説明

ポリ乳酸樹脂組成物

【課題】結晶化温度を上昇させ、透明で成形性に優れたポリ乳酸樹脂組成物を提供する。
【解決手段】アミノ基などの塩基性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Aと、カルボキシル基などの酸性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Bとが混合された混合物を含むポリ乳酸樹脂組成物。ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bとの混合割合は、1:99〜99:1重量比であり、また、両者のいずれか一方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸、他方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ−D−乳酸で形成されているのが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリ乳酸樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリ乳酸は、生分解性を備えていることから環境にやさしい樹脂としていろいろの分野へ使用が検討されている。特に、汎用プラスチックである、ポリプロピレンやポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂などの代替材料として期待されている。
しかしながら、ポリ乳酸は、結晶性樹脂であるが、その結晶化速度は小さく、耐熱性、成形性、離型性等の点で十分な特性を得ることが困難であった。
また、耐衝撃性や曲げ引張強度などの力学的物性も不十分であり、汎用プラスチックの代替材料としての機能を満たすに至っていない。
【0003】
そこで、ポリ乳酸の成形加工性や力学的物性を向上させる手法として、ポリ乳酸のステレオコンプレックスポリマー形成(たとえば、特許文献1、2等参照)、及び、ナノコンポジット化による結晶化制御(たとえば、特許文献3〜5等参照)が既に提案されている。
【0004】
しかしながら、ステレオコンプレックスポリマーは、融点と分解点が近すぎ成形が困難、あるいは、ポリ-D-乳酸を得ることが困難であるという問題点がある。さらには、ステレオコンプレックスは弱い相互作用である分子間のファンデルワールス相互作用を利用するために、ステレオコンプレックスを形成させるには特殊な技術が必要で、単純に混ぜ合わせるだけでは、ポリ-L-乳酸とポリ-D-乳酸とがそれぞれホモコンプクレックス(ホモ結晶相)を形成してしまい、ステレオコンプレックスとホモコンプクレックスの混合結晶相となってしまう。その課題を解決するために、溶融混練を繰り返す、延伸操作をする、溶液状態から徐々に溶媒を留去するという手法などが用いられているが、通常のポリ乳酸では不必要な操作を行うことになり、実用性に欠ける。また、ナノコンポジット化では透明性が失われる欠点が存在する。
【0005】
【特許文献1】特開2003−105629号公報
【特許文献2】特開2000−17163号公報
【特許文献3】特開2003−261756号公報
【特許文献4】WO2003/022927号公報
【特許文献5】特開2003−82212号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みて、結晶化温度を上昇させ、透明で成形性に優れたポリ乳酸樹脂組成物、また、ステレオコンプレックスを迅速に形成させ、耐熱性や耐衝撃性などの物性が向上したポリ乳酸樹脂組成物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究した結果、塩基性官能基を導入したポリ乳酸を主成分とする特定組成のポリマーと酸性官能基を導入したポリ乳酸を主成分とする特定組成のポリマーとを、特定の混合重量比で溶液もしくは溶融状態で混合し、溶液の場合は貧溶媒へ再沈澱もしくは溶媒を留去することによって、上記目標が達成されたポリ乳酸イオンコンプレックスを得られることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明にかかるポリ乳酸樹脂組成物は、塩基性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Aと、酸性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Bとが混合された混合物を含むことを特徴としている。
【0008】
また、ポリ乳酸誘導体Aおよびポリ乳酸誘導体Bのいずれか一方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-L-乳酸、他方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-D-乳酸で形成されていることが好ましい。
【0009】
本発明において、ポリ乳酸誘導体Aを構成する塩基性官能基としては、特に限定されないが、たとえば、アミノ基、ホスフィン、もしくは、テトラチアフルバレンなどのルイス塩基等が挙げられ、アミノ基が好適に用いられる。
導入するアミンとしては1級が最も効果が高いが、2級,3級でも効果がある。また、芳香族アミンでも効果がある。
【0010】
塩基性官能基としてアミノ基を導入する方法としては、特に限定されないが、たとえば、N-t-ブチルカルバメート(Boc)、9-フルオレニルメチルカルバメート(Fmoc)、ベンジルカルバメート(Cbz)等のカルバメート型保護基、ベンジル(Bn)、5-ジベンゾスベリル(DBS)、トリフェニルメチル(Tr)等のベンジル型保護基を備えたエタノールアミンなどのアミノアルコール誘導体を開始剤として用いることによって得ることができる(Biomacromolecules, 2003, 4, 477-480参照)。
【0011】
因みに、N-t-ブチルカルバメートを保護基とするエタノールアミン誘導体は、以下に示す反応式(1)で得られる。
【0012】
【化1】

(反応式(1)中、Bocは、N-t-ブチルカルバメート基をあらわす。
【0013】
そして、上記反応式(1)で得られたエタノールアミン誘導体を用いて、以下の反応式(2)のように、末端に塩基性官能基としてのアミノ基が導入されたポリ乳酸誘導体Aを得ることができる。
【0014】
【化2】

【0015】
すなわち、溶媒としてのTHF(テトラヒドロフラン)中でNaH(水素化ナトリウム)もしくはナトリウム/ナフタレンの存在下、環状2量体であるラクチドに上記エタノールアミン誘導体を作用させて末端にBocを保護基として有するエタノールアミン基が導入されたポリ乳酸誘導体の中間体を得た後、この中間体を溶媒としてのCHCl3(クロロホルム)に溶解させた溶液中で、ギ酸とトリエチルアミンとを作用させてBocを脱離させることによってポリ乳酸誘導体Aが得られる。
【0016】
なお、上記反応式(2)では、ギ酸を用いてBocを脱離させているが、ギ酸を用いた方法以外、塩酸、臭化水素酸、トリフルオロ酢酸などの酸を用いる方法と、熱分解によって脱離する手法も用いることができる。
また、使用するラクチドは、L体、D体、ラセミ体のいずれでも構わない。
【0017】
導入する塩基性官能基とポリ乳酸との間の構造は上記のようにエチレン鎖に限定する必要はなく、長鎖脂肪族や芳香族でも構わない。
導入する塩基性官能基は末端だけでなく、ポリ乳酸鎖内部や分岐鎖上でも構わない。
【0018】
ポリ乳酸誘導体Bを構成する酸性官能基としては、特に限定されないが、たとえば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基、リン酸基などのプロトン酸基、ハロゲン化ホウ素基、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン基などのルイス酸基が挙げられ、市販のポリ乳酸が有しているためカルボキシル基が好適に使用される。
【0019】
酸性官能基としてカルボキシル基を導入する方法としては、特に限定されないが、たとえば、ラクチドに、オクチル酸錫、ステアリン酸錫等の触媒を加えた系を所定時間加熱する方法(例えば、米国特許第4057537号公報、公開欧州特許第261572号公報、特公昭56−14688号公報等参照)が挙げられる。
なお、使用するラクチドは、L体、D体、ラセミ体のいずれでも構わない。
【0020】
ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bとの混合割合は、導入された塩基性官能基および酸性官能基の種類、導入された塩基性官能基および酸性官能基の位置、誘導体の分子量等によって異なるが、重量比で1:99〜99:1の範囲内とすることが好ましく、3:97〜97:3の範囲内とすることがより好ましく、5:95〜95:5の範囲内とすることがさらに好ましく、1:1とすることがもっとも好ましい。
【0021】
ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bとの混合物は、特に限定されないが、たとえば、溶液もしくは溶融状態で混合し、溶液の場合は貧溶媒へ再沈澱もしくは溶媒を留去することによって得られる。
また、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bの混合物のみでも構わないが、この混合物を主成分として、他の改質用樹脂や顔料等を適宜加えるようにしても構わない。
【発明の効果】
【0022】
本発明にかかるポリ乳酸樹脂組成物は、以上のように、塩基性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Aと、酸性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Bとが混合された混合物を含む、すなわち、ポリ乳酸誘導体Aの塩基性官能基とポリ乳酸誘導体Bの酸性官能基によって、ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bとがイオンコンプレックスを形成し、見かけ上分子量が増加する。しかも、イオン対部分が結晶核剤として働く。
したがって、結晶核剤を用いなくても結晶化し、透明性の高い成形品を得ることができる。しかも、成形性のよいものとなる。
【0023】
また、ポリ乳酸誘導体Aおよびポリ乳酸誘導体Bのいずれか一方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-L-乳酸、他方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-D-乳酸で形成されているようにすれば、ステレオコンプレックスの迅速な形成を達成することができる。すなわち、ポリ乳酸誘導体Aと、ポリ乳酸誘導体Bとを混ぜ合わせることにより、末端同士の相互作用が働き、一方の誘導体のポリ-L-乳酸からなる骨格部分と、他方の誘導体のポリ-D-乳酸から骨格部分とによるステレオコンプレックスが迅速に形成する。そして、耐熱性や耐衝撃性などの力学的物性が向上したポリ乳酸樹脂組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
本発明にかかるポリ乳酸樹脂組成物は、たとえば、以下の一般式(3)で示される塩基性官能基として1級アミンが末端に導入され、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体ALまたは一般式(4)で示される塩基性官能基として1級アミンが末端に導入され、ポリ乳酸骨格部分がポリ−D−乳酸であるポリ乳酸誘導体ADと、以下の一般式(5)で示される酸性官能基としてカルボキシル基が末端に導入され、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体BLまたは一般式(6)で示される塩基性官能基として1級アミンが末端に導入され、ポリ乳酸骨格部分がポリ−D−乳酸であるポリ乳酸誘導体BDとを溶融状態で混合して得られ、以下の一般式(7)に示すイオンコンプレックスCを含む混合物である。
そして、ポリ乳酸誘導体ALとポリ乳酸誘導体BDとの混合、あるいは、ポリ乳酸誘導体ADとポリ乳酸誘導体BLとの混合して得られ、以下の一般式(7)に示すイオンコンプレックスCが好ましい。
【0025】
【化3】

【0026】
【化4】

【0027】
【化5】

【0028】
【化6】

【0029】
【化7】

以下に、本発明の具体的な実施例を説明する。
【0030】
(実施例1)
〔ポリ乳酸誘導体A1の作製〕
エタノールアミン6.1gを溶媒としてのCH2Cl2(塩化メチレン)200mLに溶解させるとともに、(Boc)2O(無水N-t-ブチルカルバメート)21.8gを投入し、室温で1時間反応させ、保護基としてBocを備えたエタノールアミン誘導体Dを得た。
つぎに、L-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。再結晶して得たL-ラクチド2.88gを溶媒としての乾燥THF7mLに溶解させるとともに、この溶液に上記で得られたエタノールアミン誘導体D164mgおよびNaH360mgを投入し、室温で1時間反応させて、末端に保護基としてBocを備えるエタノールアミン誘導体基が導入されたポリ乳酸誘導体Aの中間体Eを得た。
得られた中間体500mgをクロロホルム20mLに溶解させるとともにこの溶液に、ギ酸20mLを加え、室温で10時間反応させた後、トリエチルアミン30mLを加えた。反応生成物をクロロホルム100mLに溶解させ、1Lのメタノールに再沈澱させることで、末端に塩基性官能基としてのアミノ基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体A1を得た。
【0031】
〔ポリ乳酸誘導体A2の作製〕
L-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。再結晶して得たL-ラクチド2.88gを溶媒としての乾燥THF7mLに溶解させるとともに、この溶液にN,N-ジメチルアミノエタノール53mgおよびNaH720mg投入し、室温で1時間反応させて末端に塩基性官能基としてのアミノ基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体A2を得た。
【0032】
〔ポリ乳酸誘導体A3の作製〕
L-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。再結晶して得たL-ラクチド500gを溶媒としての乾燥THF100mLに分散させるとともに、Na/ナフタレンで処理したエタノールアミン誘導体D1.51gを投入し、室温で1時間反応させた、末端に保護基としてBocを備えるエタノールアミン誘導体基が導入されたポリ乳酸誘導体A3の中間体を得た。
得られた中間体をクロロホルム1Lに溶解させるとともにこの溶液に、ギ酸500mLを加え、室温で10時間反応させた後、トリエチルアミン500mLを加えた。反応生成物をクロロホルム1Lに溶解させ、20Lのメタノールに再沈澱させることで、末端に塩基性官能基としてのアミノ基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体A3を得た。
【0033】
〔ポリ乳酸誘導体A4の作製〕
D-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。再結晶して得たD-ラクチド500gを溶媒としての乾燥THF100mLに分散させるとともに、Na/ナフタレンで処理したエタノールアミン誘導体Dを投入し、室温で1時間反応させた、末端に保護基としてBocを備えるエタノールアミン誘導体基が導入されたポリ乳酸誘導体A4の中間体を得た。
得られた中間体をクロロホルム1Lに溶解させるとともにこの溶液に、ギ酸500mLを加え、室温で10時間反応させた後、トリエチルアミン500mLを加えた。反応生成物をクロロホルム1Lに溶解させ、20Lのメタノールに再沈澱させることで、末端に塩基性官能基としてのアミノ基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−D−乳酸であるポリ乳酸誘導体A4を得た。
【0034】
〔ポリ乳酸誘導体B1の作製〕
L-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。窒素雰囲気下、10gの再結晶したL-ラクチドにオクチル酸錫を4mg加え、150℃で4時間反応させた。反応生成物をクロロホルム100mLに溶解させ、1000mLのメタノールに再沈澱させることで、目的とする末端に酸性官能基としてカルボキシル基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体B1を得た。
【0035】
〔ポリ乳酸誘導体B2の作製〕
L-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。窒素雰囲気下、10gの再結晶したL-ラクチドにオクチル酸錫を100mg加え、150℃で4時間反応させた。反応生成物をクロロホルム100mLに溶解させ、1000mLのメタノールに再沈澱させることで、して末端に酸性官能基としてカルボキシル基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−L−乳酸であるポリ乳酸誘導体B2を得た。
【0036】
〔ポリ乳酸誘導体B3の作製〕
D-ラクチド(PURAC社製商標PURASORB)を酢酸エチルで再結晶した。窒素雰囲気下、300gの再結晶したL-ラクチドにオクチル酸錫を7mg加え、150℃で4時間反応させた。反応生成物をクロロホルム1Lに溶解させ、20Lのメタノールに再沈澱させることで、末端に酸性官能基としてカルボキシル基が導入されるとともに、ポリ乳酸骨格部分がポリ−D−乳酸であるポリ乳酸誘導体B3を得た。
【0037】
上記のようにして得られたポリ乳酸誘導体A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3および市販の末端がカルボキシル基のポリ乳酸誘導体である三井化学社製商品名Lacea H-100(以下、「ポリ乳酸誘導体B4」と記す)のそれぞれの分子量を、ポリスチレン標準GPC(ゲルパーミエションクロマトグラフィ)によって測定し、その結果を表1に示した。
【0038】
【表1】

【0039】
なお、上記のようにして得られたポリ乳酸誘導体A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3は、NMR(核磁気共鳴分析)、DSC(示差熱分析)のTg(ガラス転移温度)、Tm(溶融温度)を用いて同定した。なお、末端がアミンのポリ乳酸は官能基の導入をNMRで確認できないので、Boc化したポリ乳酸の熱分析によって確認した。
【0040】
因みに、図1にポリ乳酸誘導体A1の1HNMRチャート、図2にポリ乳酸誘導体B1の1HNMRチャート、図3にポリ乳酸誘導体A1のDSCチャート、図4にポリ乳酸誘導体B1のDSCチャートを示した。 なお、図3および図4に示したDSCは、測定サンプルを200℃で10分間静置した後に、10℃/分で温度を下げ、発熱・吸熱を観測した。
【0041】
(実施例2)
上記のようにして得られた50mgのポリ乳酸誘導体A1と50mgのポリ乳酸誘導体B1とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X1を得た。
得られたポリ乳酸樹脂組成物X1、ポリ乳酸誘導体A1、ポリ乳酸誘導体B1および市販の射出成形グレードのポリ乳酸樹脂組成物(ユニチカ社製 商品名テラマックTE7307)のそれぞれについて、ヘイズ(曇価)、全透過率、拡散透過率、平行透過率を調べ、その結果を表2に示した。
【0042】
なお、ヘイズ、全透過率、拡散透過率および平行透過率はサンプルをホットプレスによりフィルムを作成し、得られたフィルムを濁度計(NIPPON DENSHOKU製:Naze Meter NDH2000)で測定した。
【0043】
【表2】

【0044】
表2から、本発明のポリ乳酸樹脂組成物X1は、市販のポリ乳酸樹脂組成物に比べ、透明性が高いことがよく分かる。
【0045】
(実施例3)
上記のようにして得られた1mgのポリ乳酸誘導体A1と99mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X2を得た。
【0046】
(実施例4)
上記のようにして得られた10mgのポリ乳酸誘導体A1と90mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X3を得た。
【0047】
(実施例5)
上記のようにして得られた25mgのポリ乳酸誘導体A1と75mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X4を得た。
【0048】
(実施例6)
上記のようにして得られた90mgのポリ乳酸誘導体A1と10mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X5を得た。
【0049】
(実施例7)
上記のようにして得られた99mgのポリ乳酸誘導体A1と1mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X6を得た。
【0050】
(実施例8)
上記のようにして得られた50mgのポリ乳酸誘導体A1と50mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X7を得た。
【0051】
(実施例9)
上記のようにして得られた50mgのポリ乳酸誘導体A2と50mgのポリ乳酸誘導体B2とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X8を得た。
【0052】
上記実施例3〜9で得られたポリ乳酸樹脂組成物X2〜X8について実施例2と同様にしてDSCを測定し、上記実施例2で得られたポリ乳酸樹脂組成物X1、ポリ乳酸誘導体A1,A2,B1,B2と合わせてDSCデータを対比させて図5に示した。また、実施例3〜6で得られたポリ乳酸樹脂組成物X2〜X5およびポリ乳酸誘導体A1,B2について、測定サンプルを200℃で10分間静置した後に、40℃/分で100℃まで温度を下げ、その後、100℃で保持した際の発熱・吸熱をDSCにより測定し、その結果を図6に示した。
【0053】
図5から、低分子量の末端がアミノ基のポリ乳酸誘導体A1、および、末端がカルボキシル基のポリ乳酸誘導体B1,B2は、結晶化温度が観測されないのに対し、結晶化温度が観測されない、末端がカルボキシル基のポリ乳酸誘導体と末端がアミノ基のポリ乳酸誘導体とを混合しても、結晶化ピークが認められるようになることが判った。
また、混合比が1:1に近づく程、結晶化温度が高温側にシフトし、高分子量のポリ乳酸誘導体を用いる方がより高温側にシフトするとともに、はっきりとした結晶化ピークを示すことが判った。
【0054】
さらに、末端が3級アミノ基のポリ乳酸誘導体A2と 末端がカルボキシル基のポリ乳酸誘導体B2からなるX8でも結晶化ピークが観測されるようになっており、3級アミノ基でも効果が発現すること、そして、結晶化温度を向上させる効果は末端が1級アミノ基のポリ乳酸誘導体A1を用いた方が大きいことがわかる。
【0055】
図6から、100℃においては末端がアミノ基のポリ乳酸誘導体A1、および、末端がカルボキシル基のポリ乳酸誘導体B2は、結晶化の吸熱ピークがほとんど観測されないのに対し、A1とB2とを混合したX2〜X5では吸熱ピークが観測され、その混合比が1:1に近づくほど結晶化が早く終了することがわかる。
【0056】
これらのことは、射出成形を行う際に有利となる性質であり、特に型内結晶化を行う際には優れた性質となる。
【0057】
(実施例10)
上記のようにして得られた110gのポリ乳酸誘導体A3と110gのポリ乳酸誘導体B4をクロロホルム2Lに溶解させながら混合したのち、20Lのメタノールに再沈澱させることでイオンコンプレックス化させたポリ乳酸樹脂を得た。得られたポリ乳酸樹脂と、1980gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機(池貝社製PCM30/2-31.5-2V)を用いて溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X9を得た。
【0058】
(実施例11)
上記のようにして得られた220gのポリ乳酸誘導体A1の中間体Eと、1980gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X10を得た。
【0059】
(比較例1)
乳酸誘導体B4を、二軸押出機(池貝社製PCM30/2-31.5-2V)を用いて溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X11を得た。
【0060】
(実施例12)
上記のようにして得られた50mgのポリ乳酸誘導体A4と50mgのポリ乳酸誘導体B4とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X12を得た。
【0061】
(比較例2)
上記のようにして得られた50mgのポリ乳酸誘導体B3と50mgのポリ乳酸誘導体B4とをクロロホルム2mLに溶解させながら混合したのち、100mLのメタノールに再沈殿させて、ポリ乳酸樹脂組成物X13を得た。
【0062】
(実施例13)
上記のようにして得られた60gのポリ乳酸誘導体A4と60gのポリ乳酸誘導体B4をクロロホルム2Lに溶解させながら混合したのち、20Lのメタノールに再沈澱させることでイオンコンプレックス化させたポリ乳酸樹脂組成物X14を得た。得られたポリ乳酸樹脂組成物X14と、1880gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X15を得た。
【0063】
(実施例14)
上記のようにして得られた100gのポリ乳酸誘導体A4と100gのポリ乳酸誘導体B4をクロロホルム2Lに溶解させながら混合したのち、20Lのメタノールに再沈澱させることでイオンコンプレックス化させたポリ乳酸樹脂組成物X16を得た。得られたポリ乳酸樹脂組成物X16と、1800gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X17を得た。
【0064】
(実施例15)
上記のようにして得られた100gのポリ乳酸誘導体A4と、1900gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X18を得た。
【0065】
(比較例3)
上記のようにして得られた60gのポリ乳酸誘導体B3と、1940gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X19を得た。
【0066】
(比較例4)
上記のようにして得られた100gのポリ乳酸誘導体B3と1900gのポリ乳酸誘導体B4とを、ドライブレンドした後、二軸押出機で溶融混練することで、ポリ乳酸樹脂組成物X20を得た。
【0067】
上記実施例10〜15および比較例3,4で得られたポリ乳酸樹脂組成物X9〜X11、X15、X17〜X20について、それぞれシャルピー衝撃強度、曲げ弾性率、引張弾性率の測定を行い、その結果を表3に示した。
また、実施例10〜14および比較例4で得られたポリ乳酸樹脂組成物X9〜X11、X15、X17、X20について、それぞれMFR(メルトフローレート)を測定し、その結果を表4に示した。
【0068】
なお、シャルピー衝撃強度は、試験片を120℃、1時間処理した後、東洋精機製作所製シャルピー衝撃試験機B-121203601を用い、ハンマー4J、ノッチ無しの条件で行った。
【0069】
曲げ弾性率は、試験片を120℃、1時間処理した後、インストロン社製材料試験機5569を用い、3点曲げ、支点間距離64mm、試験速度5mm/min、曲げ試験片(2個,80mm×10mm×4mm)の条件で行った。
【0070】
引張試験は、試験片を120℃、1時間処理した後、インストロン社製材料試験機5569を用い、チャック間距離115mm、試験速度50mm/min、ダンベル型引張試験片(1個,160mm×10mm×4mm)の条件で行った。
MFRは、ISO1133に従い、190℃ 2.16kgの条件で測定した。
【0071】
また、シャルピー衝撃強度、曲げ弾性率、引張弾性率の測定に用いた試験片は、各ポリ乳酸樹脂組成物を射出成形機(日精樹脂工業製、型締力35kN、スクリュー径30mm)を用いて射出成形することによって得た。
【0072】
【表3】

【0073】
【表4】

【0074】
上記実施例10ではBoc保護基を脱保護したポリ乳酸誘導体A3を用いて、あらかじめ溶液中でイオンコンプレックスを形成させているが、実施例11では、Boc保護基が付いたポリ乳酸誘導体A1の中間体Eを用い、溶融混練中に熱によるBoc保護基の脱保護を行っている。すなわち、実施例11によれば、Boc保護基を脱保護及び、イオンコンプレックスを溶液中で形成させる工程を削減することができることがわかる。
【0075】
また、表4から、イオンコンプレックス形成させたポリ乳酸樹脂組成物X9はポリ乳酸樹脂組成物X11に比べて、溶融粘度が上がっており、イオンコンプレックスによる水素結合ネットワーク形成が働いていることがわかる。
【0076】
表3で示すように、ステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂成型品X19,X20は市販のポリ乳酸樹脂成型品X11に比べて耐衝撃性が著しく低下しているが、同時にイオンコンプレックスを形成されたポリ乳酸樹脂組成物X15、X17、X18ではX19,X20と比較して耐衝撃性が向上している。このことから、イオンコンプレックスとステレオコンプレックスを合わせることによって耐衝撃性をより向上させるという新たな効果を発現できることがわかる。特に、ポリ乳酸誘導体A4の添加量が3%であるX15では耐衝撃性が大きく改善された。
【0077】
表3で示すように、ステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂成型品X19,X20は市販のポリ乳酸樹脂成型品X11に比べて引張弾性率が向上するが、同時にイオンコンプレックスを形成されたポリ乳酸樹脂組成物X15、X17、X18ではX19,X20と比較して引張弾性率がさらに向上している。このことから、イオンコンプレックスとステレオコンプレックスを合わせることによって引張弾性率をより向上させるという新たな効果を発現できることがわかる。
【0078】
実施例10,13,14では溶液中でイオンコンプレックスをあらかじめ形成させているが、実施例15のX18では溶融混練中に形成させている。このことから、実施例15のようにすれば、溶液中で形成させる工程を削減することができることがわかる。
【0079】
表4で示すように、イオンコンプレックス形成させたポリ乳酸樹脂組成物X17はステレオコンプレックスのみのポリ乳酸樹脂組成物X20に比べて、溶融粘度が上がっている。
このことは、イオンコンプレックスによる水素結合ネットワーク形成が働いていることを示している。
【0080】
つづいて、実施例12で得られたポリ乳酸樹脂組成物X12、比較例2で得られたポリ乳酸樹脂組成物X13について、DSCによって熱特性を調べ、その結果をポリ乳酸樹脂誘導体A4,B3,B4の結果と併せて図7に示した。
【0081】
図7で示すように、ポリ乳酸誘導体B4 、ポリ乳酸誘導体B3、ポリ乳酸誘導体A4はホモコンプレックスのみであるために、その融点はそれぞれ171、175、167℃である。
【0082】
一方、ポリ乳酸誘導体B4 と ポリ乳酸誘導体B3 を混ぜ合わせたポリ乳酸樹脂組成物X13では融点が170℃と210℃の二つのピークが見える。170℃はホモコンプレックスのピークであり210℃はステレオコンプレックスのピークである。すなわち、全てのポリ乳酸分子鎖がステレオコンプレックスを形成していないことをしめしている。他方、ポリ乳酸誘導体B4 とポリ乳酸誘導体A4を混ぜ合わせたポリ乳酸樹脂組成物X12では218℃のピークのみが観測されている。すなわち、ほとんどのポリ乳酸分子鎖がステレオコンプレックスを完全に形成していることを示している。
【0083】
すなわち、図7から、ポリ乳酸のステレオコンプレックスはポリ乳酸樹脂組成物X13では、再沈澱で効率的に形成させるのは困難であるが、末端の相互作用を利用したポリ乳酸樹脂組成物X12では、容易に形成させることがわかった。
【0084】
図8は、ポリ乳酸樹脂組成物X12を200℃で10分間静置した後に、10℃/分で温度を下げ、発熱・吸熱をDSCにより測定した結果をあらわしている。
【0085】
図8に示すように、結晶化温度はポリ乳酸樹脂組成物X12では176℃に向上しており、イオンコンプレックス部位が結晶核として働いて結晶化を促進していることを示している。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】実施例で作製したポリ乳酸誘導体A1の1HNMRチャートである。
【図2】実施例で作製したポリ乳酸誘導体B1の1HNMRチャートである。
【図3】実施例で作製したポリ乳酸誘導体A1のDSCチャートである。
【図4】実施例で作製したポリ乳酸誘導体B1のDSCチャートである。
【図5】実施例2〜9で得られたポリ乳酸樹脂組成物X1〜X8、ポリ乳酸誘導体A1,A2,B1、B2のDSCデータを対比させてあらわす図である。
【図6】実施例2〜5で得られたポリ乳酸樹脂組成物X1〜X4、ポリ乳酸誘導体A1、B2の等温結晶化挙動のDSCデータを対比させてあらわす図である。
【図7】実施例12,13で得られたポリ乳酸樹脂組成物X12、X13、ポリ乳酸誘導体A4,B3、B4のDSCデータを対比させてあらわす図である。
【図8】実施例12で得られたポリ乳酸樹脂組成物X12のDSCデータをあらわす図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
塩基性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Aと、酸性官能基を一部に導入したポリ乳酸誘導体Bとが混合された混合物を含むポリ乳酸樹脂組成物。
【請求項2】
ポリ乳酸誘導体Aの塩基性官能基がアミノ基、ポリ乳酸誘導体Bの酸性官能基がカルボキル基である請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
【請求項3】
ポリ乳酸誘導体Aとポリ乳酸誘導体Bとの混合割合が、重量比で1:99〜99:1である請求項1または請求項2に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
【請求項4】
ポリ乳酸誘導体Aおよびポリ乳酸誘導体Bのいずれか一方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-L-乳酸、他方の誘導体のポリ乳酸骨格部分がポリ-D-乳酸で形成されている請求項1〜請求項3のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2006−299244(P2006−299244A)
【公開日】平成18年11月2日(2006.11.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−74253(P2006−74253)
【出願日】平成18年3月17日(2006.3.17)
【出願人】(591023594)和歌山県 (62)
【Fターム(参考)】