[发明专利]聚乳酸的制造方法

说明书

本发明涉及一种聚乳酸的制造方法，更确切地说，本发明涉及一种由乳酸的环状二聚物交酯(lactide)的开环聚合制造聚乳酸的方法。

近年来，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯等的大量的塑料制品被广泛使用，它们的废弃物的处理作为环境问题之一也日益严重起来。现在的废弃物的处理一般是采用焚烧处理及掩埋处理。但是，如采用焚烧处理等来处理例如聚乙烯等塑料废弃物时，则由于其燃烧时的燃烧热量很高，会损伤焚烧炉，缩短其使用寿命。另外，如采用焚烧处理等来处理例如聚氯乙烯等塑料废弃物时，又会发生有害气体。另一方面，掩埋处理塑料制品也受土地的限制。塑料制品废弃于自然环境中时，其化学稳定性极高，几乎不会产生生物学或微生物的分解，而是呈半永久的状态残留下来。因此，塑料制品的废弃不仅影响自然景观，且也引起污染海洋生物的生活环境的问题。

为了解决上述问题，已有人在研究开发对以往的塑料具有生物降解性能的聚合物。作为具有生物降解性能的聚合物，其中之一是聚乳酸。聚乳酸在自然环境中由于水解或微生物的降解，最终可分解为二氧化碳和水。而且，即使进行焚烧，因其燃烧时的燃烧热量小，不会损伤焚烧炉和发生有害气体。这样，可以大大地减轻如上所述的废弃物的处理所带来的问题。另外，聚乳酸是以从可再生的植物资源得到的乳酸为原料的，比起以往的从石油原料合成的塑料来，其资源的来源非常广阔。再有，比起其它的具有生物降解性的聚合物来说，聚乳酸的透明性很强，这是其特点之一。

以往，合成聚乳酸有二种方法。即，将乳酸单体直接进行脱水缩合的聚合方法和，从乳酸合成环状交酯(二聚物)并立即进行开环聚合的方法。

交酯的合成、精制及聚合的操作分别详细地记载于例如美国第4057537号专利的说明书、欧洲第261572号的专利申请的公开说明书、《Polymer Bulletin》，14，491-495(1985)及《Makromol Chem.》，187，1611-1628(1986)等的文献上。

以往，开环聚合法是将交酯和聚合催化剂混合，将其加热至180-220℃而进行的(参照特公昭56-14688号公报)。另外，也有人将醇、水、羟基酸等作为聚合引发剂添加。

在上述聚合反应中，聚合催化剂的量以少为好，又，聚合的温度以低为宜。因为，如聚合催化剂的用量偏多，则催化剂自身的成本增大，且，在聚合反应系统中易发生解聚反应，如在聚合物中残留有如锡等的重金属催化剂则无法应用于如食品的包装容器等的用途。另外，如聚合温度偏高，虽然，通常可使反应速度加快，但是，聚合物易着色。

在上述现有的方法中存在的问题是，当聚合催化剂的用量相对于交酯偏少的场合或聚合温度较低时，聚合反应的速度显著降低。

因此，本发明的目的是，为了解决上述现有技术中存在的问题，提供一种高效制造聚乳酸的方法，所述方法即使在低聚合催化剂量及低的聚合温度的温和条件下，也可高效地制得聚乳酸。

本发明者们经刻意的研究，结果发现：环状酰亚胺化合物可以作为优异的聚合引发剂，从而完成了本发明。

即，本发明的乳酸制造方法系在聚合催化剂的存在下，由乳酸的环状二聚物交酯的开环聚合合成聚乳酸，其特征在于，在所述的合成方法中，将环状酰亚胺化合物添加于聚合反应系统中。在本发明中，聚乳酸除乳酸均聚物外，也包括乳酸共聚物。

以下，详细说明本发明。

在本发明中，可以使用如L-交酯、D-交酯、DL-交酯、内消旋-交酯或它们的混合物中的任一种交酯。在使用除了L-交酯之外的交酯时，最好是，使所得的聚DL乳酸的D乳酸单位的构成含量至多为40％(摩尔)的比例。当D乳酸单位的构成含量超过40％(摩尔)时，则所得的聚DL乳酸的分子量显著低下(1万以下)。如能使D乳酸单位达到20％(摩尔)的比例则更好。

又，在本发明中，也可使用可与交酯共聚的其它成分，即，可以使用具有2个以上能形成酯键的官能团的二羧酸、多元醇、羟基羧酸、内酯等。

作为所述二羧酸可举出琥珀酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。

作为多元醇可举出使环氧乙烷与双酚作加成反应而生成的芳香族多元醇，如乙二醇，丙二醇，丁二醇，己二醇，辛二醇，丙三醇，脱水山梨糖醇，三羟甲基丙烷，新戊二醇等的脂肪族多元醇；如二甘醇，三甘醇，聚乙二醇，聚丙二醇等的乙二醇醚类等。

作为羟基羧酸，可以举出乙醇酸、羟丁基羧酸及其它记载于特开平6-184417号公报上的羟基羧酸。

作为内酯，可举出乙交酯、ε-己内酯乙醇酸酯、ε-己内酯、β-丙内酯、β-或γ-丁内酯、新戊酯、δ-戊内酯等。