(57)【要約】脂肪族環状エポキシ、及び、エポキシ化大豆油からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ化合物；無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、及び、無水トリメリット酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸無水物；並びに、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、及び、パーオキシエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機過酸化物を含有するように構成してある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪族環状エポキシ、及び、エポキシ化大豆油からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ化合物、
無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、及び、無水トリメリット酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸無水物、並びに、
パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、及び、パーオキシエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機過酸化物を含有することを特徴とするポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤。
【請求項２】
前記エポキシ化合物と前記酸無水物との含有比が、重量比において、
エポキシ化合物：酸無水物＝１００：１０〜４０である請求項１記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤。
【請求項３】
脂肪族環状エポキシ、無水フタル酸、及び、パーオキシエステルからなる請求項１又は２記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤。
【請求項４】
前記脂肪族環状エポキシが、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートであり、
前記パーオキシエステルが、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、及び、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンである請求項３記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤。
【請求項５】
各成分の含有比が、重量比において、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート：無水フタル酸：ｔ−ブチルパーオキシラウレート：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン＝１００：２５〜３５：２０〜３０：２０〜３０である請求項４記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤。
【請求項６】
脂肪族環状エポキシ、及び、エポキシ化大豆油からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ化合物、
無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、及び、無水トリメリット酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸無水物、並びに、
パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、及び、パーオキシエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機過酸化物をポリ乳酸又はポリ乳酸生成前の中間体中に加え、反応させることによって得られるポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤。
【請求項７】
ポリ乳酸又は前記中間体とエポキシ化合物との重量比が１００：０．５〜５である請求項６記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤。
【請求項８】
請求項７記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤を、１〜１０重量％となるように、ポリ乳酸に添加する工程を有することを特徴とする乳酸系ポリマーの製造方法。
【請求項９】
請求項７記載のポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤を、１〜１０重量％となるように、ポリ乳酸に添加して得られた乳酸系ポリマー。
【請求項１０】
ポリプロピレン、ポリアミド、又は、ポリエチレンテレフタレートの結晶化を促進するためのものであって、
脂肪族環状エポキシ、及び、エポキシ化大豆油からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ化合物、
無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、及び、無水トリメリット酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸無水物、並びに、
パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、及び、パーオキシエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機過酸化物を含有することを特徴とする結晶化促進剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成を促進する添加剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、地球的規模での環境問題の解決策として、自然環境の中で分解するポリマー素材の開発が切望されており、脂肪族ポリエステを含む様々なポリマーの研究・開発、更に実用化の試みが活発化している。なかでも、微生物により分解されるポリマー、すなわち生分解性ポリマーに注目が集まっている。【０００３】
従来のポリマーはほとんどが石油資源を原料としているが、石油資源が将来的に枯渇すること、また石油資源を大量消費することにより、地質時代より地中に蓄えられていた二酸化炭素が大気中に放出され、地球温暖化が深刻化することが懸念されている。そこで、二酸化炭素を大気中から取り込み成長する植物資源を原料としたポリマーが合成できれば、カーボンニュートラルにより地球温暖化を抑制できることが期待できるのみならず、資源枯渇の問題も同時に解決できる可能性がある。このため、植物資源を原料とするポリマー、すなわちバイオマス利用ポリマーに注目が集まっている。【０００４】
上記２つの点から、バイオマス利用による生分解性ポリマーが、石油資源を原料とする従来のポリマーを代替していくことが期待されている。しかしながら、バイオマス利用の生分解性ポリマーは、一般に、力学特性、耐熱性が低く、また高コストといった課題がある。【０００５】
これらを解決するバイオマス利用の生分解性ポリマーとして、現在、最も注目されているのがポリ乳酸である。ポリ乳酸は植物から抽出したでんぷんを発酵することにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、バイオマス利用の生分解性ポリマーの中では力学特性、耐熱性、コストのバランスが最も優れている。そして、これを利用した成形品の開発が急ピッチで行われている。【０００６】
特に、乳酸（又はラクチド）を主たる構成単位とし、Ｌ−乳酸：Ｄ−乳酸＝８０：２０又はＬ−乳酸：Ｄ−乳酸＝２０：８０及びその双方を混合したステレオコンプレックスからなる乳酸系ポリマーは、融点が１４０〜１８０℃と充分に高く、しかも透明性に優れるため、包装材料や透明性を生かした成形品等として大いに期待されている。【０００７】
しかしながら、ポリ乳酸はガラス転移温度が６０℃前後であり、更に分子間結合力が小さいため、ガラス転移温度を越えると容易に変形してしまうといった問題がある。そのため、例えば８０℃にも達するような環境で使用する自動車内装材等へのポリ乳酸の用途は制限されている。【０００８】
また、乳酸系ポリマーを射出成形等して得られる容器は、剛性には優れているものの、耐熱性が低い、又は、耐熱性と耐衝撃性が共に低いので、例えば熱湯又は電子レンジを使用することができず、用途が限定されている。【０００９】
ポリ乳酸に耐熱性を付与するためには、成形加工時に金型冷却時間を長くするか、又は、成形後に成形品をアニール処理して、高度に結晶化する必要がある。しかし、成形時における長時間の冷却工程は実用的でなく、かつ結晶化が不充分になり易く、また、アニールによる後結晶化は成形品が結晶化する過程で変形しやすいという欠点が有る。【００１０】
樹脂の結晶化速度を上げる一般的な方法として、結晶化を促進させるための結晶核剤を添加する方法が知られており、例えば、以下に列挙するような方法が考案されている。【００１１】
特許文献１には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の結晶化を促進するため、結晶核剤としてテレフタル酸とレゾルシンを主な構成単位とする全芳香族ポリエステル微粉末を添加することが記載されている。【００１２】
特許文献２には、ラクチド熱可塑性プラスチック（ポリ乳酸）への、シリカやカオリナイトのような無機化合物の充填剤の添加により、硬度、強度、温度抵抗性を変えることが記載されており、実施例としては、Ｌ，ＤＬ−ラクチド共重合体に結晶核剤として乳酸カルシウム５重量％を添加し、温度１７０℃の加熱ロールで５分間ブレンドしたところ、得られたシートは剛性及び強度があり、かつ曇っていて、結晶化度が増加したことが記載されている。【００１３】
特許文献３には、結晶核剤として乳酸塩や安息香酸塩が記載されており、実施例として、ポリラクチドコポリマーに１％の乳酸カルシウムを配合し、滞留時間を２分間とし約８５℃に保持した型で射出成形したが、結晶化が不充分であったため、更に型中において約１１０〜１３５℃でアニーリングした例が記載されている。【００１４】
特許文献４には、通常結晶核剤として用いられるタルク、シリカ、乳酸カルシウム等を用いた乳酸系ポリマーは、一般の射出成形、ブロー成形、圧縮成形を適用しても、結晶化速度が遅く、得られる成形物の実用耐熱性が１００℃以下と低く、耐衝撃性も低いために、用途に制約があることが記載されている。【００１５】
特許文献５には、結晶核剤としてポリグリコール酸及びその誘導体をポリＬ−ラクチド等に加え、結晶化速度を上昇させることにより、射出成形サイクル時間を短縮させ、かつ、優れた力学的性質を有することが記載されており、射出成形の例として、冷却時間６０秒での結晶化温度は４５．５℃であることが記載されている。【００１６】
特許文献６には、乳酸系ポリマーに結晶核剤としてタルク、シリカ、乳酸カルシウム等を添加して、射出成形、ブロー成形、圧縮成形等を行うことにより成形品を得る方法が提案されている。【００１７】
しかしこの方法では、熱処理を施していないために結晶化が不充分であるうえに、ポリマーの結晶化速度が遅いため生産性に劣るという問題がある。【００１８】
特許文献７〜１２には、ポリ乳酸の耐熱性を上げるために、例えば、結晶核剤として無機フィラーを添加することが等に開示されており、その中でもタルクが効果的であることが記載されている。【００１９】
しかしながら、汎用のタルクをポリ乳酸繊維に適用した場合、タルクの粒子径が大きいために、繊維にした場合には強度が大きく低下してしまう。【００２０】
また、シート状に押出成形する際の流動化のための加熱で結晶を完全に融解させてしまった後、通常のロール冷却を行ってシートを製造し、容器等に熱成形しても、工程中に結晶化が充分に進まず、その結果、得られた成形品は耐熱性に劣るものとなる。【００２１】
特許文献１３には、ポリ−Ｌ−ラクチド等に結晶核剤としてポリグリコール酸及びその誘導体を加えて、結晶化速度を上昇させることにより、射出成形のサイクル時間を短縮するとともに、成形品の機械的特性を向上させる方法が提案されている。【００２２】
特許文献１４には、結晶核剤及び結晶化促進剤としてワックスを用い、成形品を結晶化温度で熱処理する方法及び結晶化温度に設定した金型内で一定時間保持する方法が開示されている。【００２３】
しかし、結晶核剤として使用されるワックスは、一般にポリ乳酸との相溶性が悪くブリードアウトしてくるため、少量しか添加できず、結晶核の形成には不充分である。【００２４】
特許文献１５には、乳酸系ポリマーに結晶核剤としてタルク等を添加して結晶化速度の速いシートを製造し、加熱された金型にて短時間に成形可能な製造方法が開示されている。【００２５】
特許文献１６には、ポリ乳酸に結晶核剤としてタルクを２５質量％程配合した結果、ポリ乳酸の結晶化時間が短縮（３０秒）され、射出成形サイクル中に結晶化されることが可能となり、成形品の耐熱性が１００℃以上に改善されたことが開示されている。【００２６】
しかしながら、ポリ乳酸にタルクを２５質量％も添加すると、成形品の比重が増えてしまい好ましくない。また、ポリ乳酸に特有の透明性が損なわれてしまう。【００２７】
特許文献１７にはメラミン化合物粒子を結晶核剤とすることが開示されている。【００２８】
特許文献１８にはポリグリコール酸及びその誘導体をポリ乳酸の結晶核剤として用いることが記載されている。【００２９】
特許文献１９にはポリ乳酸用結晶核剤として、ポリ乳酸樹脂と反応性を有する重合体粒子（エポキシ基、ヒドロシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、イソシアネート基、酸無水物基、酸塩化物基から選ばれる１種又は２種以上の反応基を含有する結晶核剤）と増粘剤、コアーシャル型グラフト共重合体、可塑剤、結晶核剤、難燃剤、滑剤を含有することを特徴とする乳酸樹脂組成物が開示されている。【００３０】
特許文献２０にはポリ乳酸にリン酸エステル金属塩系の造核剤を添加することが記載されている。【００３１】
特許文献２１には、ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸からなるステレオコンプレックスの粒子を結晶核剤とすることが開示されている。【００３２】
また近時、ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸の溶融混合物であるステレオコンプレックスによりポリ乳酸の耐熱性を向上させることが注目されている（非特許文献１）。ポリ乳酸のホモ結晶の融点は約１８０℃であるのに対して、ステレオコンプレックスの融点は約２３０℃になる。【００３３】
ところが、ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸を混合しただけでは、ステレオコンプレックスの結晶の他にホモ結晶が生成するため、完全なステレオコンプレックスはできない。このことは、ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸を混合して得られたポリ乳酸に対して示差熱分析を行うと、２３０℃付近に現れるステレオコンプレックス結晶の吸熱ピークの他に、１８０℃付近にホモ結晶の吸熱ピークが現れることから明らかである。【００３４】
特許文献２２にはステレオコンプレックスを形成させるための結晶核剤として、リン酸エステル金属塩と含水珪酸マグネシウム（タルク）を用いる発明が開示されている。【００３５】
【特許文献１】特開昭６０−８６１５６号公報
【特許文献２】特表平４−５０４７３１号公報（ＷＯ９０／０１５２１号公報）
【特許文献３】特表平６−５０４７９９号公報
【特許文献４】特開平８−１９３１６５号公報
【特許文献５】特開平４−２２０４５６号公報
【特許文献６】特開平８−１９３１６５号公報
【特許文献７】特開平９−２７８９９１号公報
【特許文献８】特開平１１−５８４９号公報
【特許文献９】特開平１１−１１６７８３号公報
【特許文献１０】特開２００３−３２７８０３号公報
【特許文献１１】特開２００３−３２８７７９号公報
【特許文献１２】特開２００５−２９９０６７号公報
【特許文献１３】特開平４−２２０４５６号公報
【特許文献１４】特開平１１−１０６６２８号公報
【特許文献１５】特開２００４−２６９５８８号公報
【特許文献１６】特開２００３−２５３００９号公報
【特許文献１７】特開２００５−２７２６７９号公報
【特許文献１８】特開平４−２２９４５６号公報
【特許文献１９】特開２００６−１９３５６１号公報
【特許文献２０】特開２００１−２２６５７１号公報
【特許文献２１】特開２００５−２９０２５７号公報
【特許文献２２】特開２００３−１９２８８４号公報
【非特許文献１】Macromolecular Bioscience, 2005, 5, 569-597
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、上記の結晶核剤を用いても、ポリ乳酸の結晶化の速度は遅く、耐熱性及び耐衝撃性を兼ね備えた乳酸系ポリマーを効率的に生産するには課題が多い。また、タルク等の無機化合物からなる結晶核剤を使用すると、得られる成形品の密度が大きくなり、用途によっては不都合が生じる。【００３７】
そこで本発明は、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成を促進し、耐熱性及び耐衝撃性に優れた乳酸系ポリマーを効率的に供出しうるステレオコンプレックス形成促進剤を提供すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
すなわち本発明に係るポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進剤は、脂肪族環状エポキシ、及び、エポキシ化大豆油からなる群より選ばれる少なくとも１種のエポキシ化合物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、及び、無水トリメリット酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸無水物、並びに、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、及び、パーオキシエステルからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機過酸化物を含有することを特徴とする。なお、この明細書で「含有する」とは、各物質が物理的に混合しているという意味の他、各物質の一部又は全部が化学反応して別物質になっている場合も含む。以下に本発明を詳述する。【００３９】
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤は、特定の種類の、エポキシ化合物、酸無水物、及び、有機過酸化物を含有するものである。【００４０】
本発明で用いるエポキシ化合物は、脂肪族環状エポキシ、又は、エポキシ化大豆油である。前記脂肪族環状エポキシとしては特に限定されないが、例えば、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ＹＤＣＮ７００−５（東都化成社製）等が挙げられる。前記エポキシ化大豆油としては特に限定されないが、例えば、ニューザイダー（日本油脂社製）等が挙げられる。これらのエポキシ化合物は、必要に応じて、１種が単独で配合されても良く、２種以上が混合して配合されても良い。【００４１】
本発明で用いる酸無水物は、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、又は、無水トリメリット酸である。これらの酸無水物は、必要に応じて、１種が単独で配合されても良く、２種以上が混合して配合されても良い。【００４２】
本発明で用いる有機過酸化物は、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、又は、パーオキシエステルである。前記パーオキシケタールとしては特に限定されないが、例えば、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バルレート、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン等が挙げられる。【００４３】
前記ハイドロパーオキサイドとしては特に限定されないが、例えば、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等が挙げられる。【００４４】
前記パーオキシジカーボネートとしては特に限定されないが、例えば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジ−２−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−ｓｅｃ−ブチルパーオキシジカーボネート等が挙げられる。【００４５】
前記パーオキシエステルとしては特に限定されないが、例えば、クミルパーオキシネオデカノエート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（３−メチルベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−３−メチルベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。【００４６】
これらの有機過酸化物は、必要に応じて、１種が単独で配合されても良く、２種以上が混合して配合されても良い。なお、有機過酸化物を添加しない場合でも、ポリ乳酸分子の中にエポキシ樹脂が生成し、いわゆるインターポリマーネットワークを構成し、耐熱性及び耐衝撃性に対して一定の効果が期待できる。しかし、より効果を上げるためには有機過酸化物の添加が極めて有効である。【００４７】
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤において、前記エポキシ化合物と前記酸無水物とは過不足なく反応する比で加えられ、それらの含有比は、重量比において、エポキシ化合物：酸無水物＝１００：１０〜４０であることが好ましい。エポキシ化合物に対する酸無水物の含有量がこの範囲から逸脱すると、ステレオコンプレックス形成促進効果が不充分となる。より好ましくは、エポキシ化合物：酸無水物＝１００：２５〜４０である。
なお、本発明はその機構が明らかではなく、ポリ乳酸の分子鎖と添加したステレオコンプレックス形成促進剤を構成する各試薬（すなわち前記エポキシ化合物、酸無水物、及び有機過酸化物、以下試薬と言うときもある）とが反応している可能性もある。よって、エポキシ化合物と酸無水物の配合比も幅のあるものとなる。
本発明における前記試薬とポリ乳酸との反応例はなく、有機反応機構上も解明されていない。ポリ乳酸の分子鎖と添加した試薬が反応している可能性もある。したがって、エポキシ化合物と酸無水物との配合比も若干の幅がある。また単純なインターポリマーネットワークとは考え難い。【００４８】
また、前記エポキシ化合物と前記有機過酸化物との含有比は、重量比において、エポキシ化合物：有機過酸化物＝１００：２５〜３００であることが好ましい。エポキシ化合物に対する有機過酸化物の含有量がこの範囲から逸脱すると、ステレオコンプレックス形成促進効果が不充分となる。【００４９】
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤のなかでも、脂肪族環状エポキシ、無水フタル酸、及び、パーオキシエステルからなるものが好ましく、とりわけ、前記脂肪族環状エポキシが、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートであり、前記パーオキシエステルが、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、及び、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンであるものがより好ましい。
これら各成分の含有比は、重量比において、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート：無水フタル酸：ｔ−ブチルパーオキシラウレート：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン＝１００：２５〜３５：２０〜３０：２０〜３０であることが好ましい。
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤がこのような組成であると、形成されたポリ乳酸の結晶がステレオコンプレックスのみとなり、耐熱性及び耐衝撃性に極めて優れたポリ乳酸を得ることができる。更に、このようにステレオコンプレックス形成促進剤を添加したポリ乳酸は自己消火性を有し、火がついても燃え広がらず、自ら鎮火することができる。【００５０】
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤は、適宜必要に応じて、エポキシ化合物、酸無水物、及び、有機過酸化物以外の成分を含有してもよく、例えば、タルク等の従来公知の結晶核剤を配合してもよい。【００５１】
本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤を用いてポリ乳酸のステレオコンプレックス形成を促進させるためには、まず、ポリ乳酸又はポリ乳酸生成前の中間体と前記エポキシ化合物が、重量比において、ポリ乳酸（前記中間体）：エポキシ化合物＝１００：０．５〜５となるように、ポリ乳酸又は前記中間体に本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤を添加し、何らかの反応（具体的な反応構造はいまだ解明されておらず、化学的な反応が生じているのか、単に物理的に混合されているのかはわからないが、ここではそれらを総称して反応という）を生起して、ステレオコンプレックス形成開始剤を作成し、次いで、このステレオコンプレックス形成開始剤を、１〜１０重量％となるように、ポリ乳酸に添加して、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成を促進する。このようなポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤もまた、本発明の１つであり、更に、このようなポリ乳酸のステレオコンプレックス形成工程を有する乳酸系ポリマーの製造方法もまた、本発明の１つである。【００５２】
すなわち、本発明に係るポリ乳酸のステレオコンプレックス形成開始剤は、ポリ乳酸又はポリ乳酸生成前の中間体と本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤を含有するか、ポリ乳酸又は前記中間体中で反応させることにより、ポリ乳酸分子鎖と反応したものであって、前記ポリ乳酸又は前記中間体と前記エポキシ化合物又は試薬の総量との含有比が、重量比において、ポリ乳酸又は前記中間体：エポキシ化合物又は試薬の総量＝１００：０．５〜５であることを特徴とする。【００５３】
また、本発明に係る乳酸系ポリマーの製造方法は、本発明に係るステレオコンプレックス形成開始剤を、１〜１０重量％となるようにポリ乳酸に添加するか、ポリ乳酸製造工程においてステレオコンプレックス形成促進剤又はステレオコンプレックス形成促進剤を構成する前記試薬を適宜の順序で添加することを特徴とする。本発明に係るステレオコンプレックス形成開始剤の添加量が１重量％未満であると、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成促進効果が不充分であり、１０重量％を超えると、ポリ乳酸に対する添加剤の量が多くなりすぎ、かえって耐熱性や耐衝撃性の悪化を招く。より好ましくは、３〜７重量％である。当該製造方法により得られたポリ乳酸系ポリマーもまた、本発明の１つである。【００５４】
本発明に係る製造方法により得られた乳酸系ポリマーから成形品を得るためには、カレンダー成形、フィルム成形、押出し成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形等の種々の成形加工方法を利用することができる。【００５５】
本発明者が、更に鋭意研究を行なったところ、本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤を、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の他の高分子に添加しても、結晶化の促進効果が得られることが判明した。従って、本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の他の高分子の結晶化を促進する際に結晶化促進剤として使用しても有用である。このような結晶化促進剤もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００５６】
このように本発明によれば、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成が促進され、耐熱性及び耐衝撃性に優れた乳酸系ポリマーを効率的に得ることができる。本発明により得られた乳酸系ポリマーは、密度の増加も抑えられ、また、成形加工時の樹脂流れや離型性にも優れる。特に、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、無水フタル酸、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、及び、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンからなるステレオコンプレックス形成促進剤又はステレオコンプレックス形成開始剤を用いてポリ乳酸を結晶化させた場合、ステレオコンプレックスのみからなり、耐熱性が極めて優れ自己消火性を有する乳酸系ポリマーが得られる。また、本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤と同様の組成を有する結晶化促進剤は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の他の高分子の結晶化も促進するので、これらの樹脂成形品の製造に要する時間を短縮することができ、ひいては製造コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ＤＳＣによる分析結果を示すグラフ。
【図２】ＷＡＸＤによる分析結果を示すグラフ。
【図３】ＤＳＣによるポリエチレン（処理方法：Ｂ）の分析結果を示すグラフ。
【図４】ＤＳＣによるポリエチレン（処理方法：Ｃ）の分析結果を示すグラフ。
【図５】ＤＳＣによるポリプロピレン（処理方法：Ａ）の分析結果を示すグラフ。
【図６】ＤＳＣによるポリプロピレン（処理方法：Ｂ）の分析結果を示すグラフ。
【図７】ＤＳＣによるポリプロピレン（処理方法：Ｃ）の分析結果を示すグラフ。
【図８】ＤＳＣによるナイロン１１（処理方法：Ａ）の分析結果を示すグラフ。
【図９】ＤＳＣによるナイロン１１（処理方法：Ｂ）の分析結果を示すグラフ。
【図１０】ＤＳＣによるナイロン１１（処理方法：Ｃ）の分析結果を示すグラフ。
【図１１】ＤＳＣによるポリエチレンテレフタレート（処理方法：Ａ）の分析結果を示すグラフ。
【図１２】ＤＳＣによるポリエチレンテレフタレート（処理方法：Ｂ）の分析結果を示すグラフ。
【図１３】ＤＳＣによるポリエチレンテレフタレート（処理方法：Ｃ）の分析結果を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【００５９】
＜試験例１＞
レイシアＨ４００（ポリ−Ｌ−乳酸、三井化学社製）に対して、下記の表１に示す組成のステレオコンプレックス形成促進剤を加え、ステレオコンプレックス形成開始剤である、所謂、マスターバッチ（サンプル１〜８）を調製した。なお、表１中の数値の単位は全て重量％である。【００６０】
【表１】
2008081639.tif 000002
【００６１】
ここで、表１中の各成分は以下のとおりである。
１）セロキサイド２０２１Ｐ；３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（ダイセル化学工業社製）
２）ＹＤＣＮ７００−５；ノボラック型エポキシ樹脂（東都化成社製）
３）リカシッドＨＴ−ＩＡ；テトラヒドロ無水フタル酸（新日本理化社製）
４）パーブチルＬ；ｔ−ブチルパーオキシラウレート（日本油脂社製）
５）パーヘキサ２５Ｚ；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂社製）【００６２】
次いで、前記マスターバッチ（サンプル１〜８）を、レイシアＨ４００に対して、５重量％となるように添加し、試験片を作製し、得られた試験片を１００℃の熱水で２分間処理し、各種の評価試験を行った。結果を表２に示した。なお、表２中のコントロールは、レイシアＨ４００のみから作製した試験片を用いたものである。【００６３】
【表２】
2008081639.tif 000003
【００６４】
なお、各評価項目は以下の方法に準拠して試験を行った。
加重たわみ温度；ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１
引張強度；ＪＩＳ  Ｋ  ７１６１
伸び；ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３
曲弾性率；ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１
アイゾット衝撃強度；ＪＩＳ  Ｋ  ７１１０
ガラス転移温度；ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１【００６５】
サンプル１、３〜８のステレオコンプレックス形成開始剤を添加して得られた試験片のガラス転移温度は、表２に示すとおり、コントロール（レイシアＨ４００のみ）のガラス転移温度より顕著に上昇したことが判明した。【００６６】
＜試験例２＞
ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ）（レイシアＨ４００、三井化学社製）に対して、下記の表３に示すように、各種組成のステレオコンプレックス形成促進剤を加え、ステレオコンプレックス形成開始剤（サンプル９〜１１）を調整した。【００６７】
【表３】
2008081639.tif 000004
【００６８】
なお、表３中の成分は以下のとおりである。
６）ニューザイダー；エポキシダイズ油（日本油脂社製）【００６９】
前記ステレオコンプレックス形成開始剤の各サンプルとポリ−Ｄ−乳酸（ＰＤＬＡ）とを、それぞれ５重量％になるようにクロロホルムに溶解したものを混合し、ポリマー溶液を調製した。【００７０】
得られたポリマー溶液からキャストフィルムを作成し、当該フィルムに対してＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、示差走査熱量分析）及びＷＡＸＤ（Ｗｉｄｅ−ａｎｇｌｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、広角Ｘ線回折）による測定を行った。結果を図１及び図２に示した。【００７１】
図１に示されたＤＳＣによる分析結果から明らかなように、ステレオコンプレックス形成開始剤を添加していないコントロール（ＰＬＬＡ＋ＰＤＬＡのみ）と、サンプル９及びサンプル１０のステレオコンプレックス形成開始剤を添加したＰＤＬＡには、１６３℃〜１７６℃にホモ結晶の融点が観察されるのに対し、サンプル１１のステレオコンプレックス形成開始剤を添加したＰＤＬＡにはホモ結晶の融点は観察されず、２２３．９℃にステレオポリマーの結晶に由来する融点のみが観察された。【００７２】
この事実は、図２に示されたＷＡＸＤによる分析結果でも観察された。図２に示すように、ステレオコンプレックス形成開始剤を添加していないコントロール（ＰＬＬＡ＋ＰＤＬＡのみ）と、サンプル９及びサンプル１０のステレオコンプレックス形成開始剤を添加したＰＤＬＡの結晶には１７°付近にホモ結晶の反射ピークが観察されるのに対して、サンプル１１のステレオコンプレックス形成開始剤を添加したＰＤＬＡには当該ピークは観察されず、１２、２２、２４°付近のステレオコンプレックスのみの反射ピークが観察された。【００７３】
＜試験例３＞
表１に記載のサンプル１において、ポリ乳酸（レイシアＨ４００）を表４に示す他の樹脂に替えることにより、樹脂９８．４重量％に対し、結晶化促進剤（セロキサイド２０１２Ｐ：無水フタル酸：パーブチルＬ：パーヘキサ２５Ｚ＝１：０．３：０．１５：０．１５（重量比））を２．６重量％添加した樹脂組成物が得られた。これらの樹脂組成物について、ＤＳＣにより結晶化温度（Ｔｃ）と結晶化エントロピー（ΔＨ）を測定して、各樹脂に対する前記結晶化促進剤の結晶化促進効果を調べた。結果を表４及び図３〜１３に示した。【００７４】
なお、表４中の処理方法Ａ〜Ｃは以下の通りである。
Ａ：各樹脂のペレットをそのままＤＳＣにより測定した。
Ｂ：結晶化促進剤を添加せずに、各樹脂のペレットを押出し機で融解させたものをＤＳＣにより測定した。
Ｃ：各樹脂のペレットに結晶化促進剤を添加した後、押出し機で融解させたものをＤＳＣにより測定した。【００７５】
また、ＤＳＣの測定条件は以下の通りである。
測定装置：ブルカー・エイエックスエス社製  ＤＳＣ３１００ＳＡ
窒素流量：３０ｍＬ／ｍｉｎ
標準試料：α−アルミナ
昇温速度：１０℃／ｍｉｎ
降温速度：５℃／ｍｉｎ【００７６】
【表４】
2008081639.tif 000005
【００７７】
試験の結果、ポリエチレンに結晶化促進剤を添加した場合は結晶化促進効果は認められなかった。一方、ポリプロピレンに結晶化促進剤を添加した場合は、Ｔｃが上昇するとともに、結晶化ピークが鋭くなっており、結晶化促進効果が認められた。また、ナイロン１１に結晶化促進剤を添加した場合は、Ｔｃが上昇しており、結晶化促進効果が認められた。更に、ポリエチレンテレフタレートに結晶化促進剤を添加した場合は、Ｔｃが上昇するとともに、結晶化ピークが鋭くなっており、結晶化促進効果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によって、ポリ乳酸のステレオコンプレックス形成が著しく促進され、耐熱性及び耐衝撃性に優れた乳酸系ポリマーを効率的に製造することができ、生分解性ポリマーである乳酸系ポリマーの製造コストを低減しその普及を図ることができる。特に、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、無水フタル酸、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、及び、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサンからなるステレオコンプレックス形成促進剤を用いてポリ乳酸を結晶化させた場合に得られる乳酸系ポリマーは、ステレオコンプレックスのみからなり、耐熱性が極めて優れており自己消火性を有するので、発火の危険があるような箇所に好適に使用することができ、また、通常は発火することが想定されていない、例えば電化製品の本体等に使用することによって電池等の不具合に起因する突発的な火災を防ぐこともできる。また、本発明に係るステレオコンプレックス形成促進剤と同様の組成を有する結晶化促進剤は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の他の高分子の結晶化も促進するので、これらの樹脂成形品の製造に要する時間を短縮することができ、ひいては製造コストを削減することが可能となる。
【図１】
2008081639.tif 000006
【図２】
2008081639.tif 000007
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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