JP2008069230A - ナノ粒子及びナノ粒子複合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ナノ粒子は、親水基と両末端のフルオロアルキル基を有する鎖状オリゴマー部位と、3次元シリカネットワーク部位と、フッ素又はケイ素を有する有機鎖とから成る。
【化1】
(式中のR’はそれぞれ独立してH又はアルキル基、Xは親水基であってそれぞれ独立してOH基、NCO基、NH2基等、RFは炭素数2〜10個で分子量119〜1000のフルオロアルキル基、3D‐SNは3次元シリカネットワーク部位、Bはそれぞれ独立してO、O=C−O等、EはO、O=C−O、NH−C=O等、Gは[(CH2O)l−[Si(CH3)2O]k−(CH2O)l]等を示す)で表される構造を有する。
【選択図】なし
Description
H.Sawada,R.Kasai et al.,polym.Adv.Tech.,16,655(2005) H.Sawada,J.Iidzuka et al.,J.Colloid Interface Sci.,263,1(2003) 日本学術会議 第11回界面シンポジウム 「ナノレベル構造制御フッ素系分子集合体の構築とコーティング表面改質」 弘前大学 沢田英夫(2004)
又は(2)式
で表される構造を有する、ことを特徴とする。
ここで、上記鎖状オリゴマー部位は、溶剤及び樹脂表面への配向化という機能を果たし、3Dシリカネットワークは、シロキサン結合(−Si−O−)nの3次元網目構造を有し、ゲスト分子の包含という機能を果たし、フッ素又はケイ素を有する有機鎖は、典型的には、ポリシロキサン又はフルオロアルコール由来のもので、更に溶剤及び樹脂表面への配向性を向上させ得る機能を果たす。
又は(2)式
で表される構造を有する。
このナノ粒子では、当該オリゴマー部位の分子量が、(13)式のオリゴマーに換算して252〜100,000であることが好ましい。
分子量が252未満、又は100,000を超える場合には、本発明に適用できないことがある。
上述の如く、本発明のナノ粒子複合体は、上記ナノ粒子複合体をホスト分子とし、このホスト分子にゲスト分子が包接されて成るものである。
ここで、ゲスト分子としては、特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、HIVウィルス、フラーレン、磁性粒子(マグネタイト粒子)、金粒子、銀粒子、ナノダイヤモンド粒子、ヒビテン、フルオロセインなどを挙げる事ができる。更に、機能性材料として知られているフラーレン製造時の副生炭素素粒子も使用できる。
特に、(9)式又は(10)式で表される構造を有するナノ粒子(ホスト分子)に、ゲスト分子を包接させたナノ粒子複合体に有効であり、これにより、ゲスト分子の高い表面配向化が得られる。
よって、例えば、特定のゲスト分子を表面に曝して、そのゲスト分子の特性を有効に発現させることが可能になる。
(両末端にフルオロアルキル基、主鎖中に親水基を有するオリゴマーの作成方法)
[パーフルオロアシルクロライドの作成]
無水パーフルオロカルボン酸(RFCO2H)と塩化ベンゾイル(PhCOCl)を1:2mmolの割合で、無水パーフルオロカルボン酸の沸点又は沸点より若干高い温度で急速加熱し、室温まで冷却する。得られた粗製物を分留し、精製することでパーフルオロアシルクロライド(RFCOCl)を得ることができる。
−5℃〜−7℃に保たれた十分な量の非極性フッ素溶剤(商品名Freon−113:CF2ClCFCl2)中に、RFCOClとNaOHとH2O2が1:1:0.5のモル比率になるように、先ずは水1ml当たり0.12gの割合でNaOHを溶解した水酸化ナトリウム水溶液を加え、次に30%過酸化水素水を加えた上で、素早く攪拌後、−5℃〜−7℃に事前に冷却されていたRFCOClを加え2分攪拌する。
その後、多少温度を上げ(但し、0℃以下)、6〜7分攪拌した後、静置することで2層に油水分離した油層を抽出することにより、目標とする生成物であるフルオロアルカノイルパーオキサイド((RFCOO)2)が得られる。なお、生成物の純度を上げるために、氷冷した飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄することが望ましい。
フッ素系溶剤(商品名AK−225:1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパンと1,3−ジクロロ−1,2,2,3,3−ペンタフルオロプロパンの1:1混合溶剤)35g中に、フルオロアルカノイルパーオキサイド、例えばパーフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイルパーオキサイド5mmolを加えた溶液に、親水基を有するモノマー、例えばアクリロイルモルフォリン(=ACMO)を24mmolとフッ素系溶剤(AK−225)50gの混合溶液を加え、窒素雰囲気下45℃にて5時間撹拌する。撹拌後、溶剤を蒸発させることで、ビス(パーフルオロ−1−メチル−2−オキサペンチレイティド)ACMOオリゴマー4.55gを得ることができる。
反応式を以下の(15)式に示す。
両末端にフルオロアルキル基を有する樹脂(ACA)0.6gを撹拌しながらエタノール17.6gに溶解する。その中にテトラエトキシシラン(和光純薬製)1.5g、ポリジメチルシロキサン(サイラプレーンFM4411(チッソ製))1.5g、コロイダルシリカ(10nm:日産化学製)メタノール溶液を加える。暫く撹拌した後、0.2Nアンモニア水1.0gを添加し、30分撹拌する。
[ナノ粒子を含有するPMMA膜の調製]
PMMA樹脂1gをTHF(テトラヒドロフラン)溶媒に溶解し、撹拌しながら、上記ナノ粒子0.015gを添加し、30分撹拌した。しかる後、室温で冷却し、PMMA膜として成形した。
PMMA樹脂1.49gをTHR溶媒20mlに溶解し、攪拌しながら、オリゴマー0.015gを添加し、30分攪拌した。しかる後、室温で冷却し、PMMA膜として成形した。
PMMA樹脂1.49gをTHR溶媒20mlに溶解し、攪拌しながら、オリゴマー+ナノコンポジット0.015gを添加し、30分攪拌した。しかる後、室温で冷却し、PMMA膜として成形した。
各例のPMMA膜についてドデカンによる接触角測定を実施し、各例のPMMA膜の表面、裏面の接触角を測定し、表面配向の度合いを確認した。接触角が大きいほど、フルオロ基を多数有することを意味する。得られた結果を表1に示す。
また、塗料や樹脂製品(自動車用部品、建材及びフェンス等の屋外製品)への応用が考えられる。
Claims (3)
- 親水基と両末端のフルオロアルキル基を有する鎖状オリゴマー部位と、3次元シリカネットワーク部位と、フッ素又はケイ素を有する有機鎖とから成り、次の(1)式
又は(2)式
で表される構造を有する、ことを特徴とするナノ粒子。 - 上記(1)式又は(2)式において、鎖状オリゴマー部位の分子量が252〜100,000であることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子。
- 請求項1又は2に記載のナノ粒子であるホスト分子と、このホスト分子に包接されたゲスト分子を含有することを特徴とするナノ粒子複合体。
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