聚合物组合物的制作方法_5

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的聚合步骤相同。因此,省略了第一聚合步骤的具体说明。
[0129](第二聚合步骤)
[0130] 接下来说明第二制造方法中的第二聚合步骤。在该步骤中,首先,操作计量进料器 22和计量泵28以连续地供应在相应的罐(罐(21,27))中的第二单体和压缩性流体,从而 将第二单体和压缩性流体从相应的入口(29a,29b)引入到接触部29的管中。由于第二单 体和压缩性流体是连续地引入到接触部29的管中的,第二单体和压缩性流体彼此连续地 接触。结果,第二单体在接触部29中熔融或溶解。注意,在第二聚合步骤中引入第二单体 和压缩性流体的顺序和条件与第一聚合步骤中的那些相同,且因此省略了其具体说明。
[0131] 在本实施方式中,在第一聚合步骤中每单位时间通过计量进料器2供应的开环聚 合性单体的量(进料速率)与在第二聚合步骤中每单位时间通过计量进料器22供应的开 环聚合性单体的量(进料速率)之间的比率没有特别限制,且通过各进料器供应的单体的 量可基于所得嵌段的目标分子量的比率确定。
[0132] 将在反应部13中以熔融或溶解的状态产生的作为中间产物的聚合物从入口 33a 连续地供应至反应部33中。同时,将在接触部29中熔融或溶解的第二单体从入口 33b连 续地供应至反应部33中。结果,作为中间产物的聚合物和第二单体在反应部33中彼此连 续地接触。作为中间产物的聚合物和第二单体通过反应部33的搅拌装置充分搅拌,且通过 加热器33c加热至一定温度。结果,作为中间产物的聚合物和第二单体在反应部33中在作 为中间产物的聚合物中包含的催化剂的存在下聚合,从而获得作为最终产物的聚合物。反 应部33中进行的聚合的条件,例如温度、持续时间和压力没有特别限制,但是它们与反应 部13中的条件类似地设定。
[0133] 将反应部33中完成开环聚合反应之后获得的聚合物产物P从压力控制阀34排 出到反应部33的外部。聚合物产物P从压力控制阀34排出的速度优选为恒定的,以便将 填充有压缩性流体的聚合系统的内部压力保持为恒定,和产生均匀的聚合产物。对反应部 (13, 33)内部的进料系统、接触部(2, 29)内部的进料系统、计量进料器(2, 4, 22)、和计量泵 (6, 8, 28)的进料速度进行控制以保持压力控制阀34的背压恒定。
[0134] 在第二制造方法中,可合成包含立体复合物晶体的嵌段共聚物。在该方法中,以少 量的开环聚合性单体在等于或低于开环聚合性单体的熔点的温度下进行反应,且因此几乎 不发生外消旋化,并且通过连续的反应获得共聚物。从而,该方法是极其有用的。
[0135]〈〈聚合物组合物〉〉
[0136] 通过前述制造方法获得的聚合物组合物包含立体复合物晶体,且基本上不包含有 机溶剂,并且开环聚合性单体残留物的量为2摩尔%或更少。注意,"立体复合物晶体"是包 含作为光学异构体的一对组分(例如,聚-D-乳酸组分和聚-L-乳酸组分)的晶体。在本 实施方式中,由下式(i)表示的立体复合物结晶程度(S)优选为90%或更大,更优选95% 或更大。
[0137] (S) = [AHmsc/(AHmh+AHmsc) ]X100 (i)
[0138] 在式(i)中,AHnih为对立体复合物晶体的形成没有贡献的均相晶体(均聚物晶 体,homocrystal)的恪融热(J/g),其例如在聚乳酸的情况下是在低于190°C下观察到的。 而且,A Hmsc为立体复合物晶体的熔融热(J/g),其例如在聚乳酸的情况下是在190°C或更 高下观察到的。注意,在其中立体复合物结晶程度小于90 %的情况下,均相晶体对熔点的 影响可能不为不能被忽视的水平。在其中聚合物组合物为聚乳酸的情况下,为了实现前述 结晶程度参数,聚-D-乳酸组分对聚-L-乳酸组分的质量比率优选为90/10-10/90,更优选 40/60-60/40〇
[0139]〈开环聚合性单体残留物的量〉
[0140] 可例如由通过iH-NMR获得的源自开环聚合性单体的峰面积对源自聚合物的峰面 积的比率计算开环聚合性单体残留物的量。
[0141] 其具体方法如下。
[0142]〈〈其中开环聚合性单体为丙交酯的情况〉〉
[0143] 通过由JEOL Ltd.制造的核磁共振设备JNM-AL300在氘代氯仿中进行作为聚合物 组合物的聚乳酸的核磁共振(NMR)波谱法。在该情况下,计算归因于丙交酯的四重态峰面 积(4.98ppm-5.05ppm)对归因于聚乳酸的四重态峰面积(5. 10ppm-5.20ppm)的比率,并将 通过将计算的值乘以100而获得的值确定为开环聚合性单体残留物的量(摩尔% )。
[0144] 本实施方式中获得的聚合物组合物是通过不使用有机溶剂的制造方法制造的。因 此,聚合物组合物基本上不包含有机溶剂,且具有极少的开环聚合性单体残留物的量,所述 量为2摩尔%或更少(聚合率:98摩尔%或更大),优选1摩尔%或更少(聚合率:99摩 尔%或更大),更优选1,〇〇〇摩尔ppm或更小(聚合率:99. 9摩尔%或更大)。从而,聚合 物组合物在其安全性和稳定性方面优异。从而,聚合物组合物可广泛用于各种用途,例如日 用品、医药品、化妆品、和电子照相调色剂。
[0145] 注意,在本实施方式中,有机溶剂是用于开环聚合的有机物溶剂,且其溶解通过开 环聚合获得的聚合物。在其中聚合物组合物为立体复合物型聚乳酸的情况下,有机溶剂的 实例包括卤素溶剂(例如,氯仿和二氯甲烷)和四氢呋喃。短语"基本上不包含有机溶剂" 是指当通过以下测量方法测量聚合物产物中有机溶剂的量时,其量为检测极限或更低。
[0146](残留有机溶剂的测量方法)
[0147] 向进行测量的1质量份聚合物组合物中加入2质量份2-丙醇,并且将所得混合物 通过施加超声波分散30分钟,之后将所得物在冰箱(5°C )中储存1天或更长时间,从而提 取聚合物组合物中的有机溶剂。由此获得的上清液通过气相色谱(GC-14A,SHIMADZU)进行 分析,以确定聚合物组合物中的有机溶剂和单体残留物的量,从而测量有机溶剂的浓度。分 析的测量条件如下。
[0148]装置:SHIMADZU GC-14A
[0149]柱:CBP20-M 50-0. 25 [0150]检测器:FID
[0151]注入量:lyL-5yL
[0152]载气:He,2. 5kg/cm2
[0153] 氢气流速:0? 6kg/cm2
[0154]空气流速:0?5kg/cm2
[0155] 记录纸速度:5mm/分钟
[0156]灵敏度:Range101XAtten20
[0157]柱温度:40°C
[0158] 注入温度:150°C
[0159] 在其中根据常规制造方法通过加热到等于或高于单体熔点的较高温度以进行熔 融而获得聚合物组合物的情况下,导致热劣化,且结果,获得的聚合物变黄。另一方面,本实 施方式的聚合物组合物具有较少量的开环聚合单体残留物,且是通过在低温下的聚合而获 得的,由于此,可抑制变色(主要是黄化),且因此聚合物组合物在颜色方面是白色的。注 意,黄化的程度可用n值评价,其通过如下确定:制备2_厚的树脂圆片(pellet),并且通 过 SM 颜色计算器(color computer)(由 Suga Test Instruments Co.,Ltd?制造)根据 JIS-K7103对该圆片进行测量。在本实施方式中,聚合物产物为白色的意味着聚合物产物具 有5或更低的H值。
[0160] 本实施方式中获得的聚合物组合物的重均分子量可通过引发剂的量控制。聚合物 组合物的重均分子量没有特别限制,但是其典型地为12, 000-200, 000。当其重均分子量大 于200, 000时,由于提高的粘度,生产性(生产率)是低的,这在经济上不是有利的。当其 重均分子量小于120, 000时,可不是优选的,因为聚合物组合物可能具有不足以起到聚合 物组合物作用的强度。通过将本实施方式中获得的聚合物组合物的重均分子量Mw除以其 数均分子量Mn而获得的值优选为1. 0-2. 5、更优选1. 0-2. 0。当其值大于2. 0时,不是优选 的,因为聚合反应可不均匀地进行而制造聚合物组合物,且因此难以控制聚合物的物理性 质。
[0161] 在本实施方式中,在其中使用不包含金属原子的有机催化剂进行聚合的情况下, 获得基本上不包含金属原子的聚合物组合物。短语"基本上不包含金属原子"是指不包含 源自金属催化剂的金属原子。具体而言,当尝试通过常规分析方法例如ICP-AES、原子吸收 光谱法和比色法检测聚合物组合物中源自金属催化剂的金属原子时,在结果为检测极限或 更低时,可以说不包含源自金属催化剂的金属原子。源自金属催化剂的金属原子的实例包 括锡、错、钛、错和铺。
[0162]〈〈聚合物组合物的用途〉〉
[0163] 通过本实施方式的制造方法获得的聚合物组合物是通过不使用有机溶剂的方法 制造的,并且具有少量的单体残留物,且因此聚合物组合物在其安全性和稳定性方面优异。 从而,通过本实施方式的制造方法获得的聚合物组合物可广泛应用于多种用途,例如电子 照相显影剂、印刷油墨、建筑用涂料、化妆品和医用材料。可将多种添加剂用于聚合物组合 物以改善成型性、制作品质、降解性、拉伸强度、耐热性、储存稳定性、结晶性和耐候性。
[0164]〈〈本实施方式的效果〉〉
[0165] 在本实施方式中,通过如下连续地获得聚合物:连续地供应至少开环聚合性单体 和压缩性流体,使开环聚合性单体和压缩性流体接触,和容许开环聚合性单体通过开环聚 合而反应。在该情况下,反应的进度在聚合反应装置主体l〇〇b的反应部13的进料路径的 上游侧是慢的,且因此体系内的粘度低。反应的进度在其下游侧是快的,且因此体系内的粘 度高。结果,未产生局部粘度变化,且因此反应被加速。从而,与常规的间歇系统反应相比, 聚合反应所需的时间缩短。
[0166] 而且,根据本实施方式的聚合方法,由于以下原因,可以低的成本、低的环境负荷、 节约能源和优异的节能性提供具有优异的模塑成型性和热稳定性的聚合物组合物。
[0167] (1)与其中反应在高温(例如150°C或更高)下进行的熔融聚合方法相比,反应在 低温下进行。
[0168] (2)由于反应在低温下进行,几乎不发生副反应,且因此聚合物可以相对于加入的 开环聚合性单体的量的高的产率获得(即,未反应的开环聚合性单体的量少)。从而,可简 化或省略为了获得具有优异的模塑成型性和热稳定性而进行的用于除去未反应的开环聚 合性单体残留物的纯化步骤。
[0169] (3)由于可选择无金属的有机化合物作为其预期用途不赞成包含一定金属的聚合 物的制造中使用的催化剂,因此不必提供用于除去催化剂的步骤。
[0170] (4)在使用有机溶剂的聚合方法中,必须提供用于除去溶剂的步骤,从而产生作为 固体的聚合物组合物。而且,即使当进行用于除去有机溶剂的步骤时,也难以完全除去有机 溶剂。在本实施方式的聚合方法中,可省略用于除去有机溶剂的步骤,因为由于压缩性流体 的使用而不产生废液,且可通过一阶段步骤(one-stage step)获得干的聚合物组合物。
[0171] (5)由于使用压缩性流体,可在没有有机溶剂的情况下进行开环聚合反应。
[0172] (6)可实现聚合的均匀进行,因为开环聚合是在用压缩性流体使开环聚合性单体 熔融之后通过加入催化剂而进行的。从而,当制造光学
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