JP2000204183A - Polymer gel carrier and its production - Google Patents
Polymer gel carrier and its productionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子ゲルとこれ
を担持する基材より成る高分子ゲル担持体、特に刺激応
答性を有する高分子ゲルを基材で担持した高分子ゲル担
持体、およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer gel carrier comprising a polymer gel and a substrate supporting the same, and more particularly, to a polymer gel carrier having a stimulus-responsive polymer gel supported on a substrate. And its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】高分子ゲルは、高分子同士が部分的に架
橋して3次元の編目状構造を形成し、これが溶媒で膨潤
した物質であり、従来より、吸水剤や芳香剤の支持剤と
して利用されてきた。近年では、人工筋肉をはじめとす
る機械的用途への応用を目指して、高分子ゲルを機能化
する研究が行われている。なかでも、pH、温度、湿
度、電界、磁界等の環境条件に応じてゲルの物性が変化
する刺激応答性高分子ゲルの研究が活発である。このよ
うな刺激応答性高分子ゲルを機械的用途に用いる場合、
高分子ゲル自体の機械的強度を高め、また、高分子ゲル
を担持用の基材に固定する必要がある。2. Description of the Related Art A polymer gel is a substance formed by partially cross-linking polymers to form a three-dimensional knitted structure, which is swollen by a solvent. Has been used as. In recent years, research for functionalizing polymer gels has been conducted for the purpose of application to mechanical applications such as artificial muscles. Above all, research on stimuli-responsive polymer gels whose physical properties change according to environmental conditions such as pH, temperature, humidity, electric field, magnetic field and the like is active. When such a stimuli-responsive polymer gel is used for mechanical applications,
It is necessary to increase the mechanical strength of the polymer gel itself and to fix the polymer gel to a supporting substrate.
【0003】高分子ゲルの強度を向上させるために、特
開平2−110186号公報では、ゲル材料に酸化物ガ
ラスを混合する方法が提案されている。また、特開平4
−303444号公報や特開平5−221710号公報
では、ゲル材料にセラミック粉末を分散させる方法が提
案されている。In order to improve the strength of a polymer gel, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-110186 proposes a method of mixing an oxide glass with a gel material. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
JP-A-303444 and JP-A-5-221710 propose a method of dispersing a ceramic powder in a gel material.
【0004】高分子ゲルを担持用の基材に固定する方法
として、特開昭57−167734号公報では接着剤を
使用しており、特開平6−1859号公報では高分子ゲ
ルと基材の間に接着剤層を設けるようにしている。As a method of fixing a polymer gel to a supporting substrate, an adhesive is used in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 57-167834, and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1859, a method of fixing the polymer gel to the substrate is used. An adhesive layer is provided between them.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】酸化物ガラスやセラミ
ック粉末をゲル材料に混合する方法は、高分子ゲル自体
の強度を向上させるのには有用である。しかしながら、
酸化物ガラスやセラミック粉末は基材とは相互作用せ
ず、基材への高分子ゲルの固定には寄与しない。また、
接着剤を用いて高分子ゲルを基材に固定する方法は、接
着剤の成分が高分子ゲルに混入して不純物となり、刺激
応答性を損なうことがある。しかも、高分子ゲルの作製
のほかに、基材への接着剤の塗布や接着剤層の形成とい
う工程が必要となり、高分子ゲル担持体の製造効率がよ
くない。The method of mixing oxide glass or ceramic powder with a gel material is useful for improving the strength of the polymer gel itself. However,
Oxide glass and ceramic powder do not interact with the substrate and do not contribute to the fixation of the polymer gel to the substrate. Also,
In the method of fixing a polymer gel to a base material using an adhesive, components of the adhesive are mixed into the polymer gel to become impurities, which may impair stimulus responsiveness. In addition, in addition to the preparation of the polymer gel, a step of applying an adhesive to the substrate and forming an adhesive layer is required, and the production efficiency of the polymer gel carrier is not good.
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、高分子ゲルが基材に強固に固定され、しかも高分
子ゲルが機能を良好に発現する高分子ゲル担持体、およ
びその簡便な製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a polymer gel carrier in which a polymer gel is firmly fixed to a base material and the polymer gel exhibits excellent functions, and its simple structure. It is intended to provide a simple manufacturing method.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、高分子ゲルと高分子ゲルを担持する基
材より成る高分子ゲル担持体において、高分子ゲルが水
素結合によって基材に固定されているものとする。この
構成では、高分子ゲルは基材に直接固定され、両者間に
接着剤等の異物は介在しない。このため、不純物が高分
子ゲルに混入せず、高分子ゲルの機能が損なわれるおそ
れがない。According to the present invention, there is provided a polymer gel carrier comprising a polymer gel and a base material supporting the polymer gel, wherein the polymer gel is formed by hydrogen bonding. It shall be fixed to the material. In this configuration, the polymer gel is directly fixed to the base material, and no foreign matter such as an adhesive is interposed between the two. For this reason, impurities do not mix into the polymer gel, and there is no possibility that the function of the polymer gel is impaired.
【0008】ここで、高分子ゲルが水酸基を有する高分
子、例えばポリビニルアルコールを含むとよい。水酸基
は水素結合における良好な水素ドナーでありアクセプタ
ーであるから、基材への高分子ゲルの固定が強固にな
る。しかも、高分子間にも水素結合が形成されて、機械
的強度の高い高分子ゲルとなる。Here, it is preferable that the polymer gel contains a polymer having a hydroxyl group, for example, polyvinyl alcohol. Since the hydroxyl group is a good hydrogen donor and an acceptor in hydrogen bonding, the fixation of the polymer gel to the base material becomes strong. In addition, hydrogen bonds are formed between the polymers, resulting in a polymer gel having high mechanical strength.
【0009】高分子ゲルは、具体的には、外部からの刺
激に応じて膨張または収縮する刺激応答性ゲルとする。
このようにすると、高分子ゲル担持体は刺激を体積変化
に変換するものとなり、機械的用途に利用することがで
きる。高分子ゲルは基材に固定されているため、基材上
で滑ることがなく、刺激の大きさに応じた体積変化が現
れる。したがって、刺激の大きさによって体積変化を制
御することができる。刺激は、例えば、pHの変化とす
る。Specifically, the polymer gel is a stimulus-responsive gel that expands or contracts in response to an external stimulus.
In this case, the polymer gel carrier converts stimulus into volume change, and can be used for mechanical applications. Since the polymer gel is fixed to the base material, it does not slip on the base material, and changes in volume according to the magnitude of the stimulus. Therefore, the volume change can be controlled by the magnitude of the stimulus. The stimulus is, for example, a change in pH.
【0010】基材は表面に水素結合性官能基を有してい
ればよい。すなわち、基材が内部で水素結合している必
要はなく、その内部構造は問わない。例えば、基材は表
面を酸化処理されたポリオレフィン系高分子とすること
ができる。The substrate may have a hydrogen-bonding functional group on the surface. That is, the substrate does not need to be hydrogen-bonded inside, and its internal structure does not matter. For example, the substrate can be a polyolefin-based polymer whose surface is oxidized.
【0011】前記目的を達成するために、本発明ではま
た、高分子ゲルと高分子ゲルを担持する基材より成る高
分子ゲル担持体の製造方法において、高分子ゲルと基材
とで水素結合を形成させることにより、高分子ゲルを基
材に固定する。水素結合は強固な結合であるから、高分
子ゲルが確実に基材に固定される。また、固定に接着剤
等の異物を用いないから、不純物が高分子ゲルに混入し
て高分子ゲルの機能が損なわれるおそれもない。In order to achieve the above object, the present invention also provides a method for producing a polymer gel carrier comprising a polymer gel and a substrate supporting the polymer gel. Is formed, thereby fixing the polymer gel to the base material. Since the hydrogen bond is a strong bond, the polymer gel is securely fixed to the substrate. Further, since no foreign matter such as an adhesive is used for fixing, there is no possibility that impurities are mixed into the polymer gel and the function of the polymer gel is impaired.
【0012】特に、基材として表面に水素結合性官能基
を有するものを用い、この基材に水素結合性高分子を含
む液を接触させて凍結解凍することにより、水素結合性
高分子同士および水素結合性高分子と基材とで水素結合
を形成させるようにする。この方法では、高分子ゲルの
形成と同時に基板への固定がなされることになり、工程
数が少ない。水素結合性高分子としては、例えば、ポリ
ビニルアルコールを含む高分子を用いる。In particular, a substrate having a hydrogen-bonding functional group on its surface is used as a substrate, and a liquid containing a hydrogen-bonding polymer is brought into contact with the substrate and freeze-thawed, so that the hydrogen-bonding polymers can be separated from each other. A hydrogen bond is formed between the hydrogen bonding polymer and the substrate. In this method, the polymer gel is fixed to the substrate simultaneously with the formation of the polymer gel, and the number of steps is small. As the hydrogen bonding polymer, for example, a polymer containing polyvinyl alcohol is used.
【0013】基材としては表面を酸化処理されたポリオ
レフィン系高分子を用いることができる。通常、ポリオ
レフィン系高分子は水素結合性官能基をもたないが、酸
化処理を施すことにより、カルボニル基、水酸基等の水
素結合性官能基を表面に導入することが可能である。酸
化処理としては、酸化性ガス雰囲気下での熱処理、酸素
プラズマ処理、コロナ放電処理、または無機鉱酸処理を
採用する。As the base material, a polyolefin polymer whose surface has been oxidized can be used. Usually, polyolefin-based polymers do not have a hydrogen-bonding functional group, but by performing an oxidation treatment, it is possible to introduce a hydrogen-bonding functional group such as a carbonyl group or a hydroxyl group onto the surface. As the oxidation treatment, a heat treatment in an oxidizing gas atmosphere, an oxygen plasma treatment, a corona discharge treatment, or an inorganic mineral acid treatment is employed.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の高分子ゲル担持体の高分
子ゲル1と基材2の境界部分の構造を、図1に模式的に
示す。高分子ゲル1を構成する高分子1aは多くの水素
結合性官能基を有し、基材2もその表面に多くの水素結
合性官能基を有しており、両者は互いにドナーやアクセ
プターとなって水素結合(図中、点線で示す)してい
る。これらの水素結合により、高分子ゲル1は基材2に
強固に固定されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows a structure of a boundary portion between a polymer gel 1 and a substrate 2 of a polymer gel carrier of the present invention. The polymer 1a constituting the polymer gel 1 has many hydrogen-bonding functional groups, and the substrate 2 also has many hydrogen-bonding functional groups on its surface, and both serve as donors and acceptors. To form hydrogen bonds (indicated by dotted lines in the figure). By these hydrogen bonds, the polymer gel 1 is firmly fixed to the substrate 2.
【0015】図1においては、高分子1aは水酸基を、
基材2は水酸基およびカルボニル基を有しているが、高
分子1aや基材2にもたせる水素結合性官能基はこれら
に限られるものではない。例えば、カルボキシル基、ア
ミノ基、アミド基、スルホ基等も良好な水素結合性官能
基であり、これらを利用することもできる。In FIG. 1, the polymer 1a has a hydroxyl group,
The base material 2 has a hydroxyl group and a carbonyl group, but the hydrogen bonding functional group provided to the polymer 1a and the base material 2 is not limited to these. For example, a carboxyl group, an amino group, an amide group, a sulfo group and the like are also good hydrogen bonding functional groups, and these can also be used.
【0016】図示しないが、高分子ゲル1の内部では、
高分子1a相互間にファンデルワールス力による疎水結
合、イオン結合、水素結合等の化学結合が形成されてお
り、これらの結合で高分子1aが3次元に架橋してゲル
となっている。高分子1a相互間に生じたこれらの結合
は高分子ゲル1の機械的強度を決定する主たる要因であ
るが、中でも水素結合はエネルギーが大きいため寄与が
大きい。Although not shown, inside the polymer gel 1,
Chemical bonds such as a hydrophobic bond, an ionic bond, and a hydrogen bond are formed between the polymers 1a by Van der Waals force, and the polymer 1a is three-dimensionally crosslinked by these bonds to form a gel. These bonds generated between the polymers 1a are the main factors that determine the mechanical strength of the polymer gel 1, and among them, the hydrogen bond has a large contribution due to its large energy.
【0017】高分子ゲル1を構成する高分子1aとして
は、適度な数の水素結合性官能基を有していれば、合成
物、天然物を問わずどのようなものでも用いることがで
きる。合成高分子の場合、モノマー単位ごとに水素結合
性官能基を有していれば、水素結合の数が多くなって、
基材への固定強度が増すばかりでなく、高分子間の架橋
も多くなることにより高分子ゲル自体の機械的強度が向
上して好ましい。このような高分子としては、例えば、
ポリビニルアルコールがある。ポリビニルアルコール
は、けん化度の高いものが機械的強度も高くなって好ま
しい。As the polymer 1a constituting the polymer gel 1, any polymer, natural or synthetic, can be used as long as it has an appropriate number of hydrogen-bonding functional groups. In the case of a synthetic polymer, if each monomer unit has a hydrogen bonding functional group, the number of hydrogen bonding increases,
It is preferable because not only the fixing strength to the base material is increased, but also the crosslinking between the polymers is increased, so that the mechanical strength of the polymer gel itself is improved. As such a polymer, for example,
There is polyvinyl alcohol. Polyvinyl alcohol having a high degree of saponification is preferable because of its high mechanical strength.
【0018】基材2は水素結合性官能基を表面に有して
いればよく、内部はどのような構造であっても構わな
い。基材2の材料は、柔軟性、強度、加工の難易等を考
慮して、高分子ゲル担持体の用途に適したものを選択す
る。金属酸化物や紙は、それ自体が水素結合能を有して
おり、そのまま基材2として利用可能である。The substrate 2 only needs to have a hydrogen-bonding functional group on its surface, and the inside may have any structure. The material of the base material 2 is selected in consideration of flexibility, strength, difficulty of processing, and the like, and suitable for use of the polymer gel carrier. The metal oxide or paper itself has a hydrogen bonding ability and can be used as the base material 2 as it is.
【0019】プラスチック等の合成樹脂も基材2の材料
として利用することができる。ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン系高分子は低コストである
上、形状や柔軟性の設定が容易であるから、特に好適で
ある。ただし、これらの合成樹脂は水素結合性官能基を
もたないから、表面に酸化処理を施すことにより水素結
合性官能基を導入する。A synthetic resin such as plastic can also be used as the material of the base material 2. Polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene are particularly suitable because they are low in cost and easy to set in shape and flexibility. However, since these synthetic resins do not have a hydrogen bonding functional group, the surface is subjected to an oxidation treatment to introduce the hydrogen bonding functional group.
【0020】酸化処理としては、空気や酸素等の酸化性
ガス雰囲気下での熱処理、酸素プラズマ処理、コロナ放
電処理、または無機鉱酸処理を採用することができる。
これらの処理は、合成樹脂の内部にはほとんど影響を及
ぼさず、変質や強度の低下をもたらし難いから好まし
い。他の酸化処理を施すようにしてもよい。As the oxidation treatment, heat treatment in an atmosphere of an oxidizing gas such as air or oxygen, oxygen plasma treatment, corona discharge treatment, or inorganic mineral acid treatment can be employed.
These treatments are preferable because they hardly affect the inside of the synthetic resin and hardly cause deterioration or reduction in strength. Another oxidation treatment may be performed.
【0021】酸化処理により基材の表面に水素結合性官
能基が導入されたか否かは、X線光電子分光法、赤外分
光法等の分光分析で確認可能である。酸素原子固有のス
ペクトルが検出されれば、水素結合性官能基が導入され
たことが明らかになる。Whether or not a hydrogen bonding functional group has been introduced to the surface of the substrate by the oxidation treatment can be confirmed by spectroscopic analysis such as X-ray photoelectron spectroscopy and infrared spectroscopy. If a spectrum specific to an oxygen atom is detected, it becomes clear that a hydrogen bonding functional group has been introduced.
【0022】高分子1aのゲル化には種々の方法があ
り、いずれの方法を採用してもよいが、本実施形態で
は、高分子1aの溶液を基材2に接触させた状態で凍結
解凍を行うことにより、高分子ゲル1の形成と高分子ゲ
ル1の基材2への固定を一度に行うようにしている。凍
結解凍は、例えば−20〜20℃の温度範囲で、1回ま
たは複数回行う。複数の高分子1aが水素結合し合うこ
とにより3次元の編目状構造が形成されて機械的強度の
高い高分子ゲル1となり、同時に高分子1aと基材2と
が水素結合して高分子ゲル1が基材2に固定される。There are various methods for gelling the polymer 1a, and any of the methods may be employed. In the present embodiment, the solution of the polymer 1a is kept in contact with the substrate 2 by freeze-thawing. Is performed, the formation of the polymer gel 1 and the fixing of the polymer gel 1 to the base material 2 are performed at one time. The freeze-thaw is performed once or plural times in a temperature range of, for example, -20 to 20 ° C. A plurality of polymers 1a are hydrogen-bonded to form a three-dimensional knitted structure, resulting in a polymer gel 1 having high mechanical strength. At the same time, the polymer 1a and the base 2 are hydrogen-bonded to form a polymer gel. 1 is fixed to the substrate 2.
【0023】高分子ゲル1を比較的薄く形成するとき
は、ディップコート、スピンコート、バーコート、エア
ナイフコート等の方法を用いて高分子1aの溶液を基材
2に塗布し、これを凍結解凍する。高分子ゲル1を比較
的厚く形成するときは、高分子1aの溶液を所望の深さ
にし、その液面に基材2を密接させた状態で凍結解凍を
行う。溶液の塗布と凍結解凍を繰り返し行うようにして
もよい。When the polymer gel 1 is formed to be relatively thin, a solution of the polymer 1a is applied to the substrate 2 using a method such as dip coating, spin coating, bar coating, or air knife coating, and the solution is freeze-thawed. I do. When the polymer gel 1 is formed to be relatively thick, the solution of the polymer 1a is set to a desired depth, and freeze-thawing is performed in a state where the substrate 2 is in close contact with the liquid surface. Application of the solution and freeze-thawing may be repeated.
【0024】高分子ゲル1に刺激応答性等の機能をもた
せる場合、ゲル化によりその機能を発現する他の高分子
(以下、機能性高分子という)を高分子1aの溶液に含
ませておき、凍結解凍を行う。これにより製造される高
分子ゲル1は、機能性高分子が均一に分布したものとな
る。機能性高分子の種類により、水素イオン濃度(p
H)、温度、湿度、電界、磁界等の変化に応答して膨張
または収縮する種々の高分子ゲル1が得られる。When the polymer gel 1 has a function such as stimulus responsiveness, another polymer (hereinafter referred to as a functional polymer) which expresses the function by gelation is contained in a solution of the polymer 1a. Perform freeze-thaw. The polymer gel 1 produced in this manner has a functional polymer uniformly distributed. Depending on the type of the functional polymer, the hydrogen ion concentration (p
H), various polymer gels 1 which expand or contract in response to changes in temperature, humidity, electric field, magnetic field and the like are obtained.
【0025】例えば、機能性高分子としてポリアクリル
酸を用いれば、pHの変化に応答する高分子ゲル1が得
られる。ポリアクリル酸は主鎖に直結したカルボキシル
基を多数有しており、この酸性基が刺激応答機能部とな
る。すなわち、カルボキシル基の解離状態はpHに応じ
て変化し、その状態によってカルボキシル基相互間の親
和性が大きく変わって、高分子ゲル1の3次元編目構造
に変化をもたらす。For example, when polyacrylic acid is used as the functional polymer, a polymer gel 1 which responds to a change in pH can be obtained. Polyacrylic acid has a large number of carboxyl groups directly linked to the main chain, and this acidic group serves as a stimulus responsive function part. That is, the dissociation state of the carboxyl groups changes according to the pH, and the affinity between the carboxyl groups greatly changes depending on the state, resulting in a change in the three-dimensional stitch structure of the polymer gel 1.
【0026】具体的には、pHが小さくカルボキシル基
があまり解離していない状態では、近隣のポリアクリル
酸のカルボキシル基間で水素結合が形成され、ポリアク
リル酸の主鎖間の間隔が狭くなり、pHが大きくカルボ
キシル基の多くが解離している状態では、近隣のポリア
クリル酸のカルボキシレートイオン同士が反発して、ポ
リアクリル酸の主鎖間の間隔が広くなる。この変化が高
分子ゲル1の3次元網目構造の大きさに変化をもたらす
ことになり、高分子ゲル1はpHが小さい(水素イオン
濃度が高い)ときに収縮し、pHが大きい(水素イオン
濃度が低い)ときに膨張する。Specifically, when the pH is small and carboxyl groups are not so dissociated, hydrogen bonds are formed between carboxyl groups of neighboring polyacrylic acids, and the spacing between the main chains of polyacrylic acid becomes narrow. In a state where the pH is large and most of the carboxyl groups are dissociated, the carboxylate ions of neighboring polyacrylic acids repel each other, and the interval between the main chains of polyacrylic acid is widened. This change causes a change in the size of the three-dimensional network structure of the polymer gel 1, and the polymer gel 1 contracts when the pH is low (the hydrogen ion concentration is high) and increases when the pH is high (the hydrogen ion concentration (Low) when it expands.
【0027】したがって、環境のpHを調節すること
で、高分子ゲル1の体積を制御することができる。例え
ば、けん化度99%、重合度1700のポリビニルアル
コールと分子量2200のポリアクリル酸から作製した
高分子ゲル1は、pH7からpH3にすると約10%収
縮する。Therefore, the volume of the polymer gel 1 can be controlled by adjusting the pH of the environment. For example, a polymer gel 1 made from polyvinyl alcohol having a degree of saponification of 99% and a degree of polymerization of 1700 and polyacrylic acid having a molecular weight of 2200 contracts about 10% when the pH is changed from pH 7 to pH 3.
【0028】pHの変化に応答する機能性高分子として
はポリアクリル酸のほかに、ポリメタクリル酸、ポリビ
ニルスルホン酸、ポリアクリルアミドや、各酸のアルカ
リ金属塩がある。これらも同様に利用することができ
る。Functional polymers that respond to changes in pH include, besides polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyacrylamide, and alkali metal salts of each acid. These can be used as well.
【0029】機能性高分子としてポリ−N−イソプロピ
ルアクリルアミドを用いれば、温度の変化に応答する高
分子ゲル1が得られる。この高分子は刺激応答機能部と
してアミド基を多数有しており、アミド基の水和構造の
変化により高分子ゲル1の3次元編目構造に変化をもた
らす。When poly-N-isopropylacrylamide is used as the functional polymer, a polymer gel 1 which responds to a change in temperature can be obtained. This polymer has a large number of amide groups as the stimulus response function part, and changes in the three-dimensional stitch structure of the polymer gel 1 due to changes in the hydration structure of the amide groups.
【0030】環境温度が低いとき、ポリ−N−イソプロ
ピルアクリルアミドの主鎖の周りにはアミド基に強く水
和した内部水和層があり、その外側には内部水和層の水
と比較的弱い力で結合した外部水和層があって、高分子
ゲル1は膨潤した状態となる。環境温度が高くなると、
水の分子運動が活発になって、外部水和層は内部水和層
から離脱して自由水となる。その結果、高分子ゲル1は
水を失って収縮する。When the ambient temperature is low, there is an internal hydration layer in which the amide group is strongly hydrated around the main chain of poly-N-isopropylacrylamide, and the external hydration layer is relatively weak with the water of the internal hydration layer outside. There is an external hydration layer bonded by force, and the polymer gel 1 is in a swollen state. When the ambient temperature rises,
When the molecular movement of water becomes active, the outer hydrated layer separates from the inner hydrated layer and becomes free water. As a result, the polymer gel 1 loses water and contracts.
【0031】例えば、ポリビニルアルコールと重合度1
000のポリ−N−イソプロピルアクリルアミドから作
製した高分子ゲル1は、室温から温度を上昇させていく
と約37℃で相転移を起こして収縮する。温度の変化に
応答する機能性高分子としては、このほかに、ポリビニ
ルメチルエーテルも用いることができる。For example, polyvinyl alcohol and a degree of polymerization of 1
The polymer gel 1 made from 000 poly-N-isopropylacrylamide undergoes a phase transition at about 37 ° C. and shrinks as the temperature is raised from room temperature. As a functional polymer that responds to changes in temperature, polyvinyl methyl ether can also be used.
【0032】前述のポリアクリル酸をはじめイオン性官
能基あるいは分極性官能基を有する高分子は、電界の変
化に応答する機能性高分子として利用することができ
る。例えば、ポリアクリル酸のようにカルボキシル基を
有する高分子から作製した高分子ゲル1は、電界中で
は、解離した水素イオンがマイナス側に引き寄せられて
カルボキシレートイオン間の反発が高まり、膨潤する。
電界を除くと、水素イオンがカルボキシレートイオンに
再結合して反発力が低下し、高分子ゲル1は収縮する。A polymer having an ionic functional group or a polarizable functional group, such as the above-mentioned polyacrylic acid, can be used as a functional polymer responding to a change in an electric field. For example, in a polymer gel 1 made of a polymer having a carboxyl group such as polyacrylic acid, dissociated hydrogen ions are attracted to the minus side in an electric field, and the repulsion between carboxylate ions is increased, thereby swelling.
When the electric field is removed, the hydrogen ions recombine with the carboxylate ions, the repulsion decreases, and the polymer gel 1 contracts.
【0033】このように刺激応答性をもたせた高分子ゲ
ル1では、刺激の大きさによりその体積変化を制御する
ことができる。このとき、高分子ゲル1は基材2に固定
されているから基材2上で滑ることがなく、高分子ゲル
1の体積変化を機械的駆動力として利用することが可能
であり、また、体積変化の制御を確実に行うことができ
る。In the polymer gel 1 having the stimulus responsiveness as described above, the volume change can be controlled by the magnitude of the stimulus. At this time, since the polymer gel 1 is fixed to the substrate 2, the polymer gel 1 does not slip on the substrate 2, and the volume change of the polymer gel 1 can be used as a mechanical driving force. It is possible to reliably control the volume change.
【0034】高分子1aと混合した機能性高分子も高分
子1aと相互作用して、高分子ゲル1の強度向上に寄与
する。高分子1aや機能性高分子として何を使用するか
は、高分子ゲル1にもたせる機能の種類のみならず、得
られる機械的強度も考慮して定めるのが好ましい。高分
子1aと機能性高分子の混合比も、発現させるべき機能
の大きさと機械的強度を考慮して定めるのがよい。The functional polymer mixed with the polymer 1a also interacts with the polymer 1a and contributes to the improvement of the strength of the polymer gel 1. What is used as the polymer 1a or the functional polymer is preferably determined in consideration of not only the type of function provided to the polymer gel 1 but also the obtained mechanical strength. The mixing ratio between the polymer 1a and the functional polymer is also preferably determined in consideration of the size of the function to be exhibited and the mechanical strength.
【0035】高分子ゲル1と基材2とを水素結合によっ
て固定する本発明の有効性を調べた実験について、いく
つかの実施例を掲げて説明する。Experiments for examining the effectiveness of the present invention for fixing the polymer gel 1 and the base material 2 by hydrogen bonding will be described with reference to several examples.
【0036】<試料の作製>次のようにして、5種類の
本発明の実施例の試料と、5種類の比較例の試料を作製
した。<Preparation of Samples> Five types of samples of the present invention and five types of samples of comparative examples were prepared as follows.
【0037】実施例試料1 10wt%のクロム酸水溶液で60℃にて1時間酸化処
理したポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコール
(重合度1400、けん化度99mol%)9wt%、
ポリアクリル酸(重合度4000)1wt%、およびイ
オン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍結解
凍(−20〜20℃)を5回繰り返した。Example 1 9% by weight of polyvinyl alcohol (polymerization degree: 1400, saponification degree: 99 mol%) was added to a polypropylene resin plate oxidized at 60 ° C. for 1 hour with a 10% by weight aqueous solution of chromic acid.
A mixture of 1 wt% of polyacrylic acid (degree of polymerization 4000) and 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thaw (-20 to 20 ° C) was repeated 5 times.
【0038】実施例試料2 0.5mol/lの硝酸で60℃にて1時間酸化処理し
たポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコール(重
合度1400、けん化度99mol%)9wt%、ポリ
−N−イソプロピルアクリルアミド(重合度1700)
1wt%、およびイオン交換水90wt%の混合液を塗
布し、その後凍結解凍(−20〜20℃)を5回繰り返
した。Example 2 A polypropylene resin plate oxidized with 0.5 mol / l nitric acid at 60 ° C. for 1 hour was mixed with 9 wt% of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1400, saponification degree 99 mol%), poly-N-isopropylacrylamide (Degree of polymerization 1700)
A mixture of 1 wt% and 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thaw (-20 to 20 ° C.) was repeated 5 times.
【0039】実施例試料3 5wt%のフェノール水溶液で30℃にて1時間酸化処
理したポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコール
(重合度1700、けん化度99mol%)9wt%、
ポリアクリル酸(重合度1000)1wt%、およびイ
オン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍結解
凍(−20〜20℃)を5回繰り返した。Example 3 A polypropylene resin plate oxidized with a 5 wt% aqueous phenol solution at 30 ° C. for 1 hour was mixed with 9 wt% of polyvinyl alcohol (polymerization degree: 1700, saponification degree: 99 mol%).
A mixed solution of 1 wt% of polyacrylic acid (polymerization degree 1000) and 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thaw (-20 to 20 ° C.) was repeated 5 times.
【0040】実施例試料4 3mol%酸素/アルゴンプラズマ中で10分間処理し
たポリエチレン樹脂板に、ポリビニルアルコール(重合
度1400、けん化度99mol%)9wt%、ポリメ
タクリル酸(重合度1000)1wt%、およびイオン
交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍結解凍
(−20〜20℃)を10回繰り返した。Example 4 A polyethylene resin plate treated in a 3 mol% oxygen / argon plasma for 10 minutes was charged with 9 wt% of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1400, saponification degree 99 mol%), 1 wt% of polymethacrylic acid (degree of polymerization 1000), Then, a mixed solution of 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thawing (-20 to 20 ° C.) was repeated 10 times.
【0041】実施例試料5 空気中で50000kVのマイナスコロナ放電を10秒
間照射したポリエチレン樹脂板に、ポリビニルアルコー
ル(重合度2600、けん化度99mol%)9wt
%、ポリビニルスルホン酸(重合度1800)1wt
%、およびイオン交換水90wt%の混合液を塗布し、
その後凍結解凍(−20〜20℃)を10回繰り返し
た。Example Sample 5 A polyethylene resin plate irradiated with 50,000 kV negative corona discharge in air for 10 seconds was charged with 9 wt% of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 2600, degree of saponification 99 mol%).
%, Polyvinyl sulfonic acid (degree of polymerization 1800) 1 wt
%, And a mixed solution of 90 wt% of ion-exchanged water,
Thereafter, freeze-thawing (-20 to 20 ° C) was repeated 10 times.
【0042】比較例試料1 無処理のポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコー
ル(重合度1400、けん化度99mol%)9wt
%、ポリアクリル酸(重合度4000)1wt%、およ
びイオン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍
結解凍(−20〜20℃)を5回繰り返した。Comparative Sample 1 9 wt. Of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1400, degree of saponification 99 mol%) was placed on an untreated polypropylene resin plate.
%, 1 wt% of polyacrylic acid (degree of polymerization 4000), and 90 wt% of ion-exchanged water were applied, and then freeze-thawing (-20 to 20 ° C) was repeated 5 times.
【0043】比較例試料2 無処理のポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコー
ル(重合度1400、けん化度99mol%)9wt
%、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(重合度1
700)1wt%、およびイオン交換水90wt%の混
合液を塗布し、その後凍結解凍(−20〜20℃)を5
回繰り返した。Comparative Sample 2 9 wt. Of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1400, degree of saponification 99 mol%) was placed on an untreated polypropylene resin plate.
%, Poly-N-isopropylacrylamide (degree of polymerization 1
700) A mixture of 1 wt% and 90 wt% of ion-exchanged water is applied, and then freeze-thaw (−20 to 20 ° C.) is performed for 5 minutes.
Repeated times.
【0044】比較例試料3 無処理のポリプロピレン樹脂板に、ポリビニルアルコー
ル(重合度1700、けん化度99mol%)9wt
%、ポリアクリル酸(重合度1000)1wt%、およ
びイオン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍
結解凍(−20〜20℃)を5回繰り返した。Comparative Sample 3 9 wt. Of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1700, degree of saponification 99 mol%) was placed on an untreated polypropylene resin plate.
%, 1 wt% of polyacrylic acid (polymerization degree 1000), and 90 wt% of ion-exchanged water were applied, and then freeze-thawing (-20 to 20 ° C) was repeated 5 times.
【0045】比較例試料4 無処理のポリエチレン樹脂板に、ポリビニルアルコール
(重合度1400、けん化度99mol%)9wt%、
ポリメタクリル酸(重合度1000)1wt%、および
イオン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後凍結
解凍(−20〜20℃)を10回繰り返した。Comparative Example Sample 4 9 wt% of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 1400, degree of saponification 99 mol%) was placed on an untreated polyethylene resin plate.
A mixed solution of 1 wt% of polymethacrylic acid (polymerization degree: 1000) and 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thaw (−20 to 20 ° C.) was repeated 10 times.
【0046】比較例試料5 無処理のポリエチレン樹脂板に、ポリビニルアルコール
(重合度2600、けん化度99mol%)9wt%、
ポリビニルスルホン酸(重合度1800)1wt%、お
よびイオン交換水90wt%の混合液を塗布し、その後
凍結解凍(−20〜20℃)を10回繰り返した。Comparative Example Sample 5 9 wt% of polyvinyl alcohol (degree of polymerization 2600, degree of saponification 99 mol%) was placed on an untreated polyethylene resin plate.
A mixture of 1 wt% of polyvinyl sulfonic acid (degree of polymerization 1800) and 90 wt% of ion-exchanged water was applied, and then freeze-thaw (-20 to 20 ° C.) was repeated 10 times.
【0047】<はがれ試験>上記の各試料について、J
ISのはがれ試験方法に準じて、高分子ゲルと基板とを
引きはがす試験を行った。具体的には、各試料から下記
の寸法の長方形の試料片を切り出し、試料片の長手方向
の一端において、基材表面に対して垂直で互いに向きが
逆の力を高分子ゲルと基材とに加えた。<Peeling Test> For each of the above samples,
A test for peeling off the polymer gel and the substrate was performed according to the IS peeling test method. Specifically, a rectangular sample piece having the following dimensions is cut out from each sample, and at one end in the longitudinal direction of the sample piece, a force perpendicular to the surface of the base material and opposite to each other is applied to the polymer gel and the base material. Added.
【0048】実施例試料1 試料片を50×100mmとし、力を5秒間加えたとこ
ろ、高分子ゲルが裂けて、基材表面には高分子ゲルが付
着したままであった。Example Sample 1 When a sample piece was set to 50 × 100 mm and a force was applied for 5 seconds, the polymer gel was torn and the polymer gel remained attached to the substrate surface.
【0049】実施例試料2 試料片を50×100mmとし、力を5秒間加えたとこ
ろ、高分子ゲルが裂けて、基材表面には高分子ゲルが付
着したままであった。Example Sample 2 When a sample piece was made 50 × 100 mm and a force was applied for 5 seconds, the polymer gel was torn, and the polymer gel remained attached to the surface of the substrate.
【0050】実施例試料3 試料片を80×200mmとし、力を10秒間加えたと
ころ、高分子ゲルが裂けて、基材表面には高分子ゲルが
付着したままであった。Example Sample 3 When a sample piece was 80 × 200 mm and a force was applied for 10 seconds, the polymer gel was torn, and the polymer gel remained attached to the substrate surface.
【0051】実施例試料4 試料片を80×200mmとし、力を10秒間加えたと
ころ、高分子ゲルが裂けて、基材表面には高分子ゲルが
付着したままであった。Example Sample 4 A sample piece was 80 × 200 mm, and when a force was applied for 10 seconds, the polymer gel was torn and the polymer gel remained attached to the substrate surface.
【0052】実施例試料5 試料片を50×100mmとし、力を10秒間加えたと
ころ、高分子ゲルが裂けて、基材表面には高分子ゲルが
付着したままであった。Example Sample 5 When a sample piece was set to 50 × 100 mm and a force was applied for 10 seconds, the polymer gel was torn, and the polymer gel remained adhered to the substrate surface.
【0053】比較例試料1 試料片を50×100mmとし、力を加えたところ、高
分子ゲルが裂けることなく基材表面から剥離した。Comparative Example Sample 1 When a sample piece was made 50 × 100 mm and a force was applied, the polymer gel was separated from the substrate surface without tearing.
【0054】比較例試料2 試料片を50×100mmとし、力を加えたところ、高
分子ゲルが裂けることなく基材表面から剥離した。Comparative Example Sample 2 When a sample piece was made 50 × 100 mm and a force was applied, the polymer gel was peeled off from the substrate surface without tearing.
【0055】比較例試料3 試料片を80×200mmとし、力を加えたところ、高
分子ゲルが裂けることなく基材表面から剥離した。Comparative Example Sample 3 A sample piece was 80 × 200 mm, and when a force was applied, the polymer gel was peeled off from the substrate surface without tearing.
【0056】比較例試料4 試料片を80×200mmとし、力を加えたところ、高
分子ゲルが裂けることなく基材表面から剥離した。Comparative Example Sample 4 A sample piece was 80 × 200 mm, and when a force was applied, the polymer gel was separated from the substrate surface without tearing.
【0057】比較例試料5 試料片を50×100mmとし、力を加えたところ、高
分子ゲルが裂けることなく基材表面から剥離した。Comparative Example Sample 5 A sample piece was made 50 × 100 mm, and when a force was applied, the polymer gel was peeled off from the substrate surface without tearing.
【0058】<基材表面の水素結合性官能基の存在の確
認試験>上記の各試料の作製に用いた基材について、X
線光電子分光法またはフーリエ変換赤外分光法(FT−
IR)により、水素結合性官能基となる酸素原子の存在
を調べた。<Confirmation Test for Presence of Hydrogen-Bonding Functional Group on Substrate Surface>
Line photoelectron spectroscopy or Fourier transform infrared spectroscopy (FT-
IR), the presence of an oxygen atom serving as a hydrogen bonding functional group was examined.
【0059】実施例試料1に用いたポリプロピレン基材 X線光電子分光法で、酸素原子の1s軌道の結合エネル
ギーを示す543.1eVのピークが認められた。X-ray photoelectron spectroscopy of the polypropylene substrate used in Example 1 showed a peak of 543.1 eV indicating the binding energy of the oxygen atom in the 1s orbital.
【0060】実施例試料2に用いたポリプロピレン基材 X線光電子分光法で、酸素原子の1s軌道の結合エネル
ギーを示す543.1eVのピークが認められた。X-ray photoelectron spectroscopy of the polypropylene substrate used in Example 2 showed a peak at 543.1 eV indicating the binding energy of the oxygen atom in the 1s orbital.
【0061】比較例試料1に用いたポリプロピレン基材 X線光電子分光法で、酸素原子の1s軌道の結合エネル
ギーを示すピークは認められなかった。X-ray photoelectron spectroscopy of the polypropylene substrate used for Comparative Example Sample 1 showed no peak indicating the binding energy of the oxygen atom in the 1s orbital.
【0062】比較例試料2に用いたポリプロピレン基材 X線光電子分光法で、酸素原子の1s軌道の結合エネル
ギーを示すピークは認められなかった。X-ray photoelectron spectroscopy of the polypropylene substrate used for Comparative Example Sample 2 did not show any peak indicating the binding energy of the oxygen atom in the 1s orbital.
【0063】実施例試料3に用いたポリプロピレン基材 FT−IRで、カルボニル結合を示す1730cm-1の
吸収スペクトルが認められた。In the FT-IR polypropylene base material used in Example 3, an absorption spectrum at 1,730 cm −1 showing a carbonyl bond was observed.
【0064】実施例試料4に用いたポリエチレン基材 FT−IRで、カルボニル結合を示す1730cm-1の
吸収スペクトルが認められた。The polyethylene base material FT-IR used in Example sample 4 showed an absorption spectrum at 1,730 cm -1 indicating a carbonyl bond.
【0065】実施例試料5に用いたポリエチレン基材 FT−IRで、カルボニル結合を示す1730cm-1の
吸収スペクトルが認められた。The polyethylene base material FT-IR used in Example sample 5 showed an absorption spectrum at 1,730 cm -1 indicating a carbonyl bond.
【0066】比較例試料3に用いたポリプロピレン基材 FT−IRで、酸素原子の結合を示す吸収スペクトルは
認められなかった。In the polypropylene base material FT-IR used for Comparative Example Sample 3, no absorption spectrum showing the bonding of oxygen atoms was observed.
【0067】比較例試料4に用いたポリエチレン基材 FT−IRで、酸素原子の結合を示す吸収スペクトルは
認められなかった。In the polyethylene base material FT-IR used for Comparative Example Sample 4, no absorption spectrum showing the bonding of oxygen atoms was observed.
【0068】比較例試料5に用いたポリエチレン基材 FT−IRで、酸素原子の結合を示す吸収スペクトルは
認められなかった。In the polyethylene base material FT-IR used for Comparative Example Sample 5, no absorption spectrum showing the bonding of oxygen atoms was observed.
【0069】これら2つの実験から、水素結合性官能基
を構成する酸素原子が酸化処理でポリオレフィン系高分
子に導入されること、酸化処理をしたポリオレフィン系
高分子基材には高分子ゲルが強固に固定されること、お
よび酸化処理をしなかったポリオレフィン系高分子基材
には高分子ゲルが固定され難いことが明かとなった。し
たがって、基材への高分子ゲルの固定には、両者間の水
素結合が大きな寄与をしているといえる。From these two experiments, it was found that the oxygen atoms constituting the hydrogen-bonding functional group were introduced into the polyolefin polymer by the oxidation treatment, and that the polymer gel was firmly attached to the oxidized polyolefin polymer base material. It became clear that the polymer gel was hardly fixed to the polyolefin-based polymer base material not subjected to the oxidation treatment. Therefore, it can be said that the hydrogen bond between the two greatly contributes to the fixation of the polymer gel to the substrate.
【0070】<刺激応答性試験>上記の試料の一部につ
いて、pH応答性および温度応答性を調べた。pH応答
性試験は所定の大きさの試料片をpH3.5の酢酸水溶
液に1昼夜静かに浸しておくことにより、また、温度応
答性試験は所定の大きさの試料片を温度を38℃に保っ
たイオン交換水に1昼夜静かに浸しておくことにより行
った。<Stimulus Responsiveness Test> The pH responsiveness and the temperature responsiveness of some of the above samples were examined. The pH responsiveness test is performed by immersing a specimen of a predetermined size in an aqueous acetic acid solution of pH 3.5 gently for a day and a night. This was carried out by immersing the ion-exchanged water kept gently all day and night.
【0071】実施例試料1 pH応答性試験により、高分子ゲルの部分の厚さが20
%減少したが、高分子ゲルの基材からの剥離は生じなか
った。Example Sample 1 In the pH responsiveness test, the thickness of the polymer gel was 20
%, But no peeling of the polymer gel from the substrate occurred.
【0072】比較例試料1 pH応答性試験により、高分子ゲルの部分の厚さが20
%減少し、高分子ゲルが基材から剥離した。Comparative Example Sample 1 In the pH responsiveness test, the thickness of the polymer gel was 20
% And the polymer gel detached from the substrate.
【0073】実施例試料2 温度応答性試験により、高分子ゲルの部分の厚さが10
%減少したが、高分子ゲルの基材からの剥離は生じなか
った。Example Sample 2 According to the temperature response test, the thickness of the polymer gel was 10%.
%, But no peeling of the polymer gel from the substrate occurred.
【0074】比較例試料2 温度応答性試験により、高分子ゲルの部分の厚さが10
%減少し、高分子ゲルが基材から剥離した。Comparative Example Sample 2 According to the temperature response test, the thickness of the polymer gel was 10
% And the polymer gel detached from the substrate.
【0075】この刺激応答性試験から、pHや温度に応
答して高分子ゲルの体積が変化することが確認されると
ともに、高分子ゲルと基材とが水素結合していなければ
両者が容易に分離するのに対し、水素結合していればp
Hや温度の変化があっても高分子ゲルは基材に固定され
たままであることが確認された。From the stimulus responsiveness test, it was confirmed that the volume of the polymer gel changed in response to pH and temperature, and if the polymer gel and the base material were not hydrogen-bonded, both could be easily formed. Separation, whereas if hydrogen-bonded, p
It was confirmed that the polymer gel remained fixed to the base material even when the H or temperature changed.
【0076】以上説明したように、本発明の高分子ゲル
担持体は、基材への高分子ゲルの固定が確実であり、高
分子ゲルに刺激応答性をもたせて孔径可変のフィルタ、
人工筋肉等の機械的用途に利用するのに好適である。ま
た、本発明の方法によると、表面に水素結合性官能基を
有する基材を用意するだけで、高分子ゲルが基材に強固
に固定された高分子ゲル担持体を短工程で製造すること
ができる。As described above, the polymer gel carrier of the present invention can reliably fix the polymer gel to the base material, and can provide the polymer gel with stimulus responsiveness and a variable pore size filter.
It is suitable for use in mechanical applications such as artificial muscles. According to the method of the present invention, a polymer gel carrier in which a polymer gel is firmly fixed to a substrate can be manufactured in a short process only by preparing a substrate having a hydrogen bonding functional group on the surface. Can be.
【0077】なお、高分子ゲルを基材に接触させた状態
で凍結解凍を行うことにより高分子ゲルの形成とその基
材への固定を一度に行うことに代えて、工程数は増す
が、あらかじめ作製しておいた高分子ゲルを別工程で基
材に水素結合させて固定するようにしてもよい。その場
合、高分子ゲルと同じまたは類似の組成の液を基材に塗
布し、これに高分子ゲルを載置して凍結解凍すればよ
い。[0086] By freezing and thawing the polymer gel in contact with the base material, the number of steps is increased instead of forming the polymer gel and fixing the polymer gel to the base material at one time. The polymer gel prepared in advance may be fixed to the substrate by hydrogen bonding in a separate step. In that case, a liquid having the same or similar composition as that of the polymer gel may be applied to the substrate, and the polymer gel may be placed on the substrate and freeze-thawed.
【0078】[0078]
【発明の効果】本発明の高分子ゲル担持体によるとき
は、高分子ゲルが水素結合によって基材に直接固定され
ているため、接着剤を用いる場合のように高分子ゲルに
不純物が混入することがなく、高分子ゲルの機能が損な
われるおそれがない。また、水素結合は強固な結合であ
るから、高分子ゲルが基材から剥離することもない。According to the polymer gel carrier of the present invention, since the polymer gel is directly fixed to the substrate by hydrogen bonding, impurities are mixed into the polymer gel as in the case of using an adhesive. There is no possibility that the function of the polymer gel is impaired. Further, since the hydrogen bond is a strong bond, the polymer gel does not peel off from the substrate.
【0079】高分子ゲルがポリビニルアルコールのよう
に水酸基を有する高分子を含むようにすると、基材への
高分子ゲルの固定が強固になり、また、高分子ゲル自体
の機械的強度も高くなる。When the polymer gel contains a polymer having a hydroxyl group such as polyvinyl alcohol, the fixation of the polymer gel to the base material becomes strong, and the mechanical strength of the polymer gel itself also increases. .
【0080】高分子ゲルを外部からの刺激に応じて膨張
または収縮する刺激応答性ゲルとすると、高分子ゲル担
持体を機械的用途に利用することができる。高分子ゲル
は基材に固定されており、また、不純物による刺激応答
性の低下もないから、刺激による高分子ゲルの体積変化
の制御も容易である。When the polymer gel is a stimuli-responsive gel that expands or contracts in response to an external stimulus, the polymer gel carrier can be used for mechanical applications. Since the polymer gel is fixed to the base material and the stimulus responsiveness does not decrease due to impurities, it is easy to control the volume change of the polymer gel due to the stimulus.
【0081】基材として、表面を酸化処理されたポリオ
レフィン系高分子を用いると、基材のコストが抑えられ
て、高分子ゲル担持体が安価になる。また、製造後の高
分子ゲル担持体の切断等の加工が容易である。When a polyolefin polymer whose surface is oxidized is used as the substrate, the cost of the substrate is reduced, and the polymer gel carrier becomes inexpensive. In addition, processing such as cutting of the polymer gel carrier after production is easy.
【0082】本発明の高分子ゲル担持体の製造方法によ
るときは、水素結合が強固な結合であることを利用し
て、高分子ゲルを確実に基材に固定することができる。
しかも、固定に接着剤等の異物を用いないから、不純物
が高分子ゲルに混入して高分子ゲルの機能が損なわれる
おそれもない。According to the method for producing a polymer gel carrier of the present invention, the polymer gel can be securely fixed to the substrate by utilizing the fact that the hydrogen bond is a strong bond.
Further, since no foreign matter such as an adhesive is used for fixing, there is no possibility that impurities are mixed into the polymer gel and the function of the polymer gel is impaired.
【0083】特に、基材として表面に水素結合性官能基
を有する基材を用い、この基材に水素結合性高分子を含
む液を接触させて凍結解凍することにより、水素結合性
高分子同士および水素結合性高分子と基材とで水素結合
を形成させるようにすると、高分子ゲルの形成と同時に
基板への固定がなされることになる。したがって、高分
子ゲル形成後に基材への固定を行っていた従来の方法に
比べて工程数が減少し、製造効率が向上する。In particular, a substrate having a hydrogen-bonding functional group on its surface is used as a substrate, and a liquid containing the hydrogen-bonding polymer is brought into contact with the substrate and freeze-thawed, so that the hydrogen-bonding polymers are separated from each other. When a hydrogen bond is formed between the hydrogen-bonding polymer and the base material, the polymer gel is fixed to the substrate simultaneously with the formation of the polymer gel. Therefore, the number of steps is reduced as compared with the conventional method in which the polymer gel is fixed to the base material after the formation of the polymer gel, and the production efficiency is improved.
【0084】水素結合性高分子としてポリビニルアルコ
ールを含む高分子を用いると、水酸基が多いため水素結
合も多くなって、高分子ゲル自体の強度と基材への高分
子ゲルの固定強度が高くなる。When a polymer containing polyvinyl alcohol is used as the hydrogen-bonding polymer, the number of hydroxyl groups is large and the number of hydrogen bonds is also increased, thereby increasing the strength of the polymer gel itself and the strength of fixing the polymer gel to the base material. .
【0085】基材として表面を酸化処理されたポリオレ
フィン系高分子を用いると、製造コストを抑えることが
でき、また、基材が比較的柔らかいため、製造後の高分
子ゲル担持体の加工が容易になる。When a polyolefin polymer whose surface is oxidized is used as a substrate, the production cost can be reduced, and the substrate is relatively soft, so that the polymer gel carrier after the production is easily processed. become.
【0086】基材の酸化処理として酸化性ガス雰囲気下
での熱処理、酸素プラズマ処理、コロナ放電処理、また
は無機鉱酸処理を採用すると、表面のみを容易に酸化す
ることができて、基材の変質や強度の低下を避けること
ができる。しかも、処理自体も容易である。When a heat treatment in an oxidizing gas atmosphere, an oxygen plasma treatment, a corona discharge treatment, or an inorganic mineral acid treatment is adopted as the oxidation treatment of the base material, only the surface can be easily oxidized, and the base material can be easily oxidized. Deterioration and reduction in strength can be avoided. Moreover, the processing itself is easy.
【図1】 本発明の高分子ゲル担持体の高分子ゲルと基
材の境界部分の構造を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a boundary portion between a polymer gel and a substrate of a polymer gel carrier of the present invention.
1 高分子ゲル 1a 高分子 2 基材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymer gel 1a Polymer 2 Base material
Claims (14)
材より成る高分子ゲル担持体において、 前記高分子ゲルが水素結合によって前記基材に固定され
ていることを特徴とする高分子ゲル担持体。1. A polymer gel carrier comprising a polymer gel and a base material supporting the polymer gel, wherein the polymer gel is fixed to the base material by hydrogen bonding. Gel carrier.
を含むことを特徴とする請求項1に記載の高分子ゲル担
持体。2. The polymer gel carrier according to claim 1, wherein the polymer gel contains polyvinyl alcohol.
て膨張または収縮する刺激応答性ゲルであることを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の高分子ゲル担持
体。3. The polymer gel carrier according to claim 1, wherein the polymer gel is a stimulus-responsive gel that expands or contracts in response to an external stimulus.
とする請求項3に記載の高分子ゲル担持体。4. The polymer gel carrier according to claim 3, wherein the stimulus is a change in pH.
することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
か1項に記載の高分子ゲル担持体。5. The polymer gel carrier according to claim 1, wherein the substrate has a hydrogen-bonding functional group on the surface.
レフィン系高分子であることを特徴とする請求項5に記
載の高分子ゲル担持体。6. The polymer gel carrier according to claim 5, wherein the base material is a polyolefin polymer having a surface oxidized.
材より成る高分子ゲル担持体の製造方法において、 前記高分子ゲルと前記基材とで水素結合を形成させるこ
とにより、前記高分子ゲルを前記基材に固定することを
特徴とする高分子ゲル担持体の製造方法。7. A method for producing a polymer gel carrier comprising a polymer gel and a base material supporting the polymer gel, wherein a hydrogen bond is formed between the polymer gel and the base material. A method for producing a polymer gel carrier, comprising fixing a molecular gel to the substrate.
を有する基材を用い、該基材に水素結合性高分子を含む
液を接触させて凍結解凍することにより、前記水素結合
性高分子同士および前記水素結合性高分子と前記基材と
で水素結合を形成させることを特徴とする請求項7に記
載の高分子ゲル担持体の製造方法。8. A substrate having a hydrogen-bonding functional group on its surface as a substrate, and a liquid containing a hydrogen-bonding polymer is brought into contact with the substrate and freeze-thawed, whereby the hydrogen-bonding property is increased. The method for producing a polymer gel carrier according to claim 7, wherein a hydrogen bond is formed between molecules and between the hydrogen bonding polymer and the substrate.
アルコールを含む高分子を用いることを特徴とする請求
項8に記載の高分子ゲル担持体の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein a polymer containing polyvinyl alcohol is used as the hydrogen bonding polymer.
ポリオレフィン系高分子を用いることを特徴とする請求
項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の高分子ゲル
担持体の製造方法。10. The method for producing a polymer gel carrier according to claim 7, wherein a polyolefin polymer having a surface oxidized is used as the substrate.
の熱処理であることを特徴とする請求項10に記載の高
分子ゲル担持体の製造方法。11. The method according to claim 10, wherein the oxidation treatment is a heat treatment in an oxidizing gas atmosphere.
ることを特徴とする請求項10に記載の高分子ゲル担持
体の製造方法。12. The method according to claim 10, wherein the oxidation treatment is an oxygen plasma treatment.
ことを特徴とする請求項10に記載の高分子ゲル担持体
の製造方法。13. The method for producing a polymer gel carrier according to claim 10, wherein the oxidation treatment is a corona discharge treatment.
とを特徴とする請求項10に記載の高分子ゲル担持体の
製造方法。14. The method according to claim 10, wherein the oxidation treatment is an inorganic mineral acid treatment.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11004879A JP2000204183A (en) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | Polymer gel carrier and its production |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111635596A (en) * | 2020-07-09 | 2020-09-08 | 上海第二工业大学 | Preparation method and application of gel photonic crystal with self-repairing performance |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP11004879A patent/JP2000204183A/en active Pending
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