JP2007191581A - Method for forming polymer coating film and ion exchanger prepared thereby - Google Patents

Method for forming polymer coating film and ion exchanger prepared thereby Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a polymer coating film which, when applied to a particulate carrier, can form a carrier/polymer coating film composite with no or markedly suppressed agglomeration of the particulate carrier. <P>SOLUTION: The method for forming the polymer coating film comprises the step of allowing a mixture comprising (a) a water-soluble polymer having unsaturated groups in the molecule or an aqueous solution thereof, (b) an organic solvent capable of forming an azeotrope with water, and desirably (c) an organic solvent miscible with water to be present on the surface of a carrier and distillatively removing the solvent to coat the surface of the carrier with a polymer of a reduced water content. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高分子被膜の形成方法、特に、特徴ある官能基を高密度に有する構造を備えた高分子被膜の形成方法及び担体−高分子被膜複合体の製造方法並びにこれらの方法により製造される高分子被膜及び担体−高分子被膜複合体に関する。本発明による担体−高分子被膜複合体は、分離カラムに充填するカラム充填剤、特に1価と2価の陽イオンを同時に測定することができるカチオンクロマトグラフィーに利用される弱酸性陽イオン交換体として特に有用である。   The present invention relates to a method for forming a polymer film, in particular, a method for forming a polymer film having a structure having characteristic functional groups at a high density, a method for producing a carrier-polymer film composite, and these methods. The present invention relates to a polymer coating and a carrier-polymer coating composite. The carrier-polymer coating complex according to the present invention is a weakly acidic cation exchanger used for cation chromatography capable of simultaneously measuring monovalent and divalent cations, particularly a column packing material packed in a separation column. As particularly useful.

1価と2価の陽イオンを同時に測定することができるカチオンクロマトグラフィー用充填剤としては、多孔質シリカゲルにポリ(ブタジエン−マレイン酸)(以下、PBDMAと表す場合がある)の被膜を形成した後、180℃で4時間加熱して製造した弱酸性陽イオン交換体を使った弱酸性陽イオン交換体がある(非特許文献1参照)。   As a filler for cation chromatography capable of simultaneously measuring monovalent and divalent cations, a film of poly (butadiene-maleic acid) (hereinafter sometimes referred to as PBDMA) was formed on porous silica gel. Thereafter, there is a weak acid cation exchanger using a weak acid cation exchanger produced by heating at 180 ° C. for 4 hours (see Non-Patent Document 1).

しかし、この方法で作られた弱酸性陽イオン交換体は、シリカゲル担体とPBDMA被膜から生成した樹脂との密着性が充分ではなく、分析結果の再現性に乏しいという問題を有している。   However, the weakly acidic cation exchanger produced by this method has a problem that the adhesion between the silica gel carrier and the resin produced from the PBDMA coating is not sufficient, and the reproducibility of the analysis results is poor.

この問題点を解決する方法として、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物ジエンモノマー共重合体とビニル化合物との共重合架橋体からなる弱酸性陽イオン交換組成物を被覆していることを特徴とする弱酸性陽イオン交換体が提示されている(特許文献1参照)。これは、球状微粒子担体の表面に被膜を形成する際に、官能基としてビニル基を持つ化合物を共存させ、高温下でPBDMA共重合架橋体を生成させ、耐久性を向上させるというものである。   As a method for solving this problem, a weakly acidic cation exchange composition comprising a crosslinked copolymer of an unsaturated carboxylic acid and unsaturated carboxylic acid anhydride diene monomer copolymer and a vinyl compound is coated. A characteristically weakly acidic cation exchanger has been proposed (see Patent Document 1). In this method, when a film is formed on the surface of the spherical fine particle carrier, a compound having a vinyl group as a functional group is allowed to coexist to produce a PBDMA copolymer crosslinked product at a high temperature, thereby improving durability.

これら2つの報告による充填剤の製造法では、重合の際に有機物を含む微粒子を高温に熱する必要があり、工業的に適した製造法ではなかった。   In the production method of the filler according to these two reports, it is necessary to heat the fine particles containing an organic substance to a high temperature at the time of polymerization, which is not an industrially suitable production method.

特許文献2には、多孔質担体の表面に多官能カルボン酸化合物と多官能エポキシ化合物との硬化物を被覆してなるカチオンクロマトグラフィー用充填剤が提案されている。この報告では、耐久性が改善されたカラムが得られると報告があるが、官能基を含む構造にはエステル結合が含まれ、加水分解による劣化など不都合が考えられる。   Patent Document 2 proposes a filler for cation chromatography in which the surface of a porous carrier is coated with a cured product of a polyfunctional carboxylic acid compound and a polyfunctional epoxy compound. In this report, it is reported that a column with improved durability can be obtained, but the structure containing the functional group contains an ester bond, and there may be inconveniences such as degradation due to hydrolysis.

また、これらの提案は、すべて、1価のカチオンの分離、特にナトリウムイオンとアンモニウムイオンの分離の改善を目指したものではなく、これらのカチオンの分離は充分とは言えなかった。   Moreover, all of these proposals are not aimed at improving the separation of monovalent cations, particularly the separation of sodium ions and ammonium ions, and the separation of these cations has not been sufficient.

これとは別に、ナトリウムイオンとアンモニウムイオンの分離の改善を目指した例が、報告されている(特許文献3、4参照)。ここでは、多孔性有機重合体粒子に、クラウンエーテルやそれに類する構造を有する官能基を導入することにより、特にカリウムとアンモニウムの溶出を遅らせることによる、ナトリウムイオンとアンモニウムイオンの分離の改善が示されている。このカラムは、充分に目的を果たすものの、特にカリウムのピーク形状が悪化し、溶離液に有機溶媒を含む溶液を用いる必要があるなどの欠点があった。   Apart from this, there have been reported examples aimed at improving the separation of sodium ions and ammonium ions (see Patent Documents 3 and 4). Here, the introduction of a functional group having a crown ether or a similar structure into the porous organic polymer particles has been shown to improve the separation of sodium ions and ammonium ions, particularly by delaying the elution of potassium and ammonium. ing. Although this column fulfills its purpose sufficiently, it has the disadvantage that the peak shape of potassium is deteriorated and a solution containing an organic solvent must be used as an eluent.

さらに、これらの報告には、実施例にポリスチレン系の基材に、無水マレイン酸とエチルビニルエーテルからなる共重合体をグラフト重合させる例が示されている。一般に、グラフト重合を用いる方法は、確かに官能基を大量に導入できる可能性がある。しかし、この方法で導入される共重合体高分子の鎖は、ほとんどが基材表面と垂直の方向に広がる。これは、担体上の官能基を含む部位の膜厚を増加させることになる。このため官能基の導入量を増やす場合に、カラム充填圧の上昇を招いたり、カラムの分離効率の低下を引き起こしたりする原因となっていた。   Furthermore, these reports show examples in which a copolymer made of maleic anhydride and ethyl vinyl ether is grafted onto a polystyrene base material in the examples. In general, the method using graft polymerization may certainly introduce a large amount of functional groups. However, most of the copolymer polymer chains introduced by this method spread in a direction perpendicular to the substrate surface. This increases the film thickness of the site containing the functional group on the carrier. For this reason, when the amount of functional groups introduced is increased, the column packing pressure is increased or the separation efficiency of the column is decreased.

サプレッサー方式に用いられるカラムとして、Dionex社からは、商品名Ionpac CS16が市販されている。これは、カルボキシル基/ホスホン酸基を持つカチオンクロマトグラフィー用充填剤を充填したもので、1価のカチオンの分離が改善され、特にナトリウムイオンとアンモニウムイオンの分離が改善されている。しかし、このカラムは、30mmol メタンスルホン酸という濃度の高い溶離液を用いるサプレッサー方式用のカラムであった。   As a column used in the suppressor system, the trade name Ionpac CS16 is commercially available from Dionex. This is packed with a packing for cation chromatography having a carboxyl group / phosphonic acid group, and the separation of monovalent cations is improved, and in particular, the separation of sodium ions and ammonium ions is improved. However, this column was a suppressor system column using an eluent with a high concentration of 30 mmol methanesulfonic acid.

こうした背景の中、適当な濃度の溶離液条件で1価のカチオンを高度に分離できる、1価2価カチオン同時分析に用いることのできる弱酸性陽イオン交換体が要望されている。   In such a background, there is a demand for a weakly acidic cation exchanger that can be used for simultaneous analysis of monovalent and divalent cations, which can highly separate monovalent cations under an eluent condition of an appropriate concentration.

一般に、1価2価同時分析用カチオンクロマトグラフィー用充填剤には、カルボキシル基を持ったものが利用される。そのカルボキシル基は、500μeq/gから3000μeq/gが適当とされている。これは、500μeq/g以下だと充分な分離を与えないためであり、3000μeq/g以上では、イオンの溶出が遅くなり過ぎるためである。イオンの分離を良くするには、できる限り導入する置換基量を大きくすれば良い。しかし、これまでの置換基導入法は、担体の形状に影響を与える結果になることが多く、その結果、分離が悪化することにつながっていた。   In general, a filler having a carboxyl group is used as a filler for cation chromatography for simultaneous monovalent and divalent analysis. The appropriate carboxyl group is 500 μeq / g to 3000 μeq / g. This is because if 500 μeq / g or less, sufficient separation is not given, and if it is 3000 μeq / g or more, elution of ions becomes too slow. In order to improve ion separation, the amount of substituents to be introduced should be increased as much as possible. However, the conventional substituent introduction methods often result in an influence on the shape of the carrier, and as a result, the separation is deteriorated.

二重結合を有する高分子化合物と無水マレイン酸を反応させる例としては、ブタジエンコポリマーと無水マレイン酸を反応させてなる生成物をさらに誘導体化した化合物を電気泳動塗装に用いるという報告、ブタジエンと無水マレイン酸を反応させて得られる化合物をさらに反応させて得られる写真塗布液用水性分散液についての報告がある(例えば、特許文献5、6参照)。しかし、弱酸性陽イオン交換体としての製造例は、特許文献2に記載された例のみである。   As an example of a reaction between a polymer compound having a double bond and maleic anhydride, a report is made that a compound obtained by further reacting a butadiene copolymer with maleic anhydride is used for electrophoretic coating. There are reports on aqueous dispersions for photographic coating solutions obtained by further reacting a compound obtained by reacting maleic acid (see, for example, Patent Documents 5 and 6). However, the production example as a weakly acidic cation exchanger is only the example described in Patent Document 2.

また、特許文献7には、弱酸性陽イオン交換体の製造方法が記載されている。この方法による弱酸性陽イオン交換体を充填したカラムは、1価のカチオンを高度に分離することができるが、微細な担体粒子を用いて製造を行った場合、担体粒子の凝集が起こることがある。このため、理論段数をさらに改善するためには、微細な担体上に高濃度で官能基を有し得る、凝集が起こらないか顕著に抑制された、より高性能のイオン交換体を得る方法が求められていた。   Patent Document 7 describes a method for producing a weakly acidic cation exchanger. A column packed with a weakly acidic cation exchanger by this method can highly separate monovalent cations. However, when produced using fine carrier particles, the carrier particles may aggregate. is there. For this reason, in order to further improve the number of theoretical plates, there is a method for obtaining a higher-performance ion exchanger that can have a functional group at a high concentration on a fine carrier and that does not cause aggregation or is remarkably suppressed. It was sought after.

クロマトグラフィア(Chromatographia),1987年,第23巻,第7号,p.465−472Chromatographia, 1987, Vol. 23, No. 7, p. 465-472 特開平5−96184号公報JP-A-5-96184 特開平8−257419号公報JP-A-8-257419 米国特許第5,968,363号明細書US Pat. No. 5,968,363 米国特許第5,875、994号明細書US Pat. No. 5,875,994 特公昭49−4059号公報Japanese Patent Publication No.49-4059 特公昭60−21372号公報Japanese Patent Publication No. 60-21372 特許公開2004−97985Patent Publication 2004-97985

本発明は、粒子状担体に適用した場合、凝集が起こらないか顕著に抑制された担体−高分子被膜複合体を形成し得る高分子被膜の形成方法の提供を課題の一つとする。特に、微細な担体上に高濃度で官能基を有し得る、クロマトグラフィー用カラムに充填した際に高い理論段数を実現し得る高性能なカラム充填剤(特にイオン交換体)の製造方法の提供を課題の一つとする。更には、温和な条件で弱酸性陽イオン交換体を製造すること、より強固な弱酸性陽イオン交換膜を製造すること、1価のカチオンを高度に分離でき、1価及び2価のカチオンを同時に分析できる弱酸性陽イオン交換体を製造すること、並びに該イオン交換体を用いたクロマトグラフィー用カラムの提供を課題の一つとする。   An object of the present invention is to provide a method for forming a polymer film that can form a carrier-polymer film complex in which aggregation does not occur or is remarkably suppressed when applied to a particulate carrier. In particular, providing a method for producing a high-performance column packing material (especially an ion exchanger) that can have a high concentration of functional groups on a fine carrier and can realize a high number of theoretical plates when packed in a chromatography column. Is one of the issues. Furthermore, a weakly acidic cation exchanger is produced under mild conditions, a stronger weakly acidic cation exchange membrane is produced, monovalent cations can be highly separated, and monovalent and divalent cations can be separated. One of the problems is to produce a weakly acidic cation exchanger that can be analyzed at the same time, and to provide a chromatography column using the ion exchanger.

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させ、溶媒の留去を行なって含水量の低減された高分子で担体表面を被覆する工程を含む高分子被膜の形成方法を採ることにより、微粒子担体を用いても凝集がないか顕著に抑えられ、特に該高分子が溶解しない溶媒中、官能基(例えば、カルボン酸基)及び不飽和を含む分子の共存下に架橋することにより、官能基を高濃度でかつ、比較的温和な条件で導入することができ、種々のカラム充填剤(例えば、弱酸性陽イオン交換体)を製造できることを見出した。さらに、この溶媒中に、前記官能基及び不飽和を含む分子としてエチレン-α,β-不飽和二塩基酸を用いると、エチレン-α,β-不飽和二塩基酸が反応し、より強固な膜を形成することができることを見出した。また、この方法で得られた弱酸性陽イオン交換体はカラムに充填した時に、1価のカチオンを高度に分離することを見出し、この発明を完成した。   As a result of studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a mixture containing (a) a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water. There is no agglomeration even when a fine particle carrier is used by adopting a method for forming a polymer film including a step of coating a carrier surface with a polymer having a reduced water content by removing the solvent by removing the solvent. In particular, in a solvent in which the polymer is not dissolved, crosslinking is performed in the presence of a functional group (for example, a carboxylic acid group) and a molecule containing unsaturation, so that the functional group can be concentrated at a high concentration. It has been found that it can be introduced under mild conditions and various column fillers (eg, weakly acidic cation exchangers) can be produced. Further, when ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid is used as a molecule containing the functional group and unsaturation in the solvent, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid reacts and becomes stronger. It has been found that a film can be formed. Further, the weakly acidic cation exchanger obtained by this method was found to highly separate monovalent cations when packed in a column, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、以下の高分子被膜の形成方法、この方法により製造された高分子被膜、高分子被膜を表面に有する担体−高分子被膜複合体、その担体−高分子被膜複合体からなるカラム充填剤、特にイオン交換体(特に弱酸性陽イオン交換体)、並びにこのカラム充填剤を使用することを特徴とする分離用カラム、特にイオン交換体を使用することを特徴とするイオンクロマトグラフィー用カラム(特に弱酸性陽イオンクロマトグラフィー用カラム)を提供する。   That is, the present invention comprises the following method for forming a polymer coating, a polymer coating produced by this method, a carrier-polymer coating complex having a polymer coating on its surface, and the carrier-polymer coating complex. Column packing material, in particular ion exchanger (especially weakly acidic cation exchanger), and separation column characterized by using this column packing material, in particular ion chromatography using ion exchanger Column (especially a column for weak acid cation chromatography).

1.(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させ、溶媒の留去を行なって含水量の低減された高分子で担体表面を被覆する工程を含む高分子被膜の形成方法。
2.前記高分子の架橋反応を行なう工程をさらに含む前記1に記載の高分子被膜の形成方法。
3.前記高分子が溶解しない溶媒中で架橋反応を行なう前記2に記載の高分子被膜の形成方法。
4.架橋反応を行なう際に、少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子を共存させ、前記官能基を高分子被膜に導入する前記2または3に記載の高分子被膜の形成方法。
5.前記官能基が、カルボン酸基、スルホン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種類の官能基である前記4に記載の高分子被膜の形成方法。
6.官能基導入のための前記分子が、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸である前記5に記載の高分子被膜の形成方法。
7.エチレン−α、β−不飽和二塩基酸が、無水マレイン酸である前記6に記載の高分子被膜の形成方法。
8.分子内に不飽和基を有する水溶性高分子が、不飽和カルボン酸−ジエンモノマー共重合体である前記1〜7のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
9.不飽和カルボン酸−ジエンモノマー共重合体が、ポリ(ブタジエン−マレイン酸)である前記1〜8のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
10.水と共沸する有機溶媒が、芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類からなる群から選択される少なくとも1種類である前記1〜9のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
11.水と共沸する有機溶媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ジオキサンからなる群から選択される少なくとも1種類である前記10に記載の高分子被膜の形成方法。
12.水と共沸する有機溶媒が、トルエンである前記11に記載の高分子被膜の形成方法。
13.前記(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物が、さらに(c)水と混和する有機溶媒を含有する前記1〜12のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
14.水と混和する有機溶媒が、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ニトリル類から選ばれる少なくとも1種類であることを特徴とする前記13に記載の高分子被膜の形成方法。
15.水と混和する有機溶媒が、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、ジオキサン、アセトニトリルからなる群から選択される少なくとも1種類である前記14に記載の高分子被膜の形成方法。
16.水と混和する有機溶媒がアセトンである前記15に記載の高分子被膜の形成方法。
17.担体が無機多孔質担体またはポリマーゲルである前記1〜16のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
18.無機多孔質担体がシリカゲルである前記17に記載の高分子被膜の形成方法。
19.ポリマーゲルがポリビニルアルコールゲルである前記17に記載の高分子被膜の形成方法。
20.担体が重量平均粒径1〜100μmの球状多孔性粒子である前記17〜19のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。
21.前記1〜20のいずれかの方法により製造された高分子被膜。
22.前記1〜20のいずれかの方法により製造された高分子被膜を表面に有する担体−高分子被膜複合体。
23.カラム充填剤である前記22に記載の担体−高分子被膜複合体。
24.カルボン酸基、スルホン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種類の官能基が導入された高分子被膜を表面に有し、弱酸性陽イオン交換体、強酸性陽イオン交換体または陰イオン交換体である前記22または23に記載の担体−高分子被膜複合体。
25.導入された官能基がカルボン酸基である前記24に記載の弱酸性陽イオン交換体。
26.前記24に記載のイオン交換体を使用することを特徴とするイオンクロマトグラフィー用カラム。
27.前記25に記載の弱酸性陽イオン交換体を使用することを特徴とする弱酸性陽イオンクロマトグラフィー用カラム。
1. (a) A mixture containing a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water is present on the surface of the carrier, and the solvent is distilled off to reduce the water content. A method for forming a polymer film, comprising the step of coating a carrier surface with a reduced polymer.
2. 2. The method for forming a polymer film according to 1 above, further comprising a step of performing a crosslinking reaction of the polymer.
3. 3. The method for forming a polymer film as described in 2 above, wherein the crosslinking reaction is carried out in a solvent in which the polymer is not dissolved.
4). 4. The method for forming a polymer film according to 2 or 3 above, wherein at the time of performing a crosslinking reaction, at least one functional group and a molecule having one unsaturated bond coexist, and the functional group is introduced into the polymer film.
5). 5. The method for forming a polymer film according to 4, wherein the functional group is at least one functional group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and an amino group.
6). 6. The method for forming a polymer film as described in 5 above, wherein the molecule for introducing a functional group is ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid.
7). 7. The method for forming a polymer film as described in 6 above, wherein the ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid is maleic anhydride.
8). 8. The method for forming a polymer film according to any one of 1 to 7, wherein the water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule is an unsaturated carboxylic acid-diene monomer copolymer.
9. 9. The method for forming a polymer film according to any one of 1 to 8, wherein the unsaturated carboxylic acid-diene monomer copolymer is poly (butadiene-maleic acid).
10. The polymer according to any one of 1 to 9 above, wherein the organic solvent azeotropic with water is at least one selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, and ethers. Method for forming a film.
11. 11. The method for forming a polymer film as described in 10 above, wherein the organic solvent azeotropic with water is at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and dioxane.
12 12. The method for forming a polymer film as described in 11 above, wherein the organic solvent azeotropic with water is toluene.
13. (A) a mixture comprising a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotroped with water, further comprising (c) an organic solvent miscible with water The formation method of the polymer film in any one of 1-12.
14 14. The method for forming a polymer film as described in 13 above, wherein the organic solvent miscible with water is at least one selected from alcohols, ketones, esters, ethers and nitriles.
15. 15. The method for forming a polymer film according to 14, wherein the organic solvent miscible with water is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, acetone, ethyl acetate, dioxane, and acetonitrile.
16. 16. The method for forming a polymer film as described in 15 above, wherein the organic solvent miscible with water is acetone.
17. 17. The method for forming a polymer film according to any one of 1 to 16, wherein the carrier is an inorganic porous carrier or a polymer gel.
18. 18. The method for forming a polymer film as described in 17 above, wherein the inorganic porous carrier is silica gel.
19. 18. The method for forming a polymer film as described in 17 above, wherein the polymer gel is polyvinyl alcohol gel.
20. 20. The method for forming a polymer film according to any one of 17 to 19, wherein the carrier is spherical porous particles having a weight average particle diameter of 1 to 100 μm.
21. The polymer film manufactured by the method in any one of said 1-20.
22. 21. A carrier-polymer film composite having a polymer film produced by any one of the methods 1 to 20 on its surface.
23. 23. The carrier-polymer film composite as described in 22 above, which is a column filler.
24. A polymer film having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and an amino group introduced on its surface, a weakly acidic cation exchanger, a strongly acidic cation exchanger, or 24. The carrier-polymer film composite as described in 22 or 23 above, which is an anion exchanger.
25. 25. The weakly acidic cation exchanger as described in 24 above, wherein the introduced functional group is a carboxylic acid group.
26. 25. An ion chromatography column using the ion exchanger as described in 24 above.
27. 26. A column for weak acid cation chromatography using the weak acid cation exchanger as described in 25 above.

本発明の方法によれば、微粒子担体を用いても凝集がないか凝集を顕著に抑えつつ高分子被膜を形成できる。また、溶媒の沸点以下の比較的温和な条件で高性能なカラム充填剤、特にイオン交換体(特に弱酸性陽イオン交換体)を製造することが可能である。さらに、エチレン-α,β-不飽和二塩基酸を溶解させておくと、エチレン-α,β-不飽和二塩基酸が反応し、より強固な膜を形成することができる。この方法で得られた弱イオン交換体はカラムに充填した時に、1価のカチオンを高度に分離することができる。   According to the method of the present invention, a polymer film can be formed while there is no aggregation even when a fine particle carrier is used or the aggregation is remarkably suppressed. Further, it is possible to produce a high-performance column filler, particularly an ion exchanger (particularly a weakly acidic cation exchanger) under relatively mild conditions below the boiling point of the solvent. Furthermore, when ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid is dissolved, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid reacts to form a stronger film. The weak ion exchanger obtained by this method can highly separate monovalent cations when packed in a column.

以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の高分子被膜の形成方法は、(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させ、溶媒の留去を行なって含水量の低減された高分子で担体表面を被覆する工程を含むことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the method for forming a polymer film of the present invention, a mixture containing (a) a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water is present on the surface of the carrier. And a step of coating the carrier surface with a polymer having a reduced water content by distilling off the solvent.

従来提案されていた方法では、高分子被膜の形成について、このような工程を用いることは開示されていなかった。本発明者らは、この工程を用いることにより高分子による被覆状態が改善され、この工程を含まない従来法では頻繁に起こることがあった担体の凝縮を防ぎ得ることを見出した。
担体の凝集はその担体の粒度分布の増大につながる。粒度分布が広い担体を分析カラムに充填した場合、粒度分布が狭い担体を分析カラムに充填した場合に比べ、理論段数が低くなることが、一般に知られている。このため、この工程を用いることにより、最終の分析カラムに用いた場合に、理論段数が向上し、高い性能のカラムを得ることができる。
さらに、次工程の架橋工程において無水マレイン酸を用いる場合、残存する水分によって無水マレイン酸が反応し変化することにより、後工程での反応が阻害されることがあったが、このような現象を防ぐこともできる。
In the conventionally proposed method, the use of such a process for the formation of the polymer film has not been disclosed. The present inventors have found that the use of this step improves the coating state with the polymer, and can prevent the condensation of the carrier, which frequently occurs in conventional methods not including this step.
Aggregation of the carrier leads to an increase in the particle size distribution of the carrier. It is generally known that when a carrier having a wide particle size distribution is packed in an analytical column, the number of theoretical plates is lower than when a carrier having a narrow particle size distribution is packed in an analytical column. For this reason, by using this step, when used in the final analytical column, the number of theoretical plates is improved, and a high performance column can be obtained.
Furthermore, when maleic anhydride is used in the subsequent cross-linking step, the reaction in the subsequent step may be hindered by the reaction and change of maleic anhydride due to residual moisture. It can also be prevented.

本発明で用いられる分子内に不飽和基を有する水溶性高分子は、その不飽和基がラジカル等と反応可能で、担体上に被膜を形成し得るもので、水溶性のものであれば特に制限されない。水溶性高分子は、合成して用いても市販品を用いてもよい。一般に市販品は水溶液として販売されている。合成して用いる場合も、必要に応じて水溶液としてその粘度を調節してもよい。いずれにせよ、水溶性高分子は、大気中の水分を吸収しやすいため、使用時にはある程度、含水している。水溶液とする場合の濃度は、水溶性高分子によって担体表面を十分に被覆し得る程度に調整すればよいが、通常、水溶性高分子は比較的粘度が高いため、例えば、20〜80質量%程度の水溶液が好ましい。
不飽和基は典型的にはエチレン性炭素−炭素二重結合である。後述のように、本発明では、架橋反応による均一な膜を製造することが好ましいので、二重結合を数多く有しているものが好ましい。その点で、ジビニル化合物やジエンのポリマーあるいはコポリマー、ポリマーに反応により二重結合を導入したものなどが好ましい。
The water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule used in the present invention is one in which the unsaturated group can react with a radical or the like and can form a film on a carrier. Not limited. The water-soluble polymer may be synthesized or used as a commercial product. In general, commercial products are sold as aqueous solutions. Even when it is synthesized and used, its viscosity may be adjusted as an aqueous solution as required. In any case, since the water-soluble polymer easily absorbs moisture in the atmosphere, it contains a certain amount of water during use. The concentration in the case of an aqueous solution may be adjusted to such an extent that the surface of the carrier can be sufficiently covered with the water-soluble polymer. Usually, however, the water-soluble polymer has a relatively high viscosity. An aqueous solution of a degree is preferred.
The unsaturated group is typically an ethylenic carbon-carbon double bond. As will be described later, in the present invention, it is preferable to produce a uniform film by a crosslinking reaction, and therefore it is preferable to have a large number of double bonds. In that respect, a polymer or copolymer of a divinyl compound or a diene, or a polymer in which a double bond is introduced by reaction is preferable.

例えば、不飽和カルボン酸ジエンモノマー共重合体が用いられる。好ましくは、ポリ(ブタジエン-マレイン酸)(以下、PBDMAと表す場合がある)である。これらは、単独あるいは複数の混合物として使用できる。PBDMAは、一般に市販されている(例えばポリサイエンス社等より)。   For example, an unsaturated carboxylic acid diene monomer copolymer is used. Poly (butadiene-maleic acid) (hereinafter sometimes referred to as PBDMA) is preferable. These can be used alone or as a mixture of a plurality. PBDMA is generally commercially available (for example, from Polyscience).

本発明で用いられる水と共沸する有機溶媒(以下、単に「共沸溶媒」ともいう。)は、前記水溶性高分子またはその水溶液から水分を除去するために用いられる。また、場合によっては溶媒として機能する。
共沸溶媒としては、後述する架橋反応を行なう場合にはその架橋反応に悪影響を与えず、所望の目的に応じた溶媒を選択すればよく、例えば化学便覧基礎編II(日本化学会編(改訂5版(2004))、丸善)に記載されている水との共沸有機溶媒が挙げられる、芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類等が含まれる。芳香族炭化水素類の例としてはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等が挙げられる。アルコール類の例としてはエタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2-ブタノール、1−ペンタノール、1−オクタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。ケトン類の例としてはメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。エステル類の例としては酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ギ酸ブチル、安息香酸エチル、プロピオン酸エチル等が挙げられる。エーテル類の例としては1,4−ジオキサン、1,2−ジエトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等が挙げられるが、いずれのタイプの化合物もここでの例示に限定されるものではない。なかでも、トルエン、キシレンが経済性を考慮した場合に好ましい。
The organic solvent azeotroped with water (hereinafter also simply referred to as “azeotropic solvent”) used in the present invention is used to remove water from the water-soluble polymer or an aqueous solution thereof. In some cases, it functions as a solvent.
As the azeotropic solvent, when performing the crosslinking reaction described later, it is sufficient to select a solvent according to the desired purpose without adversely affecting the crosslinking reaction. For example, Chemistry Handbook Basic Edition II (The Chemical Society of Japan (Revised) Examples include aromatic hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, ethers, and the like, which include azeotropic organic solvents with water described in 5th edition (2004), Maruzen). Examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene and the like. Examples of alcohols include ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 1-octanol, benzyl alcohol and the like. Examples of ketones include methyl ethyl ketone and cyclohexanone. Examples of esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, butyl formate, ethyl benzoate, and ethyl propionate. Examples of ethers include 1,4-dioxane, 1,2-diethoxyethane, diisopropyl ether, and the like, but any type of compound is not limited to those exemplified here. Of these, toluene and xylene are preferable in consideration of economy.

上述のように水溶性高分子は、使用当初にはある程度の含水量を有するが、本発明の高分子被膜の形成方法では、この水溶性高分子またはその水溶液と水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させ、溶媒の留去を行なって含水量の低減された高分子で担体表面を被覆する。
含水量の低減度は、目的によって変わり得るが、典型的には、3質量%以下、好ましくは1000ppm(wt)以下である。含水量が3質量%を超えると担体として粒子を用いた場合、その凝集を回避することが困難である。含水量の下限値は、最終的には、共沸に使用した溶媒に対する水の飽和溶解度となる。例えば、トルエンの場合は300ppm程度であるが、現実的には、ここまで水分量を低減しなくてもよく、飽和溶解度によって定まる値と前記上限値との間であればよい。
As described above, the water-soluble polymer has a certain water content at the beginning of use, but in the method for forming a polymer film of the present invention, the water-soluble polymer or an aqueous solution thereof and an organic solvent azeotropic with water are used. A mixture containing is present on the surface of the carrier, and the solvent is distilled off to coat the surface of the carrier with a polymer having a reduced water content.
The degree of water content reduction may vary depending on the purpose, but is typically 3% by mass or less, preferably 1000 ppm (wt) or less. When the water content exceeds 3% by mass, it is difficult to avoid aggregation when particles are used as a carrier. The lower limit value of the water content finally becomes the saturated solubility of water in the solvent used for azeotropy. For example, in the case of toluene, it is about 300 ppm. However, in practice, the amount of water does not have to be reduced so far, and may be between the value determined by the saturation solubility and the upper limit.

なお、担体は特に限定されず、水溶性高分子で被覆し得るものであれば、材質及び形状を問わない。もっとも、本発明は、微粒子状の担体に適用したときに、微粒子の凝集を防ぎつつその表面を水溶性高分子で被覆することが可能であり、このような担体に好適に適用できる。微粒子状担体の好ましい例及びその具体的な応用については後述する。   In addition, a support | carrier is not specifically limited, A material and a shape will not be ask | required if it can coat | cover with a water-soluble polymer. However, when the present invention is applied to a particulate carrier, the surface thereof can be coated with a water-soluble polymer while preventing the aggregation of the particulates, and can be suitably applied to such a carrier. Preferred examples of the particulate carrier and specific applications thereof will be described later.

水溶性高分子と共沸溶媒(上述のように、ここでは「水と共沸する有機溶媒」の意味で用いる。以下、同じ。)との量比は、調整しようとする含水量及び用いる共沸溶媒の共沸組成によって変わり得る。上に挙げたような溶媒の水との共沸組成は一般に知られており(例えば、上記「化学便覧 基礎編II」参照)、水溶性高分子に対し必要な共沸溶媒の量は当業者であれば容易に求めることができる。例えば、共沸溶媒がトルエンの場合、共沸組成は水:トルエン=19.91:80.09(85℃,wt%)となる。ここから算出すると、40質量%の水溶性高分子水溶液100g(すなわち、水分量60g)に対し共沸溶媒としてトルエンを使用する場合は、トルエン242g(理論値)以上となる。一般に共沸組成が水:共沸溶媒=1:p(質量比)である場合、x質量%の水溶性高分子水溶液a質量部に対し、{(100-x)/100}a×p質量部が理論値となり、理論値以上の共沸溶媒を用いる。実際の使用量は飽和溶解度を考慮した含水量が上記の範囲内となるように定められる。例えば、トルエンでは水溶性高分子水溶液(40%,100g使用時の場合)に対して、242g(理論値)〜483g(2倍量)程度を用いればよい。2倍量以上のトルエンを使用することも可能であるが、極端な過剰量を用いても効果に変わりはなく経済的に有利ではない。   The amount ratio between the water-soluble polymer and the azeotropic solvent (as described above, the term “organic solvent azeotropic with water” is used hereinafter) is the same as the water content to be adjusted and the azeotropic solvent used. It may vary depending on the azeotropic composition of the boiling solvent. The azeotropic composition of the above solvents with water is generally known (see, for example, “Chemical Handbook Fundamental II” above), and the amount of azeotropic solvent required for water-soluble polymers can be determined by those skilled in the art. If so, it can be easily obtained. For example, when the azeotropic solvent is toluene, the azeotropic composition is water: toluene = 19.91: 80.09 (85 ° C., wt%). When calculated from this, when toluene is used as an azeotropic solvent with respect to 100 g of a 40% by mass water-soluble polymer aqueous solution (that is, a water content of 60 g), it becomes 242 g (theoretical value) or more of toluene. In general, when the azeotropic composition is water: azeotropic solvent = 1: p (mass ratio), {(100−x) / 100} a × p mass with respect to a mass part of the x mass% water-soluble polymer aqueous solution. The part becomes a theoretical value, and an azeotropic solvent higher than the theoretical value is used. The actual amount used is determined so that the water content considering the saturation solubility is within the above range. For example, in toluene, about 242 g (theoretical value) to about 483 g (double amount) may be used with respect to an aqueous solution of a water-soluble polymer (when 40%, 100 g is used). It is possible to use more than twice the amount of toluene, but even if an excessive amount of toluene is used, the effect is not changed and it is not economically advantageous.

水溶性高分子またはその水溶液と共沸溶媒とを含む混合物は、用いる共沸溶媒が水と非混和性の場合は、さらに水と混和する有機溶媒を含有することが好ましい。水と混和する有機溶媒の例としては、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ニトリル類等が挙げられる。アルコール類としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。ケトン類としてはアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。エステル類としては酢酸メチル、酢酸エチル等が挙げられる。エーテル類としては1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン等が挙げられる。以上の他にも、ニトリル類としてアセトニトリル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。水と混和する有機溶媒の量は、使用する有機溶媒に対する水の溶解度以上であればよいが、極端な過剰量を用いても効果に変わりなく、経済的にも好ましくない。   When the azeotropic solvent used is immiscible with water, the mixture containing the water-soluble polymer or an aqueous solution thereof and the azeotropic solvent preferably further contains an organic solvent miscible with water. Examples of the organic solvent miscible with water include alcohols, ketones, esters, ethers, nitriles and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of the esters include methyl acetate and ethyl acetate. Examples of ethers include 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, dioxolane and the like. In addition to the above, examples of nitriles include acetonitrile and the like, but are not limited thereto. The amount of the organic solvent miscible with water may be equal to or higher than the solubility of water in the organic solvent to be used, but even if an excessive amount is used, the effect is not changed, and this is not economically preferable.

(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させる操作は、例えば、担体が板状等である場合には、慣用の塗布操作でもよいが、担体が粒子状である場合には、(a)と(b)との混合物に粒子状担体を投入して分散させることによって行なうことが好ましい。この場合、(a)と(b)との混合物がさらに(c)水と混和する有機溶媒を含む場合、(a)、(b)、(c)及び担体は、任意の順序で混合し得るが、水と共沸する有機溶媒が水に対し非混和性の場合は、好ましくは、(a)、(c)及び担体を混合し、次いで(b)を添加混合することが好ましい。いずれの場合にせよ、混合後、超音波振動等により担体粒子を液中に分散させることが好ましい。   (a) The operation of allowing a mixture containing a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water to exist on the surface of the carrier is, for example, that the carrier is plate-like In some cases, a conventional coating operation may be used, but when the carrier is in the form of particles, it is preferable to carry out by dispersing the particulate carrier in a mixture of (a) and (b). In this case, when the mixture of (a) and (b) further contains (c) an organic solvent miscible with water, (a), (b), (c) and the carrier can be mixed in any order. However, when the organic solvent azeotropic with water is immiscible with water, it is preferable that (a), (c) and the carrier are mixed, and then (b) is added and mixed. In any case, after mixing, it is preferable to disperse the carrier particles in the liquid by ultrasonic vibration or the like.

次いで、溶媒の除去を行なう。溶媒の除去は常圧下でも、また、減圧下でも行うことができる。具体的な条件は、担体や共沸溶媒の種類、また、水と混和する有機溶媒も用いる場合はその種類や量にもよるが、通常は60℃以下での留去が好ましく、上述したような溶媒であれば、10〜500mmHg程度の減圧度で60℃以下での留去が可能である。   Next, the solvent is removed. The removal of the solvent can be performed under normal pressure or under reduced pressure. The specific conditions depend on the type of carrier and azeotropic solvent, and also when an organic solvent miscible with water is used, depending on the type and amount, but usually, distillation at 60 ° C. or lower is preferable. If it is a simple solvent, distillation at 60 ° C. or less is possible at a reduced pressure of about 10 to 500 mmHg.

共沸溶媒の留去により、水溶性高分子またはその水溶液から共沸溶媒とともに水分が除去され、含水量の低減された水溶性高分子で担体表面が被覆される。この時に、担体を被覆する水溶性高分子の量も特に制限されない。具体的には膜の用途によって決定されるが、例えば、カラム充填剤の製造では、水溶性高分子の量は担体である多孔性球状微粒子に対し、重量で0.1倍から3倍、より好ましくは0.2倍から1.0倍の量が好ましい。分子内に不飽和結合を有する水溶性高分子の量が少なすぎると、担体に被膜がうまく形成されず、また、多すぎると、被膜した担体の凝集が起こりやすくなるため好ましくない。   By distilling off the azeotropic solvent, water is removed from the water-soluble polymer or its aqueous solution together with the azeotropic solvent, and the carrier surface is coated with the water-soluble polymer having a reduced water content. At this time, the amount of the water-soluble polymer for coating the carrier is not particularly limited. Specifically, depending on the use of the membrane, for example, in the production of the column filler, the amount of the water-soluble polymer is 0.1 to 3 times by weight with respect to the porous spherical fine particles as the carrier. The amount is preferably 0.2 to 1.0 times. If the amount of the water-soluble polymer having an unsaturated bond in the molecule is too small, a coating film is not formed well on the carrier, and if it is too large, aggregation of the coated carrier tends to occur.

好ましくは、次いで、前記高分子の架橋反応を行なう。本発明の分子内に不飽和結合を持つ水溶性高分子の架橋反応は、通常、溶媒中で行われるが、重合方法に特に制限はない。マイルドな反応条件で行うためにラジカル重合開始剤を使用することが好ましいが、熱重合開始剤、光重合開始剤のいずれでも使用することができる。特にアゾビス系化合物、過酸化物等の熱重合開始剤が好ましい。   Preferably, the polymer is then subjected to a crosslinking reaction. The crosslinking reaction of the water-soluble polymer having an unsaturated bond in the molecule of the present invention is usually carried out in a solvent, but the polymerization method is not particularly limited. A radical polymerization initiator is preferably used in order to perform the reaction under mild reaction conditions, but either a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator can be used. In particular, thermal polymerization initiators such as azobis compounds and peroxides are preferred.

架橋反応時に使用する溶媒は、高分子の重合度、架橋度などによって変わるが、使用する水溶性高分子を溶解しない溶媒を選ぶことが好ましい。ここで、「溶解しない」溶媒とは、ある溶媒に該高分子を投入したときに、短期的には均一に分散することなく、その場所に留まるような溶媒を表す。   The solvent used in the cross-linking reaction varies depending on the polymerization degree and cross-linking degree of the polymer, but it is preferable to select a solvent that does not dissolve the water-soluble polymer to be used. Here, the “non-dissolving” solvent means a solvent that stays in place without being uniformly dispersed in the short term when the polymer is introduced into a certain solvent.

このことを確かめるには、スライドグラス等適当な担体に、分子内に不飽和結合を持つ水溶性高分子を塗布し、確かめたい溶媒中に浸漬し、使用する温度に加熱し、30分経過した後の重量変化を観察すればよい。この時、塗布前からの重量減少が全塗布量の99%以下であれば、この高分子は使用できる。望ましくは重量減少が50%以下であり、特に10%以下であることが望ましい。低分子のオリゴマーを含む高分子の場合には、あらかじめ溶媒中で可溶性の成分を除いた後、溶解しない成分のみを、次の反応に用いるといった方法も可能である。   In order to confirm this, a water-soluble polymer having an unsaturated bond in the molecule was applied to a suitable carrier such as a slide glass, immersed in the solvent to be verified, heated to the temperature to be used, and 30 minutes passed. What is necessary is just to observe the weight change later. At this time, if the weight loss from before coating is 99% or less of the total coating amount, this polymer can be used. Desirably, the weight loss is 50% or less, particularly 10% or less. In the case of a polymer containing a low molecular weight oligomer, it is also possible to use a method in which only components that do not dissolve are used in the next reaction after the components that are soluble in the solvent are removed in advance.

かかる有機溶媒は、不飽和結合を持つ水溶性高分子が溶解せず、架橋反応に不都合がない溶媒であれば、特に制限はない。これら溶媒は、単独で使用しても良いし、混合して使用することもできる。例示すると、ベンゼン、トルエン、キシレン、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフランなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、後述する少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子をさらに用いる場合は、これを溶解する溶媒から選ばれる。場合によっては、少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子が架橋時の溶媒を兼ねることもできる。   Such an organic solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the water-soluble polymer having an unsaturated bond and does not cause a disadvantage in the crosslinking reaction. These solvents may be used alone or in combination. Illustrative examples include, but are not limited to, benzene, toluene, xylene, propylene carbonate, tetrahydrofuran and the like. Moreover, when using further the molecule | numerator which has at least 1 functional group mentioned later and 1 unsaturated bond, it selects from the solvent which melt | dissolves this. In some cases, a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond can also serve as a solvent for crosslinking.

本発明の架橋反応工程において、溶媒中に少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子を共存させておくことにより、該官能基が分子内に導入された新しい性能を有する安定した被膜を製造することができる。官能基は特に限定されないが、例えば、高分子被膜にイオン交換性を付与する目的では、カルボン酸基、スルホン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種類の官能基を用いることができる。   In the cross-linking reaction step of the present invention, a stable film having a new performance in which the functional group is introduced into the molecule by allowing the molecule having at least one functional group and one unsaturated bond to coexist in the solvent. Can be manufactured. The functional group is not particularly limited. For example, for the purpose of imparting ion exchange properties to the polymer film, at least one functional group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and an amino group is used. it can.

例えば、陽イオン交換性を付与する目的では、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸を共存させておくことができる。
本発明で用い得るエチレン−α,β−不飽和二塩基酸の例としては、弱酸性陽イオン交換性を付与する物質として、エチレン性の重合可能な二重結合の両端にカルボキシ基を有する化合物の誘導体が挙げられる。例えば、無水マレイン酸、無水マレイン酸誘導体(例えば、無水クロルマレイン酸、無水シトラコン酸、無水1,2-ジエチルマレイン酸)、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、フマル酸ジエステル等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。特に無水マレイン酸が、反応性の点でも工業的にも好ましい。
For example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid can coexist for the purpose of imparting cation exchange properties.
Examples of ethylene-α, β-unsaturated dibasic acids that can be used in the present invention include compounds having carboxy groups at both ends of an ethylenically polymerizable double bond as a substance that imparts weakly acidic cation exchange properties. And derivatives thereof. For example, maleic anhydride, maleic anhydride derivatives (eg, chloromaleic anhydride, citraconic anhydride, 1,2-diethylmaleic anhydride), maleic acid, maleic acid monoester, maleic acid diester, fumaric acid, fumaric acid mono Examples thereof include, but are not limited to, esters and fumaric acid diesters. In particular, maleic anhydride is preferable from the viewpoint of reactivity and industrially.

従って、架橋時に使用する溶媒は、少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)を溶解する溶媒が望ましい。溶媒中に少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子の溶媒への溶解性は、溶解度で判定できる。溶媒100gに溶解しうる溶質の最大質量で表した場合、その溶解度が0.01g/100g以上であることが望ましい。通常は、1g/100g以上の溶媒を選択することが望ましい。少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)が液体であるときも同様であるが、液体の場合には、両者が混ざらない場合は、撹拌によって懸濁した状態で使用することも可能である。   Therefore, the solvent used at the time of crosslinking is preferably a solvent that dissolves a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond (for example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid). The solubility of a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond in the solvent in the solvent can be determined by the solubility. When represented by the maximum mass of a solute that can be dissolved in 100 g of a solvent, the solubility is desirably 0.01 g / 100 g or more. Usually, it is desirable to select a solvent of 1 g / 100 g or more. The same applies when the molecule having at least one functional group and one unsaturated bond (for example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid) is a liquid, but in the case of a liquid, the two are not mixed. In some cases, it can be used in a suspended state by stirring.

分子内に不飽和結合を有する水溶性高分子と架橋時溶媒の組み合わせについての例としては、PBDMA(水溶液を乾燥して得る。)の場合、トルエンやプロピレンカーボネート等が挙げられる。   In the case of PBDMA (obtained by drying an aqueous solution), examples of a combination of a water-soluble polymer having an unsaturated bond in the molecule and a solvent for crosslinking include toluene and propylene carbonate.

少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子であるエチレン-α,β-不飽和二塩基酸も含めた組み合わせとしては、例えば、工業的にも有利な組み合わせとして、PBDMAと無水マレイン酸とプロピレンカーボネートあるいは、PBDMAと無水マレイン酸とトルエンが挙げられる。   As a combination including ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid which is a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond, for example, as an industrially advantageous combination, PBDMA and maleic anhydride And propylene carbonate or PBDMA, maleic anhydride and toluene.

少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)の量は、通常実際に反応する量よりも過剰に加えられる。カラム充填剤の製造を例にとると、多孔性球状微粒子に対し、重量で0.1倍から10倍、より好ましくは0.5倍から3.0倍使われる。   The amount of the molecule having at least one functional group and one unsaturated bond (eg, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid) is usually added in excess of the amount actually reacted. Taking the column filler as an example, it is used 0.1 to 10 times, more preferably 0.5 to 3.0 times by weight with respect to the porous spherical fine particles.

少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)を添加した場合の反応は、不飽和結合を有する高分子と反応する条件であれば、特に限定されない。ラジカル開始剤を共存させることにより、共重合体を生じさせる方法がもっとも簡便である。ラジカル開始剤も通常用いる熱重合開始剤、光重合開始剤のいずれでも用いることができる。特に好ましくは、アゾビス系化合物、過酸化物等が挙げられる。具体的には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(以後、AIBNと表す場合がある。)、2,2−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。   The reaction in the case where a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond (for example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid) is added is a condition for reacting with a polymer having an unsaturated bond. There is no particular limitation. The simplest method is to form a copolymer by coexisting a radical initiator. As the radical initiator, any of the commonly used thermal polymerization initiator and photopolymerization initiator can be used. Particularly preferred are azobis compounds and peroxides. Specifically, 2,2′-azobisisobutyronitrile (hereinafter sometimes referred to as AIBN), 2,2-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauroyl per Examples thereof include, but are not limited to, oxide and dicumyl peroxide.

本発明による製造にあたっては、他のビニル化合物を溶媒中に共存させることもできる。その量についてもとくに制限されない。ただし、ビニル化合物として、単独で重合しやすいものは、多量に使用すると、そのグラフト重合物の生成が主になり、二重結合を有する高分子の架橋反応が進みにくくなるといった問題がある。さらに、イオン交換体を製造する場合には、得られるイオン交換性被膜の膜厚が大きくなってしまうためか、得られるイオン交換体をカラムに充填した場合の分離が悪くなる。このような場合を考え、ビニル化合物は、目的に応じた性能を発揮できるように実験的に求められた量が加えられる。   In the production according to the present invention, other vinyl compounds may be present in a solvent. The amount is not particularly limited. However, as a vinyl compound, which is easily polymerized alone, when used in a large amount, there is a problem that the formation of the graft polymer is mainly caused and the cross-linking reaction of the polymer having a double bond is difficult to proceed. Furthermore, when manufacturing an ion exchanger, the film thickness of the obtained ion-exchangeable film will become large, or the isolation | separation at the time of filling the column with the obtained ion exchanger will worsen. Considering such a case, the vinyl compound is added in an amount experimentally determined so that the performance according to the purpose can be exhibited.

少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)を使用する場合には、ビニル化合物のうち単独の重合は起こしにくく主に少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸、例えば無水マレイン酸)と交互共重合することが知られている化合物などは、少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子の架橋反応を促進させる意味で、加えることが好適に行われる。この時のビニル化合物の量も、目的に応じた性能を発揮できるように実験的に求められた量が加えられる。   In the case of using a molecule having at least one functional group and one unsaturated bond (for example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid), it is difficult for single polymerization of vinyl compounds to occur and mainly at least 1 A compound known to alternate copolymerize with a molecule having a functional group of 1 and an unsaturated bond (eg, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid, such as maleic anhydride) is at least one The addition is preferably performed in the sense of promoting the crosslinking reaction of the molecule having a functional group and one unsaturated bond. The amount of the vinyl compound at this time is also added in an amount experimentally determined so that the performance according to the purpose can be exhibited.

本発明による製造は、担体に水溶性高分子を塗布する工程及び好ましくは架橋反応工程からなる工程を含んでいれば、前後、あるいは、間に、違う工程が入ることも可能である。例えば、塗布する工程で担体に不飽和結合を有する高分子を塗布した後、膜の性質を改善するための工程として、例えば熱処理を行い、その後、架橋反応工程を行うこともできる。さらにこの架橋反応工程の後に、得られた膜状の置換基を目的の形に変換する工程が行われることもある。例えば、置換基が酸無水物の形の場合は、これを適当な条件で加水分解することが行われる。   The production according to the present invention can include different steps before, after or in between, as long as it includes a step of applying a water-soluble polymer to a carrier and preferably a step of a crosslinking reaction step. For example, after applying a polymer having an unsaturated bond to the carrier in the applying step, for example, a heat treatment may be performed and then a crosslinking reaction step may be performed as a step for improving the properties of the film. Further, after the crosslinking reaction step, a step of converting the obtained film-like substituent into a target form may be performed. For example, when the substituent is in the form of an acid anhydride, it is hydrolyzed under appropriate conditions.

本発明による製造は、高温を必要とせず有機溶媒中で反応を行えるために、通常用いられる装置、技術を利用できる。さらに、危険性も低いために、多孔性有機重合体粒子などにも、工業的な適応が可能である。多孔性有機重合体粒子の場合には、多孔性有機重合体粒子の表面に反応せずに残されている二重結合等と、二重結合を有する高分子または少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子(例えば、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸)との反応が起こるため、膜は担体に強く結合するという利点もある。   Since the production according to the present invention can be carried out in an organic solvent without requiring a high temperature, it is possible to use a commonly used apparatus and technique. Furthermore, since the risk is low, industrial adaptation is also possible for porous organic polymer particles and the like. In the case of porous organic polymer particles, a double bond or the like remaining without reacting on the surface of the porous organic polymer particles, a polymer having a double bond, or at least one functional group and one Since the reaction with a molecule having an unsaturated bond (for example, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid) occurs, the membrane also has an advantage of strongly binding to the carrier.

従って、本発明によれば、担体−高分子被膜複合体も提供される。
上述のように、担体の材料や形状は特に限定されないが、本発明による担体−高分子被膜複合体は、官能基の導入が容易であり、微粒子でも凝集がないか顕著に抑えられているため、クロマトグラフィー等の固定相(カラム充填剤)として特に有用である。
従って、担体としては、無機多孔質担体である、シリカゲル、アルミナ、ポーラスガラス、炭素粒等、または、有機多孔質担体である、ポリスチレンゲル、ポリ(メタ)アクリル酸ゲル、ポリビニルアルコールゲル等のポリマーゲルが特に好適に用いられる。粒径は重量平均粒径で通常1〜100μm、好ましくは1〜50μm、より好ましくは3〜30μmであり、BET値により測定した細孔径は3nmから50nmの範囲のものが望ましい。
Therefore, according to the present invention, a carrier-polymer film composite is also provided.
As described above, the material and shape of the carrier are not particularly limited, but the carrier-polymer film composite according to the present invention can easily introduce functional groups, and even fine particles are remarkably suppressed or not aggregated. It is particularly useful as a stationary phase (column filler) for chromatography and the like.
Accordingly, as the carrier, polymers such as silica gel, alumina, porous glass, carbon particles, etc., which are inorganic porous carriers, or polystyrene gel, poly (meth) acrylic acid gel, polyvinyl alcohol gel, etc., which are organic porous carriers, are used. A gel is particularly preferably used. The particle diameter is usually 1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm in terms of weight average particle diameter, and the pore diameter measured by BET value is desirably in the range of 3 nm to 50 nm.

本発明によるクロマトグラフィー用カラム充填剤の用途は特に限定されないが、特にイオン交換カラム充填剤として有用であり、高分子被膜に導入する官能基を選択することにより弱酸性陽イオン交換体、強酸性陽イオン交換体または陰イオン交換体とすることができる。   The use of the column packing material for chromatography according to the present invention is not particularly limited, but it is particularly useful as an ion exchange column packing material. By selecting a functional group to be introduced into the polymer film, a weak acid cation exchanger, a strong acid It can be a cation exchanger or an anion exchanger.

本発明の原理は明らかではないが、架橋時に溶媒中で反応を起こすラジカルなどが自由に移動し、反応しやすい位置の二重結合の反応を進めやすくすることが考えられる。また、溶媒を用いることにより、ラジカル開始剤などの分解反応を溶液中で行なうため、危険性や取扱いの煩雑さが解消されるのも本発明の大きな利点である。   Although the principle of the present invention is not clear, it is conceivable that a radical that reacts in a solvent at the time of crosslinking freely moves to facilitate the reaction of a double bond at a position where it easily reacts. In addition, since a decomposition reaction of a radical initiator or the like is performed in a solution by using a solvent, it is a great advantage of the present invention that dangers and complicated handling are eliminated.

特に上述したように、エチレン-α,β-不飽和二塩基酸を反応させることにより、1価のカチオンを高度に分離でき、1価2価カチオン同時分析に用いることのできる弱酸性陽イオン交換体を得ることができる。
さらに、一般に、エチレン-α,β-不飽和二塩基酸は、単独では高分子量の重合体を与えにくいが、二重結合を有する高分子と同時に用いると高分子の二重結合とエチレン-α,β-不飽和二塩基酸の反応が主になり、得られる膜に弱酸性の官能基を高密度に導入できることになる。このため、高度な分離を与える弱酸性陽イオン交換体を得ることができる。
In particular, as described above, by reacting ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid, monovalent cations can be separated to a high degree, and weakly acidic cation exchange that can be used for simultaneous analysis of monovalent and divalent cations. You can get a body.
Further, in general, ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid is difficult to give a high molecular weight polymer by itself, but when used together with a polymer having a double bond, the double bond of the polymer and ethylene-α , β-unsaturated dibasic acid reaction is the main reaction, and weakly acidic functional groups can be introduced into the resulting membrane at high density. For this reason, the weakly acidic cation exchanger which gives a high degree of separation can be obtained.

また、本発明の方法で製造したイオン交換体としての性能を持つポリマー粒子、それを用いた充填剤、特に、多孔性ポリビニルアルコール担体、多孔性シリカゲル担体を用いたイオン交換体である充填剤は、通常の方法でカラムに充填することにより、陽イオンクロマトグラフィー用カラムとすることができる。   Further, polymer particles having the performance as an ion exchanger produced by the method of the present invention, a filler using the same, particularly a filler that is an ion exchanger using a porous polyvinyl alcohol carrier or a porous silica gel carrier is used. A column for cation chromatography can be obtained by packing the column by a usual method.

以下、実施例、比較例を挙げ本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。なお、実施例で使用した分析機器及び分析条件は以下の通りである。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention does not receive any limitation by these description. The analytical instruments and analysis conditions used in the examples are as follows.

・官能基(カルボキシル基)量
自動滴定装置:京都電子工業株式会社製 AT−400
<測定方法>
秤量した試料を0.1mmol塩化カリウム水溶液に分散し、自動滴定装置によりpH8を終点として、0.01N水酸化ナトリウムにより滴定。
-Functional group (carboxyl group) amount Automatic titrator: AT-400 manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.
<Measurement method>
The weighed sample was dispersed in a 0.1 mmol potassium chloride aqueous solution, and titrated with 0.01N sodium hydroxide using an automatic titrator with pH 8 as the end point.

・液体クロマトグラフィー(以下HPLC)
CD検出器:東亜電波社製 ICA−5220
ポンプ:ShodexTM製 DS−4
カラムオーブン:ShodexTM製 AO−30
データ処理:システムインスツルメンツ社製 480IIXP
溶離液:6mMメタンスルホン酸水溶液
カラム温度:40℃
流速:0.8ml/min
注入量:20μl
標準測定試料:Li+:0.2mg/L、Na+:1mg/L、NH4 +:1mg/L、K+:2mg/L、Mg2+:1mg/L、Ca2+:2mg/L
・ Liquid chromatography (HPLC)
CD detector: ICA-5220 manufactured by Toa Denpa Inc.
Pump: DS-4 manufactured by Shodex TM
Column oven: AO-30 manufactured by Shodex
Data processing: 480IIXP made by System Instruments
Eluent: 6mM methanesulfonic acid aqueous solution Column temperature: 40 ° C
Flow rate: 0.8ml / min
Injection volume: 20 μl
Standard measurement samples: Li + : 0.2 mg / L, Na + : 1 mg / L, NH 4 + : 1 mg / L, K + : 2 mg / L, Mg 2+ : 1 mg / L, Ca 2+ : 2 mg / L

・重量平均粒径
コールターカウンター:ベックマン社製 コールター Multisizer3(分散媒:水)
-Weight average particle diameter Coulter counter: Beckman Coulter Multisizer 3 (dispersion medium: water)

<実施例1>有機高分子担体(ポリビニルアルコールゲル)を用いた例
(ポリビニルアルコールゲルの製造)
酢酸ビニル100g、トリアリルイソシアヌレート180g、酢酸ブチル150g及びAIBN10gよりなる均一混合液と、少量のポリビニルアルコール及びリン酸ナトリウムを溶解した水1400mlとを、還流冷却基を備えた5Lの三口フラスコに入れ10分撹拌した。次いで、窒素気流下で撹拌しつつ、60℃で16時間重合を行い、粒状重合体を得た。該重合体をろ過、洗浄し、アセトン抽出した後、乾燥した。得られた重合体を1N水酸化ナトリウム水溶液3Lとともに還流冷却器、窒素導入管及び撹拌器を備えた5Lの三口フラスコに入れ、窒素気流下で15℃、20時間撹拌して該重合体のケン化を行った後、ろ過、水洗、更に乾燥した。ケン化によって得られたポリビニルアルコール重合体の水酸基の密度は2.1meq/gであった。このようにして、平均粒径5μmのポリビニルアルコール重合体(ポリビニルアルコールゲルともいう)を得た。
<Example 1> Example using organic polymer carrier (polyvinyl alcohol gel) (Production of polyvinyl alcohol gel)
A homogeneous mixed liquid consisting of 100 g of vinyl acetate, 180 g of triallyl isocyanurate, 150 g of butyl acetate and 10 g of AIBN and 1400 ml of water in which a small amount of polyvinyl alcohol and sodium phosphate are dissolved are put into a 5 L three-necked flask equipped with a reflux cooling group. Stir for 10 minutes. Next, polymerization was performed at 60 ° C. for 16 hours while stirring under a nitrogen stream to obtain a granular polymer. The polymer was filtered, washed, extracted with acetone, and dried. The obtained polymer was placed in a 5 L three-necked flask equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet tube and a stirrer together with 3 L of a 1N aqueous sodium hydroxide solution, and stirred at 15 ° C. for 20 hours in a nitrogen stream to Then, filtration, washing with water and further drying were carried out. The density of the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol polymer obtained by saponification was 2.1 meq / g. Thus, a polyvinyl alcohol polymer (also referred to as polyvinyl alcohol gel) having an average particle diameter of 5 μm was obtained.

(担体に対する塗布工程)
500mlのナスフラスコに40%PBDMA水溶液(ポリサイエンス社製)6.3g、合成されたポリビニルアルコールゲル10.0g、水との混和性を有する有機溶媒としてアセトン55g、水との共沸性を有する有機溶媒としてトルエン120gを加え、超音波を10分間照射して均一に分散させた。10分静置後、ロータリーエバポレーターを用いて、40℃、50mmHgで、回転させながら濃縮し、ゲル表面に被膜を形成した。被膜を形成したゲルは、シャーレに移し、1晩、風乾した。この時点でのゲルの重量は、11.0gであった。目視の結果、このゲルは均一で、凝縮部分は認められなかった。
(Coating process for carrier)
6.3 g of 40% PBDMA aqueous solution (manufactured by Polyscience) in a 500 ml eggplant flask, 10.0 g of synthesized polyvinyl alcohol gel, 55 g of acetone as an organic solvent miscible with water, and azeotropic with water 120 g of toluene was added as an organic solvent, and ultrasonic waves were applied for 10 minutes to uniformly disperse. After standing for 10 minutes, it was concentrated while rotating at 40 ° C. and 50 mmHg using a rotary evaporator to form a film on the gel surface. The gel on which the film was formed was transferred to a petri dish and air-dried overnight. The weight of the gel at this point was 11.0 g. As a result of visual observation, this gel was uniform and no condensed portion was observed.

(架橋反応工程)
100mlのセパレートフラスコに無水マレイン酸11.3gとAIBN0.8gをとり、トルエン50gに溶かした。ここに、被膜を形成したゲルを投入し、超音波照射して均一に分散させた。約30秒間窒素パージした後、85℃に加熱、撹拌して15時間反応させた。反応物をろ過し、濾物をトルエン、純水で洗浄した。濾物として得られたゲルは、さらに6mMメタンスルホン酸水溶液中45℃で16時間撹拌することにより、加水分解した。内容物をろ過し、濾物を、純水、アセトンの順に十分に洗浄し、風乾した。こうして、12.0gの弱酸性陽イオン交換体を得た。
弱酸性の官能基の量は、自動滴定装置により、2022μeq/gであった。
こうして得られた弱酸性陽イオン交換体を、液体クロマトグラフィー用分離カラム(内径6.0mm、長さ150mm)に充填して、標準測定試料の分離を行った。
得られたクロマトグラムを図1に示した。図1において、ピーク1はLi+、ピーク2はNa+、ピーク3はNH4 +、ピーク4はNH4 +、ピーク5はMg2+、ピーク6はCa2+である。1価のカチオンのピーク間隔が広がって、特にナトリウムとアンモニウムのピークがベースラインで分離していることがわかる。理論段数はK+で、11000であり、優れた分離性能を示している。
(Crosslinking reaction process)
In a 100 ml separate flask, 11.3 g of maleic anhydride and 0.8 g of AIBN were taken and dissolved in 50 g of toluene. The gel on which the film was formed was put here, and it was uniformly dispersed by ultrasonic irradiation. After purging with nitrogen for about 30 seconds, the mixture was heated to 85 ° C. and stirred for 15 hours. The reaction product was filtered, and the filtrate was washed with toluene and pure water. The gel obtained as a filtrate was further hydrolyzed by stirring in a 6 mM methanesulfonic acid aqueous solution at 45 ° C. for 16 hours. The contents were filtered, and the filtrate was thoroughly washed in the order of pure water and acetone and air-dried. In this way, 12.0 g of weakly acidic cation exchanger was obtained.
The amount of the weakly acidic functional group was 2022 μeq / g by an automatic titrator.
The weakly acidic cation exchanger thus obtained was packed in a separation column for liquid chromatography (inner diameter 6.0 mm, length 150 mm), and the standard measurement sample was separated.
The obtained chromatogram is shown in FIG. In FIG. 1, peak 1 is Li + , peak 2 is Na + , peak 3 is NH 4 + , peak 4 is NH 4 + , peak 5 is Mg 2+ , and peak 6 is Ca 2+ . It can be seen that the peak interval of monovalent cations is widened, and in particular, sodium and ammonium peaks are separated at the baseline. The number of theoretical plates is K + , which is 11000, indicating excellent separation performance.

<比較例1>有機高分子担体(ポリビニルアルコールゲル)を用いた例
(担体に対する塗布工程)
トルエンを使用しない以外は実施例1と同様の操作を行った。被膜を形成したゲルは、シャーレに移し、1晩、風乾した。この時点でのゲルの重量は、13.4gであった。目視の結果、このゲルには一部凝縮が見られた。
(架橋反応工程)
上記担体に水溶性高分子を塗布したゲルを用い、実施例1と同様の操作で架橋反応を行った。こうして、12.5gの弱酸性陽イオン交換体を得た。
弱酸性の官能基の量は、自動滴定装置により、2022μeq/gであった。
こうして得られた弱酸性陽イオン交換体を、液体クロマトグラフィー用分離カラム(内径6.0mm、長さ150mm)に充填して、標準測定試料の分離を行った。
<Comparative Example 1> Example using an organic polymer carrier (polyvinyl alcohol gel) (coating step on the carrier)
The same operation as in Example 1 was performed except that toluene was not used. The gel on which the film was formed was transferred to a petri dish and air-dried overnight. The weight of the gel at this point was 13.4 g. As a result of visual observation, the gel was partially condensed.
(Crosslinking reaction process)
A cross-linking reaction was performed in the same manner as in Example 1 using a gel in which a water-soluble polymer was applied to the carrier. In this way, 12.5 g of weakly acidic cation exchanger was obtained.
The amount of the weakly acidic functional group was 2022 μeq / g by an automatic titrator.
The weakly acidic cation exchanger thus obtained was packed in a separation column for liquid chromatography (inner diameter 6.0 mm, length 150 mm), and the standard measurement sample was separated.

得られたクロマトグラムを図2に示した。図2において、ピーク1はLi+、ピーク2はNa+、ピーク3はNH4 +、ピーク4はNH4 +、ピーク5はMg2+、ピーク6はCa2+である。1価のカチオンのピーク間隔が広がって、特にナトリウムとアンモニウムのピークがベースラインで分離しているが、理論段数はK+で、6800であり、やや、理論段数が実施例1に対し劣っている。
本発明による方法で製造されたカチオンクロマトグラフィー用充填剤は、高温などの特別な条件を必要とせずに、二重結合を含む高分子化合物の膜を、製造することができた。さらに、この方法によって製造された弱酸性陽イオン交換体は、カラムに充填した時に、その他の方法で作られた方法では、実現できなかった1価のカチオンの高分離性を示した。
The obtained chromatogram is shown in FIG. In FIG. 2, peak 1 is Li + , peak 2 is Na + , peak 3 is NH 4 + , peak 4 is NH 4 + , peak 5 is Mg 2+ , and peak 6 is Ca 2+ . The peak interval of monovalent cations is widened, and especially the peaks of sodium and ammonium are separated at the baseline, but the number of theoretical plates is K + , which is 6800, which is slightly inferior to that of Example 1. Yes.
The filler for cationic chromatography produced by the method according to the present invention was able to produce a polymer film containing a double bond without requiring special conditions such as high temperature. Furthermore, the weakly acidic cation exchanger produced by this method showed a high separation of monovalent cations that could not be realized by other methods when packed in a column.

本発明の方法によれば、高理論段数のクロマトグラフィー用カラムを実現するカラム充填剤を製造することができる。特に溶媒の沸点以下の比較的温和な条件で高性能な弱酸性陽イオン交換体を製造できる。   According to the method of the present invention, a column packing material that realizes a chromatography column having a high theoretical plate number can be produced. In particular, a high performance weakly acidic cation exchanger can be produced under relatively mild conditions below the boiling point of the solvent.

実施例1の結果得られたクロマトグラム。The chromatogram obtained as a result of Example 1. 比較例1の結果得られたクロマトグラム。The chromatogram obtained as a result of Comparative Example 1.

Claims (27)

(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物を担体表面に存在させ、溶媒の留去を行なって含水量の低減された高分子で担体表面を被覆する工程を含む高分子被膜の形成方法。   (a) A mixture containing a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water is present on the surface of the carrier, and the solvent is distilled off to reduce the water content. A method for forming a polymer film, comprising the step of coating a carrier surface with a reduced polymer. 前記高分子の架橋反応を行なう工程をさらに含む請求項1に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 1, further comprising a step of performing a crosslinking reaction of the polymer. 前記高分子が溶解しない溶媒中で架橋反応を行なう請求項2に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 2, wherein the crosslinking reaction is performed in a solvent in which the polymer is not dissolved. 架橋反応を行なう際に、少なくとも1の官能基と1の不飽和結合を有する分子を共存させ、前記官能基を高分子被膜に導入する請求項2または3に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 2 or 3, wherein, when the crosslinking reaction is performed, at least one functional group and a molecule having one unsaturated bond coexist, and the functional group is introduced into the polymer film. 前記官能基が、カルボン酸基、スルホン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種類の官能基である請求項4に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 4, wherein the functional group is at least one functional group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and an amino group. 官能基導入のための前記分子が、エチレン−α,β−不飽和二塩基酸である請求項5に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 5, wherein the molecule for introducing a functional group is ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid. エチレン−α、β−不飽和二塩基酸が、無水マレイン酸である請求項6に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 6, wherein the ethylene-α, β-unsaturated dibasic acid is maleic anhydride. 分子内に不飽和基を有する水溶性高分子が、不飽和カルボン酸−ジエンモノマー共重合体である請求項1〜7のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to any one of claims 1 to 7, wherein the water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule is an unsaturated carboxylic acid-diene monomer copolymer. 不飽和カルボン酸−ジエンモノマー共重合体が、ポリ(ブタジエン−マレイン酸)である請求項1〜8のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to any one of claims 1 to 8, wherein the unsaturated carboxylic acid-diene monomer copolymer is poly (butadiene-maleic acid). 水と共沸する有機溶媒が、芳香族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類からなる群から選択される少なくとも1種類である請求項1〜9のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   The organic solvent azeotropic with water is at least one selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons, alcohols, ketones, esters and ethers. Method for forming a molecular coating. 水と共沸する有機溶媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ジオキサンからなる群から選択される少なくとも1種類である請求項10に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 10, wherein the organic solvent azeotropic with water is at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and dioxane. 水と共沸する有機溶媒が、トルエンである請求項11に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 11, wherein the organic solvent azeotropic with water is toluene. 前記(a)分子内に不飽和基を有する水溶性高分子またはその水溶液と(b)水と共沸する有機溶媒とを含む混合物が、さらに(c)水と混和する有機溶媒を含有する請求項1〜12のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   (A) a mixture comprising a water-soluble polymer having an unsaturated group in the molecule or an aqueous solution thereof and (b) an organic solvent azeotropic with water, further comprising (c) an organic solvent miscible with water. Item 13. A method for forming a polymer film according to any one of Items 1 to 12. 水と混和する有機溶媒が、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ニトリル類から選ばれる少なくとも1種類であることを特徴とする請求項13に記載の高分子被膜の形成方法。   14. The method for forming a polymer film according to claim 13, wherein the organic solvent miscible with water is at least one selected from alcohols, ketones, esters, ethers, and nitriles. 水と混和する有機溶媒が、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、ジオキサン、アセトニトリルからなる群から選択される少なくとも1種類である請求項14に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 14, wherein the organic solvent miscible with water is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, acetone, ethyl acetate, dioxane, and acetonitrile. 水と混和する有機溶媒がアセトンである請求項15に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 15, wherein the organic solvent miscible with water is acetone. 担体が無機多孔質担体またはポリマーゲルである請求項1〜16のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to any one of claims 1 to 16, wherein the carrier is an inorganic porous carrier or a polymer gel. 無機多孔質担体がシリカゲルである請求項17に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 17, wherein the inorganic porous carrier is silica gel. ポリマーゲルがポリビニルアルコールゲルである請求項17に記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to claim 17, wherein the polymer gel is a polyvinyl alcohol gel. 担体が重量平均粒径1〜100μmの球状多孔性粒子である請求項17〜19のいずれかに記載の高分子被膜の形成方法。   The method for forming a polymer film according to any one of claims 17 to 19, wherein the carrier is a spherical porous particle having a weight average particle diameter of 1 to 100 µm. 請求項1〜20のいずれかの方法により製造された高分子被膜。   The polymer film manufactured by the method in any one of Claims 1-20. 請求項1〜20のいずれかの方法により製造された高分子被膜を表面に有する担体−高分子被膜複合体。   21. A carrier-polymer film composite having a polymer film produced by the method according to claim 1 on its surface. カラム充填剤である請求項22に記載の担体−高分子被膜複合体。   The carrier-polymer film composite according to claim 22, which is a column filler. カルボン酸基、スルホン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも1種類の官能基が導入された高分子被膜を表面に有し、弱酸性陽イオン交換体、強酸性陽イオン交換体または陰イオン交換体である請求項22または23に記載の担体−高分子被膜複合体。   A polymer film having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and an amino group introduced on its surface, a weakly acidic cation exchanger, a strongly acidic cation exchanger, or The carrier-polymer film composite according to claim 22 or 23, which is an anion exchanger. 導入された官能基がカルボン酸基である請求項24に記載の弱酸性陽イオン交換体。   The weakly acidic cation exchanger according to claim 24, wherein the introduced functional group is a carboxylic acid group. 請求項24に記載のイオン交換体を使用することを特徴とするイオンクロマトグラフィー用カラム。   An ion chromatography column, wherein the ion exchanger according to claim 24 is used. 請求項25に記載の弱酸性陽イオン交換体を使用することを特徴とする弱酸性陽イオンクロマトグラフィー用カラム。
A weakly acidic cation chromatography column, wherein the weakly acidic cation exchanger according to claim 25 is used.
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