used. Can be obtained at relatively low cost, and the problem of introducing an undesirable heterogeneous structure into the formed polymer is eliminated. Further, according to the production method using the hydrolysis product, it is possible to obtain high-quality polyhydroxycarboxylic acid with little coloring. This production method is particularly suitable as a method for producing high-quality, high-molecular-weight polyglycolic acid.
また、 本発明者らは、 前記固相重合反応を研究する過程で、 結晶 性のグリ コール酸プレボ リ マ一及びノまたはポ リ ダリ コール酸を固 相重合条件下で加熱する と、 その一部が解重合 (固相解重合) して グリ コ り ドが副生する こ とを見いだした。 加熱温度について更に検 討した結果、 2 2 0 °C以上 2 4 5 °C未満という特定の温度条件下で 固相解重合する こ とによ り、 高純度のダリ コ リ ドを効率よ く 生成さ せる こ とができる こ とを見いだした。 固相解重合において、 グリ コ リ ドは、 昇華するので、 それを系外で捕集する こ とができる。 In the course of studying the solid-state polymerization reaction, the present inventors have found that, when crystalline glycolic acid prepolymer and poly (vinyl alcohol) are heated under solid-phase polymerization conditions, The part was depolymerized (solid phase depolymerization), and glycoside was found to be produced as a by-product. As a result of further study on the heating temperature, it was found that the heating temperature was more than 220 ° C and less than 245 ° C. We have found that solid-phase depolymerization can efficiently produce high-purity dali-cholide. In solid phase depolymerization, the glycol sublimes and can be collected outside the system.
従来、 グリ コール酸プレボ リ マーを粉末状に砕き、 極少量づっ反 応器に供給 (約 2 0 g Z h ) しながら、 減圧下 ( 1 2〜 1 5 t o r r ) で 2 7 0〜 2 8 0 °Cの高温に加熱して解重合させ、 生成したグリ コ リ ドをトラップ内に捕集する方法が提案されている (米国特許第 2 6 6 8 1 6 2 号) 。 しかし、 この方法は、 スケールア ッ プするのが困難であり、 しかも、 加熱時にプレボ リ マ一が重質物化して多量の残渣と して反 応器内に残るため、 収率が低く、 残渣のク リ ーニングも煩雑である。 これに対して、 本発明者らが見いだした前記方法によれば、 固相解 重合の温度や時間、 昇華したグリ コ リ ドの回収条件等を制御する こ とによ り、 必要に応じてグリ コ リ ドの収率を高める こ とができ、 し かも、 重質物化した残渣を生じることな く 、 高分子量のポリ グリ コ一 ル酸を同時に得る こ と も可能である。 したがっ て、 本発明の他の目 的は、 高純度のグリ コ リ ドを経済的に製造するための新規な方法を 提供するこ とにある。  Conventionally, the glycolic acid prepolymer is ground into a powder and supplied to the reactor in a very small amount (approximately 20 g Zh) while being reduced in pressure (12 to 15 torr) to 270 to 28 A method has been proposed in which depolymerization is carried out by heating to a high temperature of 0 ° C. and the generated glycol is collected in a trap (US Pat. No. 2,668,162). However, this method is difficult to scale up, and the prepolymer becomes heavy during heating and remains in the reactor as a large amount of residue. Cleaning is also complicated. On the other hand, according to the method found by the present inventors, the temperature and time of solid-phase depolymerization, the conditions for recovering sublimed glycolide, and the like are controlled, as necessary. The yield of glycolide can be increased, and high-molecular-weight polyglycolic acid can be obtained at the same time without producing a heavy residue. Therefore, another object of the present invention is to provide a novel method for economically producing high-purity glycolide.
本発明は、 これ らの知見に基づいて、 完成するに至ったものであ る。  The present invention has been completed based on these findings.
本発明によれば、 ( 1 ) ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル According to the present invention, (1) an alkyl ester of hydroxycarboxylic acid
(A) または該ヒ ドロキシカルボン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 ヒ ドロキシカルボン酸含有加水分解生成 物(B) を重縮合してプレボリ マ一を生成させ、 次いで、 ( 2 ) 生成し たプレボ リ マーを固相重合するポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の製造方 法が提供される。 (A) or a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B) obtained by hydrolyzing at least a part of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester to form a prepolymer. Then, (2) a method for producing polyhydroxycarboxylic acid by solid-phase polymerization of the produced prepolymer is provided.
本発明によれば、 好ま し く は、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルェ ステルがグ リ コ ール酸アルキルエステルであ り 、 プレボ リ マ一がグ リ コ一ル酸プレポ リ マ一であ り 、 かつ、 ポ リ ヒ ドロキシカルボ ン酸 がポ リ グ リ コ 一ル酸である前記の製造方法が提供される。 According to the present invention, preferably, the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is used. The stele is an alkyl glycolate, the prepolymer is a prepolymer of glycolic acid, and the polyhydroxycarboxylic acid is polyglycolic acid. Is provided.
ま た、 本発明によれば、 結晶性の グ リ コ ール酸プレボ リ マ一及び ポ リ グリ コール酸からなる群よ り選ばれる少な く と も一種のグ リ コ一 ル酸ポ リ マーを、 2 2 0 °C以上 2 4 5 °C未満の温度で固相解重合す る グ リ コ リ ドの製造方法が提供される。  Further, according to the present invention, at least one kind of glycolic acid polymer selected from the group consisting of crystalline preglycolic acid and polyglycolic acid , A solid phase depolymerization at a temperature of not less than 220 ° C. and less than 245 ° C. is provided.
く発明を実施するための最良の形態 > BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION>
ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステル及び Alkyl hydroxycarbonate and
その加水分解生成物 The hydrolysis product
本発明では、 出発原料と して、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルェ ステル(A) 、 または該ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステルの一部 ま たは全部を加水分解して得られる ヒ ドロキシカルボン酸含有加水 分解生成物(B ) を使用する。  In the present invention, as a starting material, a hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or a hydroxycarboxylic acid-containing product obtained by hydrolyzing a part or all of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is used. Use the hydrolysis product (B).
ヒ ドロキシカルボ ン酸と しては、 例えば、 乳酸、 グ リ コール酸、 2 — ヒ ドロキ シイ ソ ブタ ン酸、 3 — ヒ ドロ キシブタ ン酸、 4 ー ヒ ド ロキシブタ ン酸、 6 — ヒ ドロキシカ ブロ ン酸な どを挙げる こ とがで き る。 これらの中でも、 乳酸及びグリ コール酸が好ま し く 、 グリ コー ル酸が特に好ま しい。  Examples of the hydroxycarboxylic acids include lactic acid, glycolic acid, 2-hydroxyisobutanoic acid, 3-hydroxybutanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, and 6-hydroxycabronate. Acids etc. can be mentioned. Among these, lactic acid and glycolic acid are preferred, and glycolic acid is particularly preferred.
本発明で使用する ヒ ドロキ シカルボ ン酸アルキルエステルと して は、 ヒ ドロキシカノレボン酸と低級アルコールとのエステルが好ま し い。 低級アルコールと しては、 メ タ ノ ール、 エタ ノ ール、 プ ノ ー ル、 イ ソプロ 、。ノ ール、 ブタ ノ 一ノレ、 ペン夕 ノ ール、 へキサノ ール、 ヘプタ ノ ール、 ォ ク タ ノ ールな どを挙げる こ とができ る。 低級アル コ ールの中で も、 メ タ ノ ール、 エタ ノ ーノレ、 プ ノ ール、 イ ソプ ロパノ 一ル、 ブタ ノ 一ルな どの炭素原子数が 1 〜 4 のアルコールが 特に好ま しい。 何故な らば、 アルキル基の炭素原子数が 1 〜 4 の ヒ ドロキシ カルボン酸アルキルエステルを使用する と、 重縮合時や加 水分解時に、 容易に脱アルコ ールでき るからである。 これらの ヒ ド ロキシカルボン酸アルキルエステルは、 蒸溜等によ る単離が可能な ため、 高純度品を比較的容易に得る こ とができ る。 As the hydroxycarboxylic acid alkyl ester used in the present invention, an ester of hydroxycanolevonic acid and a lower alcohol is preferable. Lower alcohols include methanol, ethanol, phenol, and isopro. Examples include Knoll, Butanol, Pennell, Hexanol, Heptanol, and Octanol. Among the lower alcohols, methanol, ethanol, phenol and isop Alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as lopanol and butanol, are particularly preferred. This is because the use of a hydroxycarboxylic acid alkyl ester having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group facilitates dealcoholization during polycondensation and hydrolytic decomposition. Since these hydroxycarboxylic acid alkyl esters can be isolated by distillation or the like, high-purity products can be obtained relatively easily.
ヒ ドロキ シカルボン酸エステルの好ま しい具体例と しては、 例え ば、 グ リ コ ール酸メ チル、 グ リ コーノレ酸ェチル、 グ リ コ ール酸 n — プロ ピル、 グリ コ ール酸イ ソ プロ ピル、 グ リ コ ール酸 n —ブチル、 グ リ コ ール酸ィ ソブチル、 グ リ コール酸 t —ブチルな どを挙げる こ とができ る。 これ らの中でも、 グ リ コ ール酸メ チル及びグ リ コール 酸ェチルは、 脱アルコール反応が容易なため、 特に好ま しい。  Preferred specific examples of the hydroxycarboxylic acid esters include, for example, methyl glycolate, ethyl glycolate, ethyl glycolate n-propyl, and glycolate. Examples include isopropyl, n-butyl glycolate, isobutyl glycolate, and t-butyl glycolate. Of these, methyl glycolate and ethyl glycolate are particularly preferred because of their ease of dealcoholization.
ヒ ドロキ シカルボン酸アルキルエステルの純度は、 特に限定され ないが、 高分子量ポ リ マーを得る には、 重合反応を停止させる よ う な不純物とな る低分子化合物の含有量をでき るだけ低減 してお く こ とが望ま しい。 こ のよ う な不純物と しては、 例えば、 ヒ ドロキシ カ ルボ ン酸アルキルエステルと してグ リ コ ール酸メ チルを使用する場 合には、 メ 卜 キシ酢酸メ チル、 ジグ リ コ ール酸メ チルな どが挙げら れる。 これ らの不純物の含有量は、 通常、 1 重量%以下、 好ま し く は 0 . 3 重量%以下、 よ り好ま し く は 0 . 1 重量%以下である こ と が、 充分に高分子量化する上で望ま しい。  The purity of the alkyl ester of hydroxycarboxylic acid is not particularly limited.However, in order to obtain a high-molecular-weight polymer, the content of a low-molecular-weight compound serving as an impurity that stops the polymerization reaction is reduced as much as possible. It is desirable to keep it. Such impurities include, for example, when methyl glycolate is used as the alkyl ester of hydroxycarboxylic acid, methyl methoxyacetate, diglycol And methyl oleate. The content of these impurities is usually less than 1% by weight, preferably less than 0.3% by weight, and more preferably less than 0.1% by weight, which is sufficient for increasing the molecular weight. It is desirable in doing.
これらの ヒ ドロキ シカルボ ン酸ァゾレキルエステルは、 通常、 それ ぞれ単独で用いるが、 所望によ り 2 種以上を組み合わせて使用する こ とができ る。 ただ し、 2種以上の ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキル エステルの混合物を用いる場合、 生成する プレボ リ マーの結晶性が 阻害されないこ とが、 固相重合を行う 上で望ま しい。 その他のモ ノ マー と して、 例えば、 乳酸、 グ リ コール酸、 2 — ヒ ドロキシイ ソブタ ン酸、 3 — ヒ ドロキ シブタ ン酸、 4 ー ヒ ドロキシ ブタ ン酸、 6 — ヒ ドロキシカブロ ン酸などの ヒ ドロキシカルボン酸 ; シ ユ ウ酸エチ レ ン、 ラ ク チ ド、 ラ ク ト ン類 (例えば、 /3 —プロ ピオ ラ ク ト ン、 /3 —ブチロ ラ ク ト ン、 ピノくロ ラ ク ト ン、 ァ ー ブチロ ラ ク ト ン、 (5 —バレ ロ ラ ク ト ン、 /3 — メ チル一 5 — ノ レ ロ ラ ク ト ン、 £ 一力プロ ラ ク ト ン) 、 卜 リ メ チ レ ンカ ーボネー ト、 及び 1 , 3 — ジ ォキサ ンな どの環状モノ マ 一 ; エチ レ ン グ リ コ ール、 プロ ピ レ ング リ コ ール、 1 , 4 — ブタ ン ジオールな どの脂肪族ジォーノレと、 コハ ク酸、 ア ジ ピン酸等の脂肪族ジカルボ ン酸またはそのアルキルエス テルとの実質的に等モルの混合物 ; な どを併用 して も よい。 その他 のモ ノ マ 一は、 それぞれ単独で、 ある いは 2種以上を組み合わせて 使用する こ とができ る。 その他のモノ マーの使用量は、 プレボ リマ一 の結晶性を阻害しない範囲が望ま しい。 These azoalkylyl hydroxycarboxylates are usually used alone, but may be used in combination of two or more as required. However, when a mixture of two or more alkyl hydroxycarbonates is used, it is desirable for the solid phase polymerization to be performed so that the crystallinity of the resulting prepolymer is not hindered. Other monomers include, for example, lactic acid, glycolic acid, 2—hydroxyisobutanoic acid, 3—hydroxybutanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, 6—hydroxycabronic acid, and the like. Hydroxycarboxylic acid; Ethylene oxalate, Lactide, Lactones (eg, / 3-propiolactone, / 3-Butyrolactone, Pinoclorola Cuton, arbutyrolactone, (5—valerolactone, / 3—methyl-1 5—norrerolactone, £ 1 liter prolactone), trittle Methylene carbonate, and cyclic monomers such as 1,3-dioxane; fats such as ethylene glycol, propylene glycol, and 1,4-butanediol Aliphatic dicarbonates and aliphatic dicarbonates such as succinic acid and adipic acid Or a mixture of substantially equimolar amounts thereof with an alkyl ester; etc. The other monomers may be used alone or in combination of two or more. The amount of other monomers used is desirably within a range that does not inhibit the crystallinity of the prepolymer.
ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルの加水分解は、 ヒ ドロキ シカルボン酸アルキルエステルに水を添加して、 加熱する こ とによ り容易に実施する こ とができ る。 水は、 加水分解反応の開始時に反 応系に全量を投入 して も よいが、 必要に応じて、 何回かに分けて添 力!] した り 、 連続的に添加 して も よい。  Hydrolysis of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester can be easily carried out by adding water to the hydroxycarboxylic acid alkyl ester and heating. Water may be added to the reaction system in its entirety at the start of the hydrolysis reaction, but may be added in several portions if necessary, or may be added continuously.
ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルの加水分解を行う 際に、 必要に応じて、 固体触媒を用いて も よ い。 固体触媒の例と しては、 スルホ ン酸系ゃァ ンモニゥ ム塩系のィ ォ ン交換樹脂な どが挙げられ る。 これら固体触媒は、 加水分解反応終了後、 濾過等によ り容易に 除去可能である。 ま た、 固体触媒をカ ラ ムに充填 して、 そ こ に ヒ ド ロキシカルボン酸アルキルエステルと水との混合物を通すこ と によ り 、 加水分解させる こ と も可能である。 ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルを加水分解する と、 ヒ ド ロキ シカルボン酸とアルコ ールが生成する。 生成したアルコ ールを 除去すると、 ヒ ドロキシカルボン酸が得られる。 ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルを部分的に加水分解する と、 ヒ ドロキシカル ボン酸と ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステルとの混合物が得ら れる。 本発明では、 このよう な加水分解生成物をヒ ドロキシカルボ ン酸含有加水分解生成物(B) と呼ぶ。 When hydrolyzing the hydroxycarboxylic acid alkyl ester, a solid catalyst may be used, if necessary. Examples of the solid catalyst include sulfonate-based ammonium salt-based ion exchange resins. After the completion of the hydrolysis reaction, these solid catalysts can be easily removed by filtration or the like. In addition, a solid catalyst is filled in a column, and the mixture can be hydrolyzed by passing a mixture of a hydroxycarboxylic acid alkyl ester and water. Hydrolysis of hydroxycarboxylic acid alkyl esters produces hydroxycarboxylic acids and alcohols. Removal of the formed alcohol gives the hydroxycarboxylic acid. Partial hydrolysis of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester results in a mixture of hydroxycarboxylic acid and hydroxycarboxylic acid alkyl ester. In the present invention, such a hydrolysis product is referred to as a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B).
加水分解反応は、 ヒ ドロキ シカルボ ン酸アルキルエステルのエス テル基と水酸基の脱離平衡反応なので、 水の添加量を多 く するか、 及び Zまたは生成アルコールを系外に除去する こ とによ り、 効率的 に進行させるこ とができる。  Since the hydrolysis reaction is an elimination equilibrium reaction between the ester group and the hydroxyl group of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester, it is necessary to increase the amount of water added and to remove Z or the produced alcohol out of the system. And can proceed efficiently.
加水分解反応における水の添加量は、 ヒ ドロキシカルボン酸エス テルの少な く と も一部を加水分解するに足る量であれば特に限定さ れないが、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステルに対して、 通常 は当量以上 (等モル以上) 、 好ま し く は 2 当量以上、 2 0当量以下 である。 水の添加量が少なすぎると、 加水分解反応の反応速度が著 し く 遅く な り、 また、 加水分解反応率を所望の程度にまで上げる こ とが困難となる。 水の添加量が多すぎて も、 加水分解反応の効率を 上昇させる効果が飽和するため、 経済的でない。  The amount of water added in the hydrolysis reaction is not particularly limited as long as it is at least an amount sufficient to hydrolyze at least a part of the hydroxycarboxylic acid ester. Usually, it is not less than equivalent (more than equimolar), preferably not less than 2 equivalents and not more than 20 equivalents. If the amount of water added is too small, the reaction rate of the hydrolysis reaction becomes extremely slow, and it is difficult to increase the hydrolysis reaction rate to a desired level. Even if the amount of water added is too large, the effect of increasing the efficiency of the hydrolysis reaction is saturated, so that it is not economical.
ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルの加水分解は、 必ずしも 定量的に行われる必要はないが、 仕込みヒ ドロキシカルボン酸アル キルエステルの通常 5 0 モル%以上、 好ま し く は 8 0 モル%以上、 よ り好ま し く は 9 9 モル%以上がヒ ドロキシカルボン酸に加水分解 される こ とが望ま しい。 加水分解反応率の上限は、 1 0 0 モル%で ある。  The hydrolysis of the alkyl hydroxycarbonate need not necessarily be carried out quantitatively, but is usually at least 50 mol%, preferably at least 80 mol%, of the charged hydroxycarboxylic acid alkyl ester. More preferably, at least 99 mol% is hydrolyzed to hydroxycarboxylic acid. The upper limit of the hydrolysis reaction rate is 100 mol%.
加水分解生成物(B) は、 加水分解反応率が 9 9 モル%以上の場合に は、 実質的に全てがヒ ドロキシカルボン酸である。 加水分解生成物 (B) は、 加水分解反応率が例えば 8 0 モル%のときには、 8 0 モル% が ヒ ドロキシカルボ ン酸で、 残り の 2 0 モル%は ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステルである混合物である。 The hydrolysis product (B) is produced when the hydrolysis reaction rate is more than 99 mol%. Is substantially all hydroxycarboxylic acid. The hydrolysis product (B) is a mixture in which, when the hydrolysis reaction rate is, for example, 80 mol%, 80 mol% is hydroxycarboxylic acid and the remaining 20 mol% is alkyl hydroxycarbonate. is there.
ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) は、 無触媒下では重縮 合及び固相重合の反応速度が遅いため、 加水分解反応率が低すぎる 加水分解生成物(B) を用いると、 無触媒下において、 反応時間を短縮 した り、 重縮合物や固相重合物の収率を向上させる こ とが難し く な る。 一方、 ヒ ドロキ シカルボ ン酸アルキルエステルは、 触媒を用い て重縮合または固相重合を行う と、 着色する傾向を示すので、 加水 分解反応率が低すぎる加水分解生成物(B ) を用いると、 触媒存在下に おいて、 着色を防止する こ とが難し く なる。 ただ し、 本発明の製造 方法によれば、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) を用いて も、 充分に高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を得る ことができ るので、 仕込みヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステルの通常 1 0 モル%以上、 多く の場合 3 0 モル%以上がヒ ドロキシカルボ ン酸に 加水分解された加水分解生成物(B ) を用いても、 反応速度及び着色防 止の改善効果をある程度得る こ とができ る。  Hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) has a too low rate of hydrolysis because of the low rate of polycondensation and solid-state polymerization in the absence of a catalyst. Under this condition, it becomes difficult to shorten the reaction time or to improve the yield of the polycondensate or the solid-phase polymer. On the other hand, hydroxycarboxylic acid alkyl esters tend to be colored when polycondensation or solid-phase polymerization is carried out using a catalyst. Therefore, if a hydrolysis product (B) having a hydrolysis reaction rate that is too low is used, It becomes difficult to prevent coloring in the presence of a catalyst. However, according to the production method of the present invention, even if the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) is used, a sufficiently high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid can be obtained. Even when the hydrolysis product (B) in which at least 10 mol%, and in many cases at least 30 mol% of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed to hydroxycarboxylic acid, the reaction rate and the prevention of discoloration can be improved. Some improvement effects can be obtained.
加水分解反応と脱水反応を同時に進行させる こ と も可能である。 加水分解反応時に未反応で残ったヒ ドロキ シカルボ ン酸アルキルェ ステルは、 重縮合反応を行う前及び Zまたは重縮合反応中に、 反応 系から除去してもよい。 加水分解反応後、 反応系内に水や生成アル コ―ルが残存していてもよい。 加水分解反応時の脱水及び脱アルコ一 ルの操作は、 ヒ ドロキシカルボ ン酸エステル及び ま たは ヒ ドロキ シ力ルポン酸の重縮合反応を伴う こ とがあるため、 加水分解反応と 重縮合反応とは、 必ずしも段階的に明確に区別できない場合がある。 したがって、 本発明において、 加水分解生成物(B) を使用する場合に は、 加水分解反応時に、 重縮合反応が少な く と も一部進行していて もよい。 すなわち、 加水分解生成物中に、 重縮合反応物が含まれて いて もよい。 The hydrolysis reaction and the dehydration reaction can proceed simultaneously. Alkyl hydroxycarbonate remaining unreacted during the hydrolysis reaction may be removed from the reaction system before the polycondensation reaction and during the Z or polycondensation reaction. After the hydrolysis reaction, water or produced alcohol may remain in the reaction system. The operation of dehydration and dealcoholation during the hydrolysis reaction may involve a polycondensation reaction of hydroxycarboxylic acid ester and / or hydroxycarboxylic acid. May not always be clearly distinguished in stages. Therefore, in the present invention, when the hydrolysis product (B) is used, at least a part of the polycondensation reaction may proceed during the hydrolysis reaction. That is, a polycondensation reaction product may be contained in the hydrolysis product.
本発明において、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) を加 水分解してヒ ドロキシカルボン酸を含有する加水分解生成物(B) を生 成させる工程は、 次の重縮合反応によるプレボリマ一の生成工程 ( 1 ) の前段工程に該当する。  In the present invention, the step of hydrolyzing the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) to produce the hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B) is carried out by the following pre-polymerization reaction by polycondensation reaction. This corresponds to the first step of (1).
プレボ リ マ一の合成 Synthesis of prepolymer
本発明では、 工程 ( 1 ) において、 ヒ ドロキ シカルボ ン酸アルキ ルエステル(A) または ヒ ドロキシカルボン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 ヒ ドロキシカルボ ン酸含有加水 分解生成物(B) を重縮合させて、 ヒ ドロキシカルボン酸プレボリマー (以下、 単に 「プレボ リ マ一」 と呼ぶ) を生成させる。 プレボ リ マ一 の合成工程では、 脱アルコール反応及び Zまたは脱水反応を伴う重 縮合反応が進行する。  In the present invention, in the step (1), a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is obtained. The product (B) is polycondensed to form a hydroxycarboxylic acid prepolymer (hereinafter simply referred to as “prepolymer”). In the prepolymer synthesis step, a polycondensation reaction involving a dealcoholization reaction and a Z or dehydration reaction proceeds.
ヒ ドロキシカルボン酸を含有する加水分解生成物(B) を重縮合する 場合には、 ヒ ドロキ シカルボン酸アルキルエステルを加水分解した 反応装置内で、 引き続いて重縮合反応を行ってもよいし、 加水分解 反応及び重縮合反応をそれぞれ別の装置で行ってもよい。 ヒ ドロキ シカルボン酸アルキルエステル(A) または加水分解生成物(B) を重縮 合する際、 脱アルコール反応及び Zまたは脱水反応を容易にするた め、 反応系に窒素ガス等の不活性ガスを流し続けた り、 反応系を減 圧に して も よい。  When the hydrolysis product (B) containing a hydroxycarboxylic acid is polycondensed, a polycondensation reaction may be performed subsequently in a reactor in which the hydroxycarboxylic acid alkyl ester is hydrolyzed, The hydrolysis reaction and the polycondensation reaction may be performed in separate apparatuses. When the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydrolysis product (B) is polycondensed, an inert gas such as nitrogen gas is added to the reaction system to facilitate the dealcoholization reaction and the Z or dehydration reaction. The flow may be continued, or the pressure of the reaction system may be reduced.
重縮合反応は、 通常 8 0 °C以上、 好ま し く は 1 0 0〜 2 3 0 °C、 よ り好ま し く は 1 1 0 ~ 2 2 0 °C、 最も好ま し く は 1 2 0〜 2 1 0 °Cの温度範囲で行われる。 この反応温度が低すぎると、 反応速度が 著し く 長く なる。 反応温度が高すぎる と、 生成プレボ リ マ—の熱安 定性が損なわれ、 着色しやすく なる。 反応温度は、 重縮合反応中一 定に保持する必要はな く 、 必要に応じて変動させてもよい。 The polycondensation reaction is usually above 80 ° C, preferably 100 to 230 ° C, more preferably 110 to 220 ° C, most preferably 120 ~ 2 1 0 Performed in a temperature range of ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate will increase significantly. If the reaction temperature is too high, the thermal stability of the formed prepolymer is impaired, and the prepolymer is easily colored. The reaction temperature does not need to be kept constant during the polycondensation reaction, but may be varied as needed.
本発明の製造方法では、 ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキルエステル In the production method of the present invention, the hydroxycarboxylic acid alkyl ester
(A) またはヒ ドロキシカルボン酸含有加水分解生成物(B) の重縮合に よ り、 多く は結晶性である比較的低分子量のプレボ リ マーを生成さ せる。 プレボ リ マーが結晶性でないと、 固相重合反応中に溶融状態 となりやすく 、 その結果、 副反応が発生しやすく なる。 プレボリマ一 の重量平均分子量は、 通常、 5 , 0 0 0以上 1 5 0 , 0 0 0未満で あり、 好ま し く は 8 , 0 0 0 〜 1 0 0 , 0 0 0 の範囲である。 プレ ポ リ マーの重量平均分子量が低すぎる と、 次の固相重合によって高 分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を得るのに長時間を要し、 経済 的でない。 一方、 固相重合を組み合わせる こ とな く 、 ヒ ドロキシカ ルボン酸アルキルエステル(A ) または加水分解生成物(B) の重縮合の みによっては、 重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上の高分子量ポ リ マ一を得るこ とは困難である。 The polycondensation of (A) or the hydrolysis product containing hydroxycarboxylic acid (B) produces prepolymers of relatively low molecular weight, often crystalline. If the prepolymer is not crystalline, it tends to be in a molten state during the solid-state polymerization reaction, and as a result, side reactions are likely to occur. The weight average molecular weight of the prepolymer is usually from 5,000 to 5,000, preferably less than 50,000, and preferably from 8,000 to 100,000. If the weight average molecular weight of the prepolymer is too low, it takes a long time to obtain a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid by the subsequent solid-phase polymerization, which is not economical. On the other hand, the weight average molecular weight is not less than 150,000 or more depending on the polycondensation of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydrolysis product (B) alone without combining with solid-state polymerization. It is difficult to obtain high molecular weight polymers.
プレボ リ マ—のガラ ス転移温度は、 通常 1 0 0 °C以下であり、 多 く は 2 0 〜 5 0 °C程度である。 プレボ リ マ一が適度なガラス転移温 度を有し、 かつ、 結晶性である こ と によ り 、 固相重合を容易に行う こ とができ る。 プレボ リ マ一の融点は、 好ま し く は 1 3 0 〜 2 3 0 、 よ り好ま し く は 1 5 0 〜 2 2 5 °Cの範囲である。 プレボ リ マー の融点が低すぎる と、 固相重合温度を高く設定して反応時間を短縮 する こ とが困難となる。  The glass transition temperature of the prepolymer is usually 100 ° C or lower, and is usually about 20 to 50 ° C. Since the prepolymer has an appropriate glass transition temperature and is crystalline, solid-state polymerization can be easily performed. The melting point of the prepolymer is preferably in the range of 130 to 230, more preferably in the range of 150 to 225 ° C. If the melting point of the prepolymer is too low, it is difficult to shorten the reaction time by setting the solid-state polymerization temperature high.
ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) または加水分解生成物 Hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or hydrolysis product
(B) の重縮合は、 生成プレボリ マーが所定の分子量に達したときを反 応の終点とする。 生成プレポ リ マーが比較的低分子量の場合には、 重縮合反応終了時、 液状であ り、 冷却によ り固化し、 結晶化する。 生成プレボ リ マーが比較的高分子量の場合は、 固化した段階で重縮 合反応の終点とする。 反応の終了後、 そのまま固相重合を行っても かまわないが、 総表面積を拡大させるため、 プレボ リ マ一を粉砕等 の処理によ り粒状化させた後、 固相重合を行っ た方がよ り効率的で ある。 The polycondensation of (B) is reversed when the resulting prepolymer reaches a predetermined molecular weight. End point. When the produced prepolymer has a relatively low molecular weight, it is liquid at the end of the polycondensation reaction, and solidifies and crystallizes upon cooling. If the resulting prepolymer has a relatively high molecular weight, the solidification stage is the end point of the polycondensation reaction. After the completion of the reaction, solid-phase polymerization may be performed as it is.However, in order to increase the total surface area, it is preferable that the prepolymer is granulated by a treatment such as pulverization and then solid-phase polymerization is performed. It is more efficient.
プレボ リ マーは、 融解ェ ンタルピ一量で調べた場合に、 少な く と も 1 0 %の結晶化度を有しているこ とが好ま しい。 結晶化度が低す ぎる と、 固相重合が困難とな り、 副反応も起こ りやすい。 プレポ リ マーの結晶化度は、 好ま し く は 2 0 %以上、 よ り好ま し く は 3 0 % 以上であり、 多く の場合 4 0 %以上となる。 結晶化度の上限は、 通 常 7 0 %程度、 多く の場合 6 0 %程度である。  Preferably, the prepolymer has a crystallinity of at least 10% when determined by the amount of molten enthalpy. If the crystallinity is too low, solid-state polymerization becomes difficult and side reactions are likely to occur. The crystallinity of the prepolymer is preferably greater than or equal to 20%, more preferably greater than or equal to 30%, and often greater than or equal to 40%. The upper limit of the crystallinity is usually about 70%, and in many cases about 60%.
プレポ リ マ一の合成は、 触媒な しで行う こ とができ るが、 重合時 間短縮のために触媒を用いてもよい。 触媒と しては、 塩化第一錫、 塩化第二錫、 硫酸第一錫、 酸化第一錫、 酸化第二錫、 テ 卜 ラ フ エ二 ル錫、 オク タ ン酸第一錫、 酢酸第一酸、 酢酸第二錫などの錫系触媒 ; 四塩化チタ ン、 チタ ン酸イ ソ プロ ピオネー ト、 チタ ン酸ブチルな ど のチタ ン系触媒 ; 金属ゲルマニウ ム、 四塩化ゲルマニウ ム、 酸化ゲ ルマニウム等のゲルマニウム系触媒 ; 酸化亜鉛、 三酸化ァンチモン、 酸化鉛、 酸化アル ミ ニゥ ム、 酸化鉄等の金属酸化物系触媒 ; が挙げ られる。 これらの重縮合触媒は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以 上を組み合わせて使用する こ とができ る。  The synthesis of the prepolymer can be carried out without a catalyst, but a catalyst may be used to shorten the polymerization time. Catalysts include stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate, stannous oxide, stannic oxide, tetraphenyltin, stannous octoate, and stannous acetate. Tin-based catalysts such as monoacid and stannic acetate; Titanium-based catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate, and butyl titanate; metal germanium, germanium tetrachloride, and germanium oxide Germanium-based catalysts such as rumanium; and metal oxide-based catalysts such as zinc oxide, antimony trioxide, lead oxide, aluminum oxide, and iron oxide. These polycondensation catalysts can be used alone or in combination of two or more.
重縮合触媒を用いる場合は、 重縮合触媒を、 その金属原子を基準 と して、 単量体 1 モルに対し、 好ま し く は 1 X 1 0— 5〜 1 X 1 0 2 当量、 より好ま しく は 3 X 1 0一5〜 5 X 1 0 ύ当量の割合で添加する。 こ こで、 単量体とは、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル及び Zまたはヒ ドロキシカルボン酸を意味する。 重縮合触媒の添加量が 少なすぎる と、 重合時間が長く なり、 触媒を添加した目的を充分に 達成するこ とができない。 重縮合触媒の添加量が多すぎると、 生成 ポ リ マーの着色が大き く なり、 商品価値を損な う こ とがある。 重縮 合触媒は、 そのままで、 あるいは適当な液体に溶解または混合して 反応系に添加する。 添加は、 一括でも分割でもよい。 重縮合触媒は、 実質的に重縮合反応が終了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。 In the case of using a polycondensation catalyst, a polycondensation catalyst, referenced to the metal atom, of the monomer 1 mole, preferable to rather the 1 X 1 0- 5 ~ 1 X 1 0 2 eq, favored more properly it is added at a rate of 3 X 1 0 one 5 ~ 5 X 1 0 ύ equivalent. Here, the monomer means a hydroxycarboxylic acid alkyl ester and Z or hydroxycarboxylic acid. If the addition amount of the polycondensation catalyst is too small, the polymerization time becomes long, and the purpose of adding the catalyst cannot be sufficiently achieved. If the addition amount of the polycondensation catalyst is too large, the color of the produced polymer becomes large, and the commercial value may be impaired. The polycondensation catalyst is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. The addition may be made at once or in portions. The polycondensation catalyst may be added to the reaction system at any time until the polycondensation reaction is substantially completed.
プレボ リ マ一の合成は、 ポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の着色の抑制 及び残存する触媒の取り扱いを考慮する と、 無触媒で実施する こ と が好ま しい。 重縮合反応を行う際、 必要であれば着色防止剤を添加 してもよい。 着色防止剤と しては、 リ ン化合物を好適に用いる こ と ができる。 リ ン化合物と しては、 例えば、 リ ン酸、 リ ン酸 ト リ メ チ ノレ、 リ ン酸 卜 リ エチル、 リ ン酸 ト リ フ エニル、 ポ リ リ ン酸モ ノ ェチ ルエステル、 ポ リ リ ン酸ジェチルエステル、 ピロ リ ン酸、 ピロ リ ン 酸 ト リ エチル、 ピロ リ ン酸へキサメ 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 エ二ル等を挙げる こ とができる。 こ れらの リ ン化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合 わせて使用する こ とができる。  The synthesis of the prepolymer is preferably carried out without a catalyst in consideration of the suppression of coloring of the polyhydroxycarboxylic acid and the handling of the remaining catalyst. When performing the polycondensation reaction, a coloring inhibitor may be added if necessary. As a coloring inhibitor, a phosphorus compound can be suitably used. Examples of the phosphorus compound include phosphoric acid, trimethyl phosphinate, triethyl phosphinate, triphenyl phosphite, monomethyl polyphosphate, and polymethyl phosphate. Getyl linoleate, pyrrolic acid, triethyl pyrophosphate, hexamyl pyramide phosphite, phosphorous acid, triethyl phosphite, triethyl phosphite Examples include fuel. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.
リ ン化合物は、 重縮合反応によ り理論的に得られる生成物 1 0 0 重量部に対して、 好ま し く は 0 . 0 0 1 〜 1 0重量部、 よ り好ま し く は 0 . 0 0 3 〜 3重量部の割合で添加する。 上記添加量が少なす ぎる と着色防止効果が小さ く 、 多すぎる と重縮合の反応速度が遅く なる こ とがある。 リ ン化合物は、 そのままで、 あるいは適当な液体 に溶解または混合して反応系に添加する。 添加は、 一括でも分割で もよい。 リ ン化合物は、 実質的に重縮合反応が終了する 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。 The phosphorus compound is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the product theoretically obtained by the polycondensation reaction. 0 3 to 3 parts by weight are added. If the amount is too small, the effect of preventing coloration is small. If the amount is too large, the reaction rate of polycondensation may be reduced. The phosphorus compound is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. Additions can be made in batches or split Is also good. The phosphorus compound may be added to the reaction system at any time until the polycondensation reaction is substantially completed.
固相重合 Solid state polymerization
本発明では、 前記方法で得られたプレボ リ マ一を固相重合する こ とによ り、 高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を製造する。  In the present invention, a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid is produced by subjecting the prepolymer obtained by the above method to solid phase polymerization.
固相重合を行う場合、 プレボ リ マ一の形状は、 塊状、 ペレ ツ 卜 、 粒状、 粉末等のいずれであってもよ く 、 特に限定されない。 プレボ リ マ一を粉砕等によ り細粒に してお く と、 総表面積が増えるので、 固相反応を促進する こ とができ る。  When solid-phase polymerization is performed, the shape of the prepolymer may be any of a lump, a pellet, a granule, a powder, and the like, and is not particularly limited. If the prepolymer is made finer by pulverization or the like, the total surface area increases, so that the solid phase reaction can be promoted.
固相重合は、 通常、 不活性ガス雰囲気下または減圧下または不活 性溶媒下に、 プレボ リ マーのガラ ス転移温度以上の温度に加熱して 行う。 固相重合では、 文字どおり固体状態で重合反応が行われる。 したがって、 固相重合の反応温度は、 プレボ リ マ一及び固相重合反 応生成物の融点によって、 上限値が決定される。  The solid phase polymerization is usually carried out by heating to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the prepolymer in an inert gas atmosphere, under reduced pressure, or in an inert solvent. In solid-state polymerization, the polymerization reaction is performed in a solid state literally. Therefore, the upper limit of the reaction temperature of solid-state polymerization is determined by the melting point of the prepolymer and the solid-state polymerization reaction product.
固相重合の反応温度は、 固相重合開始時には、 プレボ リ マーの融 点未満の温度、 好ま し く はプレボ リ マーの融点の 5 °C以下、 よ り好 ま し く は 1 0 °C以下とする。 プレボ リ マーの融点以上の温度に加熱 して固相重合を開始する と、 プレボ リ マーが溶融するため、 もはや 固相重合と呼ぶこ とができな く な り、 溶融重合とな っ て しま う。 溶 融重合では、 副反応が非常に起こ りやす く な り、 高分子量化も困難 になる。 また、 プレボ リ マーを融点に極めて近い温度に加熱して固 相重合を開始する と、 副反応が起こ りやすく な り、 分子量低下、 ガ ス発生、 着色などを引き起こ しやすく なるので、 好ま し く ない。 固相重合の開始後、 ァニール効果や固相重合反応の進行による分 子量の増大によ り、 プレボ リ マ—または固相重合反応途上の生成物 (以下、 両者を 「固相重合反応生成物」 という) の融点が上昇する 場合は、 固相重合の反応温度を段階的に上げていく こ とができる。 したがって、 固相重合中に固相重合反応生成物の融点が原料のプレ ポ リ マーの融点よ り も上昇する場合、 固相重合中に、 反応温度を前 述の固相重合開始時の反応温度を越える温度にまで高める こ とがで き、 これによつて、 固相重合の反応速度を速めるこ とができる。 し たがって、 例えば、 固相重合中に、 工程 ( 1 ) において生成したプ レポ リ マーの融点以上の高い温度にまで反応温度を上げて、 固相重 合反応を継続させるが可能である。 しかし、 その場合でも反応温度 は、 固相重合反応生成物が固体状態を維持する温度に制御する こ と が必要であ り、 その時点における固相重合反応生成物の融点の 5 °C 以下、 好ま し く は 1 o °c以下とする こ とが好ま しい。 At the start of the solid-state polymerization, the reaction temperature is lower than the melting point of the prepolymer, preferably 5 ° C or less of the melting point of the prepolymer, more preferably 10 ° C. The following is assumed. If solid-state polymerization is started by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the pre-polymer, the pre-polymer is melted, so it can no longer be called solid-state polymerization, and it becomes melt polymerization. U. In melt polymerization, side reactions become very likely to occur and it is difficult to increase the molecular weight. In addition, if the prepolymer is heated to a temperature very close to the melting point and solid-state polymerization is initiated, side reactions are likely to occur, which tends to cause a decrease in molecular weight, generation of gas, coloring, and the like. Not good. After the start of solid-state polymerization, the pre-polymer or the product during the solid-state polymerization reaction (hereinafter, both are called `` solid-state polymerization reaction The melting point of In such a case, the reaction temperature of solid-state polymerization can be gradually increased. Therefore, if the melting point of the solid-phase polymerization reaction product is higher than the melting point of the raw material prepolymer during the solid-state polymerization, the reaction temperature is increased during the solid-state polymerization at the start of the solid-state polymerization described above. The temperature can be raised to a temperature exceeding the temperature, thereby increasing the reaction rate of solid-state polymerization. Therefore, for example, during the solid phase polymerization, the reaction temperature can be raised to a temperature higher than the melting point of the prepolymer produced in step (1), and the solid phase polymerization reaction can be continued. However, even in that case, the reaction temperature must be controlled to a temperature at which the solid-state polymerization reaction product maintains a solid state, and the melting point of the solid-state polymerization reaction product at that point should be 5 ° C or less. Preferably, it should be 1 o ° c or less.
固相重合の反応温度は、 反応速度、 固相状態の維持、 生成ポ リマー の物性等の観点から、 プレボ リ マーのガラス転移温度以上の温度で あって、 プレボ リ マーや固相重合反応生成物が固体状態を維持でき る温度以下の範囲内で適宜定めることが好ま しい。 この反応温度は、 多く の場合、 1 0 0 〜 2 3 0 。Cの範囲内で決定される こ とが好ま し い。 よ り具体的には、 プレポ リ マーのガラス転移温度以上の温度、 好ま し く は 1 0 0 °C以上の温度であって、 工程 ( 1 ) で得られた直 後のプレボ リ マーの融点よ り低い温度で、 固相重合を開始し、 固相 重合中に固相重合反応生成物の融点が上昇するにつれて、 反応温度 を上昇させるこ とができ る。 固相重合中に反応温度を上昇させる場 合であっても、 2 3 0 °C以下の温度であって、 かつ、 固相重合反応 生成物が固体状態を保持する温度に制御して、 固相重合を継続する こ とが好ま しい。  The reaction temperature of solid-state polymerization is a temperature higher than the glass transition temperature of the prepolymer, from the viewpoints of the reaction rate, maintenance of the solid state, and the physical properties of the formed polymer. It is preferable that the temperature is appropriately determined within a temperature range at which the material can maintain a solid state. The reaction temperature is often between 100 and 230. Preferably, it is determined within the range of C. More specifically, the temperature is higher than the glass transition temperature of the prepolymer, preferably 100 ° C or higher, and the melting point of the immediately preceding prepolymer obtained in step (1). At lower temperatures, solid state polymerization can be initiated and the reaction temperature can be raised as the melting point of the solid state polymerization reaction product increases during solid state polymerization. Even when the reaction temperature is increased during solid-state polymerization, the temperature is controlled to a temperature of 230 ° C or lower and the temperature at which the solid-state polymerization reaction product maintains a solid state. It is preferable to continue the phase polymerization.
固相重合は、 通常、 ①窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下、 ②減圧下、 または③流動パラ フ ィ ンのような不活性溶媒下で、 プレ ポ リ マ ーを加熱する こ と によ り行われる。 固相重合開始時及び固相 重合中、 プレボ リ マ—及び固相重合反応生成物が固体状態を維持す る温度に反応温度を制御する。 この固相重合によって、 望ま し く な い副反応を避けて、 高分子量のポ リ マ一を得る こ とができ る。 Solid-phase polymerization is usually carried out under the following conditions: (1) under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon, (2) under reduced pressure, or (3) under an inert solvent such as liquid paraffin. This is done by heating the polymer. At the start of and during solid state polymerization, the reaction temperature is controlled to a temperature at which the prepolymer and the solid state polymerization reaction product maintain a solid state. By this solid-state polymerization, high-molecular-weight polymers can be obtained by avoiding undesired side reactions.
固相重合によ り生成するポ リ マーの分子量は、 フ ィ ルムや成形品 などの用途に安定して充分な機械的物性を発揮するには、 重量平均 分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上、 よ り好ま し く は 2 0 0 , 0 0 0以上 である ことが望ま しい。  The molecular weight of the polymer produced by solid-state polymerization is 150,000 in order to exhibit stable and sufficient mechanical properties for applications such as films and molded products. As described above, more preferably, it is more preferably 200,000 or more.
固相重合は、 触媒な しで行う こ とができ るが、 重合時間の短縮の ために触媒を用いて もよい。 触媒と しては、 塩化第一錫、 塩化第二 錫、 硫酸第一錫、 酸化第一錫、 酸化第二錫、 テ ト ラ フ ェニル錫、 ォ ク 夕 ン酸第一錫、 酢酸第一酸、 酢酸第二錫などの錫系触媒 ; 四塩化 チタ ン、 チタ ン酸イ ソ プロ ピオネー ト 、 チタ ン酸ブチルなどのチタ ン系触媒 ; 金属ゲルマニウ ム、 四塩化ゲルマニウ ム、 酸化ゲルマ二 ゥム等のゲルマニウム系触媒 ; 酸化亜鉛、 三酸化ァ ンチモ ン、 酸化 鉛、 酸化アル ミ ニウ ム、 酸化鉄等の金属酸化物系触媒 ; が挙げられ る。 これらの触媒は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合 わせて使用する こ とができ る。  Solid phase polymerization can be carried out without a catalyst, but a catalyst may be used to shorten the polymerization time. Catalysts include stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate, stannous oxide, stannic oxide, tetraphenyltin, stannous octoate, and stannous acetate. Tin-based catalysts such as acid and stannic acetate; Titanium-based catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate and butyl titanate; metal germanium, germanium tetrachloride, and germanium oxide And a metal oxide catalyst such as zinc oxide, antimony trioxide, lead oxide, aluminum oxide, iron oxide, and the like. These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
固相重合に際して、 触媒を用いる場合は、 触媒を、 プレボ リ マ一 1 0 0重量部に対して、 通常、 0 . 0 0 1 〜 2重量部、 好ま し く は 0 . 0 0 5 〜 0 . 5重量部の割合で添加する。 触媒の添加量が少な すぎる と、 固相重合時間を短縮する効果が小さ く 、 触媒を添加した 目的を充分に達成できない。 触媒の添加量が多すぎると、 生成ポ リ マ —の着色が大き く な り、 商品価値を損なう こ とがある。 触媒は、 そのま まで、 あるいは適当な液体に溶解または混合して反応系に添 加する。 触媒の添加は、 一括でも分割でもよい。 触媒は、 実質的に 固相重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。 ただし、 固相重合反応において、 生成ポ リ マ一 の着色の抑制や残存する触媒の取り扱いを考慮する と、 無触媒で実 施する こ とが好ま しい。 When a catalyst is used in the solid phase polymerization, the catalyst is usually used in an amount of 0.001 to 2 parts by weight, preferably 0.005 to 0 parts by weight, per 100 parts by weight of the prepolymer. . Add 5 parts by weight. If the amount of the catalyst is too small, the effect of shortening the solid-state polymerization time is small, and the purpose of adding the catalyst cannot be sufficiently achieved. If the amount of catalyst added is too large, the color of the formed polymer becomes too large, which may impair the commercial value. The catalyst is added to the reaction system as it is or after being dissolved or mixed in an appropriate liquid. The catalyst may be added all at once or in portions. The catalyst is substantially Any time may be added to the reaction system until the solid-phase polymerization reaction is completed. However, in the solid-state polymerization reaction, it is preferable to carry out the reaction without a catalyst in consideration of suppressing the coloring of the produced polymer and handling the remaining catalyst.
固相重合を行なう際、 必要であれば着色防止剤を添加する こ とが でき る。 着色防止剤と しては、 リ ン化合物を好適に用いるこ とがで きる。 リ ン化合物と しては、 例えば、 リ ン酸、 リ ン酸 卜 リ メ チル、 リ ン酸 ト リ エチル、 リ ン酸 ト リ フ ヱニル、 ポ リ リ ン酸モ ノ エチルェ ステル、 ポ リ リ ン酸ジェチルエステル、 ピロ リ ン酸、 ピロ リ ン酸 ト リ エチル、 ピロ リ ン酸へキサメ 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 ヱニル等を挙げる こ とができ る。 これら の リ ン化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組合せて使 用する こ とができる。 リ ン化合物は、 プレボ リ マー 1 0 0重量部に 対して、 通常、 0 . 0 0 1 〜 1 0重量部、 好ま し く は 0 . 0 0 3 〜 3重量部の割合で添加する。 上記添加量が少なすぎる と着色防止効 果が小さ く 、 多すぎる と重合速度が遅く なる こ とがある。 リ ン化合 物は、 そのままで、 あるいは適当な液体に溶解または混合して反応 系に添加する。 添加は、 一括でも分割でもよい。 リ ン化 物は、 実 質的に固相重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。 また、 プレボ リ マーの合成時に着色防止 剤を既に添加している場合には、 固相重合時に改めて着色防止剤を 添加する必要はないが、 所望によ り追加して添加してもよい。  When performing solid phase polymerization, a coloring inhibitor can be added if necessary. As a coloring inhibitor, a phosphorus compound can be suitably used. Examples of the phosphorus compound include phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, monoethyl polyester polyphosphate, and polyethyl phosphate. Getyl ester, pyrrolinic acid, triethylpyrrolineate, hexamethylpyrrolineate, phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite And so on. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more. The phosphorus compound is usually added in an amount of 0.001 to 10 parts by weight, preferably 0.003 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the prepolymer. If the amount is too small, the effect of preventing coloring is small, and if it is too large, the polymerization rate may be slow. The phosphorus compound is added to the reaction system as it is, or dissolved or mixed in an appropriate liquid. The addition may be made at once or in portions. The phosphorus compound may be added to the reaction system at any time as long as the solid-state polymerization reaction is practically completed. In the case where a coloring inhibitor has already been added during the synthesis of the prepolymer, it is not necessary to add the coloring inhibitor again during the solid phase polymerization, but it may be added if desired.
固相重合は、 好ま し く は、 重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上 のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸が生成した任意の時点で終了させる こ とができる。 固相重合によ り、 重量平均分子量が 2 0 0 , 0 0 0以 上のポ リ マ一を生成させる こ とが、 よ り好ま しい。 グリ コ リ ドの製造方法 The solid-phase polymerization can be terminated preferably at any time when a polyhydroxycarboxylic acid having a weight average molecular weight of 150,000 or more is produced. It is more preferable to produce a polymer having a weight average molecular weight of 200,000 or more by solid phase polymerization. Manufacturing method of glycolide
本発明の固相重合工程において、 グリ コ リ ドが昇華するこ とがあ るので、 こ の副生するグリ コ リ ドを捕集すれば、 高純度のグリ コ リ ドを得るこ とができ る。  In the solid-state polymerization step of the present invention, since the glycol may sublime, by collecting the by-product glycolide, it is possible to obtain a high-purity glycolide. it can.
従来よ り 、 グリ コ リ ドは、 ポ リ グリ コ ール酸 (ポ リ グリ コ リ ド) やグリ コ一ル酸共重合体の原料と して使用されているが、 経済的に 効率よ く グリ コ リ ドを量産するこ とが非常に困難であった。  Glycolide has been used as a raw material for polyglycolic acid (polyglycolide) and glycolic acid copolymer, but it is economically efficient. It was very difficult to mass-produce the glycol.
これに対して、 結晶性のグリ コール酸プレボ リ マ一及びポ リ グリ コール酸からなる群よ り選ばれる少な く と も一種のグリ コール酸ポ リ マ一を、 2 2 0 °C以上 2 4 5 °C未満の温度で固相解重合するこ と によ り、 高純度のグリ コ リ ドを効率よ く得る こ とができ る。 固相解 重合は、 2 2 0 °C以上 2 4 5 °C未満の温度範囲内が好ま しい。 固相 解重合は、 グリ コ―ル酸ポ リ マ一が固体状態を維持する温度条件下 で行う。  On the other hand, at least one type of glycolic acid polymer selected from the group consisting of crystalline glycolic acid prepolymer and polyglycolic acid was added at 220 ° C or higher. By performing solid-phase depolymerization at a temperature of less than 45 ° C, high-purity glycolide can be efficiently obtained. The solid-phase depolymerization is preferably performed at a temperature in the range of 220 ° C or more and less than 245 ° C. The solid-phase depolymerization is performed under a temperature condition in which the glycolic acid polymer maintains a solid state.
グリ コール酸ポ リ マーと しては、 融点が 2 2 0 °C以上であるこ と が好ま しい。 固相解重合反応前に、 グリ コール酸ポ リ マーの融点が 2 2 0 °C未満である場合には、 熱処理するなどして、 その融点を高 めるこ とが望ま しい。 固相解重合温度が 2 4 5 °C以上では、 グリ コー ル酸ポ リ マ一が分解しやすく なる。  It is preferable that the glycolic acid polymer has a melting point of 220 ° C. or more. If the melting point of the glycolic acid polymer is lower than 220 ° C before the solid phase depolymerization reaction, it is desirable to increase the melting point by heat treatment or the like. If the solid phase depolymerization temperature is higher than 245 ° C, the glycolic acid polymer is easily decomposed.
グリ コール酸ポ リ マーが、 グリ コール酸アルキルエステルまたは 該グリ コール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 コール酸含有加水分解生成物を重縮合して得られたプ レポ リ マーまたはポ リ マ一は、 比較的高い融点を示すため、 高温で の固相解重合を行う こ とが可能とな り、 グリ コ リ ドを高収率で得る こ とができ る。  The glycolic acid polymer is obtained by polycondensing a glycolic acid alkyl ester or a glycolic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of the glycolic acid alkyl ester. Prepolymers or polymers have a relatively high melting point, which allows for solid-state depolymerization at high temperatures, and high yields of glycosides. You.
グリ コール酸ポ リ マーは、 フ レーク、 ペレ ツ ト、 粉末、 粒子など 任意の形状をとる こ とができ るが、 反応速度を高める上で、 粉砕す るなどして微細化する こ とが好ま しい。 Glycolic acid polymers include flakes, pellets, powders, particles, etc. Any shape can be used, but it is preferable to reduce the size by grinding to increase the reaction rate.
固相解重合の条件は、 上記温度条件を除けば、 前述の固相重合と 同様である。 すなわち、 固相解重合は、 原料と して、 グリ コール酸 プレボ リ マ一や、 該プレポ リ マ一を固相重合反応させている途上の 固相重合反応生成物を用いる場合、 固相重合と競合する。 固相解重 合は、 常圧下で不活性ガス気流下に行われるか、 減圧下に行われる こ とが好ま しい。 固相解重合によ り、 生成したグリ コ リ ドは昇華す るので、 それを系外で捕集するこ とによ り グリ コ リ ドを回収する こ とができる。 加圧系であると、 グリ コ リ ドは系外に排出されないた め、 固相解重合と固相重合の平衡反応が起こ りやすく 、 グリ コ リ ド は生成しに く く 、 さ らに単離も困難である こ とが多く 、 好ま し く な い。 昇華したグリ コ リ ドは、 常法によ り回収する こ とができる。 固相解重合は、 2 2 0 °C未満でも起こ るけれども、 反応速度が遅 いので、 グリ コ リ ドを収率よ く 得るには、 反応温度を 2 2 0 °C以上 にする。 一方、 反応温度が 2 4 5 °C以上にな る と、 グリ コール酸ポ リ マ一を固体状態に維持する こ とが困難になる上、 グリ コ一ル酸ポ リ マ一が重質物化して残渣とな りやすい。  The conditions of the solid-phase depolymerization are the same as those of the solid-phase polymerization described above, except for the above temperature conditions. That is, in the solid phase depolymerization, when a glycolic acid prepolymer or a solid phase polymerization reaction product during the solid phase polymerization reaction of the prepolymer is used as a raw material, Compete with The solid-phase depolymerization is preferably carried out under a normal pressure under an inert gas stream or under reduced pressure. Glycoride generated by the solid-phase depolymerization sublimates, so that it can be recovered by collecting it outside the system. In a pressurized system, the glycol is not discharged out of the system, so the equilibrium reaction between solid-phase depolymerization and solid-phase polymerization is likely to occur, and glycol is not easily generated. Isolation is often difficult and is not preferred. The sublimated glycol can be recovered by a conventional method. Although the solid phase depolymerization occurs even at a temperature lower than 220 ° C, the reaction rate is slow. Therefore, in order to obtain a good yield of the glycol, the reaction temperature is set to 220 ° C or higher. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 245 ° C, it becomes difficult to maintain the glycolic acid polymer in a solid state, and the glycolic acid polymer becomes heavy. Residue easily.
こ の固相解重合法によれば、 固相解重合の温度や時間、 昇華した グリ コ リ ドの捕集条件などを制御する こ と によ り 、 グリ コ リ ドの収 率を高める こ とができ、 しかも、 重質物化した残渣を生じる こ とな く 、 高分子量のポ リ グリ コ一ル酸を同時に得る こ と も可能である。 固相解重合によ り得られたグリ コ リ ドは、 そのままで使用する こ と ができ るが、 必要によっては、 再結晶等の精製操作によ り純度をさ らに上げる ことができる。  According to this solid-phase depolymerization method, by controlling the temperature and time of the solid-phase depolymerization and the conditions for collecting the sublimated glycolide, the yield of glycolide can be increased. In addition, high-molecular-weight polyglycolic acid can be obtained at the same time without producing a heavy residue. The glycol obtained by solid phase depolymerization can be used as it is, but if necessary, the purity can be further increased by a purification operation such as recrystallization.
また、 この固相解重合法によるグリ コ リ ドの回収は、 グリ コール 酸ポ リ マ一からなる製品のケ ミ カルリ サイ クルにも適用するこ とが 可能である。 したがって、 固相解重合の適用に際しては、 固相解重 合が可能であるかぎり、 グリ コール酸ポ リ マーの分子量等に格別の 制限はない。 The recovery of glycol by this solid phase depolymerization method is based on glycol It can also be applied to chemical recycling of products composed of acid polymers. Therefore, when solid-phase depolymerization is applied, there is no particular restriction on the molecular weight of the glycolic acid polymer, as long as solid-phase depolymerization is possible.
<実施例 > <Example>
以下に、 実施例及び比較例を挙げて、 本発明についてよ り具体的 に説明する。 なお、 物性等の測定法は、 次のとおりである。  Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. The methods for measuring physical properties are as follows.
( 1 ) 重量平均分子量  (1) Weight average molecular weight
重量平均分子量は、 G P C (ゲルパ一 ミ エーシ ヨ ンク ロマ ト グラ フ ィ 一) 分析装置を用い、 以下の条件で求めた。  The weight average molecular weight was determined under the following conditions using a GPC (gel permeation chromatography) analyzer.
H F I P (へキサフルォロイ ソ プロノ ノ ール) を溶媒と し、 4 0 °C、 l m L Z分で、 カ ラ ム (H F I P— L G + H F I P— 8 0 6 M X 2本 : S H O D E X) を通し、 分子量 8 2. 7万、 1 0. 1万、 3. 4万、 1. 0万、 0. 2万の分子量既知の P MM A (ポ リ メ タ ク リ ル酸メ チル) 標準物質の R I検出による溶出時間から求めた検 量線をあらかじめ作成しておき、 その溶出時間から、 重量平均分子 量を計算した。  Using HFIP (Hexafluoroy Sopronol) as a solvent and passing through a column (HFIP—LG + HFIP—806 MX: 2 pieces: SHODEX) at 40 ° C and lm LZ, the molecular weight is 8 2 Elution of 70,000, 101,000, 34,000, 100,000, and 0.2000 known molecular weight PMMA (methyl polymethacrylate) standards by RI detection A calibration curve obtained from the time was prepared in advance, and the weight average molecular weight was calculated from the elution time.
( 2 ) 融点  (2) Melting point
融点は、 D S C (示差走査熱量計) を用い、 以下の条件によ り求 めた。  The melting point was determined using a DSC (differential scanning calorimeter) under the following conditions.
約 1 0 m gの試料をアルミ パンに詰め、 メ ト ラ ー社製 D S C 2 5 を用い、 5 0 m L Z分の窒素雰囲気下、 試料を 3 0 °Cから 1 0 分の速度で 2 6 0 °Cまで昇温し、 吸熱ピークの温度を融点と して求 めた。  Approximately 10 mg of the sample was packed in an aluminum pan, and the sample was dried at 30 ° C for 10 minutes under a nitrogen atmosphere of 50 mLZ using a Mettler DSC 25. The temperature was raised to ° C, and the temperature of the endothermic peak was determined as the melting point.
( 3 ) ガラ ス転移温度 本発明におけるガラ ス転移温度とは、 示差走査熱量計 (D S C ) を用いガラス状態からゴム状態への転移領域において、 熱量の温度 変化曲線の二次転移の開始温度とする。 実施例においては、 生成プ レポ リ マーの結晶化度が高いため、 一度非晶状態と した後、 D S C を用いて、 次の方法に従って、 熱量の変化から求めた。 (3) Glass transition temperature The glass transition temperature in the present invention is defined as the starting temperature of the second-order transition of the temperature change curve of the amount of heat in the transition region from the glass state to the rubber state using a differential scanning calorimeter (DSC). In the examples, since the degree of crystallinity of the formed prepolymer was high, it was made to be in an amorphous state once, and was determined from the change in calorific value using DSC according to the following method.
プレボ リ マ一をアル ミ シ一 卜にはさみ、 求めた融点プラス 1 0 °C の温度で溶融プ レ ス し、 氷水で急冷してシー 卜状の非晶のポ リ マー を得た。 これを切抜き、 アル ミ パ ン に約 1 0 m gを詰め、 メ ト ラ一 社製 D S C 2 5を用い、 5 0 m L /分の窒素雰囲気下、 一 5 0 °Cか ら 1 0 °C Z分の速度で 2 6 0 °Cまで昇温し、 ガラス状態からゴム状 態への転移領域に相当する二次転移領域における熱量の温度変化曲 線の二次転移の開始温度をガラ ス転移温度と した。  The prepolymer was sandwiched between aluminum sheets, melt-pressed at a temperature of the obtained melting point plus 10 ° C, and rapidly cooled with ice water to obtain a sheet-like amorphous polymer. Cut out this, pack about 10 mg into aluminum, and use DSC 25 manufactured by METTLER ONE, Inc. under nitrogen atmosphere of 50 mL / min. The temperature rises to 260 ° C at a rate of one minute, and the transition temperature of the temperature change curve of the amount of heat in the secondary transition region corresponding to the transition region from the glassy state to the rubbery state is the glass transition temperature. And
( 4 ) 原料の純度  (4) Raw material purity
ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル中の重合を停止させるよ うな不純物となる低分子化合物は、 ガスク ロマ ト グラフ ィ ーにて定 量分析した。 本実施例にて使用 したグリ コ一ル酸メ チル中の不純物 含有量は、 ガス ク ロ マ ト グラ フ ィ ーの検出限界以下の 0. 0 1重量 Low-molecular-weight compounds in the hydroxycarboxylic acid alkyl ester, which are impurities that stop the polymerization, were quantitatively analyzed by gas chromatography. The content of impurities in the methyl glycolate used in this example was 0.01 wt.% Or less, which was below the detection limit of gas chromatography.
%未満であった。 また、 グリ コ—ル酸と しては、 関東化学工業株式 会社製の特級試薬を用いた。 %. As the glycolic acid, a special-grade reagent manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd. was used.
( 5 ) 結晶化度  (5) Crystallinity
プレボ リ マーの結晶化度は、 D S Cを用い、 以下の方法に従って 融解ェ ンタルピー量から求めた。  The crystallinity of the prepolymer was determined from the enthalpy of fusion according to the following method using DSC.
アルミパンに約 1 0 m gのプレポリマ一を詰め、 メ トラー社製 D S C 25 を用い、 5 O m L /7分の窒素雰囲気下、 3 0 °〇から 1 0て 分の速 度で 2 6 0 °Cまで昇温し、 結晶融解部の融解ェ ンタルピ一を求めた。 グリコール酸プレボリマ一の場合は、 J o u r n a l o f Ap p l i e d P o l y m e r S c i e n c e , V o l . 2 6, 1 7 2 7 - 1 7 3 4 ( 1 9 8 1 ) に報告されているポ リ グリ コール酸の結晶部の融解ェ ン夕ノレピ一量 2 0 6. 5 J / gを基に して、 得られたプレボ リ マ一 の融解ェンタルピ一量 (単位 J Z g) から以下の計算式にて求めた。 結晶化度 (%) = Fill an aluminum pan with about 10 mg of prepolymer, and use METTLER DSC 25 in a nitrogen atmosphere of 5 OmL for 7 minutes at a temperature of 30 ° C to 10 ° C for 26 minutes. The temperature was raised to ° C, and the melting enthalpy of the crystal melting part was determined. In the case of glycolic acid prevolima, J ournalof Ap plied 26, 1727-1734 (19981), the melting of the polyglycolic acid crystal part reported in Polymer Science, Vol. Based on .5 J / g, it was determined from the amount of molten enthalpy (unit: JZ g) of the obtained prepolymer by the following formula. Crystallinity (%) =
〔プレボ リ マ一の融解ェ ン 夕 ルビ一 Z 2 0 6. 5〕 X I 0 0 [実施例 1 ]  [Melting of prepolymers: Ruby Z26.5] XI00 [Example 1]
プレボ リ マ一の合成例 1 Synthesis example 1 of pre-polymer
グ リ コール酸メ チル 5 0 0 g と塩化第二錫 0. 1 gを 1 Lのチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 3 0 °Cから 1 5 0 °Cまで徐々 に昇 温しながら加熱し、 重縮合反応によ り生成したメ タ ノ ールを除去し た。 3時間反応後、 1 8 0°Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下にて、 さ らに脱アルコ ール重縮合反応を続けた。 室温に冷 却後、 2 6 5 gの白色の固体を取り 出 した。  500 g of methyl glycolate and 0.1 g of stannic chloride were charged into a 1-liter titanium autoclave, and the temperature was gradually raised from 130 ° C to 150 ° C. While heating, the methanol generated by the polycondensation reaction was removed. After reacting for 3 hours, the temperature was raised to 180 ° C., and the alcohol-free polycondensation reaction was further continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 265 g of a white solid was removed.
このよ う に して得られたプレボ リ マ一は、 結晶化度が 5 2 %、 重 量平均分子量が 6. 2万、 融点が 2 0 7 °C、 ガラ ス転移温度が 3 8 °Cであ っ た。  The prepolymer obtained in this way has a crystallinity of 52%, a weight average molecular weight of 620,000, a melting point of 207 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C. Met.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 1 で得られたプレボ リ マ一を乳鉢で粉砕した後、 そ の 2 0 gを茄子型フ ラ ス コに仕込み、 1 0 P a ( 0. 1 m b a r ) の減圧下、 2 0 0 °Cで 2時間、 2 1 5 °Cで 3 8時間、 固相重合を行 つた。 反応後に得られたポ リ マーは、 重量平均分子量が 2 6. 8万 で、 融点が 2 2 8 °Cであった。  After crushing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 1 in a mortar, 20 g of the prepolymer was charged into an eggplant-shaped flask, and the mixture was subjected to a pressure reduction of 10 Pa (0.1 mbar). Solid-state polymerization was performed at 00 ° C for 2 hours and at 215 ° C for 38 hours. The polymer obtained after the reaction had a weight-average molecular weight of 268,000 and a melting point of 228 ° C.
[実施例 2 ]  [Example 2]
プレボ リ マ一の合成例 2 Synthesis example 2 of prepolymer
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g と塩化第二錫 0. 1 gを 1 Lのチタ ン製ォ一ト ク レーブに仕込み、 1 3 0 °Cに加熱し、 重縮合反応によ り生成したメ タ ノ ールを除去した。 3時間反応後、 1 8 0 °Cに昇温 し、 5時間 1 L /分の流量で乾燥窒素を流し込み、 脱アルコ ール重 縮合反応を続けた。 室温に冷却後、 2 4 8 gの白色の固体を取り 出 した。 Add 500 g of methyl glycolate and 0.1 g of stannic chloride to 1 L The mixture was charged in an autoclave and heated to 130 ° C. to remove methanol formed by the polycondensation reaction. After the reaction for 3 hours, the temperature was raised to 180 ° C., and dry nitrogen was introduced at a flow rate of 1 L / min for 5 hours to continue the dealcohol-free polycondensation reaction. After cooling to room temperature, 2488 g of a white solid was removed.
こ のよ う に して得られたプレボ リ マ一は、 結晶化度が 4 9 %、 重 量平均分子量が 1 . 0万、 融点が 1 9 5 °C、 ガラス転移温度が 3 7 てであ っ た。  The prepolymer obtained in this way has a crystallinity of 49%, a weight average molecular weight of 10,000,000, a melting point of 1950 ° C, and a glass transition temperature of 37. there were.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 2で得られたプレボ リ マーを乳鉢で粉砕した後、 そ の 2 0 gを茄子型フ ラ ス コ に仕込み、 1 0 0 m l Z分で乾燥窒素ガ スを流 しながら、 2 0 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °C で 1 8時間、 2 2 5 °Cで 1 0時間、 固相重合を行った。 反応後に得 られたポ リ マーは、 重量平均分子量が 4 5. 1 万で、 融点が 2 3 6 °Cであ っ た。  After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 2 in a mortar, 20 g of the prepolymer was charged into an eggplant-shaped flask, and 100 ml of dry nitrogen gas was passed through for Z minutes. Solid phase polymerization was performed at 200 ° C for 1 hour, 210 ° C for 1 hour, 220 ° C for 18 hours, and 225 ° C for 10 hours. The polymer obtained after the reaction had a weight average molecular weight of 451,000 and a melting point of 23.6 ° C.
[実施例 3 ]  [Example 3]
前記の合成例 2で得られたプレボ リ マ一を乳鉢で粉砕した後、 そ の 2 0 g と流動パラ フ ィ ン 5 0 g とを茄子型フ ラ ス コに仕込み、 攪 拌しながら、 1 9 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 4時間加熱し、 固相重 合を行った。 生成ポ リ マ—を濾別後、 へキサ ンで洗浄、 乾燥した。 乾燥後のポリマーは、 重量平均分子量が 1 6. 3万で、 融点が 2 2 6 °Cであっ た。  After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 2 in a mortar, 20 g of the prepolymer and 50 g of liquid paraffin were charged into an eggplant-shaped flask, and the mixture was stirred with stirring. The mixture was heated at 190 ° C for 1 hour and at 210 ° C for 4 hours to perform solid phase polymerization. The resulting polymer was separated by filtration, washed with hexane, and dried. The dried polymer had a weight average molecular weight of 163,000 and a melting point of 226 ° C.
[実施例 4 ]  [Example 4]
プレボ リ マ一の合成例 3 Synthetic example 3 of prepolymer
グ リ コール酸メ チル 5 0 0 g、 三酸化ア ンチモ ン 1 . 0 g、 及び 亜リ ン酸 ト リ フ エ 二ノレ 1 . 0 gを 1 Lのチタ ン製ォ一 ト ク レーブに 仕込み、 1 5 0 °Cに加熱しながら、 重縮合反応によ り生成したメ タ ノールを除去した。 3時間反応後、 2 0 0 °Cに昇温し、 0. 5 k P a ( 5 m b a r ) の減圧下にて、 さ らに脱アルコ ール重縮合反応を続 けた。 反応物が固化し始めた ら攪拌をとめて、 反応物が完全に固化 するまで反応を行った。 Transfer 500 g of methyl glycolate, 1.0 g of antimony trioxide, and 1.0 g of triphenyl phosphite into a 1-liter titanium autoclave. The methanol produced by the polycondensation reaction was removed while charging and heating to 150 ° C. After the reaction for 3 hours, the temperature was raised to 200 ° C., and the alcohol removal polycondensation reaction was further continued under a reduced pressure of 0.5 kPa (5 mbar). When the reaction started to solidify, the stirring was stopped and the reaction was continued until the reaction completely solidified.
このよう に して得られたプレボ リ マ一は、 結晶化度が 5 6 %、 重 量平均分子量が 1 . 6万、 融点が 2 1 5 °C、 ガラス転移温度が 3 7 °Cであった。  The prepolymer obtained in this manner had a crystallinity of 56%, a weight average molecular weight of 16,000, a melting point of 21.5 ° C, and a glass transition temperature of 37 ° C. Was.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 3 で得られたプレボ リ マ一を乳鉢で粉砕した後、 こ の微粉化したプレボ リ マ— 5 0 gを、 1 0 0 m 1 Z分で乾燥窒素ガ スを流しながら、 2 0 0 °Cで 1 0時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °Cで 3時間、 固相重合を行った。 反応後に得られたポ リ マーは、 重 量平均分子量が 2 0. 8万で、 融点が 2 3 2 °Cであった。 さ らに、 このポ リ マ一を濃度 0. 5 g / d l の フ エ ノ ール/ 2, 4 , 5 — ト リ ク ロロフ ヱ ノ ール混合溶媒 〔 1 0 Z 7 (重量比) 〕 溶液と し、 3 0. 0 ± 0. 1 °Cでウベ口一デ型粘度計を用いて、 。n/ Cを求めたとこ ろ、 0. 4 1 であった。 After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 3 in a mortar, 50 g of the micronized prepolymer was flown into a dry nitrogen gas at 100 m1Z while flowing. Solid-state polymerization was performed at 200 ° C for 10 hours, at 210 ° C for 1 hour, and at 220 ° C for 3 hours. The polymer obtained after the reaction had a weight average molecular weight of 208,000 and a melting point of 23 ° C. In addition, this polymer is mixed with a phenol / 0.5,4,5—trichlorophenol mixed solvent with a concentration of 0.5 g / dl [10Z7 (weight ratio)]. The solution was used at 30.0 ± 0.1 ° C. using a Ube-mouth 1-D viscometer. When n / C was determined, it was 0.41.
[比較例 1 ]  [Comparative Example 1]
前記の合成例 1 で得られたプレボ リ マ一 2 0 gを茄子型フラスコ に仕込み、 2 3 5 °Cに加熱したところ、 プレボ リ マーは溶融して、 褐色に着色した。 3 0 P a ( 0. 3 m b a r ) で 1 0時間、 減圧下 反応を行った後、 生成ポ リ マーを取り 出 したと ころ、 重量平均分子 量が 4. 2万で、 融点が 2 1 7 °Cであった。  When 20 g of the prepolymer obtained in Synthesis Example 1 was charged into an eggplant-shaped flask and heated to 235 ° C, the prepolymer melted and was colored brown. After reacting under reduced pressure at 30 Pa (0.3 mbar) for 10 hours, the resulting polymer was taken out.The weight average molecular weight was 420,000 and the melting point was 2 17 ° C.
[比較例 2 ]  [Comparative Example 2]
プレボ リ マ一の合成:^ 4 グリ コール酸メ チル 5 0 0 gをグリ コール酸 (関東化学工業株式 会社製の特級試薬) 4 2 2 gに変えた他は、 前記の合成例 3 と同様 に して脱水重縮合反応を行つた。 得られたプレボ リ マーは、 結晶化 度が 4 4 %、 重量平均分子量が 3. 7万、 融点が 2 1 4 °C、 ガラス 転移温度が 3 8 °Cであった。 Synthesis of prepolymers: ^ 4 A dehydration polycondensation reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 3 except that 500 g of methyl glycolate was replaced with 42 g of glycolic acid (special grade reagent manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd.). I got it. The obtained prepolymer had a crystallinity of 44%, a weight average molecular weight of 37,000, a melting point of 21 ° C and a glass transition temperature of 38 ° C.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 4で得られたプレボ リ マーを使用 した以外は、 実施 例 4 と同様に固相重合を行った。 反応後に得られたポ リ マーは、 重 量平均分子量が 8. 6万で、 融点は 2 1 4 °Cと 2 2 9 °Cの二峰性を 示した。 さ らに、 濃度 0. 5 g Z d l のフ ヱ ノ ール / 2 , 4, 5 — ト リ ク ロロ フ ヱ ノ ール混合溶媒 〔 1 0 / 7 (重量比) 〕 溶液と し、 3 0. 0 ± 0. 1 °Cでウベローデ型粘度計を用いて、 en/ Cを求め たところ、 0. 2 6 であった。 Solid phase polymerization was carried out in the same manner as in Example 4, except that the prepolymer obtained in Synthesis Example 4 was used. The polymer obtained after the reaction had a weight average molecular weight of 86,000 and a melting point of 214 ° C and 2229 ° C. Furthermore, a solution of a mixture of phenol / 2,4,5—trichlorophenol [0.5 / 10 (weight ratio)] having a concentration of 0.5 g Zdl was prepared. When en / C was determined at 0.0 ± 0.1 ° C. using an Ubbelohde viscometer, it was 0.26.
実施例 1 〜 4及び比較例 1 〜 2 の結果を表 1 に示す。 Table 1 shows the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
C7) o ΟΊ C7) o ΟΊ
0T A 7 V  0T A 7 V
■X·  ■ X
CO t プレボリマー ポリマ一  CO t Prebolimer Polymer
鹿 結晶化度 分子量 融点 重合法 分子量 融点  Deer Crystallinity Molecular weight Melting point Polymerization method Molecular weight Melting point
(%U) Vnirt V 実施例 1 グリコール酸メチル 52 62,000 207 固相 " 268,000 228 実施例 2 ゲ I Iコ一ル酸メチノレ 49 10,000 195 固相 *2 451,000 236 (% U) Vnirt V Example 1 Methyl glycolate 52 62,000 207 Solid phase 268,000 228 Example 2 Ge II Methinocholate 49 10,000 195 Solid phase * 2 451,000 236
実施例 3 グリコール酸メチル 49 10,000 195 固相'3 163,000 226 Example 3 Methyl glycolate 49 10,000 195 Solid phase ' 3 163,000 226
実施例 4 グリコール酸メチル 56 16,000 215 固相 *4 208,000 232Example 4 Methyl glycolate 56 16,000 215 Solid phase * 4 208,000 232
O  O
比較例 1 グリコール酸メチル 52 62,000 207 溶融'5 42,000 217 Comparative Example 1 Methyl glycolate 52 62,000 207 Melt ' 5 42,000 217
214  214
比較例 2 グリコール酸 44 37,000 214 固相'6 86,000 Comparative Example 2 Glycolic acid 44 37,000 214 Solid phase ' 6 86,000
* 5 : 減圧下、 * 5: Under reduced pressure
* 6 : 減圧下。  * 6: Under reduced pressure.
[実施例 5 ]  [Example 5]
加水分解 Hydrolysis
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g ( 5. 5 6モル) と水 3 0 0 g ( 1 6. 500 g (5.56 mol) of methyl glycolate and 300 g (16.
6 7モル) を 1 Lチタ ン製ォー ト ク レーブに仕込み、 1 2 0 °Cに加 熱し、 6 5〜 8 5 °Cの循環水を通したコ ンデンサ一によ って、 生成 メ タ ノ ールを除去した。 7時間後、 ォ一 ト ク レーブ内に、 グリ コー ル酸メ チルは、 仕込み量の約 1 5 モル%が残っていた (加水分解反 応率 =約 8 5. 0 モル% ) 。 (67 moles) was charged into a 1-liter titanium autoclave, heated to 120 ° C, and produced by a condenser through circulating water at 65 to 85 ° C. The toluene was removed. After 7 hours, about 15 mol% of the methyl glycolate remained in the autoclave (hydrolysis reaction rate = about 85.0 mol%).
プレボ リ マーの合成例 5 Synthesis example 5 of prepolymer
上記ォー ト ク レーブからコ ンデンサ一を取り外し、 1 5 0 °Cまで 徐々 に加熱して、 脱水 (脱水と脱アルコール) 操作を行った。 水の 留出がほとんどなくなつた時点で、 1 8 0 °Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下にて、 縮合水の除去を続けた。 さ らに、 2 0 0 °Cに昇温し、 2時間 0. l k P a ( l m b a r ) の減圧下、 縮合水の除去を続けた。 室温に冷却後、 3 8 5 gの白色の固体を取 り出 した。 得られたプレボ リ マ一は、 結晶化度 5 2 %、 重量平均分 子量が 2. 2万、 融点が 2 0 5 °C、 ガラ ス転移温度が 3 7 °Cであつ た。  The capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform dehydration (dehydration and dealcoholation). When the distillation of water almost disappeared, the temperature was raised to 180 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 lkPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 3885 g of a white solid was removed. The obtained prepolymer had a crystallinity of 52%, a weight average molecular weight of 220,000, a melting point of 205 ° C, and a glass transition temperature of 37 ° C.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 5で得られたプレボリマ一を乳鉢で粉砕した後、 2 0 g を茄子型フラスコに仕込み、 1 0 P a ( 0. l m b a r ) の減圧下、 2 0 0 °Cで 2時間、 2 1 5 °Cで 3 8時間、 固相重合を行なった。 反 応後の生成ポ リ マ—は、 ほとんど白色で、 重量平均分子量が 2 6. 8万、 融点が 2 2 8 °Cであった。 [実施例 6 ] After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 5 in a mortar, 20 g was charged into an eggplant-shaped flask, and at 200 ° C. for 2 hours under a reduced pressure of 10 Pa (0.1 lmbar), Solid-state polymerization was performed at 215 ° C for 38 hours. The polymer formed after the reaction was almost white, had a weight average molecular weight of 268,000 and a melting point of 228 ° C. [Example 6]
加水分解 Hydrolysis
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g ( 5. 5 6モル) と水 9 0 0 g ( 5 0 モル) を 2 Lチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 2 0 °Cに加熱し、 6 5〜 8 5 °Cの循環水を通したコ ンデンサーによ って、 生成メ タノー ルを除去した。 7時間後、 オー ト ク レープ内には、 グリ コール酸メ チルは、 仕込み量の約 0. 5 モル%が残っていた (加水分解反応率 =約 9 9. 5 モル% ) 。  500 g (5.56 mol) of methyl glycolate and 900 g (50 mol) of water were charged into a 2 L titanium autoclave, heated to 120 ° C, The formed methanol was removed by a condenser through circulating water at 65 to 85 ° C. After 7 hours, about 0.5 mol% of the charged amount of methyl glycolate remained in the autocrepe (hydrolysis reaction rate = about 99.5 mol%).
プレボ リ マーの合成例 6 Synthetic example of prepolymer 6
上記オー ト ク レープからコ ンデンサ一を取り外し、 1 5 0てまで 徐々 に加熱して、 脱水操作を行った。 水の留出が殆どな く なつた時 点で 1 8 0 °Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下 にて、 縮合水の除去を続けた。 さ らに、 2 0 0 °Cに昇温し、 2時間 0. 1 k P a ( l m b a r ) の減圧下、 縮合水の除去を続けた。 室 温に冷却した後、 3 9 3 gの白色の固体を取り 出 した。 得られたプ レポ リ マーは、 結晶化度が 4 9 %、 重量平均分子量が 1 . 8万、 融 点が 2 0 4 °C、 ガラス転移温度が 3 7 °Cであった。  The capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform a dehydration operation. The temperature was raised to 180 ° C. when almost no water distilled, and the removal of condensed water was continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 kPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 393 g of a white solid were removed. The obtained prepolymer had a crystallinity of 49%, a weight average molecular weight of 188,000, a melting point of 204 ° C and a glass transition temperature of 37 ° C.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 6で得られたプレボリマ —を乳鉢で粉砕した後、 2 0 g を茄子型フ ラ ス コに仕込み、 1 0 0 m L /分で乾燥窒素を流しなが ら、 2 0 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °Cで 1 8時間、 2 2 5 °Cで 1 0時間、 固相重合を行なった。 反応後の生成ポ リ マー は、 ほとんど白色で、 重量平均分子量が 4 5. 1万、 融点が 2 3 6 °Cであった。  After pulverizing the prevolima obtained in the above Synthesis Example 6 in a mortar, 20 g of the prevolima was charged into an eggplant-shaped flask, and while flowing dry nitrogen at 100 mL / min, 200 g was poured. Solid-state polymerization was performed at 1 ° C. for 1 hour, 1 hour at 210 ° C., 18 hours at 220 ° C., and 10 hours at 225 ° C. The polymer formed after the reaction was almost white, had a weight average molecular weight of 451,000 and a melting point of 2336 ° C.
[実施例 7 ]  [Example 7]
固相重合 前記の合成例 6 で得られたプレボ リ マ一を乳鉢で粉砕した後、 流 動パラ フ ィ ン 5 0 g と プレボ リ マ一 2 0 gを茄子型フ ラ ス コ に仕込 み、 攪拌しながら、 1 9 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 4時間加熱し、 固相重合を行なった。 ポ リ マ —を濾別後、 へキサ ンで洗浄、 乾燥し た。 乾燥後の生成ポ リ マーは、 ほとんど白色で、 重量平均分子量が 1 6. 3万、 融点が 2 2 6 °Cであった。 Solid state polymerization After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 6 in a mortar, 50 g of a fluid paraffin and 20 g of the prepolymer were charged into an eggplant-shaped flask and stirred. While heating at 190 ° C for 1 hour and at 210 ° C for 4 hours, solid-state polymerization was performed. After the polymer was filtered off, it was washed with hexane and dried. The polymer formed after drying was almost white, had a weight average molecular weight of 163,000 and a melting point of 226 ° C.
[実施例 8 ]  [Example 8]
加水分解 Hydrolysis
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g ( 5. 5 6モル) と水 9 0 0 g ( 5 0 モル) を 2 Lチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 2 0 °Cに加熱し、 6 5〜 8 5 °Cの循環水を通したコ ンデンサ一によ って、 生成メ タノ一 ルを除去した。 7時間後、 ォ一 ト ク レーブ内には、 グリ コール酸メ チルは、 仕込み量の約 0. 5 モル%が残っていた (加水分解反応率 =約 9 5. 5 モル% ) 。  500 g (5.56 mol) of methyl glycolate and 900 g (50 mol) of water were charged into a 2 L titanium autoclave, heated to 120 ° C, The generated methanol was removed by a condenser through circulating water at 65 to 85 ° C. After 7 hours, about 0.5 mol% of the methyl glycolate remained in the autoclave (hydrolysis reaction rate: about 95.5 mol%).
プレボ リ マーの合成例 7 Synthetic example of prepolymer 7
上記オー ト ク レーブからコ ンデンサ一を取り外し、 1 5 0てまで 徐々 に加熱して、 脱水操作を行った。 水の留出が殆どな く なった時 点で、 塩化第二錫 0. 0 5 gを加え、 1 8 0°Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下にて縮合水の除去を続けた。 さ らに、 2 0 0 てに昇温し、 1時間 0. l k P a ( l m b a r ) の減圧下、 縮合水 の除去を続けた。 室温に冷却後、 3 9 0 gの白色の固体を取り出し た。 得られたプレボ リ マ—は、 結晶化度が 5 6 %、 重量平均分子量 が 4. 8万、 融点が 2 0 6 °C、 ガラ ス転移温度が 3 8 °Cであった。 固相重合  The capacitor was removed from the autoclave and heated gradually to 150 ° C to perform a dehydration operation. When almost no water distills off, add 0.05 g of stannic chloride, raise the temperature to 180 ° C, and reduce the pressure to 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. The removal of the condensed water was continued. Further, the temperature was raised to 200, and the removal of condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 lkPa (lmbar) for 1 hour. After cooling to room temperature, 390 g of a white solid was removed. The obtained prepolymer had a crystallinity of 56%, a weight average molecular weight of 48,000, a melting point of 206 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C. Solid state polymerization
上記の合成例 7で得られたプレボリマ一を乳鉢で粉砕した後、 2 0 g を茄子型フ ラ ス コ に仕込み、 1 0 O m L /分で乾燥窒素を流しなが ら、 2 0 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °Cで 1 8時間、 2 2 5 °Cで 1 0時間、 固相重合を行な った。 反応後の生成ポ リ マー は、 ほとんど白色で、 重量平均分子量が 4 3. 2万、 融点が 2 3 4 てであった。 After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 7 in a mortar, 20 g of the prepolymer was charged into an eggplant type flask, and dried nitrogen was flowed at 10 OmL / min. Solid-state polymerization was performed at 200 ° C. for 1 hour, 210 ° C. for 1 hour, 220 ° C. for 18 hours, and 225 ° C. for 10 hours. The polymer formed after the reaction was almost white, had a weight average molecular weight of 432,000 and a melting point of 234.
[実施例 9 ]  [Example 9]
プレボ リ マーの合成例 8 Synthetic example of prepolymer 8
グリ コール酸メ チノレ 5 0 0 g と塩化第二錫 0. 5 gを 1 Lチタ ン 製ォー トク レーブに仕込み、 1 3 0 °Cから 1 5 0 °Cに徐々 に昇温し ながら加熱し、 縮合メ タ ノ ールを除去した。 3時間後、 1 8 0 °Cに 昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下にて、 縮合アル コールの除去を続けた。 さらに、 2 0 0 °Cに昇温し、 2時間 0. l k P a ( 1 m b a r ) の減圧下、 縮合アルコ ールの除去を続けた。 室温に 冷却後、 2 6 5 gの白色の固体を取り 出した。 得られたプレボリマ一 は、 結晶化度が 4 8 %、 重量平均分子量が 6. 2万、 融点が 2 0 7 。C、 ガラ ス転移温度は 3 8 °Cであ っ た。  500 g of methyl glycolate and 0.5 g of stannic chloride were charged into a 1 L titanic autoclave and heated while gradually heating from 130 ° C to 150 ° C. Then, the condensation methanol was removed. After 3 hours, the temperature was raised to 180 ° C, and the removal of the condensed alcohol was continued under a reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed alcohol was continued under a reduced pressure of 0.1 lkPa (1 mbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 265 g of a white solid was removed. The obtained prepolymer had a crystallinity of 48%, a weight average molecular weight of 620,000 and a melting point of 207. C, the glass transition temperature was 38 ° C.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 8で得られたプレボリマ一を乳鉢で粉砕した後、 2 0 g を茄子型フラ スコに仕込み、 1 0 0 m L Z分で乾燥窒素を流しなが ら、 2 0 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °Cで 1 8時間、 2 2 5 °Cで 1 0時間、 固相重合を行なった。 反応後の生成ポ リ マー は、 重量平均分子量が 4 4. 8万と高分子量で、 融点が 2 3 4 で あつたが、 褐色の着色がみられた。  After pulverizing the prepolymer obtained in the above Synthesis Example 8 in a mortar, 20 g was charged into an eggplant-shaped flask and dried at 200 ° C. while flowing dry nitrogen for 100 ml LZ. Solid phase polymerization was carried out for 1 hour, 1 hour at 210 ° C, 18 hours at 220 ° C, and 10 hours at 225 ° C. The polymer formed after the reaction had a weight-average molecular weight of 448,000, a high molecular weight and a melting point of 234, but was colored brown.
[比較例 3 ]  [Comparative Example 3]
上記の合成例 6で得られたプレボ リ マー 2 0 gを茄子型フラ スコ に仕込み、 2 3 5 °Cに加熱したと ころ、 プレボ リ マ一は溶融し、 濃 い褐色に着色した。 3 0 P a ( 0. 3 m b a r ) で 1 0時間、 減圧 下反応を行った後、 ポ リ マーを取り出 したところ、 重量平均分子量 力く 4. 2万、 融点が 2 1 7 °Cであった。 20 g of the prepolymer obtained in Synthesis Example 6 above was charged into an eggplant-shaped flask, and heated to 235 ° C, whereupon the prepolymer melted and was colored deep brown. Decompression at 30 Pa (0.3 mbar) for 10 hours After the lower reaction was carried out, the polymer was taken out and found to have a weight average molecular weight of 420,000 and a melting point of 2117 ° C.
[比較例 4 ]  [Comparative Example 4]
プレボ リ マーの合成例 9 Synthetic example of prepolymer 9
7 0 %グリ コール酸 (関東化学工業株式会社製の特級試薬) 水溶 液 7 0 0 gを 1 Lチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 3 0 から 1 5 0 °Cに徐々 に昇温しながら加熱し、 縮合水を除去した。 3時間 後、 1 8 0 °Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下 にて、 縮合水の除去を続けた。 さ らに、 2 0 0 °Cに昇温し、 2時間 0. 1 k P a ( l m b a r ) の減圧下、 縮合水の除去を続けた。 室 温に冷却後、 2 7 5 gの白色の固体を取り出した。 生成プレポリ マー は、 結晶化度が 4 4 %、 重量平均分子量が 4. 6万、 融点が 2 0 8 て、 ガラス転移温度が 3 6 °Cであった。  70% glycolic acid (special grade reagent manufactured by Kanto Chemical Industry Co., Ltd.) 700 g of an aqueous solution was charged into a 1-liter titanium autoclave, and the temperature was gradually raised from 130 to 150 ° C. Heating was performed while heating to remove the condensed water. After 3 hours, the temperature was raised to 180 ° C, and the removal of the condensed water was continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 200 ° C., and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 kPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 275 g of a white solid was removed. The resulting prepolymer had a crystallinity of 44%, a weight average molecular weight of 46,000, a melting point of 208 and a glass transition temperature of 36 ° C.
固相重合 Solid state polymerization
上記の合成例 9で得られたプレボリマーを乳鉢で粉砕した後、 2 0 g を茄子型フラ スコに仕込み、 1 0 0 m L Z分で乾燥窒素を流しなが ら、 2 0 0 °Cで 1 時間、 2 1 0 °Cで 1 時間、 2 2 0 °Cで 1 8時間、 2 2 5 °Cで 1 0時間、 固相重合を行なった。 反応後の生成ポ リ マ— は、 ほとんど白色で、 重量平均分子量が 1 0. 8万、 融点が 2 1 6 °Cであった。  After pulverizing the prevolimer obtained in the above Synthesis Example 9 in a mortar, 20 g of the prebolimer was charged into an eggplant-shaped flask, and dried at 200 ° C. while flowing dry nitrogen for 100 ml LZ. The solid-state polymerization was performed for 1 hour at 210 ° C, 18 hours at 220 ° C, and 10 hours at 225 ° C. The polymer formed after the reaction was almost white, had a weight average molecular weight of 108,000 and a melting point of 2 16 ° C.
[比較例 5 ]  [Comparative Example 5]
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g と塩化第二錫 0. 5 gを 1 Lチタ ン 製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 3 0 °Cから 1 5 0 °Cに徐々 に昇温し ながら加熱し、 縮合反応によ り生成したメ タノ一ルを除去した。 3 0 時間反応させても、 除去されたメ タ ノ ール量は、 理論量の半分にも 満たなかったため、 反応を中止した。 CO 500 g of methyl glycolate and 0.5 g of stannic chloride were charged into a 1 L titanium autoclave, and the temperature was gradually raised from 130 ° C to 150 ° C. Heat was applied to remove the methanol formed by the condensation reaction. Even after 30 hours of reaction, the amount of methanol removed was less than half the theoretical amount, so the reaction was stopped. CO
cn o  cn o
Mill M  Mill M
表 2  Table 2
プレポリマ一 ポリマー  Prepolymer Polymer
加水分解  Hydrolysis
原 料 結 Bィ匕度 分子量 融点 重合法 分子量 色  Raw material Conclusion Molecular weight Melting point Polymerization method Molecular weight Color
(モル ¾) Λη (°C) 実施例 5 クリ コーノレ酸メナノレ 85.0 52 22,000 205 固相 268,000 228 白色 実施例 6 7リコ——ノレ メナノレ 99.0 49 18,000 204 固相 *2 451,000 236 白色 実施例 7 グリコール酸メチル 99.5 49 18,000 204 固相 3 163,000 226 白色 難例 8 グリコール酸メチル 99.5 56 48,000 206 固相'4 432,000 234 白色 実施例 9 グリコール酸メチル なし 48 62,000 207 固相 *5 448,000 234 褐色 比較例 3 グリコール酸メチル 99.5 49 18,000 204 溶融" 42,000 217 褐色 比較例 4 グリコール酸 なし 44 46,000 208 固相'7 108,000 216 白色
Figure imgf000037_0001
比較例 5 グリコール酸メチル なし グリコール酸メチルの重縮合反応 (非固相重合):反応中止
(Mol ¾) Λη (° C) Example 5 Cryconoleic acid menolee 85.0 52 22,000 205 Solid phase 268,000 228 White Solid example 6 7 Lyco-norre menolere 99.0 49 18,000 204 Solid phase * 2 451,000 236 White Example 7 Glycolic acid Methyl 99.5 49 18,000 204 Solid phase 3 163,000 226 White Difficult 8 Methyl glycolate 99.5 56 48,000 206 Solid phase ' 4 432,000 234 White Example 9 Methyl glycolate None 48 62,000 207 Solid phase * 5 448,000 234 Brown Comparative example 3 Glycolic acid Methyl 99.5 49 18,000 204 Melted "42,000 217 Brown Comparative Example 4 No glycolic acid 44 46,000 208 Solid phase ' 7 108,000 216 White
Figure imgf000037_0001
Comparative Example 5 Methyl glycolate None Polycondensation reaction of methyl glycolate (non-solid-state polymerization): Reaction stopped
2 ^ 9〜 (脚注) 2 ^ 9 ~ (footnote)
* 1 : 減圧下、  * 1: Under reduced pressure
* 2 : 窒素下、  * 2: Under nitrogen,
* 3 : 流動パラ フ ィ ン下、  * 3: Under liquid paraffin,
* 4 : 窒素下、 * 4: Under nitrogen,
* 5 : 窒素下、  * 5: Under nitrogen,
* 6 : 減圧下、  * 6: Under reduced pressure
* 7 : 窒素下。  * 7: Under nitrogen.
[実施例 1 0 ]  [Example 10]
加水分解 Hydrolysis
グリ コール酸メ チル 5 0 0 g ( 5. 5 6モル) と水 9 0 0 g ( 5 0 モル) を 2 Lチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 2 0 °Cに加熱し、 6 5〜 8 5 °Cの循環水を通したコ ンデンサ一によって、 生成メ タノ一 ルを除去した。 7時間後、 オー ト ク レープ内には、 グリ コール酸メ チルは、 仕込み量の約 0. 5 モル%が残っていた (加水分解反応率 =約 9 9. 5 モル% ) 。  500 g (5.56 mol) of methyl glycolate and 900 g (50 mol) of water were charged into a 2 L titanium autoclave, heated to 120 ° C, The formed methanol was removed by a condenser through circulating water at 65 to 85 ° C. After 7 hours, about 0.5 mol% of the charged amount of methyl glycolate remained in the autocrepe (hydrolysis reaction rate = about 99.5 mol%).
プレボ リ マーの合成例 1 0 Example of synthesis of prepolymer 10
上記ォ一 ト ク レーブからコ ンデンサ一を取り外し、 1 5 0 °Cまで 徐々 に加熱して、 脱水操作を行つた。 水の留出が殆どな く なった時 点で 1 8 0 °Cに昇温し、 2時間 5 k P a ( 5 0 m b a r ) の減圧下 にて、 縮合水の除去を続けた。 さ らに、 2 1 5 °Cに昇温し、 2時間 0. 1 k P a ( l m b a r ) の減圧下、 縮合水の除去を続けた。 室 温に冷却した後、 3 9 0 gの白色の固体を取り 出 した。 得られたプ レポ リ マ—は、 結晶化度が 5 0 %、 重量平均分子量が 2. 0万、 融 点が 2 2 1 °C、 ガラス転移温度が 3 8 °Cであった。  The capacitor was removed from the above autoclave, heated gradually to 150 ° C, and dewatered. The temperature was raised to 180 ° C. when almost no water was distilled off, and the removal of condensed water was continued under reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 hours. Further, the temperature was raised to 215 ° C, and the removal of the condensed water was continued under a reduced pressure of 0.1 kPa (lmbar) for 2 hours. After cooling to room temperature, 390 g of a white solid was removed. The resulting prepolymer had a crystallinity of 50%, a weight-average molecular weight of 200000, a melting point of 211 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C.
固相重 ϋび固相輕_重合 上記の合成例 1 0で得られたプレボリ マ一 (融点 2 2 1 °C) 2 0 g を茄子型フ ラスコに投じ、 l O P a ( 0. l m b a r ) の減圧下に、 2 2 0 °Cにて 3時間、 2 2 5 °Cにて 3時間加熱、 2 3 0 °Cにて 3時 間加熱、 2 3 5 °Cにて 3時間加熱して、 固相重合と固相解重合を行 つた。 Solid-phase weight and solid-state light polymerization 20 g of the prepolymer (melting point: 22.degree. C.) obtained in Synthesis Example 10 above was poured into an eggplant-shaped flask, and the solution was heated to 220.degree. C. under reduced pressure of OPa (0.1 lmbar). For 3 hours, at 225 ° C for 3 hours, at 230 ° C for 3 hours, and at 235 ° C for 3 hours to perform solid-state polymerization and solid-state depolymerization. I went.
減圧ライ ンに昇華して く るグリ コ リ ドを ト ラ ッ プし、 回収した。 得られたグリ コ リ ドは、 1 5 g (収率 7 5 % ) であった。  Glycoride sublimated to the decompression line was trapped and collected. The obtained glycol was 15 g (75% yield).
一方、 フ ラ ス コ内に残った固相重合によるポ リ マーは、 固体状態 を維持しており、 フ ラ ス コを傾ける こ と によ り容易に取り出すこ と ができた。 ポ リ マ一を取り出 した後のフ ラ ス コ には付着物は見られ ず、 フ ラ ス コのク リ ーニ ングも容易であった。 取り出 したポ リ マー は、 重量平均分子量が 4 9. 2万で、 融点が 2 3 8 °Cであった。  On the other hand, the polymer remaining in the flask due to solid-state polymerization remained in a solid state, and could be easily removed by tilting the flask. After removing the polymer, no deposits were found on the flask, and cleaning of the flask was easy. The extracted polymer had a weight average molecular weight of 492,000 and a melting point of 238 ° C.
[実施例 1 1 ]  [Example 11]
プレボ リ マ一の合成例 1 1 Example of synthesis of prepolymer 1 1
グ リ コール酸メ チル 5 0 0 g と塩化第二錫 0. l gを 1 Lのチタ ン製ォ一 ト ク レーブに仕込み、 1 3 0 °Cに加熱しながら、 重縮合反 応によ り生成したメ タ ノ ールを除去した。 その後、 2 0 0 °Cで 5時 間、 2 1 5 °Cで 3時間減圧下に生成アルコ ールの除去を続けた。 室 温に冷却後、 2 3 5 gの淡黄色の固体を取り 出 した。  500 g of methyl glycolate and 0.1 g of stannic chloride were charged into a 1-liter titanium autoclave and heated to 130 ° C by polycondensation reaction. The generated methanol was removed. Thereafter, the removal of the produced alcohol was continued under reduced pressure at 200 ° C. for 5 hours and at 214 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, 235 g of a pale yellow solid was removed.
このよう に して得られたプレボ リ マ一は、 結晶化度が 5 3 %、 重 量平均分子量が 6. 5万、 融点が 2 2 0 °C、 ガラ ス転移温度が 3 8 °Cであった。  The prepolymer obtained in this manner had a crystallinity of 53%, a weight average molecular weight of 650,000, a melting point of 220 ° C, and a glass transition temperature of 38 ° C. there were.
固相重合及び固相解重合 Solid state polymerization and solid state depolymerization
上記の合成例 1 1 で得られたプレボ リ マ一 (融点 2 2 0 °C ) を用 いたこ と以外は、 実施例 1 0 と同様に固相重合及び固相解重合を行 つた。 得られたグリ コ リ ドは、 1 4 g (収率 7 0 % ) であった。 一方、 フ ラ ス コ内に残った固相重合によるポ リ マーは、 固体状態 を維持しており、 フ ラ ス コを傾ける こ とによ り容易に取り出すこ と ができた。 ポ リ マーを取り出 した後のフ ラ ス コ には付着物は見られ ず、 フ ラ ス コのク リ ーニ ングも容易であった。 取り 出 したポ リ マー は、 重量平均分子量が 3 0 . 1万で、 融点が 2 3 6 °Cであった。 Solid phase polymerization and solid phase depolymerization were carried out in the same manner as in Example 10 except that the prepolymer (melting point: 220 ° C.) obtained in Synthesis Example 11 above was used. The obtained glycol was 14 g (70% yield). On the other hand, the polymer remaining in the flask due to solid-state polymerization remained in a solid state and could be easily removed by tilting the flask. After removing the polymer, no deposits were found on the flask, and the cleaning of the flask was easy. The removed polymer had a weight average molecular weight of 31,000 and a melting point of 2336 ° C.
[比較例 6 ]  [Comparative Example 6]
前記の合成例 1 0で得られたプレボリ マー (融点 2 2 1 °C ) 2 0 g を茄子型フラス コに投じ、 l O P a ( 0 . l m b a r ) の減圧下に、 2 2 0 °Cにて 3時間、 2 2 5 °Cにて 3時間加熱、 2 3 0 °Cにて 3時 間加熱、 2 3 5 °Cにて 3時間加熱、 2 5 0 °Cにて 1 時間加熱して、 固相重合と固相解重合を行った。  20 g of the prepolymer (melting point: 22.degree. C.) obtained in the above Synthesis Example 10 was thrown into an eggplant-shaped flask, and the pressure was reduced to 220.degree. C. under reduced pressure of OPa (0.1 lmbar). 3 hours, heating at 225 ° C for 3 hours, heating at 230 ° C for 3 hours, heating at 235 ° C for 3 hours, heating at 250 ° C for 1 hour Solid state polymerization and solid state depolymerization were performed.
減圧ラ イ ンに昇華して く るグリ コ リ ドを ト ラ ップし、 回収した。 得られたグリ コ リ ドは、 1 6 g (収率 8 0 % ) であった。 しかし、 フ ラ ス コ内には、 高温条件下でプレボ リ マ一が重質物化した黒褐色 の塊が強固に付着していた。  Glycoride sublimated to the decompression line was trapped and collected. The obtained glycol was 16 g (80% yield). However, in the flask, a black-brown mass in which the prepolymer became heavy under high temperature conditions was firmly attached.
<産業上の利用可能性 > <Industrial applicability>
本発明によれば、 溶融成形性と機械的物性に優れた高分子量のポ リ ヒ ドロキシカルボン酸を経済的に製造する方法が提供される。 本 発明の製造方法によ り得られるポ リ ヒ ドロキシカルボン酸は、 高分 子量で、 生分解性を有しており、 しかも高品質のポ リ マーと して得 るこ とが可能であるため、 例えば、 医療用材料や汎用樹脂の代替物 などと して広範な分野で有用である。 また、 本発明によれば、 ポ リ グリ コ リ ド (ポ リ グリ コール酸) などの原料と して有用な高純度の グリ コ リ ドを効率よ く得る こ とができ る。  According to the present invention, there is provided a method for economically producing a high molecular weight polyhydroxycarboxylic acid having excellent melt moldability and mechanical properties. The polyhydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention has a high molecular weight, has biodegradability, and can be obtained as a high-quality polymer. Therefore, they are useful in a wide range of fields, for example, as substitutes for medical materials and general-purpose resins. Further, according to the present invention, high-purity glycolide useful as a raw material such as polyglycolide (polyglycolic acid) can be efficiently obtained.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . ( 1 ) ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) または該 ヒ ドロキシカルボン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 ヒ ドロキシカルボン酸含有加水分解生成物(B) を重縮 合してプレボ リ マ一を生成させ、 次いで、 ( 2 ) 生成したプレポ リ マ一を固相重合するポ リ ヒ ドロキシカルボン酸の製造方法。 1. (1) Hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or a hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of the hydroxycarboxylic acid alkyl ester ( (B) polycondensation to produce a prepolymer, and then (2) a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid by solid-phase polymerization of the produced prepolymer.
2 . ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) が、 アルキル基 の炭素原子数が 1 〜 4個のヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル である請求項 1記載の製造方法。 2. The process according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
3 . ヒ ドロキシカルボン酸含有加水分解生成物(B) が、 ヒ ドロキ シカルボン酸アルキルエステルの少な く と も 5 0 モル%を加水分解 して得られる ヒ ドロキシカルボン酸を含有する加水分解生成物であ る請求項 1 記載の製造方法。 3. Hydroxycarboxylic acid-containing hydrolysis product (B) is a hydrolysis product containing hydroxycarboxylic acid obtained by hydrolyzing at least 50 mol% of hydroxycarboxylic acid alkyl ester. The production method according to claim 1, which is a product.
4 . ヒ ドロキシカルボン酸アルキルエステル(A) が、 グリ コール 酸アルキルエステルである請求項 1記載の製造方法。 4. The production method according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) is a glycolic acid alkyl ester.
5 . 加水分解生成物(B) が、 グリ コール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 ール酸含有加水分解生 成物である請求項 1記載の製造方法。 5. The process according to claim 1, wherein the hydrolysis product (B) is a glycolic acid-containing hydrolysis product obtained by hydrolyzing at least a part of an alkyl glycolate. Method.
6 . 前記工程 ( 1 ) において、 ヒ ドロキシカルボ ン酸アルキル エステル(A) または加水分解生成物(B) を 1 0 0 〜 2 3 0 °Cで重縮合 してプレボ リ マ—を生成させる請求項 1 記載の製造方法。 6. In the step (1), the polycondensation of the alkyl ester of hydroxycarboxylic acid (A) or the hydrolysis product (B) is carried out at 100 to 230 ° C. The production method according to claim 1, wherein the pre-polymer is produced by performing the following steps.
7 . 前記工程 ( 1 ) において、 ヒ ドロキシカルボン酸アルキル エステル(A) または加水分解生成物(B) を無触媒下に重縮合してプレ ポ リ マーを生成させる請求項 1記載の製造方法。 7. The production method according to claim 1, wherein in the step (1), the hydroxycarboxylic acid alkyl ester (A) or the hydrolysis product (B) is polycondensed in the absence of a catalyst to produce a prepolymer. .
8 . 前記工程 ( 1 ) において、 重量平均分子量が 5, 0 0 0以 上、 1 5 0, 0 0 0未満のプレボ リ マーを生成させる請求項 1記載 の製造方法。 ( 8. The production method according to claim 1, wherein, in the step (1), a prepolymer having a weight average molecular weight of 5,000 or more and less than 150,000 is produced. (
9 . 前記工程 ( 1 ) において、 ガラ ス転移温度が 1 0 0 °C以下 のプレボ リ マーを生成させる請求項 1 記載の製造方法。 9. The production method according to claim 1, wherein, in the step (1), a prepolymer having a glass transition temperature of 100 ° C or lower is produced.
1 0 . 前記工程 ( 1 ) において、 少な く と も 1 0 %の結晶化度 を有する結晶性のプレボ リ マ—を生成させる請求項 1記載の製造方 法。 10. The method according to claim 1, wherein in the step (1), a crystalline prepolymer having a crystallinity of at least 10% is formed.
1 1 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレボ リ マーを、 不活性ガス 雰囲気下または減圧下または不活性溶媒下に、 固相重合する請求項 1記載の製造方法。 11. The production method according to claim 1, wherein, in the step (2), the prepolymer is subjected to solid-state polymerization under an inert gas atmosphere, under reduced pressure, or under an inert solvent.
1 2 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレボ リ マ一のガラ ス転移温 度以上の温度で固相重合を行う請求項 1記載の製造方法。 12. The production method according to claim 1, wherein in the step (2), the solid-phase polymerization is performed at a temperature equal to or higher than a glass transition temperature of the prepolymer.
1 3 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレボ リ マ—が固体状態を維 持する温度で固相重合を行う請求項 1記載の製造方法。 13. The method according to claim 1, wherein in the step (2), the solid phase polymerization is carried out at a temperature at which the prepolymer keeps a solid state.
1 4 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレポ リ マ一の融点の 5 V以 下の温度で固相重合を行う請求項 1 3記載の製造方法。 14. The method according to claim 13, wherein in the step (2), solid-state polymerization is performed at a temperature of 5 V or less of the melting point of the prepolymer.
1 5 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレポ リ マ一が固体状態を維 持する反応温度で固相重合を開始し、 固相重合中、 生成する固相重 合反応生成物の融点の上昇にと もない、 固相重合反応生成物が固体 状態を維持できる温度の範囲内で固相重合を継続する請求項 1 記載 の製造方法。 15. In the above step (2), solid-phase polymerization is started at a reaction temperature at which the prepolymer maintains a solid state, and during the solid-state polymerization, the melting point of the generated solid-phase polymerization reaction product increases. The method according to claim 1, wherein the solid-state polymerization is continued within a temperature range in which the solid-state polymerization reaction product can maintain a solid state.
1 6 . 固相重合中、 固相重合反応生成物の融点の 5 °C以下の温 度の範囲内で反応温度を上昇させて固相重合を継続する請求項 1 5 記載の製造方法。 16. The production method according to claim 15, wherein during the solid-phase polymerization, the reaction temperature is increased within a temperature range of 5 ° C or lower of the melting point of the solid-phase polymerization reaction product to continue the solid-phase polymerization.
1 7 . 前記工程 ( 2 ) において、 1 0 0 〜 2 3 0 の温度範囲 内であって、 かつ、 プレボ リ マーが固体状態を維持する温度で固相 重合する請求項 1 3記載の製造方法。 17. The production method according to claim 13, wherein in the step (2), the solid phase polymerization is performed at a temperature within a temperature range of 100 to 230 and a temperature at which the prepolymer maintains a solid state. .
1 8 . 前記工程 ( 2 ) において、 1 0 0 〜 2 3 0 °Cの温度範囲 内であって、 かつ、 固相重合反応生成物が固体状態を維持できる温 度の範囲内で固相重合を継続する請求項 1 5記載の製造方法。 18. In the step (2), the solid-state polymerization is performed within a temperature range of 100 to 230 ° C. and a temperature at which a solid-state polymerization reaction product can maintain a solid state. The production method according to claim 15, wherein the method is continued.
1 9 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレボ リ マ一を無触媒下に固 相重合する請求項 1記載の製造方法。 19. The method according to claim 1, wherein in step (2), the prepolymer is subjected to solid-phase polymerization without a catalyst.
2 0 . 前記工程 ( 2 ) において、 プレボ リ マーの固相重合によ り、 重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上のポ リ ヒ ドロキシカルボ ン酸を生成させる請求項 1記載の製造方法。 20. In the step (2), a polyhydroxycarboxy having a weight average molecular weight of 150,000 or more is obtained by solid phase polymerization of a prepolymer. 2. The production method according to claim 1, wherein the acid is produced.
2 1 . 結晶性のグリ コール酸プレボ リ マ一及びポ リ グリ コール 酸からなる群よ り選ばれる少な く と も一種のグリ コール酸ポ リ マー を、 2 2 0 °C以上 2 4 5 °C未満の温度で固相解重合する グリ コ リ ド の製造方法。 21. At least one glycolic acid polymer selected from the group consisting of crystalline glycolic acid prepolymer and polyglycolic acid, at a temperature of 220 ° C or higher and 2450 ° C A method for producing glycolide that undergoes solid phase depolymerization at temperatures below C.
2 2 . グリ コール酸ポ リ マ—を不活性ガス気流下または減圧下 に固相解重合し、 昇華するグリ コ リ ドを系外にて回収する請求項 2 1 記載の製造方法。 22. The method according to claim 21, wherein the glycolic acid polymer is subjected to solid-phase depolymerization in an inert gas stream or under reduced pressure, and the sublimated glycol is recovered outside the system.
2 3 . グリ コール酸ポ リ マーの融点が 2 2 0 °C以上である請求 項 2 1 記載の製造方法。 23. The production method according to claim 21, wherein the melting point of the glycolic acid polymer is 220 ° C or higher.
2 4 . グ リ コ ール酸ポ リ マーが、 グ リ コ ール酸アルキルエステ ルま たは該グリ コ ール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 コール酸含有加水分解生成物を重縮合して得 られたグリ コール酸プレボ リ マ一またはポ リ グリ コール酸である請 求項 2 1記載の製造方法。 24. Glycolic acid polymer is obtained by hydrolyzing at least a part of alkyl glycolate or alkyl glycolate. The production method according to claim 21, which is a glycolic acid prepolymer or polyglycolic acid obtained by polycondensing an acid-containing hydrolysis product.
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