JP2009270032A - Hydrogel and method for producing it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイドロゲルおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hydrogel and a method for producing the same.
ゲル材料は、自重の数百〜数千倍の溶媒を保持できる材料として、従来より、高吸水性樹脂、紙おむつ、生理用品、ソフトコンタクトレンズ、屋内緑化用含水シート等に利用されている。また、薬物の徐放性も有し、ドラッグデリバリー等の低侵襲診断にも応用されている。また、衝撃吸収材料、制振・防音材料等への利用もされており、その用途は多岐に渡る。しかしながら、ゲル材料は、一般的に強度がなく、微小な応力で構造が破壊されてしまうため、強度が必要とされる用途には不向きである。 Gel materials have been conventionally used for highly water-absorbent resins, disposable diapers, sanitary products, soft contact lenses, water-containing sheets for indoor greening, and the like as materials capable of holding a solvent several hundred to several thousand times their own weight. It also has sustained drug release and is applied to minimally invasive diagnosis such as drug delivery. It is also used for shock absorbing materials, vibration control / soundproof materials, etc., and its uses are diverse. However, the gel material is generally not strong and the structure is destroyed by a minute stress, so that it is not suitable for an application where strength is required.
近年、従来のゲル材料から強度を大幅に向上させた、様々な新規ゲル材料が提唱されている。例えば、下記の3種のゲルは、三大高強度ゲルと称され、注目を浴びている。
(1)架橋点が主鎖に沿って動くトポロジカルゲル(例えば特許文献1)。
(2)架橋点として親水性クレイを用いたナノコンポジットゲル(例えば特許文献2)。
(3)2種類の網目構造が相互に侵入したダブルネットワークゲル(例えば特許文献3)。
In recent years, various novel gel materials have been proposed that have greatly improved strength from conventional gel materials. For example, the following three types of gels are called three major high-strength gels and are attracting attention.
(1) Topological gel in which cross-linking points move along the main chain (for example, Patent Document 1).
(2) A nanocomposite gel using hydrophilic clay as a crosslinking point (for example, Patent Document 2).
(3) A double network gel in which two types of network structures enter each other (for example, Patent Document 3).
しかしながら、(1)のゲルは、引張時の伸長度は極めて高いものの、弾性率や破断強度は充分ではない。また、製造工程が複雑である。
(2)のゲルにおいては、架橋点であるクレイの適切な選択や添加量の調節によって、伸びと強度のバランスをとることが可能である。しかしながら、クレイの添加量が増大するにつれ、透明性が失われる等の問題を有し、用途に制限がある。
(3)のゲルは、伸びおよび強度のバランスがよく、透明度の高いゲルが得られる。また、ゲル表面の摩擦係数が極めて低いことが知られている。しかしながら、その特異な表面特性のために他の基材へ接着するような用途には不向きである。
In the gel of (2), it is possible to balance elongation and strength by appropriately selecting a clay as a crosslinking point and adjusting the amount of addition. However, as the added amount of clay increases, there are problems such as loss of transparency, and there is a limit to applications.
The gel (3) has a good balance between elongation and strength, and a highly transparent gel can be obtained. It is also known that the friction coefficient of the gel surface is extremely low. However, due to its unique surface properties, it is unsuitable for applications that adhere to other substrates.
本発明は、高い強度を維持しつつ、タック性を有するハイドロゲルおよびその製造方法を提供する。 The present invention provides a hydrogel having tackiness while maintaining high strength and a method for producing the same.
本発明のハイドロゲルは、第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより形成された第一の網目構造(A)と、該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合し架橋することにより前記第一の網目構造(A)中に形成された第二の網目構造(B)とからなる相互侵入網目構造を有するハイドロゲルにおいて、前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、前記ハイドロゲル中の一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であり、前記第二の網目構造(B)の架橋度が、前記第一の網目構造(A)の架橋度よりも小さいことを特徴とする。 The hydrogel of the present invention comprises a first network structure (A) formed by polymerizing and crosslinking the first monomer (a), and a second monomer (A) in the first network structure (A). An interpenetrating network structure comprising the second network structure (B) formed in the first network structure (A) by introducing b), polymerizing and crosslinking the second monomer (b) The first monomer (a) contains 10 mol% or more of an anionic unsaturated monomer (a1) out of 100 mol% of the first monomer (a), and the second monomer (a) contains The monomer (b) contains an anionic unsaturated monomer (b1), and the molar ratio of the unit derived from one monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel ((a ) / (B)) is 1/5 to 1/100, Degree of crosslinking of the network structure (B) may be smaller than the degree of crosslinking the first network structure (A).
また、本発明のハイドロゲルは、第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより形成された第一の網目構造(A)と、該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合することにより前記第一の網目構造(A)中に形成されたポリマー(B’)とからなるセミ相互侵入網目構造を有するハイドロゲルにおいて、前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であることを特徴とする。 The hydrogel of the present invention comprises a first network structure (A) formed by polymerizing and crosslinking the first monomer (a), and a second network structure in the first network structure (A). It has a semi-interpenetrating network structure composed of the polymer (B ′) formed in the first network structure (A) by introducing the monomer (b) and polymerizing the second monomer (b). In the hydrogel, the first monomer (a) contains 10 mol% or more of the anionic unsaturated monomer (a1) in 100 mol% of the first monomer (a), and the second monomer ( b) contains an anionic unsaturated monomer (b1), the molar ratio of the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel ((a) / (B)) is 1/5 to 1/100 And butterflies.
本発明のハイドロゲルの製造方法は、(x)第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより第一の網目構造(A)を形成する工程と、(y)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合し架橋することにより前記第一の網目構造(A)中に第二の網目構造(B)を形成する工程とを有する、相互侵入網目構造を有するハイドロゲルの製造方法において、前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であり、前記第二の網目構造(B)の架橋度が、前記第一の網目構造(A)の架橋度よりも小さいことを特徴とする。 The hydrogel production method of the present invention comprises (x) a step of polymerizing and crosslinking the first monomer (a) to form the first network structure (A), and (y) the first network structure. The second network structure (B) is introduced into the first network structure (A) by introducing the second monomer (b) into (A) and polymerizing and crosslinking the second monomer (b). In the method for producing a hydrogel having an interpenetrating network structure, wherein the first monomer (a) is anionic unsaturated in 100 mol% of the first monomer (a) The monomer (a1) is contained in an amount of 10 mol% or more, the second monomer (b) contains an anionic unsaturated monomer (b1), a unit derived from the first monomer (a) in the hydrogel and the second The molar ratio of units derived from the monomer (b) ((a) / b)) is 1 / 5-1 / 100, degree of crosslinking of the second network structure (B) may be smaller than the degree of crosslinking the first network structure (A).
また、本発明のハイドロゲルの製造方法は、(x)第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより第一の網目構造(A)を形成する工程と、(y’)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合することにより前記第一の網目構造(A)中にポリマー(B’)を形成する工程とを有する、セミ相互侵入網目構造を有するハイドロゲルの製造方法において、前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であることを特徴とする。 The hydrogel production method of the present invention comprises (x) a step of forming the first network structure (A) by polymerizing and crosslinking the first monomer (a), and (y ′) the first The second monomer (b) is introduced into the network structure (A) of the polymer, and the second monomer (b) is polymerized to form the polymer (B ′) in the first network structure (A). A hydrogel having a semi-interpenetrating network structure, wherein the first monomer (a) is an anionic unsaturated monomer out of 100 mol% of the first monomer (a). (A1) 10 mol% or more, the second monomer (b) contains an anionic unsaturated monomer (b1), a unit derived from the first monomer (a) in the hydrogel and a second Molar ratio with unit derived from monomer (b) ((a) (B)), characterized in that a 1 / 5-1 / 100.
本発明のハイドロゲルは、高い強度を維持しつつ、タック性を有する。
本発明のハイドロゲルの製造方法によれば、高い強度を維持しつつ、タック性を有するハイドロゲルを製造できる。
The hydrogel of the present invention has tackiness while maintaining high strength.
According to the method for producing a hydrogel of the present invention, a hydrogel having tackiness can be produced while maintaining high strength.
<ハイドロゲル>
ハイドロゲルとは、ポリマーで構成された網目構造中に水を溶媒として取り込んでいるゲルを意味する。
本発明のハイドロゲルに含まれる溶媒の量は、特に限定されない。また、ハイドロゲルの物性に影響が出ない程度に、水に溶解する溶媒や水と混和する溶媒を含んでもいてもよい。
<Hydrogel>
The hydrogel means a gel in which water is incorporated as a solvent in a network structure composed of a polymer.
The amount of the solvent contained in the hydrogel of the present invention is not particularly limited. Further, it may contain a solvent that dissolves in water or a solvent that is miscible with water to the extent that the physical properties of the hydrogel are not affected.
本発明のハイドロゲルとしては、下記の2種類のハイドロゲルが挙げられる。
(i)第一の網目構造(A)と、該第一の網目構造(A)中に形成された第二の網目構造(B)とからなる相互侵入網目構造を有するハイドロゲル。
(ii)第一の網目構造(A)と、該第一の網目構造(A)中に形成されたポリマー(B’)とからなるセミ相互侵入網目構造を有するハイドロゲル。
Examples of the hydrogel of the present invention include the following two types of hydrogels.
(I) A hydrogel having an interpenetrating network structure comprising a first network structure (A) and a second network structure (B) formed in the first network structure (A).
(Ii) A hydrogel having a semi-interpenetrating network structure comprising the first network structure (A) and the polymer (B ′) formed in the first network structure (A).
網目構造とは、不飽和モノマーを重合することにより形成されたポリマー同士を架橋することにより、三次元に張り巡らされた網の目のような構造を意味する。該構造は、直鎖状のポリマーとは異なり、網目内に各種溶媒を保持できる。
不飽和モノマーとは、1分子中に1個以上の炭素−炭素不飽和二重結合を有するモノマーを意味する。
The network structure means a network-like structure stretched three-dimensionally by cross-linking polymers formed by polymerizing unsaturated monomers. Unlike the linear polymer, the structure can hold various solvents in the network.
An unsaturated monomer means a monomer having one or more carbon-carbon unsaturated double bonds in one molecule.
相互侵入網目構造とは、第一の網目構造(A)および第二の網目構造(B)の2つの網目構造が重なり合い、相互に絡み合っている構造を意味する。
セミ相互侵入網目構造とは、第一の網目構造(A)と、架橋点を有さない直鎖状のポリマー(B’)とが別々に存在するのではなく、相互に絡み合っている構造を意味する。
The interpenetrating network structure means a structure in which two network structures of the first network structure (A) and the second network structure (B) are overlapped and intertwined with each other.
The semi-interpenetrating network structure is a structure in which the first network structure (A) and the linear polymer (B ′) having no crosslinking point do not exist separately but are intertwined with each other. means.
(第一の網目構造(A))
第一の網目構造(A)は、第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより形成された網目構造である。
第一のモノマー(a)は、アニオン性不飽和モノマー(a1)と、必要に応じて他の不飽和モノマー(a2)とを含む混合物である。
(First network structure (A))
The first network structure (A) is a network structure formed by polymerizing and crosslinking the first monomer (a).
The first monomer (a) is a mixture containing an anionic unsaturated monomer (a1) and, if necessary, another unsaturated monomer (a2).
アニオン性不飽和モノマー(a1)とは、水中において負に帯電するモノマーを意味する。第一の網目構造(A)を第二のモノマー(b)の水溶液に浸漬した際、第一の網目構造(A)を構成するアニオン性不飽和モノマー(a1)に由来する単位の酸性基が解離することで、アニオン同士が反発して膨潤挙動を発現し、第二のモノマー(b)を第一の網目構造(A)内に導入することが可能となる。 The anionic unsaturated monomer (a1) means a monomer that is negatively charged in water. When the first network structure (A) is immersed in the aqueous solution of the second monomer (b), the acidic group of the unit derived from the anionic unsaturated monomer (a1) constituting the first network structure (A) By dissociating, the anions repel each other to develop swelling behavior, and the second monomer (b) can be introduced into the first network structure (A).
アニオン性不飽和モノマー(a1)としては、スルホン酸基を有する不飽和モノマー(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸等)、カルボン酸基を有する不飽和モノマー(アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸等)、リン酸基を有する不飽和モノマー(メタクリルオキシエチルトリメリック酸等)、これらの塩等が挙げられる。
アニオン性不飽和モノマー(a1)としては、第二のモノマーを導入する観点から、スルホン酸基を有する不飽和モノマーが好ましい。
Examples of the anionic unsaturated monomer (a1) include unsaturated monomers having a sulfonic acid group (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, p-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, etc.), unsaturated having a carboxylic acid group Examples thereof include monomers (acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, succinic acid, itaconic acid, etc.), unsaturated monomers having a phosphoric acid group (methacryloxyethyl trimeric acid, etc.), salts thereof and the like.
As the anionic unsaturated monomer (a1), an unsaturated monomer having a sulfonic acid group is preferable from the viewpoint of introducing the second monomer.
他の不飽和モノマー(a2)としては、カチオン性不飽和モノマー、ノニオン性不飽和モノマー等が挙げられる。中でも他の不飽和モノマー(a2)としてノニオン性不飽和モノマーを用い、これとアニオン性不飽和モノマー(a1)を共重合させることで従来にない強度を発現させることができる。 Examples of the other unsaturated monomer (a2) include a cationic unsaturated monomer and a nonionic unsaturated monomer. Among them, a nonionic unsaturated monomer is used as the other unsaturated monomer (a2), and this and an anionic unsaturated monomer (a1) are copolymerized, whereby unprecedented strength can be expressed.
ノニオン性不飽和モノマーとは、水中において正負いずれにも帯電しない、また帯電しても極めて微弱であるモノマーを意味する。ノニオン性不飽和モノマーは、水溶性であるものが好ましい。 The nonionic unsaturated monomer means a monomer that is not charged either positively or negatively in water and is extremely weak even when charged. The nonionic unsaturated monomer is preferably water-soluble.
ノニオン性不飽和モノマーとしては、公知の水溶性モノマーが挙げられ、例えば、アクリルアミド誘導体(アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリロイルモルホリン等)、メタクリルアミド誘導体(メタクリルアミド、ジメチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、メタクリロイルモルホリン等)、アクリレート(ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート等)、メタクリレート(ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート等)、アクリロニトリル、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、酢酸ビニル等が挙げられる。ノニオン性不飽和モノマー(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ノニオン性不飽和モノマーとしては、機械強度発現の点から、アクリルアミド誘導体、メタクリルアミド誘導体が好ましい。
Nonionic unsaturated monomers include known water-soluble monomers such as acrylamide derivatives (acrylamide, dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-methylolacrylamide, acryloylmorpholine, etc.), methacrylamide derivatives (methacrylamide, dimethyl). Methacrylamide, N-isopropylmethacrylamide, N-methylolmethacrylamide, methacryloylmorpholine, etc., acrylate (hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, etc.), methacrylate (hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl) Methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethyl Mino propyl methacrylate), acrylonitrile, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, N- vinylpyrrolidone, vinyl acetate and the like. A nonionic unsaturated monomer (a1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
As the nonionic unsaturated monomer, an acrylamide derivative and a methacrylamide derivative are preferable from the viewpoint of mechanical strength.
他の不飽和モノマー(a2)としての、水溶性の乏しいノニオン性不飽和モノマーは、アルキル(メタ)アクリレート(メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等、反応性官能基を有する(メタ)アクリレート(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)等が挙げられる。
カチオン性不飽和モノマーとしては、炭素−炭素不飽和二重結合を有する4級アンモニウム塩(メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等)が挙げられる。
他の不飽和モノマー(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Nonionic unsaturated monomers having poor water solubility as other unsaturated monomers (a2) are alkyl (meth) acrylates (methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl acrylate). , (Meth) acrylate (2-hydroxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, etc.) having a reactive functional group, such as lauryl (meth) acrylate and stearyl (meth) acrylate.
Examples of the cationic unsaturated monomer include quaternary ammonium salts (methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride and the like) having a carbon-carbon unsaturated double bond.
As the other unsaturated monomer (a2), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
アニオン性不飽和モノマー(a1)の割合は、第一のモノマー(a)の100モル%のうち、10モル%以上であり、30モル%以上がより好ましい。アニオン性不飽和モノマー(a1)の割合が10モル%未満であると、第一の網目構造(A)の膨潤が不充分なものとなり、第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入することが困難となることから、ハイドロゲルの機械特性やタック性を損なう場合がある。 The proportion of the anionic unsaturated monomer (a1) is 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, out of 100 mol% of the first monomer (a). When the proportion of the anionic unsaturated monomer (a1) is less than 10 mol%, the first network structure (A) is insufficiently swelled, and the second monomer is contained in the first network structure (A). Since it becomes difficult to introduce (b), the mechanical properties and tackiness of the hydrogel may be impaired.
他の不飽和モノマー(a2)の割合は、ハイドロゲルの特性を損なわない範囲であり、第一のモノマー(a)の100モル%のうち、0〜90モル%が好ましい。他の不飽和モノマー(a2)の割合が90モル%を超えると、第一の網目構造(A)の膨潤が不充分なものとなり、第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入することが困難となることから、ハイドロゲルの機械特性やタック性を損なう場合がある。 The ratio of another unsaturated monomer (a2) is a range which does not impair the characteristic of hydrogel, and 0-90 mol% is preferable among 100 mol% of 1st monomer (a). When the proportion of the other unsaturated monomer (a2) exceeds 90 mol%, the first network structure (A) is insufficiently swelled, and the second monomer (A) is contained in the first network structure (A). Since it becomes difficult to introduce b), the mechanical properties and tackiness of the hydrogel may be impaired.
また、他の不飽和モノマー(a2)として水溶性ノニオン性不飽和モノマーを用いる場合、第一のモノマー(a)の100モル%のうち、該水溶性ノニオン性不飽和モノマーを70〜90モル%含むことで、従来にない強度を発現することが出来る。
また、第一の網目を構成するノニオン性モノマー単位と第二の網目を構成するアニオン性不飽和モノマー(b1)の間で相互作用による錯体を形成しうる組合せの場合、第二のモノマーを重合させるときに均一に反応が進まず、強度にむらが出る可能性があるので、そのような組合せ以外が望ましい。他の不飽和モノマー(a2)としてアクリルアミド、アニオン性不飽和モノマー(b1)としてアクリル酸を用いるような組合せでは均一なゲルが得られない場合がある。
Moreover, when using a water-soluble nonionic unsaturated monomer as another unsaturated monomer (a2), the water-soluble nonionic unsaturated monomer is 70-90 mol% out of 100 mol% of the first monomer (a). By including, unprecedented strength can be expressed.
In the case of a combination capable of forming a complex by interaction between the nonionic monomer unit constituting the first network and the anionic unsaturated monomer (b1) constituting the second network, the second monomer is polymerized. Since the reaction does not progress uniformly and the strength may be uneven when the mixture is used, other combinations are desirable. A combination of acrylamide as the other unsaturated monomer (a2) and acrylic acid as the anionic unsaturated monomer (b1) may not provide a uniform gel.
(第二の網目構造(B))
第二の網目構造(B)は、第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合し架橋することにより前記第一の網目構造(A)中に形成された網目構造である。
第二のモノマー(b)は、アニオン性不飽和モノマー(b1)と、必要に応じて他の不飽和モノマー(b2)とを含むモノマーまたは混合物である。
(Second network structure (B))
The second network structure (B) is obtained by introducing the second monomer (b) into the first network structure (A), polymerizing and crosslinking the second monomer (b). It is a network structure formed in the network structure (A).
The second monomer (b) is a monomer or a mixture containing an anionic unsaturated monomer (b1) and, if necessary, another unsaturated monomer (b2).
アニオン性不飽和モノマー(b1)としては、スルホン酸基を有する不飽和モノマー(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸等)、カルボン酸基を有する不飽和モノマー(アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸等)、リン酸基を有する不飽和モノマー(メタクリルオキシエチルトリメリック酸等)、これらの塩等が挙げられる。
アニオン性不飽和モノマー(b1)としては、第一の網目構造に導入される観点から、カルボン酸基を有する不飽和モノマーが好ましい。
アニオン性不飽和モノマー(b1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the anionic unsaturated monomer (b1) include unsaturated monomers having a sulfonic acid group (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, p-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, etc.), unsaturated having a carboxylic acid group Examples thereof include monomers (acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, succinic acid, itaconic acid, etc.), unsaturated monomers having a phosphoric acid group (methacryloxyethyl trimeric acid, etc.), salts thereof and the like.
As the anionic unsaturated monomer (b1), an unsaturated monomer having a carboxylic acid group is preferable from the viewpoint of introduction into the first network structure.
An anionic unsaturated monomer (b1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
アニオン性不飽和モノマー(b1)の割合は、第二のモノマー(b)の100モル%のうち、5モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、さらに好ましくは70モル%以上、最も好ましくは100モル%である。 The proportion of the anionic unsaturated monomer (b1) is preferably 5 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, further preferably 70 mol% or more, out of 100 mol% of the second monomer (b). Preferably it is 100 mol%.
(ポリマー(B’))
ポリマー(B’)は、第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合することにより前記第一の網目構造(A)中に形成された架橋点を有さない直鎖状のポリマーである。
(Polymer (B '))
The polymer (B ′) is prepared by introducing the second monomer (b) into the first network structure (A) and polymerizing the second monomer (b). It is a linear polymer having no crosslinking points formed therein.
第二のモノマー(b)は、アニオン性不飽和モノマー(b1)と、必要に応じて他の不飽和モノマー(b2)とを含むモノマーまたは混合物である。
アニオン性不飽和モノマー(b1)の種類、割合は、第二の網目構造(B)におけるアニオン性不飽和モノマー(b1)と同様である。
The second monomer (b) is a monomer or a mixture containing an anionic unsaturated monomer (b1) and, if necessary, another unsaturated monomer (b2).
The kind and ratio of the anionic unsaturated monomer (b1) are the same as those of the anionic unsaturated monomer (b1) in the second network structure (B).
(ハイドロゲル)
本発明のハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))は、引張時に良好な伸びと強度を発現する点から、1/5〜1/100であり、1/7〜1/80が好ましく、1/10〜1/50がより好ましい。第二のモノマー(b)に由来する単位が前記モル比(1/5)より少なくなると、引張時に充分な伸びを発現できない場合がある。第二のモノマー(b)に由来する単位が前記モル比(1/100)より多くなると、引張時に充分な強度を発現できない場合がある。
(Hydrogel)
The molar ratio ((a) / (b)) between the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel of the present invention is good elongation during tension. From the point of expressing strength, it is 1/5 to 1/100, preferably 1/7 to 1/80, and more preferably 1/10 to 1/50. If the unit derived from the second monomer (b) is less than the molar ratio (1/5), sufficient elongation may not be exhibited during tension. When the unit derived from the second monomer (b) is larger than the molar ratio (1/100), sufficient strength may not be exhibited at the time of tension.
本発明のハイドロゲルにおいては、第二の網目構造(B)の架橋度を、第一の網目構造(A)の架橋度よりも小さくする必要がある。第二の網目構造(B)の架橋度が第一の網目構造(A)の架橋度以上であると、ハイドロゲルの機械特性、特に伸びを損なう場合がある。
架橋度とは、架橋を後述の方法(α)で行う場合は、モノマー100モル%に対する多官能モノマーの添加量を意味する。架橋をその他の方法で行う場合は、ポリマーを構成するモノマー単位のうち、架橋に寄与しているモノマー単位の割合を架橋点が結び付けているポリマー鎖の数で割った値で表せる。架橋点が結び付けているポリマー鎖の数とは、例えば2種のモノマーを反応させて架橋点とする場合には2である。3価に帯電したホウ酸でイオン結合させる場合には3である。
In the hydrogel of the present invention, it is necessary to make the degree of crosslinking of the second network structure (B) smaller than the degree of crosslinking of the first network structure (A). If the degree of cross-linking of the second network structure (B) is greater than or equal to the degree of cross-linking of the first network structure (A), the mechanical properties of the hydrogel, particularly elongation, may be impaired.
The degree of crosslinking means the amount of polyfunctional monomer added to 100 mol% of monomer when crosslinking is performed by the method (α) described later. When the crosslinking is performed by other methods, the ratio of the monomer units contributing to the crosslinking among the monomer units constituting the polymer can be represented by a value obtained by dividing the ratio by the number of polymer chains linked to the crosslinking points. The number of polymer chains to which the crosslinking points are linked is 2 when, for example, two monomers are reacted to form a crosslinking point. In the case of ionic bonding with trivalent charged boric acid, it is 3.
本発明のハイドロゲルには、必要に応じて、公知の着色剤、可塑剤、安定剤、強化剤、無機フィラー、耐衝撃性改質剤、難燃剤等の添加剤を配合してもよい。 If necessary, the hydrogel of the present invention may contain additives such as known colorants, plasticizers, stabilizers, reinforcing agents, inorganic fillers, impact modifiers, flame retardants and the like.
<ハイドロゲルの製造方法>
本発明のハイドロゲルの製造方法としては、下記の2種類の製造方法が挙げられる。
(I)(x)第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより第一の網目構造(A)を形成する工程と、(y)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合し架橋することにより前記第一の網目構造(A)中に第二の網目構造(B)を形成する工程とを有する製造方法。
(II)(x)第一のモノマー(a)を重合し架橋することにより第一の網目構造(A)を形成する工程と、(y’)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合することにより前記第一の網目構造(A)中にポリマー(B’)を形成する工程とを有する製造方法。
<Method for producing hydrogel>
As a manufacturing method of the hydrogel of this invention, the following two types of manufacturing methods are mentioned.
(I) (x) a step of polymerizing and crosslinking the first monomer (a) to form a first network structure (A), and (y) a second in the first network structure (A). And the second monomer (b) is polymerized and crosslinked to form a second network structure (B) in the first network structure (A). Production method.
(II) (x) a step of polymerizing and crosslinking the first monomer (a) to form a first network structure (A), and (y ′) a second network in the first network structure (A). A step of introducing a second monomer (b) and polymerizing the second monomer (b) to form a polymer (B ′) in the first network structure (A).
(工程(x))
まず、第一のモノマー(a)、重合開始剤等を、水に溶かして第一のモノマー水溶液を調製する。
ついで、第一の水溶液を容器や枠へ流し込み、該水溶液に熱または光を当てることにより、第一のモノマー(a)を重合させ、ポリマーとする。
該ポリマーの架橋は、第一のモノマー(a)の重合と同時に行ってもよく、ポリマーを得た後に行ってもよい。
以上のようにして、第一の網目構造(A)を有する、任意の形状のゲルが得られる。
(Process (x))
First, the first monomer (a), the polymerization initiator, and the like are dissolved in water to prepare a first aqueous monomer solution.
Then, the first monomer (a) is polymerized by pouring the first aqueous solution into a container or a frame and applying heat or light to the aqueous solution.
The crosslinking of the polymer may be performed simultaneously with the polymerization of the first monomer (a) or after the polymer is obtained.
As described above, an arbitrarily shaped gel having the first network structure (A) is obtained.
重合方法としては、熱重合開始剤によるラジカル重合法や、光重合開始剤による光重合法が挙げられる。
熱重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の一般的な水溶性重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系開始剤等の一般的な光重合開始剤が挙げられる。
Examples of the polymerization method include a radical polymerization method using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization method using a photopolymerization initiator.
Examples of the thermal polymerization initiator include general water-soluble polymerization initiators such as potassium persulfate and ammonium persulfate.
Examples of the photopolymerization initiator include general photopolymerization initiators such as benzophenone-based initiators.
架橋方法としては、化学結合による架橋方法、イオン結合による架橋方法、物理的架橋方法等が挙げられる。具体的には、下記の架橋方法が挙げられ、特殊な設備を必要としない、製造工程が複雑にならない、操作が簡便である、網目構造を制御しやすい点から、方法(α)が好ましい。 Examples of the crosslinking method include a crosslinking method using a chemical bond, a crosslinking method using an ionic bond, and a physical crosslinking method. Specific examples include the following crosslinking method, and the method (α) is preferable because it does not require special equipment, does not complicate the manufacturing process, is simple in operation, and easily controls the network structure.
(α)1分子中に2個以上の炭素−炭素不飽和二重結合を有する多官能モノマーを第一のモノマー(a)とともに用いて、重合と同時に架橋する方法。
(β)放射線照射によってポリマー中にラジカルを発生させて架橋する方法。
(γ)ポリマーを構成する不飽和モノマーに由来する単位の側鎖の官能基同士を直接反応させる方法。
(δ)ポリマーを構成する不飽和モノマーに由来する単位の側鎖の官能基同士を橋架け剤で架橋する方法。
(ε)多価金属イオン(銅イオン、亜鉛イオン、カルシウムイオン等)を用いて、イオン結合または配位結合によって架橋する方法。
(Α) A method in which a polyfunctional monomer having two or more carbon-carbon unsaturated double bonds in one molecule is used together with the first monomer (a) to crosslink simultaneously with polymerization.
(Β) A method in which radicals are generated in the polymer by irradiation to crosslink.
(Γ) A method in which functional groups of side chains of units derived from unsaturated monomers constituting a polymer are directly reacted with each other.
(Δ) A method of cross-linking functional groups of side chains of units derived from unsaturated monomers constituting the polymer with a crosslinking agent.
(Ε) A method in which polyvalent metal ions (copper ions, zinc ions, calcium ions, etc.) are used for crosslinking by ionic bonds or coordinate bonds.
多官能モノマーとしては、N,N−メチレンビスアクリルアミド、モノエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、モノプロピレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。 Examples of the polyfunctional monomer include N, N-methylenebisacrylamide, monoethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, monopropylene glycol dimethacrylate, and the like.
多官能モノマーの添加量は、第一のモノマー(a)の100モル%に対して、0.5〜10モル%が好ましく、1〜8モル%がより好ましく、1〜6モル%が更に好ましく、1〜4モル%が特に好ましい。多官能モノマーの添加量が0.5モル%未満であると、第一の網目構造(A)を有するゲルの形状を保つことが困難となり、第二のモノマー(b)を導入する際の取り扱いが困難となる場合がある。多官能モノマーの添加量が10モル%を超えると、第一の網目構造(A)が充分に膨潤せず、第二のモノマー(b)を充分に吸収させることが困難となる場合がある。 The addition amount of the polyfunctional monomer is preferably 0.5 to 10 mol%, more preferably 1 to 8 mol%, still more preferably 1 to 6 mol% with respect to 100 mol% of the first monomer (a). 1 to 4 mol% is particularly preferable. When the addition amount of the polyfunctional monomer is less than 0.5 mol%, it is difficult to maintain the shape of the gel having the first network structure (A), and handling when the second monomer (b) is introduced. May be difficult. When the addition amount of the polyfunctional monomer exceeds 10 mol%, the first network structure (A) may not swell sufficiently, and it may be difficult to sufficiently absorb the second monomer (b).
(工程(y))
第一の網目構造(A)中に、第二のモノマー(b)、重合開始剤等を導入することによって、第一の網目構造(A)中に含まれる溶媒に第二のモノマー(b)、重合開始剤等を均一に拡散させる。
ついで、第二のモノマー(b)が導入された第一の網目構造(A)に熱または光を当てることにより、第二のモノマー(b)を重合させ、ポリマーとする。
該ポリマーの架橋は、第二のモノマー(b)の重合と同時に行ってもよく、ポリマーを得た後に行ってもよい。
以上のようにして、第一の網目構造(A)中に第二の網目構造(B)を形成することにより、相互侵入網目構造を有する、任意の形状のハイドロゲルが得られる。
(Process (y))
By introducing the second monomer (b), a polymerization initiator, etc. into the first network structure (A), the second monomer (b) is added to the solvent contained in the first network structure (A). The polymerization initiator is uniformly diffused.
Next, the second monomer (b) is polymerized by applying heat or light to the first network structure (A) in which the second monomer (b) is introduced.
The crosslinking of the polymer may be performed simultaneously with the polymerization of the second monomer (b) or may be performed after obtaining the polymer.
By forming the second network structure (B) in the first network structure (A) as described above, a hydrogel having an arbitrary shape having an interpenetrating network structure can be obtained.
導入方法としては、第二のモノマー(b)、重合開始剤等を溶解した第二の水溶液中に、第一の網目構造(A)を有するゲルを浸漬し、第一の網目構造(A)が吸水し、膨潤していく過程で、第二のモノマー(b)を第一の網目構造(A)内に取り込ませる方法が簡便である。 As an introduction method, the gel having the first network structure (A) is immersed in the second aqueous solution in which the second monomer (b), the polymerization initiator and the like are dissolved, and the first network structure (A). The method of incorporating the second monomer (b) into the first network structure (A) in the process of water absorption and swelling is simple.
重合方法は、工程(x)における重合方法と同様である。
なお、第一の網目構造(A)が不透明で充分に光を透過しない場合には、熱重合開始剤によるラジカル重合法が好ましい。また、温度によって挙動の変わる不飽和モノマーを用いる場合には、光重合開始剤による光重合法が好ましい場合もある。
第一モノマー(a)の重合方法と、第二のモノマー(b)の重合方法は、異なっていてもよい。
The polymerization method is the same as the polymerization method in step (x).
In addition, when the 1st network structure (A) is opaque and does not permeate | transmit light enough, the radical polymerization method by a thermal-polymerization initiator is preferable. In addition, when an unsaturated monomer whose behavior changes with temperature is used, a photopolymerization method using a photopolymerization initiator may be preferable.
The polymerization method of the first monomer (a) and the polymerization method of the second monomer (b) may be different.
架橋方法は、工程(x)における重合方法と同様であり、方法(α)が好ましい。
多官能モノマーの添加量は、工程(x)における多官能モノマーの添加量よりも少なくする必要がある。
The crosslinking method is the same as the polymerization method in the step (x), and the method (α) is preferable.
The addition amount of the polyfunctional monomer needs to be smaller than the addition amount of the polyfunctional monomer in the step (x).
(工程(y’))
第一の網目構造(A)中に、第二のモノマー(b)、重合開始剤等を導入することによって、第一の網目構造(A)中に含まれる溶媒に第二のモノマー(b)、重合開始剤等を均一に拡散させる。
ついで、第二のモノマー(b)が導入された第一の網目構造(A)に熱または光を当てることにより、第二のモノマー(b)を重合させ、ポリマー(B’)とする。
以上のようにして、第一の網目構造(A)中にポリマー(B’)を形成することにより、セミ相互侵入網目構造を有する、任意の形状のハイドロゲルが得られる。
導入方法および重合方法は、工程(y)における導入方法および重合方法と同様である。
(Process (y ′))
By introducing the second monomer (b), a polymerization initiator, etc. into the first network structure (A), the second monomer (b) is added to the solvent contained in the first network structure (A). The polymerization initiator is uniformly diffused.
Next, the second monomer (b) is polymerized by applying heat or light to the first network structure (A) into which the second monomer (b) has been introduced to obtain a polymer (B ′).
By forming the polymer (B ′) in the first network structure (A) as described above, a hydrogel having an arbitrary shape having a semi-interpenetrating network structure can be obtained.
The introduction method and the polymerization method are the same as the introduction method and the polymerization method in step (y).
以上説明した本発明のハイドロゲルの製造方法にあっては、特定のモノマーを特定の割合にて用いているため、高い強度を維持しつつ、タック性を有するハイドロゲルを製造できる。該ハイドロゲルは、従来以上の強度が必要とされる用途への利用が可能となる。しかも、一定範囲内での伸長では引張による構造破壊がなく、ヒステリシスがないために、応力が繰り返し掛かる用途への利用が可能となる。 In the hydrogel production method of the present invention described above, since a specific monomer is used at a specific ratio, a hydrogel having tackiness can be manufactured while maintaining high strength. The hydrogel can be used for applications that require higher strength than conventional ones. In addition, when the elongation is within a certain range, there is no structural breakage due to tension and there is no hysteresis, so that it can be used for applications where stress is repeatedly applied.
本発明のハイドロゲルの用途によっては、第二のモノマー(b)からなるポリマーを架橋する必要がないこともある。ハイドロゲルに求められる物性に応じて、相互侵入網目構造と、セミ相互侵入網目構造とを自由に選択できる。 Depending on the use of the hydrogel of the present invention, it may not be necessary to crosslink the polymer comprising the second monomer (b). The interpenetrating network structure and the semi-interpenetrating network structure can be freely selected according to the physical properties required for the hydrogel.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下の記載において、特に断らない限り「部」は「質量部」、「%」は「モル%」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the following description, “part” means “part by mass” and “%” means “mol%” unless otherwise specified.
(実施例1)
工程(x):
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の100%からなる第一のモノマー(a)と、第一のモノマー(a)の100%に対して4%のN,N−メチレンビスアクリルアミドと、第一のモノマー(a)の100%に対して0.1%の光重合開始剤(チバガイギー社製、DAROCURE1173、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン)とを、第一のモノマー(a)の100部に対して300部の蒸留水に溶かし、第一のモノマー水溶液を調製した。
Example 1
Step (x):
A first monomer (a) comprising 100% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 4% N, N-methylenebisacrylamide with respect to 100% of the first monomer (a), 0.1% of photopolymerization initiator (Ciba Geigy, DAROCURE 1173, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one) with respect to 100% of one monomer (a), 100 parts of the monomer (a) were dissolved in 300 parts of distilled water to prepare a first monomer aqueous solution.
窒素バブリングによって第一のモノマー水溶液から溶存酸素を除去した後、第一のモノマー水溶液を、シリコーンゴムで周囲をシールしたガラス板間に流し込み、第一のモノマー水溶液に、ケミカルランプ(東芝社製、捕虫器用蛍光灯FL20S・BL−A)を用いて、1分間の照射エネルギー120mJ/cm2にて90分間紫外線を照射し、重合を完結させ、第一の網目構造(A)を有するゲルを得た。 After removing dissolved oxygen from the first monomer aqueous solution by nitrogen bubbling, the first monomer aqueous solution is poured between glass plates sealed around with silicone rubber, and the chemical solution (manufactured by Toshiba Corporation, Using a fluorescent lamp for insect trap FL20S / BL-A), ultraviolet rays are irradiated for 90 minutes at an irradiation energy of 120 mJ / cm 2 for 1 minute to complete the polymerization, and a gel having the first network structure (A) is obtained. It was.
工程(y):
アクリル酸の100%からなる第二のモノマー(b)と、第二のモノマー(b)の100%に対して0.1%のN,N−メチレンビスアクリルアミドと、第二のモノマー(b)の100%に対して0.001%の光重合開始剤(同上)とを、第二のモノマー(b)の100部に対して300部の蒸留水に溶かし、第二のモノマー水溶液を調製した。
Step (y):
A second monomer (b) comprising 100% of acrylic acid, 0.1% N, N-methylenebisacrylamide with respect to 100% of the second monomer (b), and a second monomer (b) 0.001% of the photopolymerization initiator (same as above) was dissolved in 100 parts of the second monomer (b) in 300 parts of distilled water to prepare a second aqueous monomer solution. .
窒素バブリングによって第二のモノマー水溶液から溶存酸素を除去した後、第二のモノマー水溶液に、第一の網目構造(A)を有するゲルを浸漬し、この状態で一晩放置することで、第二のモノマー水溶液を第一の網目構造(A)に充分に吸収させた。
第二のモノマー水溶液で充分に膨潤した第一の網目構造(A)を有するゲルをガラス板にて挟みこみ、該ゲルに、ケミカルランプ(同上)を用いて、1分間の照射エネルギー120mJ/cm2にて90分間紫外線を照射し、重合を完結させ、第一の網目構造(A)中に第二の網目構造(B)が形成された相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
After removing dissolved oxygen from the second monomer aqueous solution by nitrogen bubbling, the gel having the first network structure (A) is immersed in the second monomer aqueous solution and left in this state overnight. The monomer aqueous solution was sufficiently absorbed in the first network structure (A).
A gel having a first network structure (A) sufficiently swollen with the second monomer aqueous solution is sandwiched between glass plates, and a chemical lamp (same as above) is used to irradiate the gel with an energy of 120 mJ / cm for 1 minute. Ultraviolet rays were irradiated at 2 for 90 minutes to complete the polymerization, and a hydrogel having an interpenetrating network structure in which the second network structure (B) was formed in the first network structure (A) was obtained.
(実施例2)
第二のモノマー(b)を、アクリル酸の70%およびアクリルアミドの30%からなる混合物に変更した以外は、実施例1と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 2)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the second monomer (b) was changed to a mixture composed of 70% acrylic acid and 30% acrylamide.
(実施例3)
第二のモノマー(b)を、アクリル酸の30%およびアクリルアミドの70%からなる混合物に変更した以外は、実施例1と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 3)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the second monomer (b) was changed to a mixture composed of 30% acrylic acid and 70% acrylamide.
(実施例4)
第二の水溶液の調製に用いたN,N−メチレンビスアクリルアミドの添加量を0.1%から0%に変更した以外は、実施例1と同様の方法によりセミ相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
Example 4
A hydrogel having a semi-interpenetrating network structure in the same manner as in Example 1 except that the amount of N, N-methylenebisacrylamide used in the preparation of the second aqueous solution was changed from 0.1% to 0%. Got.
(実施例5)
第一のモノマー(a)を、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の30%およびN−メチロールアクリルアミドの70%からなる混合物に変更し、第一の水溶液の調製に用いたN,N−メチレンビスアクリルアミドの添加量を4%から2%に変更し、蒸留水の使用量を300部から400部に変更した以外は、実施例1と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 5)
The first monomer (a) was changed to a mixture consisting of 30% 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and 70% N-methylolacrylamide, and the N, N- used in the preparation of the first aqueous solution. A hydrogel having an interpenetrating network structure was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of methylenebisacrylamide added was changed from 4% to 2% and the amount of distilled water used was changed from 300 parts to 400 parts. Obtained.
(実施例6)
第二のモノマー(b)を、アクリル酸の70%およびアクリルアミドの30%からなる混合物に変更した以外は、実施例5と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 6)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that the second monomer (b) was changed to a mixture composed of 70% acrylic acid and 30% acrylamide.
(実施例7)
第二のモノマー(b)を、アクリル酸の30%およびアクリルアミドの70%からなる混合物に変更した以外は、実施例5と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 7)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that the second monomer (b) was changed to a mixture composed of 30% acrylic acid and 70% acrylamide.
(実施例8)
第一のモノマー(a)を、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の10%およびアクリルアミドの90%からなる混合物に変更した以外は、実施例5と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Example 8)
It has an interpenetrating network structure in the same manner as in Example 5 except that the first monomer (a) was changed to a mixture consisting of 10% 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and 90% acrylamide. A hydrogel was obtained.
(比較例1)
第二のモノマー(b)を、アクリルアミドの100%に変更した以外は、実施例1と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Comparative Example 1)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the second monomer (b) was changed to 100% of acrylamide.
(比較例2)
第二のモノマー(b)を、アクリルアミドの100%に変更した以外は、実施例5と同様の方法により相互侵入網目構造を有するハイドロゲルを得た。
(Comparative Example 2)
A hydrogel having an interpenetrating network structure was obtained in the same manner as in Example 5 except that the second monomer (b) was changed to 100% of acrylamide.
実施例1〜8、比較例1〜2において、工程(x)で用いた原料の配合および工程(y)で用いた原料の配合を表1に示す。水以外の原料は「モル%」であり、水は「質量部」である。 In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the blending of raw materials used in step (x) and the blending of raw materials used in step (y) are shown in Table 1. The raw materials other than water are “mol%”, and water is “parts by mass”.
表中の略号は、下記の通りである。
AMPS:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、
AAc:アクリル酸、
AAm:アクリルアミド、
NMAAm:N−メチロールアクリルアミド、
MBAA:N,N−メチレンビスアクリルアミド、
DAR1173:DAROCURE1173、
Abbreviations in the table are as follows.
AMPS: 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid,
AAc: acrylic acid,
AAm: acrylamide,
NMAAm: N-methylolacrylamide,
MBAA: N, N-methylenebisacrylamide,
DAR 1173: DAROCURE 1173,
(評価)
実施例1〜8、比較例1〜2で製造したハイドロゲルルについて、下記の(1)〜(4)の評価を行った。結果を表2に示す。
(Evaluation)
The hydrogels produced in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated as follows (1) to (4). The results are shown in Table 2.
(1)引張強度:
得られたハイドロゲルを3号ダンベル試験片に打抜き、引張試験に供した。引張試験はJIS−K6251に準拠して、試験片の引張破断強度を測定した。チャック間距離は50mm、引張速度は50mm/minとした。
(1) Tensile strength:
The obtained hydrogel was punched into a No. 3 dumbbell test piece and subjected to a tensile test. The tensile test measured the tensile breaking strength of the test piece based on JIS-K6251. The distance between chucks was 50 mm, and the tensile speed was 50 mm / min.
(2)膨潤度:
得られたハイドロゲルの乾燥前後での質量比から膨潤度を算出した。計算式は、下記の通りである。
(膨潤度)=(乾燥前質量)/(乾燥後質量)×100(%)。
(2) Swelling degree:
The degree of swelling was calculated from the mass ratio of the obtained hydrogel before and after drying. The calculation formula is as follows.
(Swelling degree) = (mass before drying) / (mass after drying) × 100 (%).
(3)タック性:
得られたハイドロゲルについて、表面の平滑なシートを用意し、基板上へ密着させた。基板として用いるものは何でも良く、密着度合いも基板を天地逆さまにしてもゲルが落下しないようならば問題ない。
2cm四方のアルミ板(重さ1g)を用意し、ゲル上へ圧着力をかけないよう静かに置いた。その後、基板をゲルと共に天地逆さまにし、5分経過するまでにアルミ板が落下したか否か、5回繰返した時の落下しなかった回数で評価した。
(3) Tackiness:
About the obtained hydrogel, the sheet | seat with a smooth surface was prepared and it was made to contact | adhere on a board | substrate. Any material may be used as the substrate, and there is no problem if the gel does not fall even if the substrate is turned upside down.
A 2 cm square aluminum plate (weight 1 g) was prepared and placed gently on the gel so as not to apply pressure. Thereafter, the substrate was turned upside down with the gel, and whether or not the aluminum plate had fallen before 5 minutes passed was evaluated by the number of times it did not fall when repeated 5 times.
(4)第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比(第一:第二):
得られたハイドロゲルを乾燥させ、元素分析によって第一のモノマー(a)に由来する単位の量と第二のモノマー(b)に由来する単位の量との比を算出した。
(4) Molar ratio of the unit derived from the first monomer (a) to the unit derived from the second monomer (b) (first: second):
The obtained hydrogel was dried, and the ratio between the amount of units derived from the first monomer (a) and the amount of units derived from the second monomer (b) was calculated by elemental analysis.
表2の結果から明らかなように、実施例1〜8で得られたハイドロゲルは、高い強度と粘着力を有した。
一方、比較例1、2で得られたハイドロゲルは、第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含んでいないため、粘着力がなかった。
As is clear from the results in Table 2, the hydrogels obtained in Examples 1 to 8 had high strength and adhesive strength.
On the other hand, the hydrogel obtained in Comparative Examples 1 and 2 did not have adhesive strength because the second monomer (b) did not contain the anionic unsaturated monomer (b1).
本発明のハイドロゲルは、機械的強度に優れ、かつタック性を有することから、接着剤を必要としない各種封止材や、低周波治療器のゲルパッド、生体用電極などに利用可能であり、工業的に極めて有用である。 Since the hydrogel of the present invention is excellent in mechanical strength and has tackiness, it can be used for various sealing materials that do not require an adhesive, a gel pad of a low-frequency treatment device, a biological electrode, and the like. It is extremely useful industrially.
Claims (4)
前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、
前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、
前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であり、
前記第二の網目構造(B)の架橋度が、前記第一の網目構造(A)の架橋度よりも小さいことを特徴とするハイドロゲル。 A first network (A) formed by polymerizing and crosslinking the first monomer (a), and introducing the second monomer (b) into the first network (A), In the hydrogel having an interpenetrating network structure composed of the second network structure (B) formed in the first network structure (A) by polymerizing and crosslinking the second monomer (b),
Said 1st monomer (a) contains 10 mol% or more of anionic unsaturated monomers (a1) among 100 mol% of this 1st monomer (a),
Said second monomer (b) comprises an anionic unsaturated monomer (b1);
The molar ratio ((a) / (b)) between the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel is 1/5 to 1/100. And
The hydrogel characterized in that the degree of crosslinking of the second network structure (B) is smaller than the degree of crosslinking of the first network structure (A).
前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、
前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、
前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であることを特徴とするハイドロゲル。 A first network (A) formed by polymerizing and crosslinking the first monomer (a), and introducing the second monomer (b) into the first network (A), In a hydrogel having a semi-interpenetrating network structure composed of a polymer (B ′) formed in the first network structure (A) by polymerizing the second monomer (b),
Said 1st monomer (a) contains 10 mol% or more of anionic unsaturated monomers (a1) among 100 mol% of this 1st monomer (a),
Said second monomer (b) comprises an anionic unsaturated monomer (b1);
The molar ratio ((a) / (b)) between the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel is 1/5 to 1/100. Hydrogel characterized by being.
(y)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合し架橋することにより前記第一の網目構造(A)中に第二の網目構造(B)を形成する工程と
を有する、相互侵入網目構造を有するハイドロゲルの製造方法において、
前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、
前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、
前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であり、
前記第二の網目構造(B)の架橋度が、前記第一の網目構造(A)の架橋度よりも小さいことを特徴とするハイドロゲルの製造方法。 (X) forming a first network structure (A) by polymerizing and crosslinking the first monomer (a);
(Y) The second monomer (b) is introduced into the first network structure (A), and the second monomer (b) is polymerized and crosslinked to form the first network structure (A). In the method for producing a hydrogel having an interpenetrating network structure, comprising: forming a second network structure (B)
Said 1st monomer (a) contains 10 mol% or more of anionic unsaturated monomers (a1) among 100 mol% of this 1st monomer (a),
Said second monomer (b) comprises an anionic unsaturated monomer (b1);
The molar ratio ((a) / (b)) between the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel is 1/5 to 1/100. And
The method for producing a hydrogel, wherein the degree of crosslinking of the second network structure (B) is smaller than the degree of crosslinking of the first network structure (A).
(y’)該第一の網目構造(A)中に第二のモノマー(b)を導入し、該第二のモノマー(b)を重合することにより前記第一の網目構造(A)中にポリマー(B’)を形成する工程と
を有する、セミ相互侵入網目構造を有するハイドロゲルの製造方法において、
前記第一のモノマー(a)が、該第一のモノマー(a)の100モル%のうち、アニオン性不飽和モノマー(a1)を10モル%以上含み、
前記第二のモノマー(b)がアニオン性不飽和モノマー(b1)を含み、
前記ハイドロゲル中の第一のモノマー(a)に由来する単位と第二のモノマー(b)に由来する単位とのモル比((a)/(b))が、1/5〜1/100であることを特徴とするハイドロゲルの製造方法。 (X) forming a first network structure (A) by polymerizing and crosslinking the first monomer (a);
(Y ′) The second monomer (b) is introduced into the first network structure (A), and the second monomer (b) is polymerized to form the first network structure (A). In the method for producing a hydrogel having a semi-interpenetrating network structure, comprising a step of forming a polymer (B ′),
Said 1st monomer (a) contains 10 mol% or more of anionic unsaturated monomers (a1) among 100 mol% of this 1st monomer (a),
Said second monomer (b) comprises an anionic unsaturated monomer (b1);
The molar ratio ((a) / (b)) between the unit derived from the first monomer (a) and the unit derived from the second monomer (b) in the hydrogel is 1/5 to 1/100. The manufacturing method of the hydrogel characterized by these.
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