1.本公开涉及具有高分子量、高光学纯度的脂肪族聚酯的制造方法、脂肪族聚酯树脂和脂肪族聚酯树脂组合物。
背景技术：
2.源自石油的塑料的大部分轻质且强韧，耐久性优异，容易成型，因此用于多种用途。但是，这些塑料废弃于环境中时，难以分解而蓄积。另外，焚烧时放出大量的二氧化碳，因此给全球变暖推波助澜。鉴于这样的现状，非石油来源的树脂、微生物能够分解的生物降解性树脂的开发盛行。其中，聚乳酸、聚己内酯等脂肪族聚酯容易被微生物分解，具有优异的机械强度，因此被研究得最多。前述脂肪族聚酯大多情况下通过环状酯的开环聚合合成，作为聚合催化剂，通常使用辛酸锡等金属催化剂。
3.前述金属催化剂只要不进行利用酸的洗涤、脱金属等的步骤，就会残留于脂肪族聚酯中，对脂肪族聚酯的耐热性、安全性产生不良影响。因此，需要不使用金属催化剂制造脂肪族聚酯的方法。
4.为了解决前述的问题，尝试得到实质上不含金属的脂肪族聚酯。例如，专利文献1中公开了在作为催化剂的具有胍骨架的化合物存在下，在有机溶剂中使环状酯开环聚合的脂肪族聚酯的制造方法。
5.现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-163073号公报。
技术实现要素：
6.发明要解决的课题但是，通过上述专利文献1记载的方法得到的聚乳酸的重均分子量为21万以下，另外，如果提高光学纯度则分子量减小。该问题是由于下述原因，即在使用有机催化剂的开环聚合中，如果为了达成高分子量而提高反应温度，则光学纯度由于副反应而降低，而如果为了提高光学纯度而降低反应温度，则得不到高分子量的聚乳酸。
7.另外，同时通过上述专利文献1记载的方法得到的聚乳酸的分子量分布变大。另外，熔融成型时一旦将聚乳酸熔融，则有重均分子量与熔融成型前相比进一步大大降低的问题。认为这样的重均分子量、光学纯度的降低、分子量分布的增大可能与聚乳酸中含有的金属等的杂质有关。另外，这样的重均分子量、光学纯度差的聚乳酸难以用做生物体吸收性的螺钉等需要机械物性的材料，因此需要可解决这样的课题的新型的聚乳酸。
8.为此，本公开的目的在于，提供得到降低了聚合物中的金属等的杂质且分子量比专利文献1高的脂肪族聚酯的方法、特别是得到具有高分子量和高光学纯度的聚乳酸的方法。另外，作为本公开的别的方式，目的在于提供熔融成型后的分子量分布窄、弹性模量、屈
服点应力提高，成型加工性优异的聚乳酸树脂，以及提供熔融成型后丙交酯含量也少的聚乳酸树脂组合物。
9.用于解决课题的手段本发明人鉴于上述的状况反复深入研究的结果发现，通过在采用环状胺催化剂的流动式聚合之后，进行分批式聚合等的利用搅拌的后聚合，得到实质上不含金属等的杂质，且高分子量的脂肪族聚酯树脂、特别是具有高分子量和高光学纯度的聚乳酸，完成了本公开的内容。即，本公开包含以下的方式。
10.[1]脂肪族聚酯的制造方法，其包含：使含有环状酯的溶液与环状胺催化剂和聚合引发剂接触，从室温降低温度引发反应的步骤、通过流动式聚合进行前述反应的步骤、和使前述流动式聚合的产物进一步通过利用搅拌的后聚合进行反应的步骤。
[0011]
[2][1]所述的制造方法，其中，流动式聚合的反应温度为5℃以下，后聚合的反应温度为5℃以下。
[0012]
[3][1]或[2]所述的制造方法，其中，利用搅拌的后聚合是分批式聚合。
[0013]
[4][1]~[3]中任一项所述的制造方法，其中，流动式聚合的产物的聚合物转化率为45~90%。
[0014]
[5][1]~[4]中任一项所述的制造方法，其中，环状酯为l-丙交酯或d-丙交酯。
[0015]
[6]脂肪族聚酯树脂，其不含选自锡、钛、铝、锌、锆和锑中的金属成分，重均分子量为50万以上，在下述测定条件下进行dsc测定时基于降温结晶的焓为15.0j/g以下。
[0016]
测定条件：使用差示扫描量热计，将试样从室温以10℃/分钟加热至200℃后，以5℃/分钟或2℃/分钟冷却降温至20℃。
[0017]
[7][6]所述的脂肪族聚酯树脂，其中，脂肪族聚酯树脂为聚乳酸。
[0018]
[8][6]或[7]所述的脂肪族聚酯树脂，其特征在于，光学纯度为95%以上。
[0019]
[9]脂肪族聚酯树脂组合物，其含有脂肪族聚酯树脂，所述脂肪族聚酯树脂不含选自锡、钛、铝、锌、锆和锑中的金属成分，重均分子量为50万以上，在下述测定条件下进行dsc测定时基于降温结晶的焓为15.0j/g以下，测定条件：使用差示扫描量热计，将试样从室温以10℃/分钟加热至200℃后、以5℃/分钟或2℃/分钟冷却降温至20℃。
[0020]
[10][9]所述的脂肪族聚酯树脂组合物，其中，脂肪族聚酯树脂为聚乳酸。
[0021]
[11][9]或[10]所述的脂肪族聚酯树脂组合物，其特征在于，光学纯度为95%以上。
[0022]
[12][9]~[11]中任一项所述的脂肪族聚酯树脂组合物，其中，丙交酯含量为4500ppm以下。
[0023]
[13][9]~[12]中任一项所述的脂肪族聚酯树脂组合物，其中，在氮气氛中在200℃加热熔融30分钟得到的聚乳酸树脂组合物中的丙交酯含量为4000ppm以下。
[0024]
[14]成型品，其含有[9]~[13]中任一项所述的脂肪族聚酯树脂组合物。
[0025]
[15]医疗材料，其含有[9]~[13]中任一项所述脂肪族聚酯树脂组合物。
[0026]
发明效果根据本公开，提供制造实质上不含金属等的杂质的高分子量脂肪族聚酯的方法。
进一步，作为本公开的优选方式，可提供特别是制造具有高分子量且高光学纯度的聚乳酸的方法。另外，根据本公开，得到熔融成型后的分子量分布窄，弹性模量、屈服点应力提高，成型加工性优异的聚乳酸树脂。另外，可提供熔融成型后丙交酯含量也少的聚乳酸树脂组合物。
附图说明
[0027]
[图1]涉及本公开的脂肪族聚酯树脂的制造方法的示意图。
具体实施方式
[0028]
以下对本公开的实施方式进行说明。这些说明和实施例是例示实施方式，不限制实施方式的范围。
[0029]
本公开中使用“~”表示的数值范围表示含有“~”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。本公开中阶段性地记载的数值范围中，某数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为其它阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。另外，本公开记载的数值范围中，某数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。
[0030]
本公开中，“步骤”这一术语不仅仅是独立的步骤，即使是与其它步骤不能明确区别的情况下只要能达成该步骤期望的目的，也包含在本术语中。
[0031]
本公开中提及组合物中的各成分的量的情况下，组合物中存在多种属于各成分的物质的情况下，在不特别说明的情况下，表示组合物中存在的该多种物质的合计量。
[0032]
本公开中，2个以上的优选方式的组合为更优选的方式。
[0033]
本公开中，组合物或层中的各成分的量在组合物中存在多种属于各成分的物质的情况下，在没有特别说明的情况下，表示组合物中存在的上述多种物质的合计量。
[0034]
要说明的是，本公开中，“重量%”和“质量%”意思相同，“质量份”和“重量份”的意思相同。
[0035]
[脂肪族聚酯树脂]以下详细说明本公开的脂肪族聚酯树脂。要说明的是，以下的说明主要说明本公开的脂肪族聚酯树脂中特别是代表性的且作为优选方式的聚乳酸树脂，我们认为这些事项也可适用于各种脂肪族聚酯树脂。
[0036]
本公开中，聚乳酸树脂的重均分子量从期望的机械物性的角度考虑，需要为50万以上，优选为55万以上、更优选为60万以上、进一步更优选为65万以上、特别优选为70万以上。重均分子量的上限值没有特别限制，从生产性、处理性的角度考虑，优选为110万以下，更优选为105万以下，更优选为90万以下。通过重均分子量为50万以上，可用于需要强度的医疗用生物吸收性螺钉等的成型品。数均分子量的下限值也从同样的角度考虑优选为20万以上，更优选为24万以上。数均分子量的上限值也优选为80万以下，更优选为45万以下。重均分子量、数均分子量和后述的数均分子量可通过凝胶渗透色谱(gpc)法测定。
[0037]
本公开中聚乳酸树脂从机械物性优异方面考虑，优选分子量分布(用重均分子量(mw)/数均分子量(mn)表示)为1.0以上4.0以下，从聚乳酸树脂的物性均匀方面考虑，更优选为1.5以上3.5以下，更进一步优选为1.8以上3.3以下。分子量分布超过4.0时，表示高分子量成分的含量多，聚乳酸树脂的物性不均匀，因而不优选。分子量分布小于1.0时，表示低
分子量成分的含量为多，熔融粘度低，成型加工性差，因而不优选。
[0038]
本公开中，聚乳酸树脂优选为以l-丙交酯或d-丙交酯的单体为原料的聚乳酸树脂，该聚乳酸树脂的光学纯度优选为95%ee以上，根据所期望的物性，更优选为97%ee以上，进一步更优选为98%ee以上，特别优选为99%ee以上。本公开中的聚乳酸树脂具有高光学纯度，因此与以往的聚乳酸树脂相比，机械物性、耐热性提高，可适用于医疗用成型品等。聚乳酸树脂的光学纯度可通过使用旋光计得到的比旋光度值测定。
[0039]
本公开中的聚乳酸树脂(聚乳酸树脂组合物)中，优选丙交酯含量为4500ppm以下。优选为4000ppm以下，更优选为3000ppm以下，进一步更优选为2000ppm以下。通过丙交酯含量(也称为残留丙交酯含量)为4500ppm以下，聚乳酸树脂的屈服点应力、断裂强度提高等的机械物性优异，熔融成型前已经含有在树脂组合物中的丙交酯因升华等飞散的少，可成为成型加工性优异的聚乳酸树脂组合物。丙交酯含量的下限值没有特别限制，从制造步骤的生产性等观点出发，优选为10ppm以上，更优选为50ppm以上，进一步优选为100ppm以上。丙交酯含量可通过将试样溶解在溶剂中，算出通过1h-nmr测定得到的源自丙交酯的峰面积来测定。以下，如本段和下段那样含有丙交酯等树脂以外的成分明确的情况下称为聚乳酸树脂组合物，其以外的情况下有时将聚乳酸树脂和聚乳酸树脂组合物一起称为聚乳酸树脂。
[0040]
另外，本公开中，在氮气氛中在200℃加热熔融30分钟得到的聚乳酸树脂组合物中的丙交酯含量优选为4000ppm以下。优选为35000ppm以下，更优选为3000ppm以下，进一步更优选为2100ppm以下。除了经过加热熔融的阶段以外可通过与上述测定方法同样的方法测定。经过加热熔融后丙交酯含量也为4000ppm，由此加热熔融时新的丙交酯生成的量少，防止丙交酯因升华而飞散，成型加工性优异，可抑制成型加工后的机械物性降低。
[0041]
本公开中，聚乳酸树脂是在下述测定条件下进行dsc测定(差示扫描量热计分析)时通过基于降温结晶的峰算出的焓为15.0j/g以下的聚乳酸树脂。
[0042]
测定条件：使用差示扫描量热计，将试样从室温以10℃/分钟加热至200℃后、以5℃/分钟或2℃/分钟冷却降温至20℃。
[0043]
本公开中的聚乳酸树脂中，降温结晶时通过基于降温结晶的峰算出的焓为15.0j/g以下，由此令人惊奇的是，可得到溶融成形等先加热熔融、冷却固化后的分子量分布窄，成型为纤维、膜等时的强度提高的聚乳酸树脂，发明人完成了本公开。另外，上述焓的值为15.0j/g以下，由此降温时的结晶过程比较和缓，因此可成为成型加工性优异的聚乳酸树脂。上述测定条件下的焓值优选为12.0j/g以下、更优选为10.0j/g以下、进一步更优选为7.0j/g以下、特别优选为5.0j/g以下。焓的下限值因测定条件而变动是本领域技术人员已知的事项，优选为测定仪器的测定下限值以下的数值，具体地0j/g以上，更优选为0.05j/g以上。
[0044]
本公开中的聚乳酸树脂中，不含选自锡、钛、铝、锌、锆和锑中的金属成分。以往，通常使用含有这些金属元素的催化剂化合物制造聚乳酸树脂。含有前述金属成分的代表性化合物为辛酸锡等。但是，本公开中，如后所述，发现通过使用环状胺催化剂(环状胺化合物)作为催化剂，得到实质上不含这些金属成分的聚乳酸树脂。进一步发现该聚乳酸树脂具有本公开中说明的特征，完成了本公开。要说明的是，本公开中，不含金属成分或者实质上不含金属成分表示作为icp发光分析等测定热塑性树脂中的微量金属元素的方法，本领域技
术人员通常实施的定量分析方法的任一种测定方法中为检测限以下的浓度。
[0045]
本公开中的聚乳酸树脂根据目的可用作加入其它物质的组合物。作为其它物质，例如作为树脂(聚合物)，可列举聚乙醇酸、聚己内酯、乳酸与乙醇酸的共聚物、乳酸与己内酯的共聚物、聚羟基丁酸、聚羟基丁酸酯戊酸酯、聚苹果酸、聚-α-氨基酸、聚原酸酯、纤维素、胶原蛋白、层粘连蛋白、硫酸乙酰肝素、纤维粘连蛋白、玻璃粘连蛋白、硫酸软骨素、透明质酸、肉桂酸、肉桂酸衍生物等生物降解性树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚甲基酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(乙二醇-2,6-萘二甲酸酯)等聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚芳酯树脂、聚醚砜树脂、abs树脂，另外，可列举金属、金属盐等无机化合物、有机或无机的抗氧化剂、阻燃剂、防腐剂、增塑剂等其他添加剂、有机溶剂等。
[0046]
本公开中的聚乳酸树脂为高分子量且高光学纯度，因此可加工为各种成型品，可加工为膜状、片状、纤维状、带状、板状等的任意形状。另外，特别是热稳定性也优异，可适用于熔融挤出成型等的加热成型的成型品。作为该成型品的具体方式，可列举无纺布、机织针织物、膜、包裹、盒、瓶、一次性包装用材料等日用品、地表覆盖用膜、肥料用袋、缓释性农药材料等农林业材料、渔网、钓线等的渔业用材料、休闲包、钓鱼用品的包装材料等休闲用品和药物递送系统材料、医疗材料等。这些中，本公开的聚乳酸树脂不含金属成分，因此特别适合于医疗材料。作为医疗材料的具体例，可列举支架、封堵器、螺丝、螺钉或pin等的体内埋置用(植入)基材、线、夹子、钉（staple）或外科用纱布等的外科用缝合基材、接合材料、组织置换材料(骨接合剂、牙周病手术时等的组织再生材料)等。
[0047]
本公开的制造脂肪族聚酯的方法(本说明书中也称为“本公开的制造方法”)包括脂肪族聚酯的制造方法，该方法包含：使含有环状酯的溶液与环状胺催化剂和聚合引发剂接触，使温度从室温下降引发反应的步骤、通过流动式聚合进行前述反应的步骤、和将前述流动式聚合的产物进一步通过利用搅拌的后聚合进行反应的步骤。前者的反应称为流动式聚合(一般也称为管型连续式聚合)反应或前聚合反应，后者的反应称为后聚合反应。
[0048]
[引发步骤和流动式聚合步骤(前聚合反应步骤)]本公开的制造方法中的流动式聚合反应与以往的使用辛酸锡等的金属催化剂时的聚合物温度(约180℃以上)相比，可在低温下聚合，且与以往的使用辛酸锡等的金属催化剂时的聚合时间(约2~10小时)相比，可在极短的时间聚合。本公开的制造方法中的反应引发步骤中，使含有环状酯的溶液接触环状胺催化剂和聚合引发剂，使温度从室温降低进行反应。制备含有环状酯的溶液、环状胺催化剂(可以为溶液)的步骤为室温下，但它们接触的反应引发步骤在使温度从室温降低的状态下进行。是为了从反应引发阶段在低温下进行流动式聚合，制造具有高分子量和高光学纯度的脂肪族聚酯。本公开的制造方法中的流动式聚合为了减少反应热导致的副反应，从可将反应系统从室温充分冷却的角度考虑，优选管直径为几mm程度的管。可将管直径细化至相同程度的情况下，可以使用如静态混合器的静止型混合器、动态搅拌器。从容易使管直径更细的角度考虑，优选使用不伴随动态搅拌的管。
[0049]
另外，本公开的制造方法由于不使用金属催化剂，不需要以往进行的以聚合物的脱金属催化剂为目的的步骤。另外，由于得到的聚合物中锡等的聚合催化剂的金属成分几乎不作为杂质残留，可改善聚合物的耐热性、耐候性、保存稳定性或安全性等。进一步，本公
烯(tbd)、二苯基胍(dpg)等。
[0064]
作为含有氮原子的杂环式芳香族有机化合物，可列举例如n,n-二甲基-4-氨基吡啶(dmap)、4-吡咯烷基吡啶(ppy)、吡咯并吡啶、咪唑、嘧啶、嘌呤等。
[0065]
作为n-杂环卡宾化合物，可列举例如1，3-二叔丁基咪唑-2-叉(itbu)、β-羟基异辛可宁、9-氮杂久洛尼定等。
[0066]
这些有机催化剂中，例如tbd等的环状二胺化合物在室温下为液态，具有沸点。选择这样的有机催化剂的情况下，通过将得到的聚合物产物进行减压处理，可从聚合物产物中几乎定量地除去有机催化剂。另外，上述有机催化剂根据得到的脂肪族聚酯树脂的使用目的等可以使用1种或组合使用2种以上的化合物。要说明的是，有机催化剂的种类、有无除去处理根据产物的使用目的等决定。
[0067]
《聚合引发剂》本公开的制造方法中的聚合引发剂使用引发开环聚合的有机或无机的羟基系化合物。有机化合物中，例如为脂肪族伯醇或酚系化合物，无机化合物可列举水。本公开的制造方法中从简便性的角度考虑，优选使用反应系统中的残留水分，本说明书的实施例中使用反应系统中的残留水分实施。作为羟基系化合物的添加量，以相对于单体的摩尔比计，优选为5
×
10-4
~0.01、优选为7
×
10-4
~0.001。添加量为上述范围外的情况下，最终得到的聚合物的收率降低，或者有时分子量降低。
[0068]
《溶剂》上述环状酯的单体、催化剂和聚合引发剂优选以溶解在溶剂中的液体的状态导入流动式聚合系统。作为溶剂，只要它们溶解就没有特别限制，可适当选择，例如可列举极性溶剂，更具体地可列举例如二氯甲烷、氯仿或二氯乙烷等氯取代烃溶剂、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和它们的衍生物等。
[0069]
《原料溶液》原料溶液中的单体的浓度没有特别限制，优选为0.01m~3.5m，更优选为0.1m~2.5m，进一步优选为0.5m~2.0m。浓度如果为上述范围内，可良好保持单位时间的聚合物生产量的同时，可更有效地除去聚合反应热。本公开的制造方法中的单体浓度(m)是指溶液1l中的单体的摩尔数。
[0070]
《反应催化剂溶液》作为反应催化剂溶液的浓度，没有特别限制，根据上述单体的浓度适当选择，优选为0.001m~1.0m，更优选为0.002m~0.75m，进一步优选为0.01m~0.5m，特别优选为0.01m~0.2m。浓度如果为上述范围内，催化剂不会被溶剂中含有的少量的水等分解，聚合物反应良好地进行。
[0071]
反应溶液中的单体与催化剂的当量比没有特别限制，可根据目的适当选择，相对于单体，聚合引发剂优选为1~1,000当量，更优选为5~500当量，特别优选为10~300当量。当量比如果为上述特别优选的范围，则可得到与理论值相等的分子量的聚合物，在这一点上有利。
[0072]
作为溶剂，可使用上述溶剂。
[0073]
《反应时间和反应温度》
本公开的制造方法中，流动式聚合中的滞留时间(反应时间)优选为20秒~1800秒，更优选为60~1800秒。滞留时间(反应时间)是指在聚合反应流路中存在的时间，截面积：s(m2)、管的长度：l(m)、流量：v(m3s-1
)时，用滞留时间=(s
×
l)/v表示。通过滞留时间为上述范围内，聚合物分子量的控制容易。另外，流动式聚合中的反应温度优选为5℃以下，更优选为-5℃~5℃。
[0074]
《流动式聚合后的聚合物转化率》流动式聚合后(后聚合前)的聚合物转化率通常可以为45~90%，优选为50~85%，更优选为53~83%。该聚合物转化率如果小于45%，则聚合物的光学纯度有降低的趋势，如果超过90%，则有时难以得到高分子量的聚合物。
[0075]
[后聚合步骤]本公开的制造方法中，后聚合步骤中，为将上述流动式聚合得到的聚合溶液进一步动态搅拌进行聚合，以分子量上升为目的的步骤。利用搅拌的后聚合例如可以在具有混炼机、搅拌机的烧瓶等反应器中分批式聚合，也可以在具有搅拌翼的筒型的连续反应器中进行聚合。反应温度优选控制为5℃以下，更优选为3℃以下，进一步优选为0℃以下。后聚合步骤中的反应时间优选为60秒以上，更优选为600秒以上，进一步优选为90分钟以上，特别优选为5小时以上。
[0076]
以下使用图对本公开的制造方法进行详细说明。
[0077]
图1是显示本公开的制造方法的脂肪族聚酯的制造步骤的示意图。包含上游部分的流动式聚合系统和后半部(下游部)的后聚合反应部的2个构成要素。以下主要以作为优选方式的聚乳酸的制造例为中心说明。
[0078]
[流动式聚合系统]流动式聚合系统由下述构成：具有导入含有作为单体的l-丙交酯的原料溶液的导入口(1a)的原料溶液供给流路(1)、具有导入反应催化剂的导入口(1b)的催化剂溶液供给流路(2)合流的合流部(3)、连接在上述合流部的下游侧端部进行流动式聚合反应的聚合反应流路(4)。另外，对于在向合流部流通的原料溶液供给流路(1)和催化剂溶液供给流路(2)和位于合流部的下游侧的聚合反应流路(4)中流通的液体，通过恒温槽(6)控制液温为5℃以下。
[0079]
在导入口上分别连接注射泵等的输液泵，通过该泵输送原料溶液和反应催化剂。要说明的是，本说明书中，“上游”和“下游”是对于液体流动的方向使用，导入液体的一侧为上游，相反侧为下游。
[0080]
《原料溶液供给流路(1)》原料溶液供给流路(1)是将由导入口(1a)导入的原料溶液向合流部(3)供给的流路。在原料溶液供给流路(1)内流通的原料溶液的液温主要是室温，合流部和其周边通过上述恒温槽(6)控制为5℃以下。
[0081]
原料溶液供给流路(1)可由等价直径0.1mm~1cm左右(优选为0.5mm~5mm)、长度10cm~10m左右(优选为50cm~5m)的管构成。
[0082]
管的材质没有特别限制，可列举例如全氟烷氧基烷烃(pfa)、teflon(注册商标)、芳香族聚醚酮系树脂、不锈钢、铜(或其合金)、镍(或其合金)、钛(或其合金)、石英玻璃、钠钙玻璃等。从可挠性、耐化学药品性的角度考虑，管的材质优选为pfa、teflon(注册商标)、
不锈钢、镍合金(哈氏合金)或钛。
[0083]
由导入口(1a)向原料溶液供给流路(1)导入上述原料溶液的流速没有特别限制，可根据目的适当选择，优选为0.1ml/min~1000ml/min，更优选为1ml/min~10ml/min。如果流速在上述范围内，则可迅速混合，且压力损失的风险也降低。
[0084]
《催化剂溶液供给流路(2)》催化剂溶液供给流路(2)是将由导入口(1b)导入的反应催化剂溶液向合流部(3)供给的流路。在催化剂溶液供给流路(2)内流通的原料溶液的液温主要是室温，合流部和其周边通过上述恒温槽(6)控制为5℃以下。
[0085]
催化剂溶液供给流路(2)可由等价直径0.1mm~1cm左右(优选为0.5mm~5mm)、长度10cm~10m左右(优选为50cm~5m)的管构成。
[0086]
管的材质没有特别限制，可列举例如全氟烷氧基烷烃(pfa)、teflon(注册商标)、芳香族聚醚酮系树脂、不锈钢、铜(或其合金)、镍(或其合金)、钛(或其合金)、石英玻璃、钠钙玻璃等。从可挠性、耐化学药品性的角度考虑，管的材质优选为pfa、teflon(注册商标)、不锈钢、镍合金(哈氏合金)或钛。
[0087]
由导入口(1b)向催化剂溶液供给流路(2)导入反应催化剂的流速没有特别限制，可根据目的适当选择，优选为0.1ml/min~1000ml/min，更优选为0.1ml/min~5ml/min。如果流速在上述范围内，则可迅速混合，且压力损失的风险也降低。
[0088]
《合流部(3)》在原料溶液供给流路(1)内流通的原料溶液和在催化剂溶液供给流路(2)流通的反应催化剂溶液在合流部(3)合流。合流部(3)具有混合器的作用，原料溶液供给流路(1)和催化剂溶液供给流路(2)合流为1根流路，能够向连接在合流部(3)的下游侧端部聚合反应流路(4)输送合流的溶液则没有特别限定。例如可使用t字型、y字型的结构体等。合流部的材质没有特别限制，可使用例如由全氟烷氧基烷烃(pfa)、teflon(注册商标)、芳香族聚醚酮系树脂、不锈钢、铜(或其合金)、镍(或其合金)、钛(或其合金)、石英玻璃、钠钙玻璃等的材质形成的。合流部可使用市售的微混合器。可列举例如具有数字间通道结构体的微反应器;institute fur mikrotechnik mainz(imm)公司制单混合器和caterpillar mixer；microglass公司制微型玻璃反应器；cpc系统公司制cytos；山武公司制ym-1、ym-2型混合器；岛津glc公司制t型三通和t(t字连接器)；gl science公司制t型三通和t(t字连接器)；upchurch公司制t型三通和t(t字连接器)；upchurch公司制t型三通和t(t字连接器)；valco公司制t型三通和t(t字连接器)；swagelok公司制t字连接器；微化学技研公司制imt chip reactor，东丽engineering开发品micro hi-mixer等，均可用于本公开的制造方法中。
[0089]
《聚合反应流路(4)》含有原料溶液和反应催化剂的混合溶液在聚合反应流路(4)内流通的同时反应，聚合反应进行。
[0090]
聚合反应流路(4)可由管构成，其等价直径从更精密地控制流通的液体的液温的角度考虑，优选为1mm~50mm，更优选为2mm~10mm。聚合反应流路(4)的长度可根据等价直径、流量、所需的聚合物的分子量适当调整，优选为0.1m~10m，更优选为1m~5m。另外，从压损的角度考虑，可以将2种以上等价直径不同的管串联连接，接近合流部(3)的上游侧小，越向下游越大，由此可减少压损，实用性更优异。
[0091]
管的材质没有特别限制，可列举例如全氟烷氧基烷烃(pfa)、teflon(注册商标)、芳香族聚醚酮系树脂、不锈钢、铜(或其合金)、镍(或其合金)、钛(或其合金)、石英玻璃、钠钙玻璃等。从耐化学药品性、热传导性、耐压的角度考虑，管的材质优选为不锈钢、镍合金(哈氏合金)或钛。
[0092]
在聚合反应流路(4)流通的液体的液温从精密地控制光学纯度的角度考虑，优选为10℃以下，更优选为8℃以下，进一步更优选为5℃以下。另外，优选在合流部(3)流通的液温也同样。
[0093]
在聚合反应流路(4)内流通的液体的流速优选为1ml/min~100ml/min，更优选为2ml/min~50ml/min。如果流速为上述范围内，则在保持良好的混合状态的同时从压损的观点考虑实用性更优异，优选。要说明的是，聚合反应流路(4)的流速(単位：ml/min)为原料溶液供给流路(1)与催化剂溶液供给流路(2)的流速的合计值。
[0094]
[后聚合反应部(5)]后聚合反应部(5)连接在上述流动式聚合中得到的聚合溶液流通的聚合反应流路(4)的更下游，将聚合溶液进一步动态搅拌，进行聚合，是以分子量上升为目的的部分。能够将溶液动态搅拌则可没有特别限制地适当选择，可列举例如具有混炼机、搅拌机的三颈烧瓶等。后聚合反应的溶液从维持光学纯度的角度考虑，优选通过恒温槽(7)控制为5℃以下，进一步优选0℃以下。后聚合反应部中的反应时间优选为60秒以上，更优选为600秒以上，特别优选为300分钟以上。从生产性的角度考虑，优选为3天以下。
[0095]
对于上述流动式聚合和后聚合反应部的连接部，从流动式聚合中的反应管直接导入是最简便的，另外使用管等连接也可以。连接部中的液温与上述聚合反应流路(4)或后聚合反应部(5)为相同程度的温度即可，流动式聚合系统中除去反应中的反应热是重要的，反应进行后的该连接部中，暂时温度上升至室温程度影响也少。
[0096]
[洗涤步骤]洗涤步骤是将经过上述后期聚合步骤的聚乳酸树脂用加入洗涤装置(10)内的洗涤溶剂(8)洗涤，以减少残留催化剂为目的的步骤。作为所使用的洗涤溶剂，不溶解聚乳酸树脂则可没有特别限制地适当选择，具体而言，可列举例如甲醇、乙醇、丙醇等醇类、乙酸乙酯、乙腈、己烷、丙酮和这些的衍生物等的烃系溶剂。洗涤时的温度可没有特别限制地选择，考虑到作业效率，优选室温~(溶剂的沸点-5℃)。对于溶剂的使用量没有特别限制，以重量比计相对于聚乳酸树脂使用5~20倍量、优选使用7~15倍量可有效地进行洗涤。将聚乳酸树脂和溶剂加入烧杯等容器，搅拌1分钟以上1小时以下后，通过过滤装置(9)过滤，由此可得到减少了残留有机催化剂的含量的聚乳酸树脂。
实施例
[0097]
以下，列举实施例和比较例具体说明本公开，但并不由此限定本公开的范围。
[0098]
(a)重均分子量(mw)数均分子量(mn)和分子量分布通过凝胶渗透色谱(gpc)法，测定聚苯乙烯树脂换算的重均分子量(mw)、数均分子量(mn)的值，以mw/mn的值评价分子量分布。测定仪器等的测定条件如下表所示。
[0099]
装置：1260 infinity(agilent technologies, inc.制)检测器：差示折射计(ri(refractive index)检测器)
预柱：polypore guard 7.5mm
×
50mm(agilent technologies, inc.制)试样侧柱：连接2根polypore 7.5mm
×
300mm(agilent technologies, inc.制)恒温槽温度：40℃流动相：氯仿试样侧流动相流量：1.0ml/分钟试样浓度：2mg/ml试样注入量：100μl数据采集时间：试样注入后~25分钟。
[0100]
(b)光学纯度由构成聚乳酸的l-乳酸和d-乳酸的构成比率求出光学纯度。对试样120mg添加12ml的氯仿，在室温下搅拌的同时溶解。移动至试样池长度20cm的试样池，用旋光计((株)atago制 polax-2l)测定。由得到的比旋光度通过采用聚乳酸的比旋光度-161的下式计算，求出光学纯度。
[0101]
光学纯度(%ee)=(聚合产物的比旋光度
÷‑
161)
×
100。
[0102]
(c)金属成分量聚合反应结束后，对聚合物1g用10倍量的二氯甲烷溶解，在二氯甲烷量的20倍量的甲醇中将聚合物的二氯甲烷溶液再沉淀1次，得到聚乳酸的固体。将得到的聚合物的固体0.2g用硝酸8ml溶解，用agilent-icp-oes-5100进行金属分析。分析的金属种类为ag、al、as、ba、ca、cd、co、cr、cu、fe、ga、ge、k、li、mg、mn、mo、na、ni、p、pb、sb、se、si、sn、sr、ti、zn、zr。
[0103]
(d)聚合物转化率流动式聚合后(分批式聚合前)的由原料单体向脂肪族聚酯树脂的转化率通过 1
h-nmr的峰通过下式求出。
[0104]
聚合物转化率(%)=(脂肪族聚酯的峰面积)/((脂肪族聚酯树脂的峰面积)+(原料单体的峰面积))
×
100。
[0105]
(e)弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力弹性模量、断裂伸长率和屈服点应力由使用tensilon rte-1210(商品名，a&d公司制)以通常试验模式得到的应力-应变曲线算出弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力。测定试样是溶解在二氯甲烷中使浓度达到10重量%以上20重量%以下制备的。将各试样溶液浇注在水平台上，在60℃减压干燥24小时，冲裁为jis k 6251的8号型哑铃状，用作弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力测定的试样。测定以拉伸速度：20mm/min、初期夹盘间隔：30mm进行，得到弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力的各特性值。要说明的是，试样厚度是将测定试样夹持安装时，使用厚度计测定，算出各特性值。
[0106]
(f)降温时的结晶化焓将试样加热至熔点以上的200℃后，冷却时的结晶化焓使用差示扫描量热计(dsc-25、ta instruments公司制)得到。升温、降温条件由室温以10℃/min升温至200℃，然后以5℃/min或2℃/min冷却至20℃，再次以10℃/min升温至200℃。计算冷却时的结晶化焓。
[0107]
(g)残留丙交酯含量将各试样溶解在氯仿-d中，通过1h-nmr峰由下式求出。另外根据需要将1h-nmr谱用
于得到的脂肪族聚酯树脂的一次结构的鉴定、树脂组成的确定。
[0108]
聚乳酸树脂中的l-丙交酯含量(ppm)=a/(a+b)
×
1000000a：源自l-丙交酯的峰的面积b：源自聚乳酸的峰的面积。
[0109]
(h)熔融加热评价向50ml茄型烧瓶中加入聚乳酸树脂试样1.0g，连接油旋转真空泵，使茄型烧瓶内为真空。将真空状态的茄型烧瓶浸渍于油浴中，在160℃加热3小时。进一步将油浴的温度升温至200℃，加热1.5小时后，解除真空泵，在氮气氛中加热熔融30分钟。将得到的熔融后的树脂用二氯甲烷溶解，由茄型烧瓶取出，将二氯甲烷风干，得到熔融加热后的树脂。可以说进行了该操作的聚乳酸树脂试样表示经过了熔融成型等暂时加热熔融步骤的聚乳酸树脂试样。
[0110]
[实施例1]在具有图1所示结构的反应装置中实施聚合。各部的详情如下所示。
[0111]
原料溶液供给流路：外径1/16英寸、内径1.0mm、长度30cm的sus316管催化剂溶液供给流路：外径1/16英寸、内径1.0mm、长度30cm的sus316管聚合反应流路：外径1/8英寸、内径2.14mm、长度1.3m的sus316管和外径1/4英寸、内径4.35mm、长度0.65m的sus316管 合流部：v字型微混合器(sus316l，流路1.0mm)(株式会社三幸精机工业)、后聚合反应部：200ml三颈烧瓶、搅拌翼、搅拌马达如图1所示，构成原料溶液供给流路的sus316管、构成催化剂溶液供给流路的sus316管、构成聚合反应流路的sus316管全部浸渍于设定于5℃的恒温槽中，将流路内的液温调整为5℃。要说明的是，另外进行的事前讨论的结果，原料溶液供给流路和催化剂溶液供给流路中确认存在极微量的水。后聚合反应部的三颈烧瓶通过浸渍于冰浴中调整为0℃。
[0112]
向2个玻璃容器的1个玻璃容器中添加l-丙交酯(l-ltd)66g、超脱水二氯甲烷(和光纯药株式会社、特级)180ml溶解后，浸渍分子筛3a进行脱水处理，制备原料溶液(2.5m)。在另1个玻璃容器中，制作反应催化剂1,5,7-三氮杂二环[4,4,0]癸-5-烯(tbd)的4.0mg/ml浓度的二氯甲烷溶液，浸渍分子筛3a，进行脱水处理，制作反应催化剂溶液。将原料溶液通过柱塞泵(株式会社ymc制 ui-22型)由导入口以2.7g/min向原料溶液供给流路输送。另外将反应催化剂溶液由导入口以0.54g/min向催化剂溶液供给流路输送。上述条件下的滞留时间(反应时间)合计为420秒。
[0113]
接着，将由聚合反应流路排出的聚合溶液导入后聚合反应部的三颈烧瓶。将聚合溶液导入三颈烧瓶40分钟后，由流动式聚合系统切离，以300rpm进一步进行20分钟聚合。
[0114]
将得到的聚合溶液用二氯甲烷稀释，滴加乙醇，滤取析出的白色沉淀。将沉淀物浸渍于相同量的乙醇中，搅拌后再次滤取，将得到的滤取物用真空干燥器干燥后，将滤取物的一部分溶解在氯仿中，测定重均分子量、数均分子量和分子量分布、光学纯度以及金属成分浓度。
[0115]
结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为61.2万、mn为31.8万、mw/mn为1.9、光学纯度为97.7%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0116]
[实施例2]
实施例1中将l-丙交酯的使用量变更为53g(2.0m)，除此以外与实施例1同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为58.5万、mn为34.2万、mw/mn为1.7、光学纯度为98.2%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0117]
[实施例3]实施例2中将后聚合反应部的温度变更为-8℃，除此以外与实施例2同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为50.8万、mn为26.4万、mw/mn为1.9、光学纯度为99.5%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0118]
[实施例4]实施例2中将后聚合反应部的反应时间变更为90分钟，除此以外，与实施例2同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为57.3万、mn为24.3万、mw/mn为2.4、光学纯度为99.4%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0119]
[实施例5]实施例2中将后聚合反应部的反应时间变更为300分钟，除此以外与实施例2同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为72.0万、mn为34.2万、mw/mn为2.1、光学纯度为99.4%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0120]
[比较例1]实施例1中，未实施后聚合反应部的聚合反应，除此以外与实施例1同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为43.1万、mn为23.4万、mw/mn为1.8、光学纯度为98.4%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0121]
[比较例2]实施例1中将l-丙交酯的使用量变更为92g(3.5m)，使流动式聚合系统中的反应温度为室温(20℃)，除此以外，与实施例1同样地实施。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为51，1万、mn为27.6万、mw/mn为1.9、光学纯度为94.7%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0122]
[比较例3]不使用流动式聚合系统，向三颈烧瓶中加入l-丙交酯10g、超脱水二氯甲烷44ml溶解后，浸渍于冰浴中，由此冷却到-5℃。向其中添加tbd 36mg，进行5分钟搅拌，进行聚合反应。各种分析的结果，得到的脂肪族聚酯树脂的mw为52.6万、mn为28.0万、mw/mn为1.9、光学纯度为96.3%ee。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0123]
上述实施例1~5、比较例1~3的流动式聚合和分批式聚合的主要聚合条件示于表1，得到的脂肪族聚酯树脂的重均分子量(mw)、数均分子量(mn)、分子量分布(mw/mn)和光学纯度示于表2。
[0124]
[表1]
。
[0125]
[表2]。
[0126]
[实施例6]图1所示的原料溶液供给流路、催化剂溶液供给流路、聚合反应流路全部浸渍于设定为5℃的恒温槽，流路内的液温调整为5℃。后聚合反应部的三颈烧瓶浸渍于冰浴，由此调整为0℃。
[0127]
准备2个玻璃容器，向1个玻璃容器中添加l-丙交酯66g、超脱水二氯甲烷180ml溶解后，浸渍分子筛3a进行脱水处理，制作原料溶液。在另1个玻璃容器中，制作反应催化剂1,5,7-三氮杂二环[4,4,0]癸-5-烯的4.0mg/ml浓度的二氯甲烷溶液，浸渍分子筛3a进行脱水处理，制作反应催化剂溶液。将原料溶液通过柱塞泵由导入口以2.7g/min向原料溶液供给流路输送。另外，将反应催化剂溶液由导入口以0.54g/min向催化剂溶液供给流路输送，实施流动式聚合步骤。上述条件下滞留时间(反应时间)合计为420秒。
[0128]
接着，将由聚合反应流路排出的聚合溶液导入后聚合反应部的三颈烧瓶。将聚合溶液导入三颈烧瓶40分钟后，由流动式聚合系统切离，以300rpm进一步聚合20分钟。
[0129]
将得到的聚合溶液用二氯甲烷稀释，滴加乙醇，滤取析出的白色沉淀。接着，将得到的白色沉淀10g与10倍量的乙醇加入烧杯中，搅拌20分钟，过滤，实施上述洗涤步骤，得到除去了有机催化剂的聚乳酸树脂。将该操作重复3次，将得到的聚乳酸树脂用设定为120℃的真空干燥器进行4小时干燥。
[0130]
对得到的聚乳酸树脂，测定分子量和分子量分布、光学纯度、金属成分浓度。结果重均分子量79.2万、数均分子量33.1万、mw/mn为2.39、光学纯度98%ee，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。使用该试样以差示扫描量热计的降温速度为5℃/min通过上述测定方法测定降温时的结晶化焓，结果为测定下限值以下(《0.1j/g)。
[0131]
[实施例7]实施例6中，改变流动式聚合步骤、后聚合步骤的条件，改变为重均分子量103.3万、数均分子量42.1万、mw/mn 2.45、光学纯度99%ee的聚乳酸树脂，除此以外，同样地实施。
测定降温时的结晶化焓，结果为测定下限值以下(《0.1j/g)。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0132]
[实施例8]实施例6中，将差示扫描量热计的降温速度变更为2℃/min，除此以外同样地实施。测定降温时的结晶化焓，结果为1.4j/g。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。
[0133]
[实施例9]将实施例6中使用的聚乳酸树脂通过上述熔融加热评价，得到熔融加热后的聚乳酸树脂。各种分析的结果，重均分子量为65.3万、数均分子量为20.3万、mw/mn为3.22、光学纯度为95%ee。将该聚乳酸树脂通过与实施例1同样的方法测定降温时的结晶化焓，结果为1.1j/g。另外，通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度为检测限以下。使用该聚乳酸树脂试样，测定弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力。
[0134]
[比较例4]通过与实施例1同样的方法测定使用锡化合物作为催化剂通过熔融聚合合成的聚乳酸树脂(重均分子量146.4万、数均分子量69.4万、mw/mn为2.11、光学纯度98%ee)的降温时的结晶化焓，结果为39.3j/g。通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度ca为17ppm、k为10ppm、na为4ppm、sn为2.7ppm，其它的金属元素浓度为检测限以下。
[0135]
[比较例5]比较例4中将差示扫描量热计的降温速度变更为2℃/min，除此以外同样地实施。测定降温时的结晶化焓，结果为42.0j/g。通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度ca为14ppm、k为10ppm、na为5ppm、sn为3.2ppm，其它的金属元素浓度为检测限以下。
[0136]
[比较例6]比较例4中使用的聚乳酸树脂通过上述熔融加热评价得到熔融加热后的聚乳酸树脂。各种分析的结果，重均分子量为63.4万、数均分子量13.7万、mw/mn为4.63、光学纯度为95%ee。对于该聚乳酸树脂通过与实施例1同样的方法测定降温时的结晶化焓，结果为18.1j/g。通过icp发光分析测定的各种金属元素浓度ca为17ppm、k为13ppm、na为7ppm、sn为2.8ppm，其它的金属元素浓度为检测限以下。使用该聚乳酸树脂试样，测定弹性模量、断裂伸长率、屈服点应力。
[0137]
上述的实施例6~实施例9和比较例4~比较例6的结果总结于以下的表3和表4。
[0138]
[表3]。
[0139]
[表4]
。
[0140]
如表4所示，实施例9中公开的聚乳酸树脂的弹性模量、屈服点应力高，断裂伸长率小，与比较例6对比，机械物性优异。
[0141]
符号说明1a
ꢀꢀꢀ
导入口(原料溶液)1b
ꢀꢀꢀ
导入口(反应催化剂溶液)1
ꢀꢀꢀꢀ
原料溶液供给流路2
ꢀꢀꢀꢀ
催化剂溶液供给流路3
ꢀꢀꢀꢀ
合流部4
ꢀꢀꢀꢀ
聚合反应流路5
ꢀꢀꢀꢀ
后聚合反应部6，7
ꢀꢀ
恒温槽8
ꢀꢀꢀꢀ
洗涤溶剂9
ꢀꢀꢀꢀ
过滤装置10
ꢀꢀꢀ
洗涤装置。