JP2006063097A - Silica/metal complex composite material and its manufacturing method - Google Patents

Silica/metal complex composite material and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material which contains a metal complex inside silica and can be controlled into various shapes, and a simple manufacturing method of the composite material. <P>SOLUTION: The composite material comprises a metal complex, which is comprised of a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton and at least one metal ion (b) coordinating thereto, and silica (c) covering the same. The manufacturing method of the composite material comprises the following steps: (1) a step for causing the polymers having the linear polyethyleneimine skeleton to associate in an aqueous medium; (2) a step for obtaining a composite of the associated polymer and silica by adding an alkoxysilane to the associated polymer in the presence of the aqueous medium; and (3) a step for causing the metal ion to coordinate to the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer by impregnating the composite of the associated polymer and silica with a solution having dissolved the metal ion. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はポリマーと金属イオンとからなる金属錯体が、シリカに担持されてなる複合材料、及び該複合材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a composite material in which a metal complex composed of a polymer and a metal ion is supported on silica, and a method for producing the composite material.

金属錯体をシリカに固定させることによる、金属錯体とシリカとの複合材料は、化学反応触媒、電気化学センサー、固体ポリマー電解質などに広く使われている。特に、メソポーラスシリカに金属錯体を導入した複合体を応用に用いた場合、シリカ表面の高い表面積、ナノ空洞での錯体活性点の均一な分布、基質化合物の速い拡散、触媒担持体の耐熱性、耐酸性など多くの利点が予測されることから、メソポーラスシリカを担持体とする金属錯体固定化技術は多くの注目を集めている(非特許文献1〜6参照)。   A composite material of a metal complex and silica by fixing the metal complex to silica is widely used for a chemical reaction catalyst, an electrochemical sensor, a solid polymer electrolyte, and the like. In particular, when a composite in which a metal complex is introduced into mesoporous silica is used for application, a high surface area of the silica surface, a uniform distribution of complex active sites in the nanocavity, fast diffusion of the substrate compound, heat resistance of the catalyst support, Since many advantages such as acid resistance are predicted, metal complex immobilization technology using mesoporous silica as a support has attracted much attention (see Non-Patent Documents 1 to 6).

しかし、これら従来の金属錯体とシリカとの複合体は、シリカ粉末または粒子状態に限られ、それらがシリカナノ繊維構造を形成することもできなかった。また、製造方法においては、シリカ骨格にアミノ基、イミノ基などを化学結合で導入し、それに金属イオンを配位結合させる工程により、複合体を得るなど、その工程は煩雑であった。   However, the composites of these conventional metal complexes and silica are limited to silica powder or particle state, and they cannot form a silica nanofiber structure. In addition, in the production method, the process is complicated, such as obtaining a complex by introducing an amino group, an imino group, or the like into the silica skeleton by a chemical bond and coordinating a metal ion thereto.

C.T.Kresge et al.,Nature,(1992),359,p.710C. T.A. Kresge et al. , Nature, (1992), 359, p. 710 A.Monnier et al.,Science,(1993),261,p1299A. Monnier et al. Science, (1993), 261, p1299. S.A.Davis et al.,Nature,(1997),385,p420S. A. Davis et al. , Nature, (1997), 385, p420. T.Kang et al.,J.Mater.Chem. (2004) 14,p1043T.A. Kang et al. , J .; Mater. Chem. (2004) 14, p1043 B.Lee et al.,Langmuir,(2003) 19,p4246B. Lee et al. , Langmuir, (2003) 19, p4246. K.Zakir et al.,Adv.Mater.(2002) 14,p1053)K. Zakir et al. , Adv. Mater. (2002) 14, p1053)

本発明が解決しようとする課題は、多様な形状に制御可能な、金属錯体をシリカ内部に含有する複合材料、及び該複合材料の簡便な製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a composite material containing a metal complex in silica, which can be controlled in various shapes, and a simple method for producing the composite material.

本発明においては、シリカの多様な形状が直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)の会合体のナノ繊維により誘導され、そのシリカ中のポリマー会合体のナノ繊維が金属イオンを濃縮することにより、シリカ中に金属錯体を内部に含有する多様な形状の複合材料を実現できる。   In the present invention, various shapes of silica are induced by the nanofibers of the aggregate of the polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton, and the nanofibers of the polymer aggregate in the silica concentrate metal ions. Thus, various shapes of composite materials containing a metal complex in silica can be realized.

すなわち本発明は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)に少なくとも一種の金属イオン(b)が配位した金属錯体を、シリカ(c)が被覆した複合材料を提供するものである。   That is, the present invention provides a composite material in which silica (c) is coated with a metal complex in which at least one metal ion (b) is coordinated to a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton.

さらに本発明は、
(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを、水性媒体中で会合させる工程、
(2)水性媒体の存在下で、前記ポリマーの会合体にアルコキシシランを加えることにより、前記ポリマーの会合体とシリカの複合体を得る工程、
(3)前記ポリマーの会合体とシリカとの複合体と、金属イオンが溶解した溶液とを接触させ、金属イオンを前記ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格に配位させる工程、
を必須とするシリカ/金属錯体複合材料の製造方法を提供するものである。
Furthermore, the present invention provides
(1) a step of associating a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in an aqueous medium;
(2) a step of obtaining a composite of the polymer aggregate and silica by adding alkoxysilane to the polymer aggregate in the presence of an aqueous medium;
(3) contacting the composite of the polymer and silica with a solution in which metal ions are dissolved to coordinate the metal ions to the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer;
The present invention provides a method for producing a silica / metal complex composite material in which the above is essential.

本発明の複合材料は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの会合体が形成する形状が、シリカの形状を誘導し、該シリカ内部に金属イオンが入ることで前記ポリマーの金属イオンへの配位金属錯体が形成される。従って、得られる複合材料は、一次元のファイバ状、二次元のフィルム状、あるいは、これらの階層構造となる複雑な三次元の形状等の多様な形状、例えば星状、花弁状、ブラシ状、球状、柱状、プレート状など様々な形状に制御可能である。   In the composite material of the present invention, the shape formed by the aggregate of the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton induces the shape of silica, and metal ions enter the inside of the silica so that the polymer is distributed to the metal ions. A coordination metal complex is formed. Therefore, the obtained composite material can be a variety of shapes such as a one-dimensional fiber shape, a two-dimensional film shape, or a complicated three-dimensional shape having a hierarchical structure such as a star shape, a petal shape, a brush shape, Various shapes such as a spherical shape, a columnar shape, and a plate shape can be controlled.

さらに、本発明の複合材料中の金属錯体の金属種類として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属などのイオンを含有することが特徴である。従って、本発明の複合材料は、固体電解質、固体触媒、ナノ添加剤、ナノ薄膜材料への応用が期待できる。また、金属錯体を熱処理または還元剤で処理することで、金属ナノ粒子に変えることに期待できる。   Furthermore, the metal complex in the composite material of the present invention is characterized in that it contains ions such as alkali metal, alkaline earth metal, and transition metal. Therefore, the composite material of the present invention can be expected to be applied to a solid electrolyte, a solid catalyst, a nano additive, and a nano thin film material. Moreover, it can be expected that the metal complex is converted into metal nanoparticles by treating with a heat treatment or a reducing agent.

本発明の複合材料は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)に少なくとも一種の金属イオン(b)が配位した金属錯体を、シリカ(c)が被覆したものである。   The composite material of the present invention is obtained by coating silica (c) with a metal complex in which at least one metal ion (b) is coordinated to a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton.

[直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)]
本発明でいう直鎖状ポリエチレンイミン骨格とは、二級アミンのエチレンイミン単位を主たる構造単位とするポリマー骨格をいう。該骨格中においては、エチレンイミン単位以外の構造単位が存在していてもよいが、ポリマー鎖の一定鎖長が連続的なエチレンイミン単位であると、該直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの結晶からなる会合体(以下、該会合体をポリマー会合体(d)と略記する。)を容易に形成できるため好ましい。該直鎖状ポリエチレンイミン骨格の長さは、該骨格を有するポリマーが会合体を形成できる範囲であることが好ましく、好適にポリマー会合体(d)を形成するためには、該骨格部分のエチレンイミン単位の繰り返し単位数が10以上であることが好ましく、20〜10000の範囲であることが特に好ましい。
[Polymer having linear polyethyleneimine skeleton (a)]
The linear polyethyleneimine skeleton as used in the present invention refers to a polymer skeleton having an ethyleneimine unit of a secondary amine as a main structural unit. In the skeleton, a structural unit other than the ethyleneimine unit may be present, but if the constant chain length of the polymer chain is a continuous ethyleneimine unit, the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton is present. It is preferable because an aggregate composed of crystals (hereinafter, the aggregate is abbreviated as a polymer aggregate (d)) can be easily formed. The length of the linear polyethyleneimine skeleton is preferably within a range in which the polymer having the skeleton can form an aggregate, and in order to form the polymer aggregate (d), the ethylene of the skeleton is preferably formed. The number of repeating units of imine units is preferably 10 or more, particularly preferably in the range of 20 to 10,000.

本発明において使用する直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)(以下、該ポリマーを単にポリマー(a)と略記する。)は、その構造中に上記直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するものであればよく、その形状が線状、星状または櫛状であってもよい。該ポリマー(a)は、水性媒体(ここで、水性媒体とは水または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒をいう。)中でポリマー会合体(d)を与えることができる。   The polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton (hereinafter simply referred to as polymer (a)) used in the present invention has the above-mentioned linear polyethyleneimine skeleton in its structure. Any shape may be used, and the shape may be linear, star or comb. The polymer (a) can give the polymer aggregate (d) in an aqueous medium (herein, the aqueous medium refers to water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent).

また、これら線状、星状または櫛状のポリマーは、直鎖状ポリエチレンイミン骨格のみからなるものであっても、直鎖状ポリエチレンイミン骨格からなるブロック(以下、ポリエチレンイミンブロックと略記する。)と他のポリマーブロックとのブロックコポリマーからなるものであってもよい。他のポリマーブロックとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピオニルエチレンイミン、ポリアクリルアミドなどの水溶性のポリマーブロック、あるいは、ポリスチレン、ポリオキサゾリン類のポリフェニルオキサゾリン、ポリオクチルオキサゾリン、ポリドデシルオキサゾリン、ポリアクリレート類のポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなどの疎水性のポリマーブロックを使用できる。これら他のポリマーブロックとのブロックコポリマーとすることで、ポリマー会合体(d)の形状や特性を調整することができる。   Further, these linear, star-shaped or comb-shaped polymers may be composed of only a linear polyethyleneimine skeleton or a block composed of a linear polyethyleneimine skeleton (hereinafter abbreviated as a polyethyleneimine block). And a block copolymer of the other polymer block. Other polymer blocks include, for example, water-soluble polymer blocks such as polyethylene glycol, polypropionylethyleneimine, polyacrylamide, or polystyrene, polyoxazoline polyphenyloxazoline, polyoctyloxazoline, polydodecyloxazoline, polyacrylates Hydrophobic polymer blocks such as polymethyl methacrylate and polybutyl methacrylate can be used. By using a block copolymer with these other polymer blocks, the shape and characteristics of the polymer aggregate (d) can be adjusted.

ポリマー(a)がブロックコポリマーである場合の該ポリマー(a)中における直鎖状ポリエチレンイミン骨格の割合は、ポリマー会合体(d)を形成できる範囲であることが好ましく、好適にポリマー会合体(d)を形成するためには、ポリマー(a)中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格の割合が40モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。   When the polymer (a) is a block copolymer, the ratio of the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer (a) is preferably within a range in which the polymer aggregate (d) can be formed. In order to form d), the proportion of the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer (a) is preferably 40 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more.

上記ポリマー(a)は、その前駆体となるポリオキサゾリン類からなる直鎖状の骨格を有するポリマー(以下、前駆体ポリマーと略記する。)を、酸性条件下またはアルカリ条件下で加水分解することで容易に得ることができる。従って、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの線状、星状、または櫛状などの形状は、この前駆体ポリマーの形状を制御することで容易に設計することができる。また、重合度や末端構造も、前駆体ポリマーの重合度や末端機能団を制御することで容易に調整できる。さらに、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するブロックコポリマーを形成する場合には、前駆体ポリマーをブロックコポリマーとし、該前駆体中のポリオキサゾリン類からなる直鎖状の骨格を選択的に加水分解することで得ることができる。   The polymer (a) is obtained by hydrolyzing a polymer having a linear skeleton composed of polyoxazolines serving as a precursor thereof (hereinafter abbreviated as a precursor polymer) under acidic conditions or alkaline conditions. Can be easily obtained. Therefore, the shape of a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton such as a linear shape, a star shape, or a comb shape can be easily designed by controlling the shape of the precursor polymer. Further, the degree of polymerization and the terminal structure can be easily adjusted by controlling the degree of polymerization and the terminal functional group of the precursor polymer. Furthermore, when forming a block copolymer having a linear polyethyleneimine skeleton, the precursor polymer is used as a block copolymer, and the linear skeleton composed of polyoxazolines in the precursor is selectively hydrolyzed. Can be obtained at

前駆体ポリマーは、オキサゾリン類のモノマーを使用して、カチオン型の重合法、あるいは、マクロモノマー法などの合成方法により合成が可能であり、合成方法や開始剤を適宜選択することにより、線状、星状、あるいは櫛状などの各種形状の前駆体ポリマーを合成できる。   The precursor polymer can be synthesized by a cationic polymerization method or a synthesis method such as a macromonomer method using an oxazoline monomer. By selecting an appropriate synthesis method and initiator, a linear polymer can be obtained. It is possible to synthesize precursor polymers having various shapes such as a star shape or a comb shape.

ポリオキサゾリン類からなる直鎖状の骨格を形成するモノマーとしては、メチルオキサゾリン、エチルオキサゾリン、メチルビニルオキサゾリン、フェニルオキサゾリンなどのオキサゾリンモノマーを使用できる。   Oxazoline monomers such as methyl oxazoline, ethyl oxazoline, methyl vinyl oxazoline, and phenyl oxazoline can be used as the monomer that forms a linear skeleton composed of polyoxazolines.

重合開始剤としては、分子中に塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基、トルエンスルホニルオキシ基、あるいはトリフルオロメチルスルホニルオキシ基などの官能基を有する化合物を使用できる。これら重合開始剤は、多くのアルコール類化合物の水酸基を他の官能基に変換させることで得られる。なかでも、官能基変換として、臭素化、ヨウ素化、トルエンスルホン酸化、およびトリフルオロメチルスルホン酸化されたものは重合開始効率が高いため好ましく、特に臭化アルキル、トルエンスルホン酸アルキルが好ましい。   As the polymerization initiator, a compound having a functional group such as an alkyl chloride group, an alkyl bromide group, an alkyl iodide group, a toluenesulfonyloxy group, or a trifluoromethylsulfonyloxy group in the molecule can be used. These polymerization initiators can be obtained by converting the hydroxyl groups of many alcohol compounds into other functional groups. Of these, brominated, iodinated, toluene sulfonated and trifluoromethyl sulfonated functional groups are preferred because of high polymerization initiation efficiency, and alkyl bromide and toluene sulfonate alkyl are particularly preferred.

また、ポリ(エチレングリコール)の末端水酸基を臭素あるいはヨウ素に変換したもの、またはトルエンスルホニル基に変換したものを重合開始剤として使用することもできる。その場合、ポリ(エチレングリコール)の重合度は5〜100の範囲であることが好ましく、10〜50の範囲であれば特に好ましい。   Moreover, what converted the terminal hydroxyl group of poly (ethylene glycol) into bromine or iodine, or converted into a toluenesulfonyl group can also be used as a polymerization initiator. In that case, the degree of polymerization of poly (ethylene glycol) is preferably in the range of 5 to 100, particularly preferably in the range of 10 to 50.

また、カチオン開環リビング重合開始能を有する官能基を有し、かつ光による発光機能、エネルギー移動機能、電子移動機能を有するポルフィリン骨格、フタロシアニン骨格、またはピレン骨格のいずれかの骨格を有する色素類は、得られるポリマーに特殊な機能を付与することができる。   Also, dyes having a functional group having the ability to initiate cationic ring-opening living polymerization and having a skeleton of any of a porphyrin skeleton, a phthalocyanine skeleton, or a pyrene skeleton having a light emission function, an energy transfer function, and an electron transfer function by light Can impart a special function to the resulting polymer.

線状の前駆体ポリマーは、上記オキサゾリンモノマーを1価または2価の官能基を有する重合開始剤により重合することで得られる。このような重合開始剤としては、例えば、塩化メチルベンゼン、臭化メチルベンゼン、ヨウ化メチルベンゼン、トルエンスルホン酸メチルベンゼン、トリフルオロメチルスルホン酸メチルベンゼン、臭化メタン、ヨウ化メタン、トルエンスルホン酸メタンまたはトルエンスルホン酸無水物、トリフルオロメチルスルホン酸無水物、5−(4−ブロモメチルフェニル)−10,15,20−トリ(フェニル)ポルフィリン、またはブロモメチルピレンなどの1価のもの、ジブロモメチルベンゼン、ジヨウ化メチルベンゼン、ジブロモメチルビフェニレン、またはジブロモメチルアゾベンゼンなどの2価のものが挙げられる。また、ポリ(メチルオキサゾリン)、ポリ(エチルオキサゾリン)、または、ポリ(メチルビニルオキサゾリン)などの工業的に使用されている線状のポリオキサゾリンを、そのまま前駆体ポリマーとして使用することもできる。   The linear precursor polymer is obtained by polymerizing the oxazoline monomer with a polymerization initiator having a monovalent or divalent functional group. Examples of such a polymerization initiator include methyl benzene, methyl benzene bromide, methyl benzene iodide, methyl benzene toluene sulfonate, methyl benzene trifluoromethyl sulfonate, methane bromide, methane iodide, toluene sulfonic acid. Monovalent ones such as methane or toluenesulfonic anhydride, trifluoromethylsulfonic anhydride, 5- (4-bromomethylphenyl) -10,15,20-tri (phenyl) porphyrin, or bromomethylpyrene, dibromo Divalent ones such as methylbenzene, diiodomethylbenzene, dibromomethylbiphenylene, or dibromomethylazobenzene can be mentioned. In addition, linear polyoxazolines that are industrially used such as poly (methyloxazoline), poly (ethyloxazoline), or poly (methylvinyloxazoline) can be used as a precursor polymer as they are.

星状の前駆体ポリマーは、上記したようなオキサゾリンモノマーを3価以上の官能基を有する重合開始剤により重合することで得られる。3価以上の重合開始剤としては、例えば、トリブロモメチルベンゼン、などの3価のもの、テトラブロモメチルベンゼン、テトラ(4−クロロメチルフェニル)ポルフィリン、テトラブロモエトキシフタロシアニンなどの4価のもの、ヘキサブロモメチルベンゼン、テトラ(3,5−ジトシリルエチルオキシフェニル)ポルフィリンなどの5価以上のものが挙げられる。   The star-shaped precursor polymer is obtained by polymerizing the oxazoline monomer as described above with a polymerization initiator having a trivalent or higher functional group. Examples of the trivalent or higher polymerization initiator include trivalent compounds such as tribromomethylbenzene, tetravalent compounds such as tetrabromomethylbenzene, tetra (4-chloromethylphenyl) porphyrin, and tetrabromoethoxyphthalocyanine. A pentavalent or higher valent compound such as hexabromomethylbenzene and tetra (3,5-ditosilylethyloxyphenyl) porphyrin can be used.

櫛状の前駆体ポリマーを得るためには、多価の重合開始基を有する線状のポリマーを用いて、該重合開始基からオキサゾリンモノマーを重合させることができるが、例えば、通常のエポキシ樹脂やポリビニルアルコールなどの側鎖に水酸基を有するポリマーの水酸基を、臭素やヨウ素等でハロゲン化するか、あるいはトルエンスルホニル基に変換させた後、該変換部分を重合開始基として用いることでも得ることができる。   In order to obtain a comb-like precursor polymer, an oxazoline monomer can be polymerized from the polymerization initiating group using a linear polymer having a polyvalent polymerization initiating group. It can also be obtained by halogenating a hydroxyl group of a polymer having a hydroxyl group in a side chain such as polyvinyl alcohol with bromine or iodine, or converting it to a toluenesulfonyl group and then using the converted moiety as a polymerization initiating group. .

また、櫛状の前駆体ポリマーを得る方法として、ポリアミン型重合停止剤を用いることもできる。例えば、一価の重合開始剤を用い、オキサゾリンを重合させ、そのポリオキサゾリンの末端をポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリプロピルアミンなどのポリアミンのアミノ基に結合させることで、櫛状のポリオキサゾリンを得ることができる。   As a method for obtaining a comb-like precursor polymer, a polyamine type polymerization terminator can also be used. For example, a monovalent polymerization initiator is used to polymerize oxazoline, and the end of the polyoxazoline is bonded to the amino group of a polyamine such as polyethyleneimine, polyvinylamine, or polypropylamine to obtain a comb-shaped polyoxazoline. Can do.

上記により得られる前駆体ポリマーのポリオキサゾリン類からなる直鎖状の骨格の加水分解は、酸性条件下またはアルカリ条件下のいずれの条件下でもよい。   Hydrolysis of the linear skeleton composed of the polyoxazolines of the precursor polymer obtained as described above may be carried out under either acidic conditions or alkaline conditions.

酸性条件下での加水分解は、例えば、塩酸水溶液中でポリオキサゾリンを加熱下で攪拌することにより、ポリエチレンイミンの塩酸塩を得ることができる。得られた塩酸塩を過剰のアンモニウム水で処理することで、塩基性のポリエチレンイミンの結晶粉末を得ることができる。用いる塩酸水溶液は、濃塩酸でも、1mol/L程度の水溶液でもよいが、加水分解を効率的に行うには、5mol/Lの塩酸水溶液を用いることが望ましい。また、反応温度は80℃前後が望ましい。   Hydrolysis under acidic conditions can obtain polyethyleneimine hydrochloride, for example, by stirring polyoxazoline under heating in an aqueous hydrochloric acid solution. By treating the obtained hydrochloride with excess ammonium water, a basic polyethyleneimine crystal powder can be obtained. The hydrochloric acid aqueous solution used may be concentrated hydrochloric acid or an aqueous solution of about 1 mol / L, but it is desirable to use a 5 mol / L aqueous hydrochloric acid solution for efficient hydrolysis. The reaction temperature is preferably around 80 ° C.

アルカリ条件下での加水分解は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることで、ポリオキサゾリンをポリエチレンイミンに変換させることができる。アルカリ条件下で反応させた後、反応液を透析膜にて洗浄することで、過剰な水酸化ナトリウムを除去し、ポリエチレンイミンの結晶粉末を得ることができる。用いる水酸化ナトリウムの濃度は1〜10mol/Lの範囲であればよく、より効率的な反応を行うには3〜5mol/Lの範囲であることが好ましい。また、反応温度は80℃前後が好ましい。   For hydrolysis under alkaline conditions, polyoxazoline can be converted into polyethyleneimine by using, for example, an aqueous sodium hydroxide solution. After reacting under alkaline conditions, the reaction solution is washed with a dialysis membrane to remove excess sodium hydroxide and to obtain polyethyleneimine crystal powder. The concentration of sodium hydroxide to be used may be in the range of 1 to 10 mol / L, and is preferably in the range of 3 to 5 mol / L in order to perform a more efficient reaction. The reaction temperature is preferably around 80 ° C.

酸性条件下またはアルカリ条件下での加水分解における、酸またはアルカリの使用量は、ポリマー中のオキサゾリン単位に対し、1〜10当量でよく、反応効率の向上と後処理の簡便化のためには、3当量程度とすることが好ましい。   In the hydrolysis under acidic conditions or alkaline conditions, the amount of acid or alkali used may be 1 to 10 equivalents relative to the oxazoline unit in the polymer. In order to improve reaction efficiency and simplify post-treatment. About 3 equivalents are preferred.

上記加水分解により、前駆体ポリマー中のポリオキサゾリン類からなる直鎖状の骨格が、直鎖状ポリエチレンイミン骨格となり、該ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーが得られる。   By the hydrolysis, a linear skeleton composed of polyoxazolines in the precursor polymer becomes a linear polyethyleneimine skeleton, and a polymer having the polyethyleneimine skeleton is obtained.

また、直鎖状ポリエチレンイミンブロックと他のポリマーブロックとのブロックコポリマーを形成する場合には、前駆体ポリマーをポリオキサゾリン類からなる直鎖状のポリマーブロックと、他のポリマーブロックとからなるブロックコポリマーとし、該前駆体ポリマー中のポリオキサゾリン類からなる直鎖状のブロックを選択的に加水分解することで得ることができる。   In the case of forming a block copolymer of a linear polyethyleneimine block and another polymer block, the precursor polymer is a block copolymer composed of a linear polymer block composed of polyoxazolines and another polymer block. And a linear block composed of polyoxazolines in the precursor polymer can be selectively hydrolyzed.

他のポリマーブロックが、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)などの水溶性ポリマーブロックである場合には、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)が、ポリ(N−ホルミルエチレンイミン)やポリ(N−アセチルエチレンイミン)に比べて、有機溶媒への溶解性が高いことを利用してブロックコポリマーを形成することができる。即ち、2−オキサゾリンまたは2−メチル−2−オキサゾリンを、前記した重合開始化合物の存在下でカチオン開環リビング重合した後、得られたリビングポリマーに、さらに2−エチル−2−オキサゾリンを重合させることによって、ポリ(N−ホルミルエチレンイミン)ブロックまたはポリ(N−アセチルエチレンイミン)ブロックと、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)ブロックとからなる前駆体ポリマーを得る。該前駆体ポリマーを水に溶解させ、該水溶液にポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)ブロックを溶解する水と非相溶の有機溶媒を混合して攪拌することによりエマルジョンを形成する。該エマルジョンの水相に、酸またはアルカリを添加することによりポリ(N−ホルミルエチレンイミン)ブロックまたはポリ(N−アセチルエチレンイミン)ブロックを優先的に加水分解させることにより、直鎖状ポリエチレンイミンブロックと、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)ブロックとを有するブロックコポリマーを形成できる。   When the other polymer block is a water-soluble polymer block such as poly (N-propionylethyleneimine), poly (N-propionylethyleneimine) is converted to poly (N-formylethyleneimine) or poly (N-acetyl). A block copolymer can be formed by taking advantage of its higher solubility in organic solvents than ethyleneimine). That is, 2-oxazoline or 2-methyl-2-oxazoline is subjected to cationic ring-opening living polymerization in the presence of the above-described polymerization initiating compound, and then 2-ethyl-2-oxazoline is further polymerized to the obtained living polymer. Thus, a precursor polymer composed of a poly (N-formylethyleneimine) block or a poly (N-acetylethyleneimine) block and a poly (N-propionylethyleneimine) block is obtained. The precursor polymer is dissolved in water, and water and an incompatible organic solvent in which the poly (N-propionylethyleneimine) block is dissolved are mixed and stirred in the aqueous solution to form an emulsion. A linear polyethyleneimine block is obtained by preferentially hydrolyzing a poly (N-formylethyleneimine) block or a poly (N-acetylethyleneimine) block by adding an acid or an alkali to the aqueous phase of the emulsion. And a block copolymer having a poly (N-propionylethyleneimine) block.

ここで使用する重合開始化合物の価数が1および2の場合には、直鎖状のブロックコポリマーとなり、それ以上の価数であれば星型のブロックコポリマーが得られる。また、前駆体ポリマーを多段のブロックコポリマーとすることで、得られるポリマーも多段のブロック構造とすることも可能である。   When the valence of the polymerization initiating compound used here is 1 or 2, a linear block copolymer is obtained. When the valence is higher than that, a star-shaped block copolymer is obtained. Further, by making the precursor polymer a multistage block copolymer, the resulting polymer can also have a multistage block structure.

[金属イオン(b)] [Metal ion (b)]

本発明における金属イオン(b)は、上記したポリマー(a)中のポリエチレンイミン骨格の有する強い配位能力により該骨格中のポリエチレンイミン単位と配位結合して金属錯体を形成するものである。該金属錯体は金属イオン(b)がポリエチレンイミン単位に配位されることにより得られるものであり、イオン結合等の過程と異なり、金属がカチオンでも、またはアニオンでも、ポリエチレンイミンの配位により錯体を形成することができる。従って、金属イオン(b)の金属種は、ポリマー(a)中のポリエチレンイミン単位と配位結合できるものであれば制限されず、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属、ランタン系金属、ポリオキソメタレート類の金属化合物等が挙げられ、これら金属種を有する金属イオンを好ましく使用できる。   The metal ion (b) in the present invention forms a metal complex by coordination with the polyethyleneimine unit in the skeleton by the strong coordination ability of the polyethyleneimine skeleton in the polymer (a). The metal complex is obtained by coordination of a metal ion (b) to a polyethyleneimine unit. Unlike a process such as ionic bonding, the metal complex is complexed by coordination of polyethyleneimine regardless of whether the metal is a cation or an anion. Can be formed. Therefore, the metal species of the metal ion (b) is not limited as long as it can coordinate bond with the polyethyleneimine unit in the polymer (a), and alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, metalloid, lanthanum series Examples include metals and metal compounds of polyoxometalates, and metal ions having these metal species can be preferably used.

上記アルカリ金属イオンとしては、Li,Na,K,Cs等のイオンが挙げられる。アルカリ金属イオンの対アニオンとしては、Cl,Br,I,NO,SO,PO,ClO,PF,BF,FCSOなどを好適に用いることができる。 Examples of the alkali metal ion include ions such as Li, Na, K, and Cs. As the counter anion of the alkali metal ion, Cl, Br, I, NO 3 , SO 4 , PO 4 , ClO 4 , PF 6 , BF 4 , F 3 CSO 3 and the like can be suitably used.

アルカリ土類金属イオンとしては、Mg,Ba,Ca等のイオンが挙げられる。   Examples of the alkaline earth metal ions include ions such as Mg, Ba, and Ca.

遷移金属系イオンとしては、それが遷移金属カチオン(Mn+)であっても、または遷移金属が酸素との結合からなる酸根アニオン(MO n−)、またはハロゲン類結合からなるアニオン(ML n−)であっても、錯体形成に好適に用いることができる。なお、本明細書において遷移金属とは、周期表第3族のSc,Y、及び、第4〜12族で第4〜6周期にある遷移金属元素を指す。 The transition metal ion may be a transition metal cation (M n + ), an acid group anion (MO x n− ) composed of a bond with oxygen, or an anion (ML x ) composed of a halogen bond. Even n- ) can be suitably used for complex formation. In the present specification, the transition metal refers to Sc, Y in Group 3 of the periodic table, and transition metal elements in Groups 4 to 12 in the 4th to 6th periods.

遷移金属カチオンとしては、下記の遷移金属のカチオン(Mn+)、例えば、Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,W,Os,Ir,Pt,Au,Hgの一価、二価、三価または四価のカチオンなどが挙げられる。これら金属カチオンの対アニオンは、Cl,NO,SO、またはポリオキソメタレート類アニオン、あるいはカルボン酸類の有機アニオンのいずれであってもよい。ただし、Ag,Au,Ptなど、ポリエチレンイミン骨格により還元されやすいものは、pHを酸性条件にする等、還元反応を抑制することで、錯体を調製することが好ましい。 Examples of transition metal cations include the following transition metal cations (M n + ), such as Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, and Ag. , Cd, W, Os, Ir, Pt, Au, Hg, monovalent, divalent, trivalent or tetravalent cations. The counter anion of these metal cations may be any of Cl, NO 3 , SO 4 , polyoxometalates anions, or organic anions of carboxylic acids. However, it is preferable to prepare a complex of Ag, Au, Pt or the like that is easily reduced by the polyethyleneimine skeleton by suppressing the reduction reaction, for example, by adjusting the pH to an acidic condition.

また遷移金属アニオンとしては、下記の遷移金属アニオン(MO n−)、例えば、MnO,MoO,ReO,WO,RuO,CoO,CrO,VO,NiO,UOのアニオンが挙げられる。 Examples of the transition metal anion include the following transition metal anions (MO x n− ), such as MnO 4 , MoO 4 , ReO 4 , WO 3 , RuO 4 , CoO 4 , CrO 4 , VO 3 , NiO 4 , UO 2. Of the anion.

本発明の金属イオン(b)としては、上記遷移金属アニオンが、ポリマー(a)中のエチレンイミン単位に配位した金属カチオンを介してシリカ中に固定された、ポリオキソメタレート類の金属化合物の形態であってもよい。該ポリオキソメタレート類の具体例としては、遷移金属カチオンと組み合わせられたモリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジン酸塩類を取りあげることができる。   As the metal ion (b) of the present invention, a metal compound of polyoxometalates in which the transition metal anion is fixed in silica via a metal cation coordinated to an ethyleneimine unit in the polymer (a) It may be a form. Specific examples of the polyoxometalates include molybdate, tungstate and vanadate in combination with a transition metal cation.

さらに、下記の金属が含まれたアニオン(ML n−)、例えば、AuCl,PtCl,RhCl,ReF,NiF6,CuF6,RuCl,InClの如く、金属がハロゲンに配位されたアニオンも錯体形成に好適に用いることができる。 Furthermore, an anion (ML x n− ) containing the following metal, for example, AuCl 4 , PtCl 6 , RhCl 4 , ReF 6 , NiF 6 , CuF 6 , RuCl 6 , In 2 Cl 6 , the metal is arranged on the halogen. Positioned anions can also be used favorably for complex formation.

また、半金属系イオンとしては、Al,Ga,In,Tl,Ge,Sn,Pb,Sb,Biのイオンが挙げられ、なかでもAl,Ga,In,Sn,Pb,Tlが好ましい。   Further, examples of the metalloid ions include Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, and Bi, and Al, Ga, In, Sn, Pb, and Tl are particularly preferable.

ランタン系金属イオンとしては、例えば、La,Eu,Gd,Yb,Euなどの3価のカチオンが挙げられる。   Examples of the lanthanum metal ions include trivalent cations such as La, Eu, Gd, Yb, and Eu.

[シリカ(c)]
本発明の複合材料中のシリカ(c)としては、公知慣用のシリカソースのゾルゲル反応により得られるようなシリカを使用できる。
[Silica (c)]
As the silica (c) in the composite material of the present invention, a silica obtained by a known and usual sol-gel reaction of a silica source can be used.

[シリカ/金属錯体複合材料]
本発明の複合材料は、少なくとも一種の金属イオン(b)が直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)に配位した金属錯体が、シリカ(c)で被覆されたものであり、該複合材料は多様な形状を有することが大きな特徴である。
[Silica / metal complex composite]
The composite material of the present invention is a composite in which a metal complex in which at least one metal ion (b) is coordinated to a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton is coated with silica (c). The material is characterized by having various shapes.

本発明の複合材料の形状は、数〜数百nm程度の太さ、好ましくは15〜100nmの太さを有する繊維形状(以下、一次構造という。)を基礎の構造とするものであり、本発明の複合材料は該一次構造の形状をはじめとして、該一次構造同士の会合により多様な形状を発現できる。該一次構造である繊維形状の長さは、特に制限されるものではないが、0.1μm〜3mmの範囲のものであることが好ましい。   The shape of the composite material of the present invention is based on a fiber shape (hereinafter referred to as a primary structure) having a thickness of about several to several hundred nm, preferably 15 to 100 nm. The composite material of the invention can express various shapes by the association of the primary structures including the shape of the primary structures. The length of the fiber shape as the primary structure is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 μm to 3 mm.

上記一次構造中においては、金属イオン(b)はポリマー(a)と配位結合して錯体を形成しているため、チューブ状のシリカ中に該金属錯体が存在する状態であると考えられる。   In the primary structure, the metal ion (b) is coordinated with the polymer (a) to form a complex, so that it is considered that the metal complex is present in the tubular silica.

本発明の複合材料は、上記一次構造同士の会合により、マイクロ〜ミリメートルオーダーの二次元あるいは三次元的な空間形状(以下、二次構造という。)を有する会合体を形成できる。該会合体の二次構造は、例えば、レタス状、ファイバー状、スポンジ状、アスター状、サボテン状、タンポポ状など様々な形状に調整できる。これら形状は、ポリマー(a)の構造の幾何学的な形状や、分子量、ポリマー(a)中に導入できる非エチレンイミン部分、さらにはポリマー(a)の結晶の形成条件等に依存するものであり、使用するポリマー(a)の分子構造、重合度、組成、及びポリマー結晶の調製方法に特に影響される。   The composite material of the present invention can form an aggregate having a two-dimensional or three-dimensional spatial shape (hereinafter referred to as a secondary structure) in the order of micro to millimeter by the association of the primary structures. The secondary structure of the aggregate can be adjusted to various shapes such as lettuce, fiber, sponge, aster, cactus, and dandelion. These shapes depend on the geometric shape of the structure of the polymer (a), the molecular weight, the non-ethyleneimine moiety that can be introduced into the polymer (a), and the crystal formation conditions of the polymer (a). Yes, it is particularly affected by the molecular structure, degree of polymerization, composition and polymer crystal preparation method of the polymer (a) used.

さらに上記二次構造の会合体同士、あるいは二次構造の会合体が一次構造を介して結合することにより、ミリメートルオーダー以上の大きさのマクロな階層構造(以下、三次構造という。)を形成することができる。該三次構造は任意の形状に成形することが可能であり、具体的な応用の要求に合わせて、円盤型、円柱型、プレート型、フィルタ型、膜型、球型、ロッド型などに成形することができる。   Further, the above-mentioned secondary structure aggregates or the secondary structure aggregates are bonded through a primary structure to form a macro hierarchical structure (hereinafter referred to as a tertiary structure) having a size of millimeter order or more. be able to. The tertiary structure can be formed into an arbitrary shape, and is formed into a disk shape, a column shape, a plate shape, a filter shape, a membrane shape, a spherical shape, a rod shape, etc., according to specific application requirements. be able to.

上記の通り本発明の複合材料は各種形状を有することができるため、粉末、粒子、多面体、シリンダーなど様々な状態への加工が可能である。   As described above, since the composite material of the present invention can have various shapes, it can be processed into various states such as powder, particles, polyhedron, and cylinder.

本発明の複合材料中におけるシリカ(c)の含有量としては、上記一次、二次、三次構造を形成できれば特に制限されないが、30〜80質量%の範囲であると上記各構造を安定して形成できるため好ましい。また、金属イオン(b)の含有量は、各種用途に応じて適宜調整することができる。   The content of silica (c) in the composite material of the present invention is not particularly limited as long as the primary, secondary, and tertiary structures can be formed, but the above structures are stable when the content is in the range of 30 to 80% by mass. Since it can form, it is preferable. Moreover, content of a metal ion (b) can be suitably adjusted according to various uses.

上記したように、本発明の複合材料は、内部に金属錯体を有し、かつ各種形状に成形することが可能であることから、ナノテクノロジーの全般領域、例えば、ナノ金属触媒、ナノ金属導電材料、ナノ金属色材、ナノ金属センサー、医療用材料として、広い応用が期待できる。   As described above, since the composite material of the present invention has a metal complex inside and can be molded into various shapes, it can be formed into various areas of nanotechnology, for example, nanometal catalysts, nanometal conductive materials. Wide application can be expected as nano metal color materials, nano metal sensors, and medical materials.

[シリカ/金属錯体複合材料の製造方法]
本発明の複合材料を製造するには、シリカの形状制御とそのシリカ内部に金属イオンを濃縮できる配位性分子の存在が必須であると考えられる。本発明の製造方法においては、該配位性分子として直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを使用して(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーが会合することにより各種形状を形成し、該ポリマーの会合体表面でゾルゲル反応を進行させることによりシリカを固定し、(2)そのシリカ中に存在する直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーにより金属イオンを高度に濃縮し、該金属イオンとその場で錯体を形成することで、金属錯体を内部に含有し、かつ形状制御が可能な複合材料を実現できる。
[Method for producing silica / metal complex composite material]
In order to produce the composite material of the present invention, it is considered essential to control the shape of silica and the presence of coordination molecules capable of concentrating metal ions inside the silica. In the production method of the present invention, using a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton as the coordinating molecule, (1) a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton is associated to form various shapes, Silica is fixed by advancing a sol-gel reaction on the surface of the aggregate of the polymer, and (2) metal ions are highly concentrated by a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton present in the silica, and the metal ions and By forming the complex in situ, it is possible to realize a composite material containing the metal complex inside and capable of shape control.

上記(i)においては、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格は水中可溶であるが、室温では不溶性会合体として存在することを利用して、該ポリマーの会合体にテンプレートの働きを持たせる。また、該ポリマーの会合体表面には不可避的に会合構造に関わりがないフリーなポリエチレンイミンの鎖が多数存在し、これらフリーな鎖は該ポリマーの会合体表面にブラシ状態となる。これらのブラシの鎖はシリカソースを引き寄せる足場であり、同時にシリカソースを重合させる触媒の働きをする。   In the above (i), the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton is soluble in water, but exists as an insoluble aggregate at room temperature. Give the unit a template function. In addition, there are inevitably many free polyethyleneimine chains that are irrelevant to the associated structure on the surface of the polymer aggregate, and these free chains are brushed on the surface of the polymer aggregate. These brush chains are scaffolds for attracting the silica source and at the same time serve as a catalyst for polymerizing the silica source.

ここで、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの会合体表面でゾルゲル反応を進行させることにより、該ポリマーの会合体表面がシリカで被覆された、ポリマー会合体とシリカとの複合体となる。この際にポリマー会合体の形状がシリカに複写されることにより、該ポリマー会合体が誘導可能な多様な形状をポリマー会合体とシリカとの複合体に反映させることが可能となる。   Here, by causing the sol-gel reaction to proceed on the surface of the polymer aggregate having a linear polyethyleneimine skeleton, a composite of the polymer aggregate and silica in which the polymer aggregate surface is coated with silica is obtained. At this time, the shape of the polymer aggregate is copied onto silica, so that various shapes that can be induced by the polymer aggregate can be reflected in the composite of the polymer aggregate and silica.

また、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの会合体は、水の存在下で形状を容易に制御できるヒドロゲルを与えるため、該ヒドロゲルを任意の形状に成形した後、ヒドロゲル中のポリマー会合体同士を、二つ以上の官能基を有する化合物による化学結合で架橋した後、ゾルゲル反応を行うことで、大きなシリカゲルの固まりの中に、個々のポリマー会合体の形状が取り込まれたポリマー会合体とシリカとの複合体の成形体が得られる。該ヒドロゲルは各種形状に成形が可能であるため、該ポリマー会合体とシリカとの複合体はマクロな形状制御が可能となる。   In addition, the polymer aggregate having a linear polyethyleneimine skeleton gives a hydrogel whose shape can be easily controlled in the presence of water. Therefore, after the hydrogel is molded into an arbitrary shape, the polymer aggregates in the hydrogel Are crosslinked by chemical bonding with a compound having two or more functional groups, and then subjected to a sol-gel reaction, whereby a polymer aggregate and silica in which the shape of each polymer aggregate is incorporated in a large mass of silica gel. To obtain a molded body of the composite. Since the hydrogel can be formed into various shapes, the composite of the polymer aggregate and silica can be controlled macroscopically.

この多様な形状に制御可能な、ポリマー会合体とシリカとの複合体を、金属イオン水溶液と接触させることで、上記(ii)の働きにより、該ポリマー会合体とシリカとの複合体中に多くの金属イオンを取り込み、該金属イオンが、シリカ中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーと配位結合を形成するため、シリカ中で該ポリマーの会合体は解体され、代わりにポリマーと金属イオンとの金属錯体が形成される。   By bringing the complex of the polymer aggregate and silica, which can be controlled into various shapes, into contact with the aqueous metal ion solution, a large amount of the complex of the polymer aggregate and silica can be obtained by the function (ii) above. In the silica, and the metal ions form a coordination bond with the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in silica. And a metal complex is formed.

本発明の複合材料を製造する具体的な方法としては、下記(1)〜(3)の工程、
(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを、水性媒体中で会合させる工程、
(2)水性媒体の存在下で、前記ポリマーの会合体にアルコキシシランを加えることにより、前記ポリマーの会合体とシリカとの複合体を得る工程、
(3)前記ポリマーの会合体とシリカとの複合体に、金属イオンが溶解した溶液を含浸させ、金属イオンを前記ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格に配位させる工程。
を有する製造方法が挙げられる。
As a specific method for producing the composite material of the present invention, the following steps (1) to (3):
(1) a step of associating a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in an aqueous medium;
(2) a step of obtaining a composite of the polymer aggregate and silica by adding alkoxysilane to the polymer aggregate in the presence of an aqueous medium;
(3) A step of impregnating a complex of the polymer aggregate and silica with a solution in which metal ions are dissolved to coordinate the metal ions to the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer.
The manufacturing method which has this.

[ポリマーを会合させる工程]
本発明の製造方法においては、まず、(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを、水性媒体中で会合させる工程により、本発明の複合材料の形状のテンプレートとなる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの会合体を形成する。ここで、使用できる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーは、上記ポリマー(a)と同様である。
[Process for associating polymers]
In the production method of the present invention, first, (1) a linear polyethyleneimine skeleton that becomes a template in the shape of the composite material of the present invention by associating a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in an aqueous medium. An aggregate of polymers having Here, the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton that can be used is the same as the polymer (a).

上記ポリマー(a)は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格が、水性媒体中で結晶性を発現して結晶化し、該結晶同士が相互に会合することで、上記したポリマー会合体(d)を形成する。該ポリマー会合体(d)は、水の存在下でのポリマー会合体(d)同士の物理的な結合により三次元網目構造を有するヒドロゲル状とすることもでき、さらにポリマー会合体同士を架橋剤で架橋することにより化学的な架橋結合を有する架橋ヒドロゲルとすることもできる。これらヒドロゲル状のポリマー会合体(d)は、ヒドロゲルの作製条件を調製することにより得られる複合材料の二次構造の調整を容易にでき、また、複合材料のマクロな三次構造を形成する際に形状制御が容易であるため好ましい。   In the polymer (a), the linear polyethyleneimine skeleton develops crystallinity in an aqueous medium and crystallizes, and the crystals associate with each other to form the polymer aggregate (d). . The polymer aggregate (d) can be made into a hydrogel having a three-dimensional network structure by physical bonding between the polymer aggregates (d) in the presence of water, and the polymer aggregates can be further cross-linked with each other. It can also be set as the crosslinked hydrogel which has a chemical crosslink by crosslinking | crosslinking by. These hydrogel-like polymer aggregates (d) can easily adjust the secondary structure of the composite material obtained by adjusting the preparation conditions of the hydrogel, and can form a macro tertiary structure of the composite material. Since shape control is easy, it is preferable.

従来広く使用されてきたポリエチレンイミンは、環状エチレンイミンの開環重合により得られる分岐状ポリマーであり、その構造単位中には一級アミン、二級アミン、三級アミンが存在する。従って、分岐状ポリエチレンイミンは水溶性であるが、結晶性は持たないため、分岐状ポリエチレンイミンを用いてヒドロゲルを作るためには、架橋剤による共有結合により網目構造を与えなくてはならない。しかしながら本発明に使用するポリマーが骨格として有する直鎖状ポリエチレンイミンは、二級アミンだけで構成されており、該二級アミン型の直鎖状ポリエチレンイミンは水溶性でありながら、優れた結晶性/会合性を有する。   Polyethyleneimine that has been widely used heretofore is a branched polymer obtained by ring-opening polymerization of cyclic ethyleneimine, and a primary amine, secondary amine, and tertiary amine are present in the structural unit. Therefore, branched polyethyleneimine is water-soluble, but has no crystallinity. Therefore, in order to make a hydrogel using branched polyethyleneimine, a network structure must be provided by covalent bonding with a crosslinking agent. However, the linear polyethyleneimine that the polymer used in the present invention has as a skeleton is composed only of a secondary amine, and the secondary amine type linear polyethyleneimine is water-soluble and has excellent crystallinity. / Has association properties.

このような、直鎖状ポリエチレンイミンの結晶は、そのポリマーのエチレンイミン単位に含まれる結晶水数により、与えるポリマーの結晶体の構造が大きく異なることが知られている(Y.Chatani et al.,Macromolecules,1981年,第14巻,p.315−321)。無水のポリエチレンイミンは二重螺旋構造を特徴とする結晶構造を優先するが、モノマー単位に2分子の水が含まれると、ポリマーはzigzag構造を特徴とする結晶体に成長することが知られている。実際、水中から得られる直鎖状ポリエチレンイミンの結晶は一つのモノマー単位に2分子水を含む結晶であり、その結晶は室温状態では水中不溶である。   Such linear polyethyleneimine crystals are known to vary greatly in the structure of the polymer crystallized depending on the number of water of crystallization contained in the ethyleneimine unit of the polymer (Y. Chatani et al. , Macromolecules, 1981, Vol. 14, pp. 315-321). Anhydrous polyethylenimine prefers a crystal structure characterized by a double helix structure, but if the monomer unit contains two molecules of water, the polymer is known to grow into a crystal characterized by a zigzag structure. Yes. Actually, the crystal of linear polyethyleneimine obtained from water is a crystal containing bimolecular water in one monomer unit, and the crystal is insoluble in water at room temperature.

本発明におけるポリマー会合体(d)は、上記の場合と同様に直鎖状ポリエチレンイミン骨格の結晶発現により形成されるものであり、ポリマー構造が線状、星状、または櫛状などの構造であっても、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーであれば、ポリマー会合体(d)が得られる。即ち、本発明でのポリマー会合体(d)はポリマー結晶形成から成長したものである。   The polymer aggregate (d) in the present invention is formed by crystal expression of a linear polyethyleneimine skeleton in the same manner as described above, and the polymer structure has a linear, star, or comb structure. Even if it is a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton, a polymer aggregate (d) is obtained. That is, the polymer aggregate (d) in the present invention is grown from polymer crystal formation.

本発明におけるポリマー会合体が結晶構造を有することはX線散乱により確認でき、広角X線回折計(WAXS)における2θ角度値で20°,27°,28°近傍の結晶性ヒドロゲル中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格に由来するピーク値により確認される。   The fact that the polymer aggregate in the present invention has a crystal structure can be confirmed by X-ray scattering, and the linear chain in the crystalline hydrogel of 20 °, 27 °, and 28 ° in the 2θ angle value in a wide angle X-ray diffractometer (WAXS). It is confirmed by the peak value derived from the polyethylene-imine skeleton.

また、本発明におけるポリマー会合体(d)の示差走査熱量計(DSC)における融点は、該会合体を構成するポリマーの構造にも依存するが、概ねその融点が45〜90℃で現れる。   Moreover, although the melting point in the differential scanning calorimeter (DSC) of the polymer aggregate (d) in the present invention depends on the structure of the polymer constituting the aggregate, the melting point generally appears at 45 to 90 ° C.

本発明におけるポリマー会合体(d)は、その会合体を構成するポリマー構造の幾何学的な形状や、分子量、一次構造中に導入できる非エチレンイミン部分、さらにはポリマー会合体(d)の形成条件などの影響により各種形状を取り得ることができ、例えば繊維状、ブラシ状、星状などの形状を有する。   The polymer aggregate (d) in the present invention is formed of the geometric shape of the polymer structure constituting the aggregate, the molecular weight, the non-ethyleneimine moiety that can be introduced into the primary structure, and the formation of the polymer aggregate (d). Various shapes can be obtained due to the influence of conditions and the like, and for example, it has a fiber shape, a brush shape, a star shape, or the like.

上記ポリマー会合体(d)は、3〜30nm程度のナノメートルオーダーの繊維状ポリマー結晶(以下、該結晶を繊維状ナノ結晶と略記する。)を基礎とするものである。該繊維状ナノ結晶表面に存在するフリーなエチレンイミン鎖により、繊維状ナノ結晶同士が水素結合による物理的な結合で繋がれて空間に配置され、上記したような三次元形状のポリマー会合体(d)に成長する。これらポリマー会合体(d)間が、さらに物理的に結合して架橋構造を形成し、該ポリマー会合体(d)の三次元網目構造を作り上げることもできる。これらは水性媒体中生じるため、該三次元網目構造中に水を包含したポリマー会合体(d)のヒドロゲルを与えることが可能である。   The polymer aggregate (d) is based on a fibrous polymer crystal of nanometer order of about 3 to 30 nm (hereinafter, the crystal is abbreviated as a fibrous nanocrystal). With the free ethyleneimine chain existing on the surface of the fibrous nanocrystal, the fibrous nanocrystals are connected to each other by a physical bond by hydrogen bonding and arranged in a space. d) grow. These polymer aggregates (d) can be further physically bonded to form a crosslinked structure, thereby forming a three-dimensional network structure of the polymer aggregates (d). Since these occur in an aqueous medium, it is possible to give a hydrogel of a polymer aggregate (d) including water in the three-dimensional network structure.

ここでいう三次元網目構造とは、通常の高分子ヒドロゲルと異なり、マイクロ、またはナノスケールの会合体同士が、その会合体表面に存在するフリーなエチレンイミン鎖の水素結合により、物理的に架橋化された網目構造を言う。従って、その会合体の融点以上の温度では、会合体が水中溶解されてしまい、三次元網目構造も解体される。ところが、それが室温に戻ると、ポリマー会合体が成長し、その会合体間では水素結合による物理的な架橋が形成するため、再び、三次元網目構造が現れる。   The three-dimensional network structure here is different from ordinary polymer hydrogel, and micro or nano-scale aggregates are physically cross-linked by hydrogen bonds of free ethyleneimine chains existing on the surface of the aggregate. Say a structured network. Therefore, at a temperature equal to or higher than the melting point of the aggregate, the aggregate is dissolved in water, and the three-dimensional network structure is disassembled. However, when it returns to room temperature, polymer aggregates grow, and physical crosslinks due to hydrogen bonds are formed between the aggregates, so that a three-dimensional network structure appears again.

上記ポリマー会合体(d)は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーが室温の水に不溶である性質を利用し、該直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの水中での溶解−会合体変換により得ることができる。   The polymer aggregate (d) utilizes the property that the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton is insoluble in water at room temperature, so that the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton is dissolved in the water and converted into an aggregate. Can be obtained.

また、ポリマー会合体(d)のヒドロゲルは、まずポリマー(a)を一定量水中に分散し、該分散液を加熱することにより、ポリマー(a)の透明な水溶液を得る。次いで、加熱状態のポリマー(a)の水溶液を室温に冷やすことにより得られる。該ポリマー会合体(d)のヒドロゲルは、剪断力等の外力により変形を生じるが、概ねの形状を保持できる状態を有し、多様な形状に変形させることが可能であるため、該ヒドロゲルから誘導される本発明の複合材料の各種形状への成形が可能となる。   In the hydrogel of the polymer aggregate (d), the polymer (a) is first dispersed in water, and the dispersion is heated to obtain a transparent aqueous solution of the polymer (a). Subsequently, it is obtained by cooling the aqueous solution of the polymer (a) in a heated state to room temperature. The hydrogel of the polymer aggregate (d) is deformed by an external force such as a shearing force, but has a state capable of maintaining a general shape and can be deformed into various shapes. The composite material of the present invention can be molded into various shapes.

上記ポリマー分散液の加熱温度は100℃以下が好ましく、90〜95℃の範囲であることがより好ましい。また、ポリマー分散液中のポリマー(a)の含有量は、上記ポリマー会合体(d)のヒドロゲルが得られる範囲であれば特に限定されないが、0.01〜20質量%の範囲であることが好ましく、安定形状のポリマー会合体(d)のヒドロゲルを得るためには0.1〜10質量%の範囲がさらに好ましい。このように、本発明においては、ポリマー(a)を使用すると、ごく少量のポリマー濃度でも上記ヒドロゲルを形成することができる。   The heating temperature of the polymer dispersion is preferably 100 ° C. or less, and more preferably in the range of 90 to 95 ° C. Further, the content of the polymer (a) in the polymer dispersion is not particularly limited as long as the hydrogel of the polymer aggregate (d) is obtained, but may be in the range of 0.01 to 20% by mass. Preferably, the range of 0.1 to 10% by mass is more preferable in order to obtain a hydrogel of the polymer aggregate (d) having a stable shape. Thus, in the present invention, when the polymer (a) is used, the hydrogel can be formed even with a very small concentration of polymer.

上記ポリマー水溶液の温度を室温まで低下させる過程により、得られるヒドロゲル中のポリマー会合体(d)の形状を調整することができる。ヒドロゲルを得る方法としては、例えば、ポリマー水溶液を80℃に1時間保持した後、1時間かけて60℃にし、該温度でさらに1時間保持する。その後1時間かけて40℃まで低下させた後、自然に室温まで下げることで、水溶液の水が流動性をなくした状態のヒドロゲルとなる。また、上記ポリマー水溶液を一気に氷点の氷り水、または氷点下のメタノール/ドライアイス、あるいはアセトン/ドライアイスの冷媒液にて冷却させた後、その状態のものを室温のワータバスにて保持させる方法や、さらには、上記のポリマー水溶液を室温のワータバスまたは室温空気環境にて、室温まで温度を低下させる方法などによってもヒドロゲルを得ることができる。   The shape of the polymer aggregate (d) in the resulting hydrogel can be adjusted by the process of lowering the temperature of the aqueous polymer solution to room temperature. As a method for obtaining a hydrogel, for example, an aqueous polymer solution is kept at 80 ° C. for 1 hour, then brought to 60 ° C. over 1 hour, and kept at that temperature for another hour. Thereafter, the temperature is lowered to 40 ° C. over 1 hour, and then naturally lowered to room temperature, whereby the water in the aqueous solution becomes a hydrogel in which the fluidity is lost. In addition, after cooling the above aqueous polymer solution at once with freezing water, or methanol / dry ice below freezing point, or a refrigerant liquid of acetone / dry ice, the state in that state is held in a water bath at room temperature, Furthermore, the hydrogel can be obtained also by a method of lowering the temperature of the polymer aqueous solution to room temperature in a water bath or room temperature air environment at room temperature.

上記ポリマー水溶液の温度を低下させる工程は、得られるヒドロゲル中のポリマー会合体(d)の形状に強く影響を与えるため、上記異なる方法により得られるヒドロゲル中のポリマー会合体(d)の形態は同一ではない。   Since the step of lowering the temperature of the aqueous polymer solution strongly affects the shape of the polymer aggregate (d) in the resulting hydrogel, the form of the polymer aggregate (d) in the hydrogel obtained by the different methods is the same. is not.

上記のポリマー水溶液の温度を、濃度を一定として多段階的に低下させた場合、ヒドロゲル中におけるポリマー会合体(d)の形態を、ファイバー状の形態とすることができる。これを急冷した後、室温に戻した場合には、花弁状の形態とすることができ。また、これをドライアイス上のアセトンで再度急冷して、室温に戻した場合、波状の形態とすることができる。このように、本発明においては、ヒドロゲル中におけるポリマーの会合体(d)の形態を、各種形状に設定することができる。   When the temperature of the polymer aqueous solution is lowered in a multistage manner with a constant concentration, the form of the polymer aggregate (d) in the hydrogel can be made into a fiber form. When this is rapidly cooled and then returned to room temperature, it can be in the form of a petal. Moreover, when this is rapidly cooled again with acetone on dry ice and returned to room temperature, it can be made into a wavy form. Thus, in this invention, the form of the polymer aggregate (d) in the hydrogel can be set to various shapes.

上記により得られるポリマー会合体(d)のヒドロゲルは、不透明なゲルであり、ゲル中にはポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの会合体が形成し、その会合体同士の水素結合により物理的に架橋化され、三次元の物理的な網目構造を形成している。一旦形成したヒドロゲル中のポリマー会合体(d)は室温中では不溶状態を保つが、加熱するとポリマー会合体(d)が解離し、ヒドロゲルはゾル状態に変化してしまう。従って、本発明における物理的なヒドロゲルは、熱処理を行うことでゾルからゲル、またゲルからゾルへと可逆的な変化が可能である。   The hydrogel of the polymer aggregate (d) obtained as described above is an opaque gel, and a polymer aggregate having a polyethyleneimine skeleton is formed in the gel and is physically crosslinked by hydrogen bonding between the aggregates. And form a three-dimensional physical network structure. The polymer aggregate (d) in the hydrogel once formed remains insoluble at room temperature, but when heated, the polymer aggregate (d) is dissociated and the hydrogel changes to a sol state. Therefore, the physical hydrogel in the present invention can be reversibly changed from sol to gel and from gel to sol by heat treatment.

ここでいうポリマー会合体(d)のヒドロゲルは、三次元網目構造中に少なくとも水を含有するが、該ヒドロゲルの調製時に、水溶性有機溶剤を加えることで、有機溶剤を含有したヒドロゲルが得られる。該親水性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフォンオキシド、ジオキシラン、ピロリドンなどの水溶性有機溶剤を取りあげることができる。有機溶剤の含有量は、水の体積に対し、0.1〜5倍の範囲であることが好ましく、1〜3倍の範囲であればより好ましい。   The hydrogel of the polymer aggregate (d) mentioned here contains at least water in the three-dimensional network structure, and a hydrogel containing an organic solvent can be obtained by adding a water-soluble organic solvent during the preparation of the hydrogel. . Examples of the hydrophilic organic solvent include water-soluble organic solvents such as methanol, ethanol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylacetamide, dimethylsulfone oxide, dioxirane, and pyrrolidone. The content of the organic solvent is preferably in the range of 0.1 to 5 times the volume of water, more preferably in the range of 1 to 3 times.

上記親水性有機溶媒を含有させることにより、ポリマー会合体(d)の形態を変えることができ、単純な水系と異なる形態の会合体を与えることができる。例えば、水中では繊維状の広がりを有する分岐会合体形態であっても、その調製に一定量のエタノールが含まれた場合、繊維が収縮したような球状会合体形態を得ることができる。   By containing the hydrophilic organic solvent, the form of the polymer aggregate (d) can be changed, and an aggregate having a form different from that of a simple aqueous system can be provided. For example, even in the form of a branched aggregate having a fiber-like spread in water, when a certain amount of ethanol is included in the preparation, a spherical aggregate form in which fibers are contracted can be obtained.

水溶性有機溶剤からポリマー会合体(d)を調製するにおいて、ポリマー(a)が有機溶剤に容易に溶解する場合、ポリマー(a)を有機溶剤に溶解させた後、その溶液に水を加えることで、ポリマー会合体(d)を得ることができる。このような工程では、加熱固定をなくすことができる。   In preparing the polymer aggregate (d) from the water-soluble organic solvent, when the polymer (a) is easily dissolved in the organic solvent, the polymer (a) is dissolved in the organic solvent and then water is added to the solution. Thus, the polymer aggregate (d) can be obtained. In such a process, heat fixation can be eliminated.

また、ポリマー(a)の有機溶液からポリマー会合体(d)を調製する際、その有機溶液に酸性基を有する有機化合物を混合させ、それに水を加えることで、ポリエチレンイミンと酸との分子間コンプレックスを形成させると同時に、それらの会合体を得ることができる。   Further, when preparing the polymer aggregate (d) from the organic solution of the polymer (a), an organic compound having an acidic group is mixed in the organic solution, and water is added thereto, whereby the intermolecular relationship between the polyethyleneimine and the acid is increased. These complexes can be obtained simultaneously with the formation of the complex.

酸性基を有する有機化合物としては、カルボン酸、スルホン酸、リン酸など、ポリエチレンイミンと簡単に結合し得る酸性基を有するものであればよく、一分子中多数の酸性基を有する化合物も用いることができる。   Any organic compound having an acidic group may be used as long as it has an acidic group that can be easily bonded to polyethyleneimine, such as carboxylic acid, sulfonic acid, and phosphoric acid, and a compound having a large number of acidic groups in one molecule may also be used. Can do.

そのような酸性基を有する化合物として、特に、特殊機能を有する色素類化合物が好ましいが、それらの中でも、例えば、ポルフィリン類色素、フタロシアニン類色素、アゾ類色素を好適に用いることができる。   As such a compound having an acidic group, a dye compound having a special function is particularly preferable. Among these, for example, porphyrin dyes, phthalocyanine dyes, and azo dyes can be suitably used.

上記ヒドロゲル調製時に、他の水溶性ポリマーを加えることで、水溶性ポリマーを含有するヒドロゲルが得られる。該水溶性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリメチルオキサゾリン、ポリエチルオキサゾリンなどを取りあげることができる。   A hydrogel containing a water-soluble polymer can be obtained by adding another water-soluble polymer during the preparation of the hydrogel. Examples of the water-soluble polymer include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide, poly (N-isopropylacrylamide), polyhydroxyethyl acrylate, polymethyloxazoline, polyethyloxazoline, and the like.

水溶性ポリマーの含有量は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの質量に対し、0.1〜5倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であればより好ましい。   The content of the water-soluble polymer is preferably in the range of 0.1 to 5 times, more preferably in the range of 0.5 to 2 times the mass of the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton.

上記水溶性ポリマーを含有させることによっても、ポリマー会合体(d)の形態を変えることができ、単純な水系と異なる形態の会合体を与えることができる。また、ヒドロゲルの粘性を増大させ、ヒドロゲルの安定性を向上させることに有効である。   By containing the water-soluble polymer, the form of the polymer aggregate (d) can be changed, and an aggregate having a form different from that of a simple aqueous system can be provided. It is also effective in increasing the viscosity of the hydrogel and improving the stability of the hydrogel.

また、上記方法で得られたヒドロゲルを、ポリエチレンイミンのアミノ基と反応する2官能基以上を含む化合物で処理することで、ヒドロゲル中のポリマー会合体(d)の表面同士を化学結合でリンクさせ、マクロな構造を固定化した架橋ヒドロゲルを得ることができる。   Further, the surface of the polymer aggregate (d) in the hydrogel is linked with chemical bonds by treating the hydrogel obtained by the above method with a compound containing two or more functional groups that react with the amino group of polyethyleneimine. A crosslinked hydrogel having a macro structure immobilized thereon can be obtained.

前記アミノ基と室温状態で反応できる2官能基以上を含む化合物としては、アルデヒド類架橋剤、エポキシ類架橋剤、酸クロリド類、酸無水物、エステル類架橋剤を用いることができる。アルデヒド類架橋剤としては、例えば、マロニルアルデヒド、スクシニルアルデヒド、グルタリルアルデヒド、アジホイルアルデヒド、フタロイルアルデヒド、イソフタロイルアルデヒド、テレフタロイルアルデヒドなどがあげられる。また、エポキシ類架橋剤としては、例えば、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリシジルクロライド、グリシジルブロマイドなどがあげられる。酸クロリド類としては、例えば、マロニル酸クロリド、スクシニル酸クロリド、グルタリル酸クロリド、アジホイル酸クロリド、フタロイル酸クロリド、イソフタロイル酸クロリド、テレフタロイル酸クロリドなどがあげられる。また、酸無水物としては、例えば、フタル酸無水物、スクシニル酸無水物、グルタリル酸無水物などがあげられる。また、エステル類架橋剤としては、マロニル酸メチルエステル、スクシニル酸メチルエステル、グルタリル酸メチルエステル、フタロイル酸メチルエステル、ポリエチレングリコールカルボン酸メチルエステルなどがあげられる。   As the compound containing at least two functional groups capable of reacting with the amino group at room temperature, aldehyde crosslinking agents, epoxy crosslinking agents, acid chlorides, acid anhydrides, and ester crosslinking agents can be used. Examples of the aldehyde crosslinking agent include malonyl aldehyde, succinyl aldehyde, glutaryl aldehyde, adifoyl aldehyde, phthaloyl aldehyde, isophthaloyl aldehyde, terephthaloyl aldehyde, and the like. Examples of the epoxy crosslinking agent include polyethylene glycol diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, glycidyl chloride, and glycidyl bromide. Examples of the acid chlorides include malonyl chloride, succinyl chloride, glutaryl chloride, adifoyl chloride, phthaloyl chloride, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, and the like. Examples of the acid anhydride include phthalic anhydride, succinic anhydride, and glutaric anhydride. Examples of the ester crosslinking agent include malonic acid methyl ester, succinic acid methyl ester, glutaric acid methyl ester, phthaloyl acid methyl ester, and polyethylene glycol carboxylic acid methyl ester.

架橋反応は、得られたヒドロゲルを架橋剤の溶液に浸す方法にでも、架橋剤溶液をヒドロゲル中に加える方法でも可能である。この際、架橋剤は系内での浸透圧変化と共に、ヒドロゲル内部へ浸透し、そこでポリマー会合体同士を水素結合で繋いでエチレンイミンの窒素原子との化学反応を引き起こす。   The cross-linking reaction can be carried out by immersing the obtained hydrogel in a solution of the cross-linking agent or by adding the cross-linking agent solution into the hydrogel. At this time, the cross-linking agent permeates into the hydrogel along with the osmotic pressure change in the system, where the polymer aggregates are connected by hydrogen bonds to cause a chemical reaction with the nitrogen atom of ethyleneimine.

架橋反応は、ポリマー会合体(d)の表面のフリーなエチレンイミンとの反応により進行するが、その反応を会合体内部では起こらないようにするためには、ヒドロゲルを形成する会合体の融点以下の温度で反応を行うことが望ましく、さらには架橋反応を室温で行うことが最も望ましい。   The crosslinking reaction proceeds by a reaction with free ethyleneimine on the surface of the polymer aggregate (d), but in order to prevent the reaction from occurring inside the aggregate, the melting point of the aggregate forming the hydrogel is lower than the melting point. It is desirable to carry out the reaction at a temperature of 2 ° C., and it is most desirable to carry out the crosslinking reaction at room temperature.

架橋反応を室温で進行させる場合には、ヒドロゲルを架橋剤溶液と混合した状態で放置しておくことで、架橋ヒドロゲルを得ることができる。架橋反応させる時間は、数分から数日でよく、概ね一晩放置することで好適に架橋が進行する。   When the crosslinking reaction proceeds at room temperature, the crosslinked hydrogel can be obtained by leaving the hydrogel mixed with the crosslinking agent solution. The time for the crosslinking reaction may be from a few minutes to a few days, and the crosslinking proceeds suitably by leaving it to stand overnight.

架橋剤量はヒドロゲル形成に用いるポリマー(a)中のエチレンイミンユニットのモル数に対し、0.05〜20%であればよく、それが1〜10%であればもっと好適である。   The amount of the crosslinking agent may be 0.05 to 20% with respect to the number of moles of the ethyleneimine unit in the polymer (a) used for forming the hydrogel, and more preferably 1 to 10%.

上記した方法により、ポリマー(a)を会合させてポリマー会合体(d)を得ることができる。また、該ポリマー会合体(d)をヒドロゲル状態で使用することにより多様なモルフォロジーのゲル構造の発現が可能である。ここで使用するポリマー(a)は構造設計や合成が容易であり、かつヒドロゲルの調整が簡便である。また、該ヒドロゲル中のポリマー会合体(d)間を架橋剤により架橋することにより、ヒドロゲルの形状を固定化することもできる。   By the method described above, the polymer aggregate (d) can be obtained by associating the polymer (a). Further, by using the polymer aggregate (d) in a hydrogel state, it is possible to express gel structures having various morphologies. The polymer (a) used here is easy to design and synthesize, and easy to adjust the hydrogel. Moreover, the shape of a hydrogel can also be fixed by bridge | crosslinking between the polymer aggregates (d) in this hydrogel with a crosslinking agent.

[シリカ/ポリマー複合体を得る工程]
本発明の製造方法においては上記(1)の工程に次いで、(2)水性媒体の存在下で、上記(1)で得られたポリマー会合体(d)にアルコキシシランを加えることにより、上記ポリマー会合体(d)とシリカ(c)の複合体(以下、シリカ/ポリマー複合体(e)と略記する。)を得る工程を有する。
[Step of obtaining silica / polymer composite]
In the production method of the present invention, subsequent to the step (1), (2) in the presence of an aqueous medium, the polymer aggregate (d) obtained in the above (1) is added to the alkoxysilane to add the above polymer. A step of obtaining a complex of the aggregate (d) and silica (c) (hereinafter abbreviated as silica / polymer complex (e)).

上記シリカ/ポリマー複合体(e)は、上記のポリマー会合体(d)の水中分散液、またはポリマー会合体(d)のヒドロゲル中に、通常のゾルゲル反応において使用できる溶媒にシリカソースを溶解した溶液を加えて、室温下でゾルゲル反応させることにより容易に得ることができる。   In the silica / polymer composite (e), a silica source was dissolved in a solvent that can be used in a normal sol-gel reaction in a dispersion in water of the polymer aggregate (d) or a hydrogel of the polymer aggregate (d). It can be easily obtained by adding a solution and causing a sol-gel reaction at room temperature.

シリカソースとして用いる化合物としては、テトラアルコキシシラン類、アルキルトリアルコキシシラン類などが挙げられる。   Examples of the compound used as the silica source include tetraalkoxysilanes and alkyltrialkoxysilanes.

テトラアルコキシシラン類としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシランなどを挙げられる。   Examples of tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetra-t-butoxysilane.

アルキルトリアルコキシシラン類としては、メチルトリメトキシラン、メチルトリエトキシラン、エチルトリメトキシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシラン、n−プロピルトリエトキシラン、iso−プロピルトリメトキシシラン、iso−プロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−グリシトキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシトキシプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシラン、3−メルカプトプロピルトメトキシシラン、3−メルカプトトリエトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリメトシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリエトシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシラン、p−クロロメチルフェニルトリメトキシラン、p−クロロメチルフェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシアンなどを挙げられる。   Examples of alkyltrialkoxysilanes include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, iso-propyltrimethoxysilane, iso -Propyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-glycitoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycitoxypropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltomethoxysilane, 3-mercaptotriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylto Methoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxylane, p-chloromethylphenyltrimethoxy Orchid, p-chloromethylphenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxycyan and the like.

シリカ/ポリマー複合体(e)を与える上記ゾルゲル反応は、水性媒体中、ポリマー会合体(d)の存在下で進行するが、その反応は水性媒体相では起こらず、ポリマー会合体(d)の表面で進行する。従って、複合化反応条件ではポリマー会合体(d)が溶解することがなければ、反応条件は任意である。   The sol-gel reaction that gives the silica / polymer composite (e) proceeds in the presence of the polymer aggregate (d) in the aqueous medium, but the reaction does not occur in the aqueous medium phase, and the polymer aggregate (d) Progress on the surface. Accordingly, the reaction conditions are arbitrary as long as the polymer aggregate (d) is not dissolved under the complexing reaction conditions.

ポリマー会合体(d)を不溶とするためには、ゾルゲル反応の際、親水性有機溶媒を含む水性液体中、水の存在が20%以上とすることが好ましく、それが40%以上であればさらに好ましい。   In order to make the polymer aggregate (d) insoluble, the presence of water is preferably 20% or more in an aqueous liquid containing a hydrophilic organic solvent in the sol-gel reaction, and if it is 40% or more, Further preferred.

ゾルゲル反応においては、ポリエチレンイミンのモノマー単位であるエチレンイミンに対し、シリカソースであるアルコキシシランの量を過剰とすれば好適にシリカ/ポリマー複合体(e)を形成できる。過剰の度合いとしては、エチレンイミンに対し4〜1000倍等量の範囲であることが好ましい。   In the sol-gel reaction, the silica / polymer composite (e) can be suitably formed if the amount of alkoxysilane as a silica source is excessive with respect to ethyleneimine as a monomer unit of polyethyleneimine. The degree of excess is preferably in the range of 4 to 1000 times equivalent to ethyleneimine.

また、ポリマー会合体(d)を形成する際の水性媒体中のポリマー濃度はそのポリマー中に含まれるポリエチレンイミンの量を基準に、0.1〜30%にすることが好ましい。   The polymer concentration in the aqueous medium when forming the polymer aggregate (d) is preferably 0.1 to 30% based on the amount of polyethyleneimine contained in the polymer.

ゾルゲル反応の時間は1分から数日まで様々であるが、アルコキシシランの反応活性が高いメトキシシラン類の場合は、反応時間は1分〜24時間でよく、反応効率を上げることから、反応時間を30分〜5時間に設定すればさらに好適である。また、反応活性が低い、エトキシシラン類、ブトキシシラン類の場合は、ゾルゲル反応時間が24時間以上が好ましく、その時間を一週間程度とすることも望ましい。   The sol-gel reaction time varies from 1 minute to several days. In the case of methoxysilanes having a high alkoxysilane reaction activity, the reaction time may be from 1 minute to 24 hours. It is more preferable to set it to 30 minutes to 5 hours. In the case of ethoxysilanes and butoxysilanes having low reaction activity, the sol-gel reaction time is preferably 24 hours or longer, and it is also desirable to set the time to about one week.

上記シリカ/ポリマー複合体(e)は多様な形状を有するが、その形状はポリマー会合体(d)に由来する会合体形状の拡大複写である。従って、ゾルゲル反応前に、まず水中または水性媒体中でポリマー会合体(d)を成長させ、ポリマー会合体(d)の形状を調整することによりシリカ/ポリマー複合体(e)の形状を制御できる。水中または水性液体中でのポリマー会合体(d)およびポリマー会合体(d)由来のヒドロゲルの調製は上記した通りである。   The silica / polymer composite (e) has various shapes, and the shape is an enlarged copy of the aggregate shape derived from the polymer aggregate (d). Therefore, before the sol-gel reaction, the shape of the silica / polymer composite (e) can be controlled by first growing the polymer aggregate (d) in water or an aqueous medium and adjusting the shape of the polymer aggregate (d). . Preparation of the polymer aggregate (d) and the hydrogel derived from the polymer aggregate (d) in water or an aqueous liquid is as described above.

得られるシリカ/ポリマー複合体(e)の形状は、レタス状、ファイバー状、スポンジ状、アスター状、サボテン状、タンポポ状、球状など様々な三次元形状に調整できる。これらシリカ/ポリマー複合体(d)の大きさは3μm〜1mm程度のマイクロメートルオーダーの大きさとすることができるが、この大きさの形状は、基本ユニットと見られる15〜100nmの太さの繊維状のシリカ/ポリマー複合体(e)の会合と空間配置から形成された三次元形状である。この基本ユニットとなる15〜100nm太さの繊維状のシリカ/ポリマー複合体(e)には3〜30nm程度の芯が含まれ、その芯は直鎖ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの繊維状ナノ結晶である。即ち、上記マイクロメートルオーダーの三次元形状は、該繊維状ナノ結晶同士が、水中で水素結合による物理的な結合で繋がれて空間に配置されたポリマー会合体(d)の形状を基礎の構造とするものであり、該ポリマー会合体(d)の取り得る各種形状が三次元形状のテンプレートとなり、このテンプレートに沿ってシリカが固定化されることにより、15〜100nmの太さの繊維状のシリカ/ポリマー複合体(e)が相互に会合して空間形状を形成したものであると考えられる。   The shape of the silica / polymer composite (e) obtained can be adjusted to various three-dimensional shapes such as lettuce, fiber, sponge, aster, cactus, dandelion, and sphere. The size of these silica / polymer composites (d) can be of the order of 3 μm to 1 mm on the order of micrometers, but the shape of this size is a fiber with a thickness of 15 to 100 nm that is regarded as a basic unit. It is a three-dimensional shape formed from the association and spatial arrangement of a silica / polymer composite (e) in the form of a glass. The fibrous silica / polymer composite (e) having a thickness of 15 to 100 nm serving as the basic unit includes a core of about 3 to 30 nm, and the core is a polymer fibrous nanocrystal having a linear polyethyleneimine skeleton. It is. That is, the three-dimensional shape of the micrometer order is based on the shape of the polymer aggregate (d) in which the fibrous nanocrystals are connected in water by physical bonds by hydrogen bonds in water. Various shapes that can be taken by the polymer aggregate (d) become a template of a three-dimensional shape, and silica is fixed along the template, whereby a fibrous shape having a thickness of 15 to 100 nm is obtained. It is considered that the silica / polymer composite (e) is associated with each other to form a spatial shape.

これらの形状は、上記したようにポリマー(a)の構造の幾何学的な形状や、分子量、一次構造中に導入できる非エチレンイミン部分、さらにはポリマー会合体(d)の形成条件等により調整でき、使用するポリマーの分子構造、重合度、組成、及びポリマー会合体(d)の調製時の温度低下の方法によく依存する。   These shapes are adjusted according to the geometric shape of the structure of the polymer (a), the molecular weight, the non-ethyleneimine moiety that can be introduced into the primary structure, and the formation conditions of the polymer aggregate (d) as described above. It depends well on the molecular structure of the polymer used, the degree of polymerization, the composition, and the method of temperature reduction during the preparation of the polymer aggregate (d).

例えば、ポリマー(a)として、重合度が300以上の線状ポリエチレンイミンを使用し、80℃以上のところから自然に常温まで低下させてポリマー会合体(d)を得た後、該ポリマー会合体(d)を用いてシリカソースをゾルゲル反応させることにより、レタス状の三次元形状を有するシリカ/ポリマー複合体(e)を得ることができる。レタス状のシリカ/ポリマー複合体(e)において葉を形成する部分の厚みはポリマー(a)を結晶化させる際の濃度が低下するにつれて厚くなるが、濃度が2%以上では、葉の部分の厚みは100nm前後であり、濃度が1%以下では葉の部分の厚みは500nm前後となる。   For example, a linear polyethyleneimine having a degree of polymerization of 300 or more is used as the polymer (a), and the polymer aggregate (d) is obtained by naturally lowering the temperature from 80 ° C. or higher to room temperature. A silica / polymer composite (e) having a lettuce-like three-dimensional shape can be obtained by subjecting a silica source to a sol-gel reaction using (d). In the lettuce-like silica / polymer composite (e), the thickness of the portion forming the leaf increases as the concentration when the polymer (a) is crystallized decreases, but at a concentration of 2% or more, the leaf portion The thickness is around 100 nm, and when the concentration is 1% or less, the thickness of the leaf portion is around 500 nm.

また、星型ポリエチレンイミンを使用する場合には、その核となる中心残基の構造を変えることでも、得られるシリカ/ポリマー複合体(e)の形状を制御することができる。例えば、中心残基がポルフィリンのような大きなパイ平面を持つものである場合、得られるシリカ/ポリマー複合体(e)の三次元形状はアスター状であり、一つのアスター形状の会合体の大きさは2〜6μm程度である。濃度が1%以上ではアスターのアーム数は少なく、各々のアームは結束する傾向があり、それ以下の濃度では、アーム数が多く、各々のアームは別れる傾向がある。また、中心残基がベンゼン環のような小さい構造の場合、得られるシリカ/ポリマー複合体(e)は多くの糸が結束されたファイバー状であり、そのファイバーが相互に絡み合い、全体としてスポンジ状の三次元形状を形成する。一つのファイバー形状の会合体の太さは150nm前後である。   In the case of using star-shaped polyethyleneimine, the shape of the resulting silica / polymer composite (e) can also be controlled by changing the structure of the central residue serving as the nucleus. For example, when the central residue has a large pi plane such as porphyrin, the three-dimensional shape of the resulting silica / polymer composite (e) is an aster, and the size of one aster-shaped aggregate Is about 2 to 6 μm. When the concentration is 1% or more, the number of aster arms is small and each arm tends to bind, and when the concentration is less than that, the number of arms is large and each arm tends to separate. Further, when the central residue is a small structure such as a benzene ring, the resulting silica / polymer composite (e) is in the form of a fiber in which many yarns are bound, and the fibers are entangled with each other, resulting in a sponge-like structure as a whole. Form a three-dimensional shape. The thickness of one fiber-shaped aggregate is around 150 nm.

また、上記繊維状のシリカ/ポリマー複合体(e)の会合と空間配置から形成される様々な三次元形状のシリカ/ポリマー複合体(e)同士がさらに結合して、ミリメートルオーダー以上の大きさのマクロな形状のシリカ/ポリマー複合体(e)を形成することもできる。これは、水中や水性液体中で直鎖ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーの繊維状ナノ結晶が水中で水素結合による物理的な結合で繋がれて空間に配置されて各種形状のポリマー会合体(d)となり、該ポリマー会合体(d)同士が、さらに物理的な結合により三次元網目構造を形成して、これがシリカ(c)で固定化されることによって、三次元形状を有するシリカ/ポリマー複合体(e)同士が会合した形態を有するものである。   Further, the silica / polymer composites (e) having various three-dimensional shapes formed from the association and spatial arrangement of the fibrous silica / polymer composites (e) are further bonded to each other to have a size of millimeter order or more. It is also possible to form a silica / polymer composite (e) having a macro shape of This is because polymer nanocrystals of a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in water or in an aqueous liquid are connected in water by physical bonds by hydrogen bonds in water, and polymer aggregates of various shapes (d) Then, the polymer aggregates (d) form a three-dimensional network structure by further physical bonding, and this is immobilized with silica (c), whereby a silica / polymer composite having a three-dimensional shape is obtained. (E) It has a form in which they are associated with each other.

さらにポリマー会合体(d)間が化学結合で架橋された架橋ヒドロゲルを用いることにより、シリカ/ポリマー複合体(e)のマクロな形状を制御して、シリカ/ポリマー複合体(e)を各種形状の成形体とすることもできる。その形状や大きさは、架橋ヒドロゲル調製時に用いた容器の大きさ及び形状と同一なものにすることができ、例えば、円盤状、円柱状、プレート状、球状などの任意の形状に調製できる。さらに、架橋ヒドロゲルを切断したり、削ったりすることにより、目的の形に成形することもできる。このように成形した架橋ヒドロゲルをシリカソースの溶液に浸せきさせることにより、シリカ/ポリマー複合体からなる成形体が簡単に得られる。シリカソースの溶液に浸せきする時間としては、使用するシランソースの種類により1時間〜1週間と様々であるため適宜調製する必要があるが、メトキシシラン類の溶液中では1〜48時間程度であればよく、エトキシシラン類の溶液中では、1〜7日間程度が好適である。   Further, by using a crosslinked hydrogel in which the polymer aggregates (d) are crosslinked by chemical bonds, the macro shape of the silica / polymer composite (e) is controlled, and the silica / polymer composite (e) is formed in various shapes. It can also be set as a molded body. The shape and size can be made the same as the size and shape of the container used at the time of preparing the crosslinked hydrogel, and for example, it can be prepared in any shape such as a disk shape, a cylindrical shape, a plate shape, and a spherical shape. Further, the crosslinked hydrogel can be cut or scraped to be formed into a desired shape. By immersing the crosslinked hydrogel formed in this manner in a silica source solution, a molded body composed of a silica / polymer composite can be easily obtained. The time for soaking in the silica source solution varies from 1 hour to 1 week depending on the type of silane source to be used. Therefore, it is necessary to prepare it appropriately. However, in the solution of methoxysilanes, it may be about 1 to 48 hours. In the solution of ethoxysilanes, about 1 to 7 days is preferable.

通常、上記のシリカ/ポリマー複合体(e)はポリマー会合体(d)とシリカ(c)とから構成され、シリカ/ポリマー複合体(e)中のシリカ(c)の含有量は、反応条件などにより一定の幅で変化するが、シリカ/ポリマー複合体(e)全体の30〜90質量%の範囲のものを得ることができる。   Usually, the silica / polymer composite (e) is composed of a polymer aggregate (d) and silica (c), and the content of silica (c) in the silica / polymer composite (e) depends on the reaction conditions. Although it changes with a fixed width | variety by etc., the thing of the range of 30-90 mass% of the whole silica / polymer composite (e) can be obtained.

シリカ(c)の含有量はゾルゲル反応の際用いたポリマー(a)の量、すなわちヒドロゲル中のポリマー(a)の濃度が増えることにつれて増える。また、ゾルゲル反応時間を長くする事により増大する。   The content of silica (c) increases as the amount of polymer (a) used in the sol-gel reaction, that is, the concentration of polymer (a) in the hydrogel increases. Moreover, it increases by lengthening the sol-gel reaction time.

上記シリカ/ポリマー複合体は、上記したように様々な形状を有し、その形状は本発明の複合材料の一次構造、二次構造、三次構造を与えるものである。本発明の複合材料の一次構造を与えるのは、ナノメートルオーダーの太さを有する繊維状のシリカ/ポリマー複合体(e)であり、二次構造を与えるのは、上記一次構造同士が会合して、三次元的な空間形状を形成したシリカ/ポリマー複合体(e)である。また、三次構造を与えるのは、上記の一次、二次構造がさらに会合したマクロな階層構造であり、その形状は上記したように各種加工により成形することができる。   The silica / polymer composite has various shapes as described above, and the shape gives the primary structure, secondary structure, and tertiary structure of the composite material of the present invention. The primary structure of the composite material of the present invention is a fibrous silica / polymer composite (e) having a thickness on the order of nanometers. The secondary structure is provided by the association of the primary structures. And a silica / polymer composite (e) in which a three-dimensional spatial shape is formed. Further, the tertiary structure is given by a macro hierarchical structure in which the primary and secondary structures are further combined, and the shape thereof can be formed by various processes as described above.

上記のシリカ/ポリマー複合体(e)は、シリカ(c)層の内部にポリマー(a)の繊維状ナノ結晶が含まれるが、そのポリマー(a)に蛍光性物質を組み込むことができる。例えば、ポルフィリンを中心にした星状ポリエチレンイミンを用いることで、ポルフィリンの残基がシリカ/ポリマー複合体(e)中に取り込まれる。また、例えば、ポリエチレンイミンの側鎖に少量のピレン類、例えば、ピレンアルデヒド(好ましくは、イミンに対し10モル%以下)を反応させたポリマー会合体(d)を用いることで、ピレン残基をシリカ/ポリマー複合体(e)に取り込むことができる。さらに、ポリエチレンイミンの塩基に酸性基、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基を有するポルフィリン類、フタロシアニン類、ピレン類など蛍光性染料を(好ましくは、イミンのモル数に対し0.1モル%以下)少量混合させ、それの会合体をテンプレートとして得たシリカ/ポリマー複合体(e)中には、これらの蛍光性物質を取り込むことができる。   The silica / polymer composite (e) contains fibrous nanocrystals of the polymer (a) inside the silica (c) layer, and a fluorescent substance can be incorporated into the polymer (a). For example, by using a star-shaped polyethyleneimine centered on porphyrin, the residue of porphyrin is incorporated into the silica / polymer complex (e). Further, for example, by using a polymer aggregate (d) obtained by reacting a small amount of pyrenes, for example, pyrenealdehyde (preferably, 10 mol% or less with respect to imine) on the side chain of polyethyleneimine, It can be incorporated into the silica / polymer composite (e). Furthermore, a fluorescent dye such as porphyrins, phthalocyanines, pyrenes having an acidic group, for example, a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, is added to the base of polyethyleneimine (preferably 0.1 mol% or less based on the number of moles of imine). ) These fluorescent substances can be incorporated into the silica / polymer composite (e) obtained by mixing a small amount and using the aggregate of the mixture as a template.

[シリカ/金属錯体複合材料を得る工程]
本発明の製造方法においては上記(2)の工程に次いで、(3)上記シリカ/ポリマー複合体(e)と、金属イオンが溶解した溶液とを接触させることにより、前記ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格に配位結合した本発明の複合材料を得ることができる。
[Step of obtaining silica / metal complex composite material]
In the production method of the present invention, following the step (2), (3) the silica / polymer composite (e) is brought into contact with the solution in which the metal ions are dissolved, thereby bringing the linear form in the polymer into contact. The composite material of the present invention coordinated to a polyethyleneimine skeleton can be obtained.

ここで、使用できる金属イオンとしては、前記した金属イオン(b)を使用できる。金属イオン(b)が溶解した溶液は、該金属イオン(b)を含有する塩を水に溶解するなどして調製できる。   Here, as a metal ion which can be used, the above-mentioned metal ion (b) can be used. The solution in which the metal ion (b) is dissolved can be prepared by dissolving a salt containing the metal ion (b) in water.

上記(3)の工程において上記シリカ/ポリマー複合体(e)と、金属イオン(b)が溶解した溶液とを接触させる方法としては、特に制限されないが、例えば、上記(2)の工程により得られたシリカ/ポリマー複合体(e)を、金属イオン(b)の水溶液に浸漬させる方法が挙げられる。該方法により、金属イオン(b)を簡単にシリカ中に濃縮することができる。シリカ中に濃縮された金属はシリカ内部のポリマー会合体と配位結合を形成するため、シリカ中でポリマー会合体(d)は解体され、代わりにポリマー(a)に金属イオン(b)が配位した金属錯体が形成される。これにより、本発明のシリカと金属錯体との複合材料を容易に得ることができる。   The method for bringing the silica / polymer composite (e) into contact with the solution in which the metal ion (b) is dissolved in the step (3) is not particularly limited. For example, the method can be obtained by the step (2). A method of immersing the obtained silica / polymer composite (e) in an aqueous solution of metal ions (b) can be mentioned. By this method, the metal ion (b) can be easily concentrated in silica. Since the metal concentrated in the silica forms a coordinate bond with the polymer aggregate in the silica, the polymer aggregate (d) is disassembled in the silica, and instead a metal ion (b) is arranged in the polymer (a). Coordinated metal complexes are formed. Thereby, the composite material of the silica of this invention and a metal complex can be obtained easily.

金属イオン(b)をシリカ中に濃縮する際には、シリカ/ポリマー複合体(e)中におけるポリマー(a)が多いほど、また、該ポリマー(a)に対し、金属イオン(b)の混合比を高くするほど、シリカ中に濃縮される金属イオン(b)の量は増大する。本発明によれば、シリカ/ポリマー複合体(e)中に含まれるポリエチレンイミン骨格の窒素原子のモル数に対し0.1〜0.5倍量の金属イオン(b)が錯体を形成することができる。   When the metal ion (b) is concentrated in the silica, the more the polymer (a) in the silica / polymer composite (e), the more the metal ion (b) is mixed with the polymer (a). The higher the ratio, the greater the amount of metal ion (b) concentrated in the silica. According to the present invention, 0.1 to 0.5 times the metal ion (b) forms a complex with respect to the number of moles of nitrogen atoms of the polyethyleneimine skeleton contained in the silica / polymer composite (e). Can do.

シリカ/ポリマー複合体(e)を金属イオン(b)の水溶液に浸漬する際、その金属イオン(b)の量はエチレンイミン単位に対し、0.1〜10倍程度であることが特に好適である。   When the silica / polymer composite (e) is immersed in an aqueous solution of the metal ion (b), the amount of the metal ion (b) is particularly preferably about 0.1 to 10 times the ethyleneimine unit. is there.

金属イオン(b)が取り込まれた後、複合材料を取り出し、常温または冷水で洗浄し、本発明の複合材料を得ることができる。   After the metal ions (b) are taken in, the composite material can be taken out and washed with room temperature or cold water to obtain the composite material of the present invention.

以下、実施例および参考例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。特に断らない限り、「%」は「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a reference example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these. Unless otherwise specified, “%” represents “mass%”.

[X線回折法による分析]
単離乾燥した試料を測定試料用ホルダーにのせ、それをリガク社製広角X線回折装置「Rint−Ultma」にセットし、Cu/Kα線、40kV/30mA、スキャンスピード1.0°/分、走査範囲10〜40°の条件で測定を行った。
[Analysis by X-ray diffraction method]
Place the isolated and dried sample on a measurement sample holder, set it on a Rigaku wide-angle X-ray diffractometer “Rint-Ultma”, Cu / Kα ray, 40 kV / 30 mA, scan speed 1.0 ° / min, Measurement was performed under conditions of a scanning range of 10 to 40 °.

[示差熱走査熱量法による分析]
単離乾燥した試料を測定パッチにより秤量し、それをPerkin Elmer社製熱分析装置「DSC−7」にセットし、昇温速度を10℃/分として、20℃から90℃の温度範囲にて測定を行った。
[Analysis by differential thermal scanning calorimetry]
The isolated and dried sample was weighed with a measurement patch, set in a thermal analysis device “DSC-7” manufactured by Perkin Elmer, and heated at a rate of 10 ° C./min in a temperature range of 20 ° C. to 90 ° C. Measurements were made.

[走査電子顕微鏡による形状分析]
単離乾燥した試料をガラススライドに乗せ、それをキーエンス社製表面観察装置VE−7800にて観察した。
[Shape analysis by scanning electron microscope]
The isolated and dried sample was placed on a glass slide and observed with a surface observation device VE-7800 manufactured by Keyence Corporation.

[透過電子顕微鏡による観察]
単離乾燥した試料を炭素蒸着された銅グリッドに乗せ、それを(株)トプコン、ノーランインスツルメント社製EM−002B、VOYAGER M3055高分解能透過型電子顕微鏡、または日本電子(株)製透過型電子顕微鏡「JEM−200CX」にて観察した。
[UV−Vis吸収スペクトル]金属錯体が含まれたシリカ粉末を石英ガラス板に乗せ、それを積分球付きの日立(株)製U−3500 UV−Visにて測定そた。
[Observation with transmission electron microscope]
The isolated and dried sample was placed on a carbon-deposited copper grid, and it was placed on Topcon Co., Ltd., EM-002B manufactured by Nolan Instruments, VOYAGER M3055 high-resolution transmission electron microscope, or JEOL Co. transmission type Observation was performed with an electron microscope “JEM-200CX”.
[UV-Vis absorption spectrum] A silica powder containing a metal complex was placed on a quartz glass plate and measured with U-3500 UV-Vis manufactured by Hitachi, Ltd. equipped with an integrating sphere.

(合成例1)
[シリカ/線状ポリエチレンイミン複合体(SLP−1)の合成]
<線状のポリエチレンイミン(L−PEI)の合成>
市販のポリエチルオキサゾリン(数平均分子量50000,平均重合度5000,Aldrich社製)3gを、5Mの塩酸水溶液15mLに溶解させた。その溶液をオイルバスにて90℃に加熱し、その温度で10時間攪拌した。反応液にアセトン50mLを加え、ポリマーを完全に沈殿させ、それを濾過し、メタノールで3回洗浄し、白色のポリエチレンイミンの粉末を得た。得られた粉末をH−NMR(重水)にて同定したところ、ポリエチルオキサゾリンの側鎖エチル基に由来したピーク1.2ppm(CH)と2.3ppm(CH)が完全に消失していることが確認された。即ち、ポリエチルオキサゾリンが完全に加水分解され、ポリエチレンイミンに変換されたことが示された。
(Synthesis Example 1)
[Synthesis of Silica / Linear Polyethyleneimine Complex (SLP-1)]
<Synthesis of linear polyethyleneimine (L-PEI)>
3 g of commercially available polyethyloxazoline (number average molecular weight 50000, average polymerization degree 5000, manufactured by Aldrich) was dissolved in 15 mL of 5M aqueous hydrochloric acid. The solution was heated to 90 ° C. in an oil bath and stirred at that temperature for 10 hours. Acetone 50 mL was added to the reaction solution to completely precipitate the polymer, which was filtered and washed with methanol three times to obtain white polyethyleneimine powder. When the obtained powder was identified by 1 H-NMR (heavy water), peaks 1.2 ppm (CH 3 ) and 2.3 ppm (CH 2 ) derived from the side chain ethyl group of polyethyloxazoline completely disappeared. It was confirmed that That is, it was shown that polyethyloxazoline was completely hydrolyzed and converted to polyethyleneimine.

その粉末を5mLの蒸留水に溶解し、攪拌しながら、その溶液に15%のアンモニア水50mLを滴下した。その混合液を一晩放置した後、沈殿したポリマー会合体粉末を濾過し、そのポリマー会合体粉末を冷水で3回洗浄した。洗浄後の結晶粉末をデシケータ中で室温乾燥し、線状のポリエチレンイミン(L−PEI)を得た。収量は2.2g(結晶水含有)であった。ポリオキサゾリンの加水分解により得られるポリエチレンイミンは、側鎖だけが反応し、主鎖には変化がない。従って、L−PEIの重合度は加水分解前の5000と同様である。   The powder was dissolved in 5 mL of distilled water, and 50 mL of 15% aqueous ammonia was added dropwise to the solution while stirring. The mixture was allowed to stand overnight, and then the precipitated polymer aggregate powder was filtered, and the polymer aggregate powder was washed three times with cold water. The crystal powder after washing was dried at room temperature in a desiccator to obtain linear polyethyleneimine (L-PEI). The yield was 2.2 g (including crystal water). In polyethyleneimine obtained by hydrolysis of polyoxazoline, only the side chain reacts and the main chain does not change. Therefore, the polymerization degree of L-PEI is the same as 5000 before hydrolysis.

<線状ポリエチレンイミン系からのシリカ複合体>
上記で得られたL−PEI粉末を一定量秤量し、それを蒸留水中に分散させ、濃度が3%となるL−PEI分散液を作成した。これら分散液をオイルバスにて、90℃に加熱し、完全透明な水溶液を得た後、その水溶液を室温に放置し、自然に室温までに冷やし、不透明なL−PEI会合体のヒドロゲルを得た。
<Silica composite from linear polyethyleneimine system>
A certain amount of the L-PEI powder obtained above was weighed and dispersed in distilled water to prepare an L-PEI dispersion having a concentration of 3%. These dispersions were heated to 90 ° C. in an oil bath to obtain a completely transparent aqueous solution, and then the aqueous solution was allowed to stand at room temperature and naturally cooled to room temperature to obtain an opaque L-PEI aggregate hydrogel. It was.

得られた会合体につき、X線回折測定を行った結果、20.7°、27.6°、28.4°に散乱強度のピークが表れることが確認された。また、熱量分析装置による吸熱状態変化の測定結果により、64.7℃で吸熱のピークが確認された。これら測定結果より、ヒドロゲル中におけるL−PEIの結晶の存在が確認された。   As a result of X-ray diffraction measurement for the obtained aggregate, it was confirmed that peaks of scattering intensity appeared at 20.7 °, 27.6 °, and 28.4 °. Moreover, the endothermic peak was confirmed at 64.7 ° C. from the measurement result of the endothermic state change by the calorimeter. From these measurement results, the presence of L-PEI crystals in the hydrogel was confirmed.

上記で得られたL−PEI会合体のヒドロゲル5mL中に、テトラメトキシシラン(TMSO)とエタノールの1/1(体積比)の混合液5mLを加え、軽く一分間かき混ぜた後、そのまま40分放置した。その後、過剰なアセトンで洗浄し、それを円心分離器にて3回洗浄を行った。固形物を回収し、室温で乾燥し、シリカとL−PEIとの複合体(SLP−1)を得た。該複合体(SLP−1)のX線回折測定から、20.5°、27.2°、28.2°に散乱回折のピークが表れた。又、DSC測定から、PEI結晶由来の融点が84℃で現れた。元素分析結果から、シリカ中に含まれる窒素原子の含有量は8.93%であった。即ち、1グラムシリカ中の窒素のモル数は6.38mmolである。   5 mL of a mixture of tetramethoxysilane (TMSO) and ethanol (1/1 by volume) is added to 5 mL of the hydrogel of the L-PEI aggregate obtained above, and the mixture is gently stirred for 1 minute, and then left for 40 minutes. did. Then, it wash | cleaned with excess acetone and performed it 3 times with the concentric separator. The solid was collected and dried at room temperature to obtain a composite of silica and L-PEI (SLP-1). From the X-ray diffraction measurement of the complex (SLP-1), scattering diffraction peaks appeared at 20.5 °, 27.2 °, and 28.2 °. Further, from the DSC measurement, a melting point derived from the PEI crystal appeared at 84 ° C. From the results of elemental analysis, the content of nitrogen atoms contained in silica was 8.93%. That is, the number of moles of nitrogen in 1 gram silica is 6.38 mmol.

得られた複合体(SLP−1)を走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡により観察したところ、複合体(SLP−1)は多数のナノ繊維から形成されたことが明らかとなった(図1と図2)。   When the obtained composite (SLP-1) was observed with a scanning electron microscope and a transmission electron microscope, it was revealed that the composite (SLP-1) was formed from a large number of nanofibers (FIG. 1). And FIG. 2).

(実施例1)
<シリカ/銅錯体複合材料>
上記により得られた複合体(SLP−1)50mg(窒素0.319mmol)を秤取り、それを5mLの硝酸銅水溶液(2mM)に加えた。混合物中の白色のシリカポリマー複合体は、青色に変わった。この混合物を3時間放置した後、濾過し、蒸留水で3回洗浄し、次いで乾燥して青色のシリカ/銅錯体複合材料粉末を得た。
Example 1
<Silica / copper complex composite material>
50 mg (nitrogen 0.319 mmol) of the complex (SLP-1) obtained as described above was weighed and added to 5 mL of an aqueous copper nitrate solution (2 mM). The white silica polymer composite in the mixture turned blue. The mixture was allowed to stand for 3 hours, then filtered, washed three times with distilled water, and then dried to obtain a blue silica / copper complex composite powder.

青色のシリカ/銅錯体複合材料粉末を吸収スペクトルにて測定した結果、銅・窒素(Cu−N)配位により形成した錯体の強い吸収が303nm、630nmに現れた。   As a result of measuring the blue silica / copper complex composite powder with the absorption spectrum, strong absorption of the complex formed by the copper-nitrogen (Cu-N) coordination appeared at 303 nm and 630 nm.

(実施例2)
<シリカ/ナトリウム錯体複合材料>
上記により得られた複合体(SLP−1)50mg(窒素0.319mmol)を秤取り、それを5mLのトリフラートナトリウムNaSOCF水溶液(2mM)に加えた。この混合物を3時間放置した後、濾過し、蒸留水で3回洗浄し、次いで乾燥してシリカ/ナトリウム錯体複合材料粉末を得た。
(Example 2)
<Silica / sodium complex composite material>
50 mg (0.319 mmol) of the complex (SLP-1) obtained above was weighed and added to 5 mL of an aqueous solution of sodium triflate NaSO 3 CF 3 (2 mM). The mixture was allowed to stand for 3 hours, then filtered, washed 3 times with distilled water, and then dried to obtain a silica / sodium complex composite powder.

乾燥後のシリカ/ナトリウム錯体複合材料粉末のWAXS測定から、複合体(SLP−1)中のL−PEI由来の回折パターンは消え、その代わりに、21°,32°,37°に回折パターンが現れた。また、DSC観測から、融点が169℃で現れた。これより、シリカ中でL−PEIとナトリウムイオンとの錯体が形成していることが示された。   From the WAXS measurement of the silica / sodium complex composite powder after drying, the diffraction pattern derived from L-PEI in the composite (SLP-1) disappears, and instead, the diffraction pattern is at 21 °, 32 °, and 37 °. Appeared. From the DSC observation, the melting point appeared at 169 ° C. From this, it was shown that the complex of L-PEI and sodium ion was formed in silica.

本発明の合成例における複合体の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the composite_body | complex in the synthesis example of this invention. 本発明の合成例における複合体の透過型電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph of the composite_body | complex in the synthesis example of this invention.

Claims (11)

直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)に少なくとも一種の金属イオン(b)が配位した金属錯体を、シリカ(c)が被覆した複合材料。 A composite material in which a metal complex in which at least one metal ion (b) is coordinated to a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton is coated with silica (c). 前記直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)が、鎖状、星状、又は櫛状ポリマーである請求項1に記載の複合材料。 The composite material according to claim 1, wherein the polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton is a chain, star, or comb polymer. 前記直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)が、直鎖状ポリエチレンイミンブロックと他のポリマーブロックとのブロックコポリマーからなるものである請求項1又は2に記載の複合材料。 The composite material according to claim 1 or 2, wherein the polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton is composed of a block copolymer of a linear polyethyleneimine block and another polymer block. 前記直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)中のポリエチレンイミン骨格の割合が、40モル%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the polyethyleneimine skeleton in the polymer (a) having the linear polyethyleneimine skeleton is 40 mol% or more. 前記金属イオン(b)が、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属系イオン、半金属系イオン、ランタン系金属イオン、ポリオキソメタレート類から選ばれる少なくとも一種の金属イオンである請求項1〜4のいずれかに記載の複合材料。 The metal ion (b) is at least one metal ion selected from alkali metal ions, alkaline earth metal ions, transition metal ions, metalloid ions, lanthanum metal ions, and polyoxometalates. The composite material in any one of 1-4. シリカ(c)の含有量が30〜80質量%の範囲にある請求項1〜5のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of silica (c) is in the range of 30 to 80 mass%. 太さが15〜100nmの範囲にあるナノ繊維形状である請求項1〜6のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 6, which has a nanofiber shape with a thickness in a range of 15 to 100 nm. 直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマー(a)に少なくとも一種の金属イオン(b)が配位した金属錯体をシリカ(c)が被覆した、太さ15〜100nmの範囲にあるナノ繊維同士が会合してなる請求項1〜6のいずれかに記載の複合材料。 Nanofibers having a thickness in the range of 15 to 100 nm, in which silica (c) is coated with a metal complex in which at least one metal ion (b) is coordinated to a polymer (a) having a linear polyethyleneimine skeleton, are associated. The composite material according to any one of claims 1 to 6. 請求項8に記載のナノ繊維会合体が、相互に結合してなる請求項1〜6のいずれかに記載の複合材料。 The composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the nanofiber aggregate according to claim 8 is bonded to each other. 以下の工程を有する複合材料の製造方法。
(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを、水性媒体中で会合させる工程、
(2)水性媒体の存在下で、前記ポリマーの会合体にアルコキシシランを加えることにより、前記ポリマーの会合体とシリカの複合体を得る工程、
(3)前記ポリマーの会合体とシリカとの複合体に、金属イオンが溶解した溶液を含浸させ、金属イオンを前記ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格に配位させる工程。
The manufacturing method of the composite material which has the following processes.
(1) a step of associating a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton in an aqueous medium;
(2) a step of obtaining a composite of the polymer aggregate and silica by adding alkoxysilane to the polymer aggregate in the presence of an aqueous medium;
(3) A step of impregnating a complex of the polymer aggregate and silica with a solution in which metal ions are dissolved to coordinate the metal ions to the linear polyethyleneimine skeleton in the polymer.
前記アルコキシシランが、テトラアルコキシシラン類、トリアルコキシアルキルシラン類からなる群から選ばれる一種又は二種である請求項10に記載の複合材料の製造方法。
The method for producing a composite material according to claim 10, wherein the alkoxysilane is one or two selected from the group consisting of tetraalkoxysilanes and trialkoxyalkylsilanes.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213888A (en) * 2005-02-07 2006-08-17 Kawamura Inst Of Chem Res Organic-inorganic composite material and method of manufacturing the same
WO2006106760A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Kawamura Institute Of Chemical Research Monodisperse silica microparticle containing polyamine and process for producing the same
JP2007051056A (en) * 2005-07-22 2007-03-01 Kawamura Inst Of Chem Res Minute particle with needlelike surface and its manufacturing method
WO2009031489A1 (en) 2007-09-03 2009-03-12 Kawamura Institute Of Chemical Research Process for producing nanostructure composite covered structure, nanostructure composite covered structure, and reactor using the nanostructure composite covered structure
WO2009150930A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 財団法人川村理化学研究所 Structures coated with ultrahydrophobic nanostructure composite and processes for producing the same
WO2010018744A1 (en) 2008-08-11 2010-02-18 財団法人川村理化学研究所 Ultrahydrophobic powder, structure with ultrahydrophobic surface, and processes for producing these
DE112010004610T5 (en) 2009-11-30 2013-01-24 Dic Corporation Silica nanofiber / metal oxide nanocrystal composite and method of making the same
JP2016037405A (en) * 2014-08-05 2016-03-22 学校法人神奈川大学 Method for manufacturing chiral metal compound structure and metal compound structure

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1160890A (en) * 1997-08-22 1999-03-05 Res Dev Corp Of Japan Metal/organic polymer composite structure having high metal content, porous body, and preparation thereof
JP2001335709A (en) * 2000-03-22 2001-12-04 Kawamura Inst Of Chem Res Functional reverse microemulsion and microparticle
JP2002343749A (en) * 2001-05-11 2002-11-29 Ntn Corp Polishing platen and polished product manufacturing method
JP2004034617A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Toyo Ink Mfg Co Ltd Thermosensitive recording material, thermosensitive recording composition using it and method for thermosensitive recording
JP2005213400A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Kawamura Inst Of Chem Res Hydrogel, crosslinked hydrogel, and manufacturing method for them
WO2005078021A1 (en) * 2004-02-18 2005-08-25 Kawamura Institute Of Chemical Research Organic-inorganic composite nanofiber, organic-inorganic composite structure and method for producing those
JP2005264421A (en) * 2004-02-18 2005-09-29 Kawamura Inst Of Chem Res Organic and inorganic composite nanofiber, organic and inorganic composite structure and methods for producing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1160890A (en) * 1997-08-22 1999-03-05 Res Dev Corp Of Japan Metal/organic polymer composite structure having high metal content, porous body, and preparation thereof
JP2001335709A (en) * 2000-03-22 2001-12-04 Kawamura Inst Of Chem Res Functional reverse microemulsion and microparticle
JP2002343749A (en) * 2001-05-11 2002-11-29 Ntn Corp Polishing platen and polished product manufacturing method
JP2004034617A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Toyo Ink Mfg Co Ltd Thermosensitive recording material, thermosensitive recording composition using it and method for thermosensitive recording
JP2005213400A (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Kawamura Inst Of Chem Res Hydrogel, crosslinked hydrogel, and manufacturing method for them
WO2005078021A1 (en) * 2004-02-18 2005-08-25 Kawamura Institute Of Chemical Research Organic-inorganic composite nanofiber, organic-inorganic composite structure and method for producing those
JP2005264421A (en) * 2004-02-18 2005-09-29 Kawamura Inst Of Chem Res Organic and inorganic composite nanofiber, organic and inorganic composite structure and methods for producing the same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213888A (en) * 2005-02-07 2006-08-17 Kawamura Inst Of Chem Res Organic-inorganic composite material and method of manufacturing the same
WO2006106760A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-12 Kawamura Institute Of Chemical Research Monodisperse silica microparticle containing polyamine and process for producing the same
US7645828B2 (en) 2005-04-01 2010-01-12 Kawamura Institute Of Chemical Research Monodisperse silica spheres containing polyamine and process for producing the same
JP2007051056A (en) * 2005-07-22 2007-03-01 Kawamura Inst Of Chem Res Minute particle with needlelike surface and its manufacturing method
EP2194027A4 (en) * 2007-09-03 2011-04-27 Kawamura Inst Chem Res Process for producing nanostructure composite covered structure, nanostructure composite covered structure, and reactor using the nanostructure composite covered structure
WO2009031489A1 (en) 2007-09-03 2009-03-12 Kawamura Institute Of Chemical Research Process for producing nanostructure composite covered structure, nanostructure composite covered structure, and reactor using the nanostructure composite covered structure
US8257662B2 (en) 2007-09-03 2012-09-04 Kawamura Institute Of Chemical Research Process for producing nanostructure composite-covered structure, nanostructure composite-covered structure, and reactor using nanostructure composite-covered structure
EP2194027A1 (en) * 2007-09-03 2010-06-09 Kawamura Institute Of Chemical Research Process for producing nanostructure composite covered structure, nanostructure composite covered structure, and reactor using the nanostructure composite covered structure
US8017234B2 (en) 2008-06-12 2011-09-13 Dic Corporation Structural object coated with superhydrophobic nanostructure composite and process for producing the same
WO2009150930A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 財団法人川村理化学研究所 Structures coated with ultrahydrophobic nanostructure composite and processes for producing the same
WO2010018744A1 (en) 2008-08-11 2010-02-18 財団法人川村理化学研究所 Ultrahydrophobic powder, structure with ultrahydrophobic surface, and processes for producing these
DE112010004610T5 (en) 2009-11-30 2013-01-24 Dic Corporation Silica nanofiber / metal oxide nanocrystal composite and method of making the same
JP2016037405A (en) * 2014-08-05 2016-03-22 学校法人神奈川大学 Method for manufacturing chiral metal compound structure and metal compound structure

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