(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒の残留物を含有するポリ（ヒドロキシ酸）であるポリマーを、その融解温度を超える温度で過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される過酸化物で処理することにより、前記ポリマーを熱的に安定化させる方法であって、前記過酸化物は、前記ポリマーの重量に基づいて０．２ｗｔ％未満の量で使用され、かつ、前記過酸化物のペルオキシ官能基（ｐ）と金属（Ｍ）とのモル比は、１から１００までの範囲であり、前記金属（Ｍ）は、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、およびＧｅ（ＩＩ）からなる群より選択される方法。
【請求項２】
前記ポリマーが、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒を使用して、１つまたは複数のモノマー、ダイマー、および／またはオリゴマーを重合することにより得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーが開環溶融重合によって得られる、前記請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ａ）ヒドロキシ酸の１つまたは複数のモノマー、ダイマー、および／またはオリゴマーを、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒を使用して、ポリ（ヒドロキシ酸）に変換するステップと、
ｂ）前記ポリ（ヒドロキシ酸）を、その融解温度を超える温度で過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される過酸化物で処理するステップとを含むポリ（ヒドロキシ酸）を調製する方法であって、前記過酸化物は、前記ポリ（ヒドロキシ酸）の重量に基づいて０．２ｗｔ％未満の量で使用され、かつ、前記過酸化物のペルオキシ官能基（ｐ）と金属（Ｍ）とのモル比は、１から１００までの範囲であり、Ｍは、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、およびＧｅ（ＩＩ）からなる群より選択される方法。
【請求項５】
前記ポリ（ヒドロキシ酸）がポリラクチドである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）が開環溶融重合によって行われる、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記触媒がＳｎ（ＩＩ）含有触媒であり、かつ、前記金属がＳｎ（ＩＩ）である、前記請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｓｎ（ＩＩ）含有触媒が２−エチルヘキサン酸Ｓｎ（ＩＩ）である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記過酸化物が、有機ヒドロペルオキシド、過酸化ケトン、およびこれらの混合物より選択される、前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記過酸化物が有機ヒドロペルオキシドである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ヒドロペルオキシドが、１，１，３，３−テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クミルヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔ−アミルヒドロペルオキシド、および１，２−ジイソプロピルベンゼンモノヒドロペルオキシドからなる群より選択されるヒドロペルオキシドである、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
生分解性ポリマーは、継続的に開発されている一群の材料である。生分解性ポリマーの中にはポリ（ヒドロキシ酸）があり、ポリ（ヒドロキシ酸）は、カルボン酸基とヒドロキシル基の両方を含有するモノマーから作製されるポリマーである。このようなポリマーの例には、ポリ乳酸（すなわちポリラクチド、ＰＬＡ）、ポリ（ヒドロキシ酪酸）、ポリグリコール酸、およびポリ（ε−カプロラクトン）が含まれる。ポリ乳酸は、大抵の場合はラクチド（すなわち乳酸ダイマー）から調製され、現在は縫合糸、分解性骨釘、および薬剤の徐放などの医療用途に使用されている。
現在、医療用途以外へのポリ乳酸の使用に関心が高まっており、ほんのいくつかの例を挙げると、衛生用品、農業用フィルム、および包装用途などがある。
【０００２】
ポリ乳酸は、ポリエステルの生成に一般的な重縮合反応によって、直接生成できる。しかし、最大のモル質量は、ラクチドの開環重合によって達成される。この開環重合は、触媒の使用を必要とする。Ｓｎ（ＩＩ）含有触媒、特に、２−エチルヘキサン酸Ｓｎ（ＩＩ）（一般的にはオクチル酸スズ（ＩＩ）と呼ばれる）が、この目的に対して最も広範に使用される触媒であるが、Ｓｂ、Ｐｂ、およびＢｉ含有触媒も適切な触媒として知られている。
【０００３】
ＰＬＡの主な欠点の１つは、その熱安定性および加水分解安定性が不十分なことであり、このことが、処理の制御に問題を引き起こし、最終生成物に望ましくない特性を付与する。ＰＬＡの融解分解は広範に研究されており、望ましくない分解の主要な理由の１つは、触媒の残留物によって触媒される解重合であると思われている。ある種の過酸化物を加えることで、ポリマー中の残留スズ触媒を失活させ、これにより、融解分解を遅延させることができることが、見出された（ＳｏｄｅｒｇａｒｄおよびＮａｓｍａｎ、Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、３５巻、１９９６年、７３２〜７３５ページ）。
しかし、この文書は、ポリマー重量に基づいた過酸化物の量と、使用する必要な過酸化物／Ｓｎ（ＩＩ）比とを開示していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ＰＬＡを熱的に安定化させる方法を最適化する必要性がある。この最適化が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、ＰＬＡの熱安定性を、過酸化物の濃度と過酸化物／Ｓｎ（ＩＩ）モル比とを調節することにより、最適化できることを見出した。より具体的には、熱安定性の改善、すなわち分解の最小化は、特定の種類の過酸化物を、樹脂およびＳｎ（ＩＩ）に対して限定された濃度範囲内で使用することによって、達成できることが見出された。同じ効果は、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、およびＧｅ（ＩＩ）含有触媒を使用しても得られる。
【０００６】
Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒は、他のポリマー、特に、開環重合も伴うポリマーの調製にも使用される。過酸化物の種類と量の同じプラス効果は、本発明の方法をこのような他のポリマーに適用することによっても得ることができる。
【０００７】
過酸化物の使用は、残留Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、およびＧｅ（ＩＩ）を失活させる本発明の方法に必要ではあるが、使用する過酸化物の量は、ポリマー鎖の変化を最小化し、かつ、最終生成物中の過酸化物分解生成物の量を減少させるためには、比較的少なくすべきである。このような分解生成物は黄変を引き起こす恐れがあるし、臭気および／または味を残してしまう恐れもあり、したがって、これらの存在は、食品との接触を意図する生成物には望ましくない。特に、クミルヒドロペルオキシドなど、芳香族過酸化物の分解生成物は、これらの望ましくない副作用を付与することが知られている。
【０００８】
したがって、本発明は、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒の残留物を含有するポリマーを、その融解温度を超える温度で過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される過酸化物で処理することにより、上記ポリマーを熱的に安定化させる方法であって、上記過酸化物は、上記ポリマーの重量に基づいて０．２ｗｔ％未満の量で使用され、かつ、上記過酸化物のペルオキシ官能基（ｐ）と金属（Ｍ）とのモル比、すなわちｐ／Ｍは、１から１００までの範囲であり、Ｍは、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、およびＧｅ（ＩＩ）からなる群より選択される、方法に関する。最も好ましくは、ＭはＳｎ（ＩＩ）である。ポリマーの金属（Ｍ）含有量を測定する手順は、以下に記載する。
【０００９】
ポリマーの分解を最小化するためには、モル比ｐ／Ｍは、１００未満にすべきであり、好ましくは１から５０までであり、より好ましくは１から２０までであり、最も好ましくは１から１０までである。モル比ｐ／Ｍは、残留含金属触媒を効果的に失活させ、ポリマーの色を改善（黄色化の抑制）し、透明度を改善するためには、少なくとも１にすべきである。
ペルオキシ官能基（ｐ）の数は、過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される過酸化物に存在し、由来する−Ｏ−Ｏ−官能基の総数と定義される。したがって、ペルオキシ官能基１ｍｏｌは、上記過酸化物のモル数に、上記過酸化物１分子当たりのペルオキシ官能基の数を乗算したものを指す。ペルオキシ官能基の数には、過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物以外の、他の種類の過酸化物に由来する任意のペルオキシ官能基は含まれない。
【００１０】
過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択され、本方法中に使用される過酸化物の量は、ポリマーの重量に基づいて０．２ｗｔ％未満、好ましくは０．１５ｗｔ％未満、より好ましくは０．１ｗｔ％未満にすべきである。本方法に使用される上記過酸化物の量は、ポリマーの重量に基づいて、好ましくは０．０００１ｗｔ％より多く、より好ましくは０．０００２ｗｔ％より多く、最も好ましくは０．０００５ｗｔ％より多い。
所望であれば、過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物に加えて、他の過酸化物が本方法に存在していてもよい。しかし、０．２ｗｔ％未満の過酸化物の量、およびペルオキシ官能基とＭとのモル比を計算する際、このような追加の他の過酸化物は、考慮に入れるべきではない。
【００１１】
本発明の方法に使用される過酸化物は、過酸化ケトン、有機ヒドロペルオキシド、過酸、過酸化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される。過酸化物は、水分含有量が低く、かつ、溶媒、特にフタル酸エステルなど、ポリマーの加水分解および／またはエステル交換を引き起こし得る溶媒と混和しないのが、好ましい。より好ましくは、過酸化物を純粋な形態で使用する。
有機過酸化物、より具体的には過酸化ケトン、ヒドロペルオキシド、およびこれらの混合物が、好ましい過酸化物である。最も好ましくは、過酸化物はヒドロペルオキシドである。
適切な過酸化ケトンの例は、過酸化メチルイソブチルケトン、過酸化メチルエチルケトン、過酸化メチルイソプロピルケトン、過酸化アセチルアセトン、および過酸化シクロヘキサノンである。
適切なヒドロペルオキシドの例には、クミルヒドロペルオキシド、１，１，３，３−テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、１，２−ジイソプロピルベンゼンモノヒドロペルオキシド、ｔ−アミルヒドロペルオキシド、ｔ−ヘキシルヒドロペルオキシド、ヘキシレングリコールヒドロペルオキシド、１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフチルヒドロペルオキシド、ｍ／ｐ−ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、エチルベンゼンヒドロペルオキシド、１，４−ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシド、１，３−ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシド、ｐ−メンタンヒドロペルオキシド、２，５−ジヒドロペルオキシ−２，５−ジメチルヘキサン、ピナンヒドロペルオキシド、および２−イソプロピルナフチルヒドロペルオキシドが含まれる。
【００１２】
本発明の方法に使用するのに好ましい過酸化物は、１，１，３，３−テトラメチルブチルヒドロペルオキシドであり、これは、水分含有量の低い純粋な形態で安全に調製できる非芳香族過酸化物で、ポリマーに最良の熱安定性を付与するからである。
【００１３】
本発明の方法によって熱的に安定化することができるポリマーは、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒の残留物を含有する、任意のポリマーを含む。本発明の方法は特に、開環溶融重合によって調製されるポリマーに適用される。より好ましくは、本方法は、ＰＬＡ、ポリ（ヒドロキシ酪酸）、ポリグリコール酸、ポリ（ε−カプロラクトン）、ならびにこれらのコポリマーおよび混和物など、ポリ（ヒドロキシ酸）を処理するのに使用される。さらにより好ましくは、本発明の方法は、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＬＡ）およびポリ（Ｄ−ラクチド）（ＰＤＬＡ）を含むポリ乳酸を処理するのに使用される。
本発明の方法によって処理されるポリマーは、好ましくは重量平均分子量（Ｍｗ）が２０，０００〜５００，０００であり、より好ましくは４０，０００から４００，０００である。数平均分子量は、好ましくは（Ｍｎ）１０，０００から３００，０００であり、より好ましくは１０，０００から２００，０００である。
【００１４】
ポリマーの、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有量は、一般的には１から１，０００ｐｐｍ、より具体的には１０から５００ｐｐｍの範囲内となろう。
この金属含有量は、次の手順によって測定できる。（ｉ）水と相分離できる有機溶媒に上記ポリマーを溶解し、（ｉｉ）Ｆｅ（ＩＩＩ）水溶液を加え、（ｉｉｉ）得られた２相系を振とうし、これにより、上記金属を酸化し、Ｆｅ（ＩＩＩ）をＦｅ（ＩＩ）に還元し、（ｉｖ）水を加え、（ｖ）水層中の得られたＦｅ（ＩＩ）を錯化剤で錯化し、有色のＦｅ（ＩＩ）錯体を生じさせ、（ｖｉ）分光光度法を使用して、Ｆｅ（ＩＩ）含有量を測定し、（ｖｉｉ）上記Ｆｅ（ＩＩ）含有量からポリマーの金属含有量を導き出す。
好ましい実施形態では、Ｆｅ（ＩＩＩ）を酸性溶液として、より好ましくは含ＨＣｌ溶液として、上記溶解したポリマーに加える。
Ｆｅ（ＩＩ）に対して適切な錯化剤の例は、３−（２−ピリジル）−５，６−ジフェニル−１，２，４−トリアジン−４，４’−ジスルホン酸モノナトリウム塩（ＦｅｒｒｏＺｉｎｅ（登録商標）としても知られている）、３−（２−ピリジル）−５，６−ジ（２−フリル）−１，２，４−トリアジン−５’，５”−ジスルホン酸ジナトリウム塩（Ｆｅｒｅｎｅとしても知られている）、２，４，６−トリピリジル−（２）−１，３，５−トリアジン（ＴＰＴＺ）、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（バソフェナントロリンとしても知られている）、１，１０−フェナントロリン（オルト−フェナントロリンとしても知られている）、および４，７−ジヒドロキシ−１，１０−フェナントロリンである。Ｆｅ（ＩＩ）に対して好ましい錯化剤は、ｐＨ４．８の緩衝水媒体中の３−（２−ピリジル）−５，６−ジフェニル−１，２，４−トリアジン−４，４’−ジスルホン酸モノナトリウム塩（ＦｅｒｒｏＺｉｎｅ（登録商標））である。得られたピンク色の溶液の吸光度は、分光光度法によってλ＝５６２ｎｍで計測できる。
【００１５】
適切な有機溶媒の例は、ジクロロメタン、クロロホルム、およびトルエンである。有機溶媒は、ポリマーを溶解させ、水と相分離し、これにより、残留金属およびＦｅ（ＩＩＩ）の酸化還元反応を水−有機界面に起こすことを可能にすべきである。
上述の方法は、非常に少ない量の上述した低酸化状態の金属（例えば、Ｓｎ（ＩＩ））を、より高い酸化状態の対応金属（例えば、Ｓｎ（ＩＶ）の存在下でさえも、測定できるようにする。したがって、本発明は、ポリマー中の、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｓｂ（ＩＩＩ）、Ｐｂ（ＩＩ）、Ｂｉ（ＩＩＩ）、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩＩ）、またはＧｅ（ＩＩ）含有触媒の残留物を、上述のステップによって分析する方法にも関する。Ｓ．Ｊ．ＢａｊｉｃおよびＢ．Ｊａｓｅｌｓｋｉｓ（Ａｎａｌｙｓｔ、１１６巻（１９９９）１０５９−１０６１）によって記載された方法とは著しく異なり、本発明による方法は、水に加えて有機溶媒を使用し、それに対して従来技術の方法は水系のみを使用する。この結果、従来技術の方法とは著しく異なり、本発明による方法は非水溶性ポリマー中に存在する金属を測定できるようにする。本法はさらに、非水溶性錯体として存在する金属を測定できるようにする。
触媒は、好ましくはＳｎ（ＩＩ）含有触媒であり、より好ましくは有機スズ（ＩＩ）化合物であり、最も好ましくは２−エチルヘキサン酸スズ（ＩＩ）である。
本発明の方法によるポリマーの熱的安定化は、ポリマーの融解温度を超える温度で、ポリマーを過酸化物で処理することによって行う。「融解温度」という用語は、ポリマーの融点および融解範囲のいずれかを指し、どちらも適用できる。
大抵のポリマーの場合、この融解温度は６０℃を超え（ポリカプロラクトン）、より好ましくは１３０℃を超え、最も好ましくは１５０℃を超えるであろう。融解温度は、ポリマーの分解温度未満となるはずであることは理解されよう。したがって、融解温度は、好ましくは３００℃未満、より好ましくは２７５℃未満、最も好ましくは２５０℃未満である。ＰＬＡの場合、融解温度は、好ましくは１５０から２５０℃、より好ましくは１６０から２４０℃、最も好ましくは１７０から２３０℃の範囲内である。
【００１６】
過酸化物は、重合プロセスの終わり頃、押出しおよびペレット化の前に、融解したポリマーに加えるのが好ましい。あるいは、過酸化物を重合が完了した後で重合反応器に加えることもできるし、押出し中にポリマー融解物に添加することもできる。
【００１７】
加工中、ポリマーをその意図する最終使途に適合させるために、様々な添加剤をポリマーに加えることができる。このような添加剤の例は、可塑剤、顔料、抗酸化剤、充填剤および他の加工助剤である。適切な可塑剤は、ジカルボン酸エステルまたはトリカルボン酸エステル、エポキシド油またはエポキシドエステル、ポリマー性ポリエステル、脂肪族ジエステル、アルキルエーテルモノエステルまたはアルキルエーテルジエステル、グリセリンエステル、ならびにこれらの混和物など、一般に入手可能な商用可塑剤である。可塑剤の適切な量は、ポリマーの重量に基づいて０．５〜３０ｗｔ％である。
適切な充填剤は、炭酸カルシウム、カオリン、雲母、滑石、酸化ケイ素、沸石、ナノ充填剤、ガラス繊維またはガラス球、デンプン、およびオガクズなど、従来の無機充填剤または有機充填剤である。充填剤の適切な量は、ポリマーの重量に基づいて０．５〜５０ｗｔ％である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】５００ｐｐｍのＳｎ−Ｏｃｔ２（表２を参照）を使用して作製したＰＬＡ化合物に関する、２２０℃での力対時間のＰＬＡ熱安定性曲線を示す図である。２回の分析の平均曲線を提示している。
【図２】５０ｐｐｍのＳｎ−Ｏｃｔ２（表３を参照）を使用して作製したＰＬＡ化合物に関する、２２０℃での力対時間のＰＬＡ熱安定性曲線を示す図である。２回の分析の平均曲線を提示している。
【図３】５０ｐｐｍのＳｎ−Ｏｃｔ２（表３を参照）を使用して作製したＰＬＡ化合物に関する、２２０℃での相対力対時間のＰＬＡ熱安定性曲線を示す図である。２回の分析の平均曲線を提示している。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１９】
方法
メルトフローインデックス
メルトフローインデックス（ＭＦＩ）を、ＤＩＮ  ５３７３５／ＡＳＴＭ  １２３８（１９０℃、荷重２１．６Ｎ）に従い、Ｇｏｔｔｆｅｒｔ（登録商標）Ｍｅｌｔ  ｉｎｄｅｘｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ＭＰ−Ｄで計測した。ＭＦＩはｇ／１０分で表してある。
【００２０】
分子量の特性決定および分岐度
ポリマーの分子量を、
ポンプ：Ｋｎａｕｅｒ  Ｓｍａｒｔｌｉｎｅ  ｐｕｍｐ  １０００、
溶離剤：１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）、
流量  ：０．６ｍｌ／分、
注入  ：Ｓｐａｒｋ  Ｈｏｌｌａｎｄ  Ｔｒｉａｔｈｌｏｎ  ａｕｔｏｓａｍｐｌｅｓ、５０μｌ、
濃度  ：約２ｍｇ／ｍｌ、
溶媒  ：１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール、
カラム：２ｘ  ＰＳＳ  ＰＦＧ  ｌｉｎｅａｒ  ＸＬ  ７μ、３００×８ｍｍ、
検出  ：Ｖｉｓｃｏｔｅｋ  ＴＤＡ  ３０２  Ｔｅｔｒａ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ａｒｒａｙ
からなる、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）システムを使用して計測した。
【００２１】
試料の分子量、すなわち、数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）、およびｚ平均分子量（Ｍｚ）を光散乱（ＬＳ）検出から計算した。分散度（Ｄ）は、Ｍｗ／Ｍｎとして計算した。固有粘度（ＩＶ）を粘度計の検出器で測定した。Ｍａｒｋ−Ｈｏｕｗｉｎｋプロットから、分岐数（Ｂｎ、すなわち１分子当たりの平均分岐数）および頻度（λ、すなわちモノマー単位１００個当たりの分岐）を、ＺｉｍｍおよびＳｔｏｃｋｍａｙｅｒ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．１７（１９４９）１３０１の理論に従って計算した。不規則に分岐したポリマーの構造因子εを０．７５と見なした。
【００２２】
色
粒状化した試料の色を目視によって比較した。
【００２３】
熱安定性
分析の前に、試料を５０℃の真空オーブン内で一晩乾燥し、残存水分含有量を約０．１％にした。押出した材料の熱安定性を、２２０℃の窒素雰囲気下で３０分間、ＤＳＭ製の５ｃｍ３マイクロ押出機（シリアル番号９７０２３）を使用して計測した。
【００２４】
Ｓｎ（ＩＩ）の測定
空気中の酸素によって酸化されるＳｎ（ＩＩ）を最小化するために、すべてのガラス製品および試薬を窒素ガスでパージした。
ＰＬＡ試料（０．５〜１．０ｇ）を３０ｍｌ型ＧＣ用バイアルに入れて秤量した。窒素ガスでパージしながら、ジクロロメタン（１５ｍｌ）を上記バイアルに加えた。バイアルにふたをして、続く添加のすべてを、隔膜を介して行った。ＦｅＣｌ３溶液（０．５ｍｌ、０．１Ｍ）を加え、バイアルを３０分間振とうした。水（５ｍｌ）を加え、バイアルをさらに１０分間振とうした。次に、水１０ｍｌをさらに加えると、ある程度のＰＬＡ沈殿物が２層の界面に位置した。水層を５０ｍｌメスフラスコに移し、水で約３５ｍｌにさらに希釈した。緩衝液１０ｍｌおよびＦｅｒｒｏＺｉｎｅ（登録商標）溶液３ｍｌを加え、総容積を水で５０ｍｌに設定した。
得られたピンク色溶液の水に対する吸光度を、１ｃｍセル中５６２ｎｍで分光測定器（Ｄｒ．Ｌａｎｇｅ  ＬＩＣＯ  ２００  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を使用して測定した。
【００２５】
ＦｅＣｌ３溶液は、４８ｇの硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）１２水を水５００ｍｌおよび３６％ＨＣｌ２００ｍｌに溶解し、水で１リットルに希釈することにより、調製した。
緩衝液は、氷酢酸１００ｍｌを水５００ｍｌに加え、５０％ｍ／ｍＮａＯＨ溶液を使用してｐＨを４．８に調節し、溶液を水１リットルで希釈することにより、調製した。
ＦｅｒｒｏＺｉｎｅ（登録商標）溶液は、３−（２−ピリジル）−５，６−ジフェニル−１，２，４−トリアジン−４，４’−ジスルホン酸モノナトリウム塩の０．０２Ｍ水溶液であった。
【００２６】
＜比較例１＞
ＫＴＲＯＮ１天秤上に配置し、処理量を計測するためのＳｙｍｐａｔｅｃ振動コンベヤを使用して、ポリ乳酸（ＰＬＡ）顆粒（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ製）をＷ＆Ｐ  ＺＳＫ３０押出機（Ｌ／Ｄ＝３６）に加えた。押出機のスクリュー速度は２００ｒｐｍであり、スクリュー長さは１，１５０ｍｍだった。
次の温度プロフィールを押出機に使用した：
２２０−２２０−２２０−２２０−２２０−２２０℃。窒素雰囲気をホッパーおよびダイに適用した。
【００２７】
１，１，３，３−テトラメチルブチルヒドロペルオキシド（ＴＭＢＨ  Ｓｐｅｃｉａｌ、ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ製）をポリ乳酸融解物に、スクリュー長さ４３９ｍｍで注入した。真空脱気をスクリュー長さ８９５ｍｍで開始した。圧力表示部および高圧絞り部を有するＫｎａｕｅｒ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓから供給）１０ｍｌ定量ポンプ（ｄｏｓｉｎｇ  ｐｕｍｐ）を使用して、過酸化物を注入した。定量ヘッドを水で冷却した。
加えたＴＭＢＨの量は（ポリ乳酸に基づいて）、０．２５ｗｔ％および０．５ｗｔ％だった。
【００２８】
押出したストランドは、冷却水浴中を通して供給し、Ａｕｔｏｍａｔｉｋ  ＡＳＧ５造粒機を使用して粒状化した。粒状化したＰＬＡ試料を５０℃の循環オーブン内で一晩乾燥した。
【００２９】
得られた変性ポリ乳酸のＭＦＩ、分子量分布、分岐数および頻度を上述の手順によって測定した。結果を表１に提示する。
【００３０】
【表１】
0005554777.tif 000002
【００３１】
この表は、０．２５〜０．５ｗｔ％の範囲内の濃度でＴＭＢＨを使用すると、ＭＦＩの増大、すなわちポリ乳酸の明確な分解が起きることを示す。驚いたことに、直鎖ポリマーにも長鎖分岐が生じた。
【００３２】
＜実施例２＞
Ｐｕｒａｃ製の異なるポリ乳酸グレードを使用したこと、ＴＭＢＨを押出機内のポリマー融解物に直接添加する代わりに、押出しの前にポリ乳酸粉末に配合したこと、および押出しをＺＳＫ３０押出機の代わりに、より小型のＨａａｋｅ押出機（両方とも二軸押出機）で、より低い温度で実行したことを除いて、比較例１を繰り返した。加えたＴＭＢＨの量は、配合中の過酸化物によるポリ乳酸の分解を最小化するために、比較例１よりも大幅に低くした。
【００３３】
この実施例で使用したポリ乳酸であるＰｕｒａｓｏｒｂ（登録商標）、生物医学用ポリ−Ｌ−ラクチド（ＰＬＬＡ）粉末グレード（Ｐｕｒａｃ製）は、入手可能な市販の粉末グレードＰＬＡで可能な限りＳｎ含有量が低いものだった。
２−エチルヘキサン酸スズ（ＩＩ）（Ｓｉｇｍａ製で、Ｓｎ−Ｏｃｔ２と呼ばれる）および金属失活剤（触媒失活剤（ｃａｔ−ｋｉｌｌｅｒ））を加えることにより、このＰＬＬＡ粉末グレードから化合物を調製した。この実施例で使用した触媒失活剤は、ＴＭＢＨおよびＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＤ１０２４（２’，３−ビス［［３−［３．５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル］プロピオニル］］プロピオノヒドラジド、Ｃｉｂａ製）である。
ＴＭＢＨを触媒失活剤として使用した実験では、Ｓｎ−Ｏｃｔ２およびＴＭＢＨを、ジクロロメタン中の溶液を介して、別々のＰＬＬＡ分量に、非常に良く配合した。ジクロロメタンは、窒素パージ下で約２時間かけてＰＬＬＡから蒸発させた。
Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＤ１０２４を触媒失活剤として使用した場合、この材料をそのまま（粉末）でＰＬＬＡに加えた。
続いて、Ｓｎ−Ｏｃｔ２／ＰＬＬＡおよび金属失活剤／ＰＬＬＡの別々の配合物を合わせて、非常に良く混合した。
【００３４】
得られたコンパウンドを、Ｐｌａｓｔｉｃｏｌｏｒ２０００供給機を使用して、Ｒｈｅｏｍｅｘ  ＴＷ１００（強力混合スクリュー）を備えたＨａａｋｅ  Ｒｈｅｏｃｏｒｄ９０００押出機に加えた。押出機のスクリュー速度は２００ｒｐｍだった。次の温度プロフィールを押出機（ゾーン１〜４）に使用した：１３０−１８０−１８０−１８０℃。窒素雰囲気をホッパーおよびダイに適用した。押出したストランドは、冷却水浴中を通して供給し、Ａｕｔｏｍａｔｉｋ  ＡＳＧ５造粒機を使用して粒状化した。粒状化したＰＬＬＡ試料を５０℃の循環オーブンで一晩乾燥させた。
【００３５】
得られた変性ポリ乳酸のＭＦＩを上述の手順によって測定した。結果を表２に提示する。
【００３６】
【表２】
0005554777.tif 000003
【００３７】
Ｈａａｋｅ押出機のゾーン１、２および４で計測したポリマー融解温度は、約１５５℃、１８３℃および２１２℃だった。
【００３８】
この表は、本発明に従ってＴＭＢＨを使用すると、参考用の触媒失活剤ＭＤ１０２４に比べて、配合中のポリ乳酸の分解を、Ｓｎ（ＩＩ）触媒の失活により非常に効果的に抑制することを示す。
続く熱安定性試験（図１を参照）中、最初の１０分間、２２０℃では、本発明の方法に従って処理したＰＬＡの有意なさらなる分解は、起きなかった。長時間加熱するときは、より高いＴＭＢＨ濃度が好ましいと思われた。
さらに、ＴＭＢＨが漂白剤として作用し、ＰＬＬＡ／５００ｐｐｍ  Ｓｎ−Ｏｃｔ２ブランクコンパウンドに比べて、変性ポリ乳酸の黄変が減少する。
【００３９】
＜実施例３＞
５０ｐｐｍのＳｎ−Ｏｃｔ２（５００ｐｐｍではなく）を加え、それに合わせて加えるＴＭＢＨの量を下げたということを除き、実施例２を繰り返した。
Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）Ｋ−９０（クミルヒドロペルオキシド、芳香族溶媒混合物中の９０％溶液、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ製、ＣＨＰと呼ばれる）およびＭＩＢＫＰ（過酸化メチルイソブチルケトン、イソパラフィン中の４０％溶液）もまた、触媒失活剤として試験した。
【００４０】
一実験では、粉末状ＭＤ１０２４（融解範囲２２１〜２３２℃）を加えたときと比べるために、ＭＤ１０２４を、アセトン中の溶液を介してＰＬＬＡ粉末に加え、均一な分散を確保した。
【００４１】
コンパウンドを、ＰＬＬＡ粉末、Ｓｎ−Ｏｃｔ２および金属失活剤（触媒失活剤）から調製した。Ｓｎ−Ｏｃｔ２および過酸化物を、ジクロロメタン中の溶液を介して、別々のＰＬＬＡ分量に、非常に良く配合した。ＭＤ１０２４を、そのまま（粉末）で加えるか、またはアセトンに溶解し、ＰＬＬＡに配合した。ジクロロメタン、アセトンのそれぞれを、ＰＬＬＡから窒素パージ下で約２時間かけて蒸発させた。続いて、Ｓｎ−Ｏｃｔ２／ＰＬＬＡおよび金属失活剤／ＰＬＬＡの別々の配合物を合わせて、非常に良く混合した。
得られた化合物を実施例２に記載したように押出し、粒状化した。粒状化したＰＬＬＡ試料を５０℃の循環オーブンで一晩乾燥させた。
【００４２】
得られた変性ポリ乳酸のＭＦＩを上述の手順に従って測定した。結果を表３に提示する。
【００４３】
【表３】
0005554777.tif 000004
【００４４】
Ｈａａｋｅ押出機のゾーン１、２および４内で計測されたポリマー融解温度は、約１５８℃、１８１℃および１９１℃だった。
【００４５】
実施例２で観察されたＭＦＩの傾向は表３にも見ることができるが、Ｓｎ（ＩＩ）触媒によるＰＬＬＡ分解は、顕著さがより小さかった。したがって、ペルオキシ官能基とＳｎ（ＩＩ）のモル比が１：１であっても、本発明に従ってＴＭＢＨを使用すると、参考用の触媒失活剤ＭＤ１０２４に比べて、配合中のポリ乳酸の分解を、Ｓｎ（ＩＩ）触媒の失活により効果的に抑制することが確認される。脂肪族ヒドロペルオキシド（ＴＭＢＨ）の代わりに、芳香族ヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）および過酸化ケトン（ＭＩＢＫＰ）を使用しても、同じ効果が観察された。０．１ｗｔ％のＭＤ１０２４を粉末として、および溶液を介して加えても、配合後に同じＭＦＩになった。しかし、ＭＦＩは、ＰＬＬＡ／５０ｐｐｍ  Ｓｎ−Ｏｃｔ２ブランクコンパウンドよりも高かった。
続く熱安定性試験（図２および３）中、最初の１０分間、２２０℃では、本発明の方法に従って処理したＰＬＬＡの有意な分解はさらに起きなかった。長時間加熱するときは、ＴＭＢＨは、試験した触媒失活剤すべての中で最良の安定化効果を示し、ＰＬＬＡブランクよりはるかに優っていた。
さらに、Ｓｎ（ＩＩ）触媒を効果的に失活するだけでなく（表３を参照：０．０２％ＴＭＢＨ）、変性ポリ乳酸の黄変も抑制するので（表２を参照：０．０２％ＴＭＢＨ）、ＴＭＢＨを（Ｓｎ−Ｏｃｔ２に対して）過剰添加するのが好ましいように思われる。しかし、過酸化物の量は多くしすぎるべきではない、なぜなら、表１に見られるように、これはポリマーの分解を生じることになるからである。
【００４６】
＜実施例４＞
ＰＬＡ中のＳｎ（ＩＩ）含有量を測定する上述した手順を例示するために、非安定化ＰＬＡ（顆粒）試料のＳｎ（ＩＩ）含有量を上述した手順によって測定した。ＰＬＡ試料（０．５ｇまたは１．０ｇ）を使用して、５回計測を行った。また、試薬ブランク測定を５回行った。結果を表４に要約する。
【００４７】
【表４】
0005554777.tif 000005
【００４８】
次の実験では、既知量の認証標準Ｓｎ（ＩＩ）２−エチルヘキサノアートをジクロロメタン（無酸素）に溶解させることにより、Ｓｎ（ＩＩ）標準溶液を調製した。この標準溶液から既知量を取り出し、ＰＬＡ試料のジクロロメタン層に加え、上述した手順を継続した。０．５ｇおよび１．０ｇのＰＬＡ試料のそれぞれに、異なるスパイク量を使用した。回収結果を表５に示す。
【００４９】
【表５】
0005554777.tif 000006
【００５０】
表４および５の結果は、本発明によるＰＬＡ中のＳｎ（ＩＩ）を分析する方法が、ロバストで鋭敏であることを示す。この方法は、非常に低いＳｎ（ＩＩ）含有量を分析するのに使用できる。スパイクしたＳｎ（ＩＩ）の量は、非常に低い添加量であっても、十分によく回収される。これは、Ｓｎ（ＩＩ）が錯体の形態で（例えば、オクチル酸Ｓｎ（ＩＩ）として）存在していても、２層の界面でのＳｎ（ＩＩ）とＦｅ（ＩＩＩ）の間の反応が効率的に行われること、および、空気中の酸素による干渉を十分に除外できることを示す。
【図１】
0005554777.tif 000007
【図２】
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【図３】
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