JP2008501851A - 非水性高分子溶液中ナノ粒子の合成及び生成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)金属含有塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液を混合して反応させて、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成させる工程;
(b)金属含有チオールもしくはカルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)収集された非水溶液と高分子溶液を混合する工程;及び
(d1)工程(c)からの混合物を開裂剤と反応させ、乾燥させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程;又は
(d2)工程(c)からの混合物を乾燥させ、開裂剤と反応させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程
により高分子ナノ複合材料を製造する方法を提供する。典型的には、本発明の幾つかの実施形態において、工程(d1)において、混合物はさらに架橋剤と反応する。別の実施形態において、相溶化剤が工程(c)に添加される場合、金属チオールもしくはカルバミン酸塩は、典型的には高分子とより相溶性である。また別の実施形態において、工程(a)は相間移動触媒の存在下で生じる。
本発明の別の広い実施形態は、
(a)金属塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液を混合し、反応させて、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成させる工程;
(b)金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩は高分子とより相溶性であり及び/又は凝集を防止し、非水溶液を乾燥させ、表面処理する工程;
(d1)工程(c)からの表面処理された材料を加熱された高分子と混合して、開裂剤と反応させ、高分子ナノ複合材料を形成させる工程;又は
(d2a)工程(c)からの表面処理された材料を溶媒中に溶解又は分散させ、高分子溶液と混合する工程;及び(d2 b)工程(d2a)の生成物を開裂剤と反応させて、乾燥させ、高分子ナノ複合材料を形成させる工程
により、高分子ナノ複合材料を製造する方法を含む。典型的には、幾つかの実施形態において、工程(d1)及び(d2)において、混合物はさらに架橋剤と反応する。別の実施形態において、工程(a)は相間移動触媒の存在下で生じる。
幾つかの実施形態において、本発明で用いられる金属塩は、金属酢酸塩又は金属カルバミン酸塩(金属チオールカルバミン酸塩であってもよい)、金属塩化物及び金属アルコキシド又は金属アルキルアリール酸化物からなる群より選択される。金属塩中の金属は、典型的には、鉛、カドミウム、ゲルマニウム、スズ、鉄、コバルト、ニッケル、銅、水銀、亜鉛及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。別の実施形態において、架橋剤が用いられる場合に、架橋は、架橋化学物質により、熱により、紫外線(UV light)により、γ線により、又は電子線により行われる。相間移動触媒が用いられる実施形態において、テトラブチルアンモニウムハライド、硫酸水素テトラブチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、ベンジルトリエチルアンモニウムハライド、硫酸水素ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、臭化トリブチルヘキサデシルホスホニウム及びジアゾ-18-クラウン-6,4,7,13,16,21,24-ヘキサオキサ-1,10-ジアザビシクロ{8.8.8}ヘキサコサン(Dibenzo-18-crown-6,4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo{8.8.8}hexacosane)からなる群より選択される。
更に別の実施形態において、開裂剤は、硫化水素、過酸化水素、金属硫化物及び金属含有過酸化物からなる群より選択される。
本発明の追加の実施形態は、非水性溶媒中に溶解している高分子を金属塩と混合させ;開裂剤を混合物に添加して、反応させて、金属又は金属酸化物の分散ナノ粒子を含有する高分子ナノ複合材料を形成する工程により高分子ナノ複合材料を製造する方法を含む。
Pluoronic 17R2TM (BASFの非イオン性界面活性剤)を100 mLのTHF/デカン(1:1 v/v)混合物中に溶解させ、10 gの水素化カルシウムを添加し、室温で48時間、撹拌した。混合物を濾過して、慎重にSchlank 管に移した。この溶液に、5 gのポリスチレンを溶解させて、脱ガスした。この混合物に、四塩化ゲルマニウム(3.0 mL)を添加し、次いで23 mLの水素化アルミニウムリチウム(THF中1N)をゆっくりと添加した。反応を3時間かけて行わせ、温度を4℃以下に維持した。反応の最後に得られた溶液は、粒径分析により特徴づけられ、平均粒径分析値は5 nm未満であった。
中央のジョイントにホモジナイザーを具備し、他の2つのサイドジョイントに隔壁(septa)でカバーされた250 mL三首丸底フラスコ内にて、シリンジニードルを用いてガスを通過させた。ガスの出口は1 N NaOH 溶液中に漬けた。酢酸鉛(II)三水和物(20 g)をフラスコに仕込み、100 mLの水を添加した。塩を溶解させるためにホモジナイズして、H2Sガスを非常に緩やかに(3〜5気泡/分)、30分かけて通過させた。生成物を濾過して、100 mLの水で5回洗浄した。暗色の生成物を晶析ボウル内に集めて、120℃で5時間、真空下(8〜10 mm Hg)で乾燥させた。得られた生成物(0.25 g)を20 mLのトルエン中20 %(w/v)PMMA-BAに添加し、ホモジナイザーを用いて充分に混合させた。分散液をシリコンウェハ上にスピンコートして、60℃で30分間、真空炉内で乾燥させた。
Claims (25)
- (a)金属含有塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液とを混合して反応させ、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成する工程;
(b)金属含有チオールもしくはカルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)収集した非水溶液を高分子溶液と混合する工程;及び
(d1)工程(c)からの混合物と開裂剤とを反応させ、乾燥させて、高分子ナノ複合材料を形成する工程;又は
(d2)工程(c)からの混合物を乾燥させ、開裂剤と反応させて、高分子ナノ複合材料を形成する工程
を含む高分子ナノ複合材料の製造方法。 - 前記金属塩は、金属酢酸塩もしくは金属カルバミン酸塩、金属塩化物及び金属アルコキシド又は金属アルキルアリール酸化物からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記金属塩中の金属は、鉛、カドミウム、ゲルマニウム、スズ、鉄、コバルト、ニッケル、銅、水銀、亜鉛及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程(d1)において、前記混合物はさらに架橋剤と反応する、請求項1に記載の方法。
- 架橋化学物質により、熱により、紫外線(UV light)により、γ線により、又は電子線により、架橋される、請求項4に記載の方法。
- 前記金属チオールもしくはカルバミン酸塩が高分子とより相溶性を有し、工程(c)において相溶化剤が添加される、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)は、相間移動触媒の存在下で生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記チオールもしくはカルバミン酸塩は、アルキルチオール、アルキルカルバミン酸塩、アリールチオールもしくはポリ(オキシエーテル)チオール及びアリールカルバミン酸塩からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記相間移動触媒は、ハロゲン化テトラブチルアンモニウム、硫酸水素テトラブチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、ハロゲン化ベンジルトリエチルアンモニウム、硫酸水素ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、臭化トリブチルヘキサデシルホスホニウム及びジベンゾ-18-クラウン-6, 4,7,13,16,21,24-ヘキサオキサ-1,10-ジアザビシクロ{8,8,8}ヘキサコサン(Dibenzo-18-crown-6,4,7,13,16,21,24-Hexaoxa-1,10-diazabicyclo{8.8.8}hexacosane)からなる群より選択される、請求項7に記載の方法。
- 高分子ナノ複合材料中にナノ結晶が形成される、請求項1に記載の方法。
- 前記開裂剤は、硫化水素、過酸化水素、金属硫化物及び金属含有過酸化物からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- (a)金属塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液とを混合して反応させ、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成させる工程;
(b)前記金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩は高分子とより相溶性であり及び/又は凝集を防止するものであり、前記非水溶液を乾燥させて、表面処理をする工程;
(d1)工程(c)からの表面処理された材料を加熱した高分子と混合して、開裂剤と反応させ、高分子ナノ複合材料を形成する工程;又は
(d2a)工程(c)からの表面処理された材料を溶媒中に溶解もしくは分散させ、高分子溶液と混合させる工程;及び
(d2b)工程(d2a)の生成物と開裂剤とを反応させ、乾燥させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程
を含む高分子ナノ複合材料の製造方法。 - 高分子ナノ複合材料中にナノ結晶が形成される、請求項12に記載の方法。
- 前記金属塩は、金属酢酸塩もしくは金属カルバミン酸塩、金属塩化物及び金属アルコキシド又は金属アルキルアリール酸化物からなる群より選択される、請求項12に記載の方法。
- 工程(d1)及び(d2)において、前記混合物はさらに架橋剤と反応する、請求項12に記載の方法。
- 架橋化学物質により、熱により、紫外線(UV light)により、γ線により、又は電子線により、架橋される、請求項15に記載の方法。
- 前記開裂剤は、硫化水素、過酸化水素、金属硫化物及び金属含有過酸化物からなる群より選択される、請求項12に記載の方法。
- (a)金属含有塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液とを混合して反応させて、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成させる工程;
(b)金属含有チオールもしくはカルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)収集した非水溶液と高分子溶液とを混合する工程;及び
(d1)工程(c)からの混合物と開裂剤とを反応させ、乾燥させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程;又は
(d2)工程(c)からの混合物を乾燥させ、開裂剤と反応させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程
を含む工程により製造された高分子ナノ複合材料。 - 前記高分子ナノ複合材料は、高分子中にナノ結晶を含む、請求項18に記載の高分子ナノ複合材料。
- 前記開裂剤は、硫化水素、過酸化水素、金属硫化物及び金属含有過酸化物からなる群より選択される、請求項18に記載の方法。
- (a)金属塩の水溶液とチオール又はカルバミン酸塩の非水溶液を混合して反応させて、非水溶液中金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩を形成させる工程;
(b)金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩非水溶液を収集する工程;
(c)金属含有チオールもしくは金属含有カルバミン酸塩は高分子とより相溶性であり及び/又は凝集を防止し、非水溶液を乾燥させ表面処理する工程、;
(d1)工程(c)からの表面処理された材料を加熱した高分子と混合し、開裂剤と反応させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程;又は
(d2a)工程(c)からの表面処理された材料を溶媒中に溶解又は分散させて、高分子溶液と混合させる工程;及び
(d2b)工程(d2a)の生成物を開裂剤と反応させ、乾燥させて、高分子ナノ複合材料を形成させる工程
を含む工程により製造された高分子ナノ複合材料。 - 前記高分子ナノ複合材料は膜である、請求項21に記載の高分子ナノ複合材料。
- 前記高分子ナノ複合材料は、高分子内にナノ結晶を含む、請求項21に記載の高分子ナノ複合材料。
- 前記開裂剤は、硫化水素、過酸化水素、金属硫化物及び金属含有過酸化物からなる群より選択される、請求項21に記載の方法。
- (a)非水性溶媒中に溶解している高分子と金属塩とを混合する工程;
(b)前記混合物に開裂剤を添加し、反応させて高分子ナノ複合材料を形成させる工程
を含む、高分子ナノ複合材料の製造方法。
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