JP2010195889A - Metal ultrafine particle dispersion and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイパーブランチポリマーにより金属超微粒子を溶液中に均一に分散してなる金属超微粒子分散体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an ultrafine metal particle dispersion obtained by uniformly dispersing ultrafine metal particles in a solution using a hyperbranched polymer, and a method for producing the same.
金属超微粒子は、金属イオンを含む溶液中にて金属イオンを還元させることで得られる。かかる金属超微粒子分散体の製造において、還元によって溶液中に生成した金属超微粒子は粒子間に分子間力が働くためきわめて凝集しやすい。分子間力は粒子が小さければ小さいほど大きくなる。 The metal ultrafine particles can be obtained by reducing metal ions in a solution containing metal ions. In the production of such a metal ultrafine particle dispersion, the metal ultrafine particles generated in the solution by reduction are very likely to aggregate because intermolecular force acts between the particles. The intermolecular force increases as the particles become smaller.
従来、金属超微粒子の製造においては、凝集を抑制するために、あらかじめ溶液中に分散剤を添加している(特許文献1、非特許文献1)。すなわち、金属イオンを含む溶液中に分散剤を添加しておき、この金属イオンと分散剤を含む溶液に還元剤を添加し、還元によって生じた金属超微粒子を分散剤により分散状態に保持して、粒子の凝集を抑制している。 Conventionally, in the manufacture of ultrafine metal particles, a dispersant is added in advance to a solution in order to suppress aggregation (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). That is, a dispersant is added to a solution containing metal ions, a reducing agent is added to the solution containing the metal ions and the dispersant, and the ultrafine metal particles generated by the reduction are held in a dispersed state by the dispersant. , Suppresses aggregation of particles.
例えば、特許文献1では、直鎖状ポリアルキレンイミン鎖(a)と、親水性セグメント(b)と、疎水性セグメント(c)とを有する高分子化合物(X)を分散体として用い、この分散体と、金属の塩又は金属のイオン溶液(Y)と、還元剤(Z)とを混合し、この混合溶液中の金属イオンを還元し、混合溶液中に金属ナノ粒子(金属超微粒子)を析出させるとともに分散させている。 For example, in Patent Document 1, a polymer compound (X) having a linear polyalkyleneimine chain (a), a hydrophilic segment (b), and a hydrophobic segment (c) is used as a dispersion. Body, metal salt or metal ion solution (Y), and reducing agent (Z) are mixed, metal ions in this mixed solution are reduced, and metal nanoparticles (metal ultrafine particles) are mixed in the mixed solution. It is deposited and dispersed.
かかる金属超微粒子の製造において、さらに金属超微粒子の分散性能を高めるために、分散剤として樹枝状ポリマーを用いる方法が提案されている(特許文献2)。この方法では、樹枝状ポリマーの内部に形成されている空間に金属イオンを導入し、前記空間を金属超微粒子の生成の場とすることで、従来技術よりもさらに小さい、粒子径分布の揃ったナノ粒子が生成できるとしている。 In the production of such ultrafine metal particles, a method using a dendritic polymer as a dispersant has been proposed in order to further enhance the dispersion performance of ultrafine metal particles (Patent Document 2). In this method, metal ions are introduced into the space formed inside the dendritic polymer, and the space is used as a field for the production of ultrafine metal particles. It is said that nanoparticles can be generated.
上記特許文献1および特許文献2では、溶液中の金属イオンを金属超微粒子に析出させるための還元手段として還元剤を使用しているが、還元剤を使用する替わりに、金属イオンと分散剤(デンドリマー)とを含む溶液に化学線を照射することにより金属イオンを還元する方法も提案されている(特許文献3)。 In Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, a reducing agent is used as a reducing means for precipitating metal ions in a solution on metal ultrafine particles. Instead of using a reducing agent, metal ions and a dispersing agent ( A method of reducing metal ions by irradiating a solution containing a dendrimer) with actinic radiation has also been proposed (Patent Document 3).
上記従来の金属超微粒子分散体は、金属イオン、分散剤を含む溶液から構成された「金属超微粒子を分散状態で保持した溶液」であり、触媒、電子材料、磁気材料、光学材料、センサー材料、色材、医療検査用材料などの各種用途に応じた組成物と混合されて使用に供される。例えば、導電性ペーストに用いる場合は、金属超微粒子分散体をペースト組成物に混合して用いられる。 The conventional ultrafine metal particle dispersion is a “solution in which ultrafine metal particles are held in a dispersed state” composed of a solution containing metal ions and a dispersant, and is a catalyst, electronic material, magnetic material, optical material, or sensor material. And mixed with a composition according to various uses such as a coloring material and a medical examination material. For example, when used for a conductive paste, a metal ultrafine particle dispersion is mixed with a paste composition.
上記従来の方法では、分散剤中の金属イオンを還元するために、溶液全体に還元剤を添加するか、溶液全体に還元作用のある化学線を照射する必要がある。還元剤あるいは化学線は、溶液全体に添加あるいは印加するため、樹枝状ポリマーなどの分散剤の外部の溶液中に存在している金属イオンも同時に還元することになる。かかる溶液全体に対して行われる還元作用の結果、例えば、分散剤として樹枝状ポリマーを用いた場合には、分散剤(樹枝状ポリマー)内部で金属イオンから析出する金属超微粒子と、ポリマー外の溶液中で析出する金属超微粒子の2種類の金属超微粒子が存在することとなる。これら2種類に金属超微粒子の内の後者の金属超微粒子は、分散剤(樹脂状ポリマー)により固定されていないため粒子間で凝集が生じやすく、凝集により粒径の大きな金属超微粒子と、さらに粒径が大きくなって生成した沈殿物とが形成される。このような現象が生じるために、従来の方法により得られた金属超微粒子分散体は、金属超微粒子の粒径に大きなばらつきが生じ、金属沈殿物も含まれることになり、各種用途に使用するには品質的に不十分なものである。 In the above conventional method, in order to reduce the metal ions in the dispersant, it is necessary to add a reducing agent to the whole solution or to irradiate the whole solution with actinic radiation having a reducing action. Since the reducing agent or actinic radiation is added to or applied to the entire solution, the metal ions present in the solution outside the dispersant such as the dendritic polymer are simultaneously reduced. As a result of the reducing action performed on the whole solution, for example, when a dendritic polymer is used as a dispersant, ultrafine metal particles precipitated from metal ions inside the dispersant (dendritic polymer), There are two types of metal ultrafine particles, which are metal ultrafine particles precipitated in the solution. Of these two types of ultrafine metal particles, the latter ultrafine metal particles are not fixed by a dispersant (resin-like polymer), so that aggregation is likely to occur between the particles. A precipitate formed as the particle size increases is formed. Because such a phenomenon occurs, the metal ultrafine particle dispersion obtained by the conventional method has a large variation in the particle size of the metal ultrafine particles, and also includes a metal precipitate, and is used for various applications. There is insufficient quality.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、金属超微粒子の粒径および分散性が均一で、保存安定性の高い金属超微粒子分散体と、その製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a metal ultrafine particle dispersion having a uniform particle size and dispersibility of ultrafine metal particles and high storage stability, and a method for producing the same. It is in.
上記課題を解決するために、本発明者らが種々実験、検討を重ねたところ、下記のような知見を得るに至った。
分散剤として、還元能を持つ部位(原子団)を有するハイパーブランチポリマーを用いた。このハイパーブランチポリマーを溶液中で金属イオンと反応させ、金属超微粒子分散体を得た。ハイパーブランチポリマーの内に誘導された金属イオンは、ハイパーブランチポリマーの還元能を持つ部位の非共有電子対と相互作用して、ハイパーブランチポリマーの分子鎖骨格内部にとどまる。ついで、前記還元能を持つ部位は、そこに相互作用により補足されている金属イオンを還元し、金属超微粒子を析出させる。この還元作用は、ハイパーブランチポリマー内に誘導された金属イオンのみに作用し、ハイパーブランチポリマーの外の溶液中の金属イオンはそのまま溶液中に溶存する。その結果、溶液(分散体)全体にわたって、粒径が均一かつ小さな金属超微粒子の調製が可能になる。さらに、上記ハイパーブランチポリマーの還元能を持つ部位(原子団)として好適な原子団をスクリーニングして金属超微粒子の特性を詳細に評価したところ、特定の官能基(アミノ基またはスルフィド基)において粒径の均一さ及び小ささという特性に最も優れた金属超微粒子を調製できることを見出した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted various experiments and studies, and as a result, have obtained the following knowledge.
As the dispersant, a hyperbranched polymer having a site (atomic group) having a reducing ability was used. This hyperbranched polymer was reacted with metal ions in a solution to obtain a metal ultrafine particle dispersion. The metal ion induced in the hyperbranched polymer interacts with the lone pair of sites having the reducing ability of the hyperbranched polymer, and remains in the molecular chain skeleton of the hyperbranched polymer. Then, the site having the reducing ability reduces the metal ions captured by the interaction therewith and deposits ultrafine metal particles. This reduction action acts only on the metal ions induced in the hyperbranched polymer, and the metal ions in the solution outside the hyperbranched polymer are dissolved in the solution as they are. As a result, it is possible to prepare metal ultrafine particles having a uniform and small particle size throughout the solution (dispersion). Furthermore, when a suitable atomic group as a site (atomic group) having the reducing ability of the hyperbranched polymer was screened and the characteristics of the metal ultrafine particles were evaluated in detail, the particles were found in specific functional groups (amino groups or sulfide groups). It has been found that the ultrafine metal particles having the most excellent characteristics of uniformity and small diameter can be prepared.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記構成を採用した金属超微粒子分散体およびその製造方法を提供する。 The present invention has been made based on the above findings, and provides a metal ultrafine particle dispersion adopting the following constitution and a method for producing the same.
[1] 還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマー(A)と、金属イオンを含む溶液(B)とが混合されて得られた金属超微粒子分散体であって、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に誘導された金属イオンのみが前記還元能を持つ部位により還元されて該ハイパーブランチポリマー(A)内にのみ金属超微粒子が形成されていることを特徴とする金属超微粒子分散体。 [1] An ultrafine metal particle dispersion obtained by mixing a hyperbranched polymer (A) having a site having a reducing ability and a solution (B) containing metal ions, the hyperbranched polymer (A) A metal ultrafine particle dispersion, wherein only metal ions induced therein are reduced by the site having the reducing ability to form metal ultrafine particles only in the hyperbranched polymer (A).
[2] 前記ハイパーブランチポリマー(A)が直径1nm以上100nm未満の球状分子であることを特徴とする、上記[1]に記載の金属超微粒子分散体。 [2] The ultrafine metal particle dispersion according to [1], wherein the hyperbranched polymer (A) is a spherical molecule having a diameter of 1 nm or more and less than 100 nm.
[3] 前記還元能を有する部位がアミノ基またはスルフィド基である、上記[1]または[2]に記載の金属超微粒子分散体。 [3] The metal ultrafine particle dispersion according to the above [1] or [2], wherein the site having the reducing ability is an amino group or a sulfide group.
[4] 前記ハイパーブランチポリマー(A)が前記金属超微粒子の保護層を有することを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の金属超微粒子分散体。 [4] The ultrafine metal particle dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the hyperbranched polymer (A) has a protective layer for the ultrafine metal particles.
[5] 還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマー(A)を準備する第1の工程と、金属イオンを含む溶液(B)を準備する第2の工程と、前記ハイパーブランチポリマー(A)と前記溶液(B)とを混合することにより、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に金属イオンを誘導するとともに、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に誘導された金属イオンのみを前記還元能を持つ部位により還元して該ハイパーブランチポリマー(A)内にのみ金属超微粒子を形成させる第3の工程と、を有することを特徴とする金属超微粒子分散体の製造方法。 [5] A first step of preparing a hyperbranched polymer (A) having a site having a reducing ability, a second step of preparing a solution (B) containing a metal ion, and the hyperbranched polymer (A) By mixing the solution (B), a metal ion is induced in the hyperbranched polymer (A), and only the metal ion induced in the hyperbranched polymer (A) has the reducing ability. And a third step of forming metal ultrafine particles only in the hyperbranched polymer (A) by reduction by the method, and producing a metal ultrafine particle dispersion.
[6] 前記ハイパーブランチポリマー(A)が直径1nm以上100nm未満の球状であることを特徴とする、上記[5]に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [6] The method for producing a metal ultrafine particle dispersion according to the above [5], wherein the hyperbranched polymer (A) is spherical with a diameter of 1 nm or more and less than 100 nm.
[7] 前記第1の工程で準備するハイパーブランチポリマー(A)が、それ自身還元能を有するハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、上記[5]又は[6]に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [7] The ultrafine metal particles according to [5] or [6] above, wherein the hyperbranched polymer (A) prepared in the first step is a hyperbranched polymer that itself has a reducing ability. A method for producing a dispersion.
[8] 前記第1の工程で準備するハイパーブランチポリマー(A)が、それ自身は還元能を有さないが、pH調整剤と接触することで還元能が付与されたハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、上記[5]又は[6]に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [8] The hyperbranched polymer (A) prepared in the first step itself has no reducing ability, but is a hyperbranched polymer imparted with reducing ability by contacting with a pH adjuster. The method for producing an ultrafine metal particle dispersion as described in [5] or [6] above.
[9] 前記第1の工程で準備するハイパーブランチポリマー(A)が、それ自身は還元能を有さないが、別途化合物を縮合させることで還元能が付与されたハイパーブランチポリマーであることを特徴とする、上記[5]又は[6]に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [9] The hyperbranched polymer (A) prepared in the first step itself has no reducing ability, but is a hyperbranched polymer provided with reducing ability by separately condensing a compound. The method for producing a metal ultrafine particle dispersion according to [5] or [6] above, which is characterized by the following.
[10] 前記還元能を有する部位がアミノ基またはスルフィド基である、上記[5]〜[9]のいずれか1項に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [10] The method for producing a metal ultrafine particle dispersion according to any one of the above [5] to [9], wherein the site having the reducing ability is an amino group or a sulfide group.
[11] 前記還元能を有する部位が前記金属超微粒子の保護層として機能していることを特徴とする、上記[5]〜[10]のいずれか1項に記載の金属超微粒子分散体の製造方法。 [11] The ultrafine metal particle dispersion according to any one of [5] to [10], wherein the site having the reducing ability functions as a protective layer for the ultrafine metal particles. Production method.
本発明にかかる金属超微粒子分散体は、還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマー(A)と、金属イオンを含む溶液(B)とが混合されて得られた金属超微粒子分散体である。したがって、溶液中の金属イオンがハイパーブランチポリマー(A)内に誘導されると、ハイパーブランチポリマーの還元能を持つ部位の非共有電子対が金属イオンの空軌道と相互作用して、金属イオンはハイパーブランチポリマーの分子鎖骨格内部にとどまる。ついで、前記還元能を有する部位がその部位に相互作用により補足されている金属イオンを還元し、その部位に金属超微粒子が析出する。 The ultrafine metal particle dispersion according to the present invention is an ultrafine metal particle dispersion obtained by mixing a hyperbranched polymer (A) having a reducing ability site and a solution (B) containing metal ions. Therefore, when the metal ion in the solution is induced in the hyperbranched polymer (A), the lone pair of sites having the reducing ability of the hyperbranched polymer interacts with the vacant orbit of the metal ion, It remains inside the molecular chain skeleton of the hyperbranched polymer. Then, the site having the reducing ability reduces the metal ion captured by interaction with the site, and ultrafine metal particles are deposited at the site.
本発明における上述の機構に基づけば、分散剤としてのハイパーブランチポリマー自身が還元剤としての働きも担うため、従来法でのように、溶液全体に還元作用を生じさせる必要がなく、その結果、金属イオンは、ハイパーブランチポリマーの分岐鎖骨格内部でのみ還元されて金属分子として生成され、成長し、金属超微粒子を形成する。 Based on the above-described mechanism in the present invention, since the hyperbranched polymer itself as a dispersant also serves as a reducing agent, it is not necessary to cause a reducing action on the entire solution as in the conventional method, and as a result, The metal ions are reduced only within the branched chain skeleton of the hyperbranched polymer to be generated as metal molecules and grow to form ultrafine metal particles.
このように、本発明にかかる金属超微粒子分散体およびその製造方法では、ハイパーブランチポリマーの外側の溶液中に存在する金属イオンは還元剤との接触や光照射による還元作用にさらされることがなく、金属超微粒子となることがないので、溶液中に粒径の大きな金属超微粒子が形成されることも、それらが凝集して沈殿することもない。本発明では、溶液中に存在する金属イオンの反応は起こらずに、そのままイオンとして溶液中に溶存し、分散剤であるハイパーブランチポリマー内のみの金属イオンが還元されて、粒径が非常に小さく、粒径分布が狭い複数の金属超微粒子が生成される。しかも、生成した全ての金属超微粒子はハイパーブランチポリマーの分岐鎖骨格で保護されているため、分散体中の金属超微粒子の分散安定性は大変高いものとなる。 Thus, in the metal ultrafine particle dispersion and the production method thereof according to the present invention, the metal ions present in the solution outside the hyperbranched polymer are not exposed to the reducing agent by contact with the reducing agent or light irradiation. Since the metal ultrafine particles are not formed, the metal ultrafine particles having a large particle diameter are not formed in the solution, nor are they aggregated and precipitated. In the present invention, the reaction of the metal ions present in the solution does not occur, but the ions are dissolved in the solution as they are, and the metal ions only in the hyperbranched polymer as the dispersant are reduced, so that the particle size is very small. A plurality of metal ultrafine particles having a narrow particle size distribution are generated. In addition, since all the generated ultrafine metal particles are protected by the branched chain skeleton of the hyperbranched polymer, the dispersion stability of the ultrafine metal particles in the dispersion is very high.
本発明の金属超微粒子分散体は、還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマー(A)と、金属イオンを含む溶液(B)とが混合されて得られた金属超微粒子分散体であって、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に誘導された金属イオンのみが前記還元能を持つ部位により還元されて該ハイパーブランチポリマー(A)内にのみ金属超微粒子が形成されていることを特徴とする。
以下、本発明の各構成要素について、詳しく説明する。
The metal ultrafine particle dispersion of the present invention is a metal ultrafine particle dispersion obtained by mixing a hyperbranched polymer (A) having a site having a reducing ability and a solution (B) containing metal ions, Only the metal ions induced in the hyperbranched polymer (A) are reduced by the site having the reducing ability, and metal ultrafine particles are formed only in the hyperbranched polymer (A).
Hereinafter, each component of the present invention will be described in detail.
(ハイパーブランチポリマー)
本発明に用いられる分散体の主体であるハイパーブランチポリマーとは、分子内に多数の分岐点を有するポリマーの総称で、デンドリマーと共にデンドリティック(樹枝状)ポリマーとして分類されている。従来の線状ポリマーとは物性面で異なる点が多数あり、一例を挙げると、表面多官能性、低粘度、非晶性などがある。特に、表面多官能性ゆえにポリマー表面官能基に、さらに別の化合物を縮合させることができる。
(Hyperbranched polymer)
The hyperbranched polymer, which is the main component of the dispersion used in the present invention, is a general term for polymers having a large number of branch points in the molecule, and is classified as a dendritic polymer together with a dendrimer. There are a number of differences in physical properties from conventional linear polymers, and examples include surface polyfunctionality, low viscosity, and amorphousness. In particular, further compounds can be condensed to the polymer surface functional groups due to the surface multifunctionality.
本発明で用いるハイパーブランチポリマーの重量平均分子量(Mw)は、500〜100,000であることが好ましく、6,000〜28,000であることがより好ましい。ここで、ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、0.5質量%の水溶液を調製し、温度40℃でゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定を行って求めることができる。例えば、測定装置としてShodex社製の「RI−71(商品名)」を用い、移動溶媒としては水を用い、標準物質としてはポリエチレングリコールを使用することにより、求めることができる。後述の実施例においても、この条件で測定している。また、ポリマーの多分散度(Mw/Mn)は1〜10であるのが好ましく、1〜5であるのがさらに好ましい。なお、上記多分散度(Mw/Mn)の分母のMnは数平均分子量である。 The weight average molecular weight (Mw) of the hyperbranched polymer used in the present invention is preferably 500 to 100,000, and more preferably 6,000 to 28,000. Here, the weight average molecular weight (Mw) of the polymer can be determined by preparing a 0.5 mass% aqueous solution and performing gel permeation chromatography (GPC) measurement at a temperature of 40 ° C. For example, it can be determined by using “RI-71 (trade name)” manufactured by Shodex as a measuring device, using water as a mobile solvent, and using polyethylene glycol as a standard substance. In the examples described later, measurement is performed under these conditions. In addition, the polydispersity (Mw / Mn) of the polymer is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5. In addition, Mn of the denominator of the polydispersity (Mw / Mn) is a number average molecular weight.
さらに、ハイパーブランチポリマーの絶対分子量は、1,000〜1,000,000であることが好ましく、28,000〜154,000であることがより好ましい。ここで、ハイパーブランチポリマーの絶対分子量は、多角度光散乱検出器(MALLS; multi-angle laser light scattering)により測定することができる。
測定条件は、例えば、前述のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定のラインにWyatt社製の多角度光散乱検出器(商品名「DAWN DSP−F」)を接続して行うことができ、後述する実施例においても、この条件にて測定している。
Furthermore, the absolute molecular weight of the hyperbranched polymer is preferably 1,000 to 1,000,000, and more preferably 28,000 to 154,000. Here, the absolute molecular weight of the hyperbranched polymer can be measured by a multi-angle laser light scattering (MALLS).
The measurement conditions can be performed, for example, by connecting a Wyatt multi-angle light scattering detector (trade name “DAWN DSP-F”) to the aforementioned gel permeation chromatography (GPC) measurement line, which will be described later. In the examples, the measurement is performed under these conditions.
本発明の金属超微粒子分散体における分散剤の主体として用いられるハイパーブランチポリマーは、上述の特性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、中でも用いて好ましいハイパーブランチポリマーは、グリシジルエーテル基と水酸基を含む下記一般式(I): The hyperbranched polymer used as the main component of the dispersant in the ultrafine metal particle dispersion of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned properties. Among them, the preferred hyperbranched polymer is glycidyl. The following general formula (I) containing an ether group and a hydroxyl group:
で表される化合物(a)を含むグリシジルエーテル化合物(イ)を塩基性触媒(ロ)の存在下で付加重合させることにより得られる、末端にエポキシ基を有するハイパーブランチポリマーである。
かかるハイパーブランチポリマーについて、以下に詳しく説明する。
Is a hyperbranched polymer having an epoxy group at the terminal, obtained by addition polymerization of a glycidyl ether compound (a) containing the compound (a) represented by formula (b) in the presence of a basic catalyst (b).
The hyperbranched polymer will be described in detail below.
(出発物質(イ))
上記ハイパーブランチポリマーを得るための出発物質として、「水酸基と水酸基よりも多い数のグリシジルエーテル基を持つ化合物」を含むグリシジルエーテル化合物(イ)を用いる。係る出発物質(イ)に含まれる「水酸基と水酸基よりも多い数のグリシジルエーテル基を持つ化合物」として、上記一般式(I)で表される化合物(a)を用いる。 一般式(I)で表される化合物(a)は、1以上の水酸基と、該水酸基より多い数のグリシジルエーテル基とを含む化合物であり、2つ以上の反応性等価なグリシジルエーテル基をグリセロール骨格内に持つ化合物とも言い換えられる。
(Starting material (I))
As a starting material for obtaining the hyperbranched polymer, a glycidyl ether compound (I) including “a hydroxyl group and a compound having a larger number of glycidyl ether groups than the hydroxyl group” is used. As the “compound having a hydroxyl group and a larger number of glycidyl ether groups than the hydroxyl group” contained in the starting material (a), the compound (a) represented by the above general formula (I) is used. The compound (a) represented by the general formula (I) is a compound containing one or more hydroxyl groups and a larger number of glycidyl ether groups than the hydroxyl groups, and two or more reactive equivalent glycidyl ether groups are converted to glycerol. In other words, it is a compound possessed in the skeleton.
上記一般式(I)中のXは置換アルカンを示す。本発明において「置換アルカン」とは、アルカンを構成する水素原子のうちの少なくとも一部または全部が置換基に置き換えられたものを意味する。上記一般式(I)の置換アルカンXは、アルカンを構成する水素原子の少なくとも一部又は全部がグリシジルエーテル基または水酸基との化学結合で置換されたアルカンである。 X in the general formula (I) represents a substituted alkane. In the present invention, the “substituted alkane” means one in which at least a part or all of the hydrogen atoms constituting the alkane are replaced with a substituent. The substituted alkane X of the general formula (I) is an alkane in which at least a part or all of the hydrogen atoms constituting the alkane are substituted with a chemical bond with a glycidyl ether group or a hydroxyl group.
上記置換アルカンを構成する炭素数は、1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましく、1〜5であることが特に好ましい。20を上回る場合、所望の分岐度を確保できないおそれがある。 The number of carbon atoms constituting the substituted alkane is preferably 1-20, more preferably 1-10, and particularly preferably 1-5. If it exceeds 20, the desired degree of branching may not be ensured.
上記置換アルカンの構造は、直鎖状、分岐状および環状のいずれであってもよく、それらの2以上を含むものであってもよい。また、上記置換アルカンを構成する水素原子のうちグリシジルエーテル基や水酸基で置換されていない水素原子については、ハロゲン原子で置換されていてもよい。さらに、置換アルカンの一部に酸素原子や窒素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい。すなわち、置換アルカンの一部に、例えば−C(=O)O−(エステル結合)、−C(=O)NH−(アミド結合)、−O−(エーテル結合)などの結合を有していてもよい。また、置換アルカンの一部が脱水素した形で、二重結合あるいは三重結合を有していてもよい。 The structure of the substituted alkane may be linear, branched or cyclic, and may include two or more thereof. Of the hydrogen atoms constituting the substituted alkane, a hydrogen atom that is not substituted with a glycidyl ether group or a hydroxyl group may be substituted with a halogen atom. Furthermore, a part of the substituted alkane may contain a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. That is, some of the substituted alkanes have bonds such as —C (═O) O— (ester bond), —C (═O) NH— (amide bond), —O— (ether bond). May be. Further, a part of the substituted alkane may be dehydrogenated and may have a double bond or a triple bond.
具体的に、上記置換アルカンを構成するアルカンとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、イソプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、シクロヘキサンなどが挙げられる。 Specifically, examples of the alkane constituting the substituted alkane include methane, ethane, propane, isopropane, butane, isobutane, pentane, isopentane, and cyclohexane.
一般式(I)において、グリシジルエーテル基および水酸基の置換アルカンXへの結合部位は、特に限定されない。すなわち、各グリシジルエーテル基および水酸基が、置換アルカンXを構成する炭素のうち共通の炭素に結合していてもよいし、それぞれ異なる炭素に結合するものであってもよい。例えば、グリシジルエーテル基と水酸基とが交互に結合していてもよいし、それぞれが一部に偏在していてもよい。 In the general formula (I), the bonding site of the glycidyl ether group and the hydroxyl group to the substituted alkane X is not particularly limited. That is, each glycidyl ether group and hydroxyl group may be bonded to a common carbon among the carbons constituting the substituted alkane X, or may be bonded to different carbons. For example, glycidyl ether groups and hydroxyl groups may be bonded alternately, or each may be unevenly distributed.
一般式(I)中のmとnは、それぞれ、一般式(I)で示される化合物中のグリシジルエーテル基および水酸基の結合数を示す。mは2以上の整数である。mが大きい場合、多様な官能基に変換できるエポキシ基の残存数が増えるため、好ましい。ただし、エポキシ基の数が水酸基の数に比べて過剰に多い場合、反応が進まなくなるおそれがあるため、mの上限は10であることが好ましく、5がより好ましく、3がより一層好ましい。nは1以上の整数を示し、mとの間で、m>n>0の関係にある。すなわち、nはmよりも小さい整数である。 M and n in the general formula (I) represent the number of bonds between the glycidyl ether group and the hydroxyl group in the compound represented by the general formula (I), respectively. m is an integer of 2 or more. When m is large, the number of remaining epoxy groups that can be converted into various functional groups increases, which is preferable. However, when the number of epoxy groups is excessively large compared to the number of hydroxyl groups, the reaction may not proceed, so the upper limit of m is preferably 10, more preferably 5, and even more preferably 3. n represents an integer of 1 or more and is in a relationship of m> n> 0 with m. That is, n is an integer smaller than m.
一般式(I)で表される化合物(a)としては、グリセロール骨格を有する化合物であることが好ましい。グリセロール骨格とは、グリセリン(グリセロール)の3つの水酸基の水素が外れた骨格を意味する。なお、上記グリセリンはアルキル基等の置換基を持つ誘導体を含む意味である。グリセロール骨格は異なる3つの炭素原子に酸素原子が結合しているため、グリシジルエーテル基の反応性が等価という利点がある最小分子であり、分岐度の高いハイパーブランチポリマーが得られる。また、グリセリンが油脂産業における余剰物質としてその素材展開を求められていることからも、一般式(I)で表される化合物は、用いて好ましい化合物と言える。 The compound (a) represented by the general formula (I) is preferably a compound having a glycerol skeleton. The glycerol skeleton means a skeleton in which hydrogen of three hydroxyl groups of glycerin (glycerol) is removed. Note that the glycerin includes a derivative having a substituent such as an alkyl group. Since the glycerol skeleton has oxygen atoms bonded to three different carbon atoms, it is the smallest molecule with the advantage that the reactivity of the glycidyl ether group is equivalent, and a hyperbranched polymer with a high degree of branching can be obtained. In addition, since glycerin is required to be developed as a surplus substance in the oil and fat industry, the compound represented by the general formula (I) can be said to be a preferable compound to be used.
一般式(I)で表される化合物(a)の製造条件には、特に限定はなく、例えば、グリセロール、ジグリセロール、トリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンクエリスリトール、ソルビトール、庶糖、分解澱粉等の2つ以上の水酸基を持つ化合物とエビクロロヒドリンとにより誘導される化合物が挙げられる。 There are no particular limitations on the production conditions of the compound (a) represented by the general formula (I), and examples thereof include 2 such as glycerol, diglycerol, triglycerol, trimethylolpropane, penquelithritol, sorbitol, sucrose, and degraded starch. And compounds derived from a compound having one or more hydroxyl groups and ebichlorohydrin.
上記誘導化合物として具体的に好ましい化合物名を挙げるならば、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロール−1−グリシジル−3−(プロピル−3−クロロ−2−グリシジルエーテル)エーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等である。 Specific preferred compound names for the derivative compound include glycerol diglycidyl ether, glycerol-1-glycidyl-3- (propyl-3-chloro-2-glycidyl ether) ether, diglycerol polyglycidyl ether, trimethylol. Propane diglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, and the like.
上記ジグリセロールポリグリシジルエーテルとしては、ジグリセロールジグリシジルエーテル、ジグリセロールトリグリシジルエーテルが好ましい。
また、上記ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルとしては、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテルが挙げられる。
The diglycerol polyglycidyl ether is preferably diglycerol diglycidyl ether or diglycerol triglycidyl ether.
Examples of the pentaerythritol polyglycidyl ether include pentaerythritol diglycidyl ether.
上記具体例の中でも、グリセロールジグリシジルエーテルが好ましい。グリセロールジグリシジルエーテルとしては、下記構造式(II)〜(IV)に示されるグリセロール−1,3−ジグリシジルエーテル(式(II))、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル(式(III))、および1−(2−オキシラニルメトキシ)−3−[2−クロロ−3−(2−オキシラニルメトキシ)プロポキシ]プロパン−2−オール(式(IV))を挙げることができ、これらの中でも、特に、構造式(II)に示すグリセロール−1,3−ジグリシジルエーテルが好ましい。これらの具体的グリセロールジグリシジルエーテルは、例えば、ナガセケムテックス社製のデナコールシリーズより入手できる。なお、このナガセケムテックス社製の製品は、構造式(II)〜(IV)に示されるジグリシジルエーテル化合物、すなわち、一般式(I)で表されるジグリシジルエーテル化合物(a)を含有するジグリシジルエーテル化合物であり、一般式(I)で表されるジグリシジルエーテル化合物(a)のみからなる化合物ではない。すなわち、上記市販品は、一般式(I)で表されるジグリシジルエーテル化合物(a)と他のグリシジルエーテル化合物との混合物である。 Among the above specific examples, glycerol diglycidyl ether is preferable. Glycerol diglycidyl ether includes glycerol-1,3-diglycidyl ether (formula (II)), trimethylolpropane diglycidyl ether (formula (III)) represented by the following structural formulas (II) to (IV), and 1- (2-oxiranylmethoxy) -3- [2-chloro-3- (2-oxiranylmethoxy) propoxy] propan-2-ol (formula (IV)) can be mentioned, among these In particular, glycerol-1,3-diglycidyl ether represented by the structural formula (II) is preferable. These specific glycerol diglycidyl ethers can be obtained from, for example, Denacol series manufactured by Nagase ChemteX Corporation. The product manufactured by Nagase ChemteX Corporation contains the diglycidyl ether compound represented by the structural formulas (II) to (IV), that is, the diglycidyl ether compound (a) represented by the general formula (I). It is a diglycidyl ether compound, not a compound consisting only of the diglycidyl ether compound (a) represented by the general formula (I). That is, the said commercial item is a mixture of the diglycidyl ether compound (a) represented by general formula (I) and another glycidyl ether compound.
また、本発明の有効成分保持体の保持主体として用いるハイパーブランチポリマーを得るための開環付加重合の開始物質(イ)には、上記の一般式(I)で表される化合物(a)の他に、上記一般式(I)で示される化合物(a)以外のグリシジルエーテル化合物を含んでいてもよい。 In addition, the ring-opening addition polymerization starting material (a) for obtaining the hyperbranched polymer used as the main carrier of the active ingredient holder of the present invention includes the compound (a) represented by the above general formula (I). In addition, a glycidyl ether compound other than the compound (a) represented by the general formula (I) may be included.
(一般式(I)で示される化合物(a)以外のグリシジルエーテル化合物)
上記一般式(I)で示される化合物(a)以外のグリシジルエーテル化合物としては、下記一般式(I−2):
(Glycidyl ether compounds other than the compound (a) represented by the general formula (I))
Examples of the glycidyl ether compound other than the compound (a) represented by the general formula (I) include the following general formula (I-2):
で表される化合物(a2)、及び下記一般式(I−3):
And the following general formula (I-3):
で表される化合物(a3)からなる群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
The at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a compound (a3) represented by these can be mentioned.
上記一般式(I−2)で表される化合物(a2)としては、特に限定はなく、例えば、1,2−エポキシプロパン、1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、オキシラニルシクロヘキサン、グリシジルメチルエーテル、グリシジルエチルエーテル、グリシジルプロピルエーテル、グリシジルブチルエーテル、グリシジルペンチルエーテル、グリシジルヘキシルエーテル、グリシジルシクロヘキシルエーテル、グリシジルフェニルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、1,2:5,6−ジエポキシヘキサン、1,2:7,8−ジエポキシオクタン、が挙げられる。 The compound (a2) represented by the general formula (I-2) is not particularly limited, and examples thereof include 1,2-epoxypropane, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2 -Epoxyhexane, 1,2-epoxyoctane, oxiranylcyclohexane, glycidyl methyl ether, glycidyl ethyl ether, glycidyl propyl ether, glycidyl butyl ether, glycidyl pentyl ether, glycidyl hexyl ether, glycidyl cyclohexyl ether, glycidyl phenyl ether, glycidyl acrylate, Examples thereof include glycidyl methacrylate, 1,2: 5,6-diepoxyhexane, and 1,2: 7,8-diepoxyoctane.
係る他のグリシジルエーテル化合物としては、例えば、上記以外のグリセロール、ジグリセロール、トリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、庶糖、分解澱粉等の水酸基がグリシジルエーテル基で置換されたもの;脂肪族、芳香族、脂環族のグリシジルエーテル、グリシジルエステル、それらのEOPO(ethylene oxide and propylene oxide)付加体等が挙げられる。 Examples of such other glycidyl ether compounds include those in which hydroxyl groups such as glycerol, diglycerol, triglycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, and decomposed starch other than the above are substituted with glycidyl ether groups; Aromatic alicyclic glycidyl ethers, glycidyl esters, EOPO (ethylene oxide and propylene oxide) adducts thereof, and the like.
また、上記一般式(I−3)で表される化合物(a3)としては、特に限定はなく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、リノリルアルコール、ベンジルアルコール、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、イソプロピルメチルフェノール、ジブチルヒドロキシトルエン、o−ヒドロキシアニソール、m−ヒドロキシアニソール、p−ヒドロキシアニソール、ブチルヒドロキシアニソール、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、o−メトキシフェノール、m−メトキシフェノール、p−メトキシフェノール、ヒドロキノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、グリセリン、トリメチロールプロパン、エリスリトール、グリセルアルデヒド、エリトロース、トレオース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、が挙げられる。 Further, the compound (a3) represented by the general formula (I-3) is not particularly limited. For example, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, Lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, linolyl alcohol, benzyl alcohol, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol , Isopropylmethylphenol, dibutylhydroxytoluene, o-hydroxyanisole, m-hydroxyanisole, p-hydroxyanisole, butylhydroxyanisole, hydroxy Tyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, ethylene glycol, 1,3-propanediol, propylene glycol, diethylene glycol, o-methoxyphenol, m-methoxyphenol, p-methoxyphenol, hydroquinone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) Examples include cyclohexane, glycerin, trimethylolpropane, erythritol, glyceraldehyde, erythrose, threose, ribose, arabinose, xylose, lyxose, allose, altrose, glucose, mannose, gulose, idose, galactose, talose.
本発明の有効成分保持体の保持主体として用いられるハイパーブランチポリマーを得るための開環重合が、一般式(I)で表される化合物(a)とそれ以外のグリシジルエーテル基を持つ化合物との混合物を用いて行われる場合、一般式(I)で表される化合物(a)が前記混合物全体の30質量%以上、より好ましくは、50質量%以上であることが高分岐度を保つためには、望ましい。 Ring-opening polymerization for obtaining a hyperbranched polymer used as a holding main body of the active ingredient holder of the present invention is a compound represented by the general formula (I) (a) and other compounds having a glycidyl ether group. In order to maintain a high degree of branching, the compound (a) represented by the general formula (I) is 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more of the whole mixture when the mixture is used. Is desirable.
本発明に用いられるハイパーブランチポリマーを得るための開始物質(イ)として、一般式(I)で表される化合物(a)とそれ以外のグリシジルエーテル基を持つ化合物との混合物を用いて、ハイパーブランチポリマー(共重合体)を得る場合では、その混合割合を調節することにより、得られるハイパーブランチポリマーの分岐度を制御することができる。 As a starting material (I) for obtaining a hyperbranched polymer used in the present invention, a mixture of the compound (a) represented by the general formula (I) and other compounds having a glycidyl ether group is used. In the case of obtaining a branch polymer (copolymer), the degree of branching of the obtained hyperbranched polymer can be controlled by adjusting the mixing ratio.
(塩基性触媒(ロ))
上記ハイパーブランチポリマーを合成するには、上記一般式(I)で表される化合物(a)のみからなるグリシジルエーテル化合物(イ)、もしくは一般式(I)で表される化合物(a)を含むグリシジルエーテル化合物(イ)を出発物質として、この出発物質(イ)について、塩基性触媒(ロ)を使用した開環付加重合を行う。塩基性触媒(ロ)は水酸基に作用してエポキシ基と反応させるものであり、エポキシ基に直接作用するものではない。そのため最終的にエポキシ基を有するハイパーブランチポリマーを得ることができる。
(Basic catalyst (b))
In order to synthesize the hyperbranched polymer, the glycidyl ether compound (I) consisting only of the compound (a) represented by the general formula (I) or the compound (a) represented by the general formula (I) is included. Using the glycidyl ether compound (a) as a starting material, ring-opening addition polymerization using the basic catalyst (b) is performed on the starting material (a). The basic catalyst (b) acts on the hydroxyl group to react with the epoxy group, and does not act directly on the epoxy group. Therefore, a hyperbranched polymer having an epoxy group can be finally obtained.
塩基性触媒(ロ)としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、それらの水素化物、アルコキシド、水酸化物、アルキル化物、炭酸塩等を挙げることができる。このうち、例えば、炭酸カリウム、水酸化カリウム、カリウムメトキシド、炭酸ナトリウム等が好ましい。 Examples of the basic catalyst (b) include alkali metals, alkaline earth metals, hydrides thereof, alkoxides, hydroxides, alkylates, carbonates, and the like. Among these, for example, potassium carbonate, potassium hydroxide, potassium methoxide, sodium carbonate and the like are preferable.
上記ハイパーブランチポリマーの合成においては、一般式(I)で表される化合物(a)のみからなるグリシジルエーテル化合物(イ)、もしくは一般式(I)で表される化合物(a)を含むグリシジルエーテル化合物(イ)を出発物質として、この出発物質(A)を塩基性触媒(ロ)の存在下で、付加重合(開環重合、開環付加重合ともいう。)させればよく、重合の際の条件については特に限定されない。 In the synthesis of the hyperbranched polymer, the glycidyl ether compound (a) consisting only of the compound (a) represented by the general formula (I) or the glycidyl ether containing the compound (a) represented by the general formula (I) The starting material (A) may be subjected to addition polymerization (also referred to as ring-opening polymerization or ring-opening addition polymerization) in the presence of a basic catalyst (b), using the compound (a) as a starting material. The conditions are not particularly limited.
使用する塩基性触媒(ロ)の配合量は、出発物質(イ)に対して、0.1〜30質量%であることが望ましく、1〜20質量%であることが好ましい。 The blending amount of the basic catalyst (b) used is desirably 0.1 to 30% by mass, and preferably 1 to 20% by mass with respect to the starting material (a).
塩基性触媒(ロ)を導入する方法としては、反応槽に予め添加しておく方法、または連続的に反応槽に滴下する方法、または一定時間毎に分割して反応槽に滴下する方法等が挙げられる。 As a method for introducing the basic catalyst (b), there are a method in which the basic catalyst is added in advance to the reaction vessel, a method in which the basic catalyst is dropped continuously, a method in which the basic catalyst is dropped into the reaction vessel, or a method in which the basic catalyst (b) is dropped into the reaction vessel divided every predetermined time. Can be mentioned.
開環付加重合は、溶媒の存在なしに進行するが、各種の溶媒中で行うこともできる。溶媒の種類としては、特に限定はされないが、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、アニソール、ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプチルケトン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、酢酸エチル、酢酸プチル等のエステル系溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒が挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上を併用しても良い。 The ring-opening addition polymerization proceeds without the presence of a solvent, but can also be carried out in various solvents. The type of solvent is not particularly limited, but hydrocarbon solvents such as benzene and toluene, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, diphenyl ether, anisole, dimethoxybenzene, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, methylene chloride, chloroform , Halogenated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methylisoptyl ketone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, etc. Nitrile solvents, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, N, - dimethylformamide, N, include amide solvents such as N- dimethylacetamide. These may be used alone or in combination of two or more.
また、反応濃度[溶媒に対する一般式(I)で表される化合物(a)(-=出発物質(イ)の場合)の濃度、あるいは出発物質(イ)としてグリシジルエーテル基を有する他の化合物も同時に用いる場合、該化合物と上記一般式(I)で表される化合物(a)との合計の溶媒に対する濃度]は、1質量%〜100質量%(溶媒なし)、好ましくは、10質量%〜100質量%、より好ましくは、30質量%〜100質量%である。 Also, the reaction concentration [the concentration of the compound (a) represented by the general formula (I) with respect to the solvent (-= in the case of the starting material (I)), or other compounds having a glycidyl ether group as the starting material (I) When used simultaneously, the concentration of the compound and the compound (a) represented by the general formula (I) with respect to the total solvent] is 1% by mass to 100% by mass (no solvent), preferably 10% by mass to It is 100 mass%, More preferably, it is 30 mass%-100 mass%.
開環付加重合は、好ましくは、不活性ガス(Ar、N2など)下にモノマー溶液と触媒を混合させる。この時、モノマー溶液は、一度に混合させても、反応系に滴下してもどちらでも良い。反応温度は、30℃〜180℃が好ましく、より好ましくは、60℃〜160℃である。反応時間は0.5〜10時間、より好ましくは、1〜7時間として、重合を完結させる。 In the ring-opening addition polymerization, the monomer solution and the catalyst are preferably mixed under an inert gas (Ar, N 2, etc.). At this time, the monomer solution may be mixed at a time or dropped into the reaction system. The reaction temperature is preferably 30 ° C to 180 ° C, more preferably 60 ° C to 160 ° C. The reaction time is 0.5 to 10 hours, more preferably 1 to 7 hours to complete the polymerization.
付加重合における反応温度と反応時間の選択は、分岐度、分子量に影響する。本発明におけるエポキシ開環重合では、エポキシ基の開環により、まず、2級アルコキシドが選択的に調製し、その後、プロトン交換平衡により、1級アルコキシドへと変換される。活発なプロトン交換が、分岐度を向上させることから、迅速なプロトン交換を促し、高分岐重合体を得るためには、高温での反応(例えば、50℃以上、好ましくは80〜150℃)が望ましい。モノマーの消費が完了した後も反応温度が高い状態にあると、末端のエポキシ基が、系内の水分等によって、開環してしまう恐れがあるため、反応温度は、重合が終了した時点で速やかに室温まで低下させることが望ましい。 The selection of the reaction temperature and reaction time in the addition polymerization affects the degree of branching and the molecular weight. In the epoxy ring-opening polymerization in the present invention, first, a secondary alkoxide is selectively prepared by ring opening of an epoxy group, and then converted to a primary alkoxide by proton exchange equilibrium. Since active proton exchange improves the degree of branching, in order to promote rapid proton exchange and obtain a highly branched polymer, a reaction at a high temperature (for example, 50 ° C. or more, preferably 80 to 150 ° C.) desirable. If the reaction temperature is still high after the monomer consumption is complete, the terminal epoxy group may be ring-opened due to moisture in the system. It is desirable to quickly reduce to room temperature.
重合終了後、重合物から触媒を、濾過、イオン交換、中和等によって、除去することができる。この際、必要に応じて、重合物を好適な溶媒、例えば、メタノールに溶解させる。また、引き続き、再沈によって重合物を精製しても良い。 After completion of the polymerization, the catalyst can be removed from the polymer by filtration, ion exchange, neutralization or the like. At this time, if necessary, the polymer is dissolved in a suitable solvent, for example, methanol. Further, the polymer may be purified by reprecipitation.
開環重合で得られたハイパーブランチポリマーのうち、例えば、グリセロール骨格を持つハイパーブランチポリマーは、調製物の13C−NMRを測定したところ、参考文献(Macromolecules 1999,32,4240−4246,Macromolecules 2000,33,8158−8166)に示されるように、分岐単位の三置換炭素原子に特異的な、79〜81ppmの共鳴を強く示すことから、多分岐体であることが確認できる。 Among the hyperbranched polymers obtained by ring-opening polymerization, for example, the hyperbranched polymer having a glycerol skeleton was measured by 13C-NMR of the preparation. References (Macromolecules 1999, 32, 4240-4246, Macromolecules 2000, 33, 8158-8166), which shows a strong resonance of 79 to 81 ppm specific to the trisubstituted carbon atom of the branching unit, confirming that it is a multibranched body.
本発明において分散体の主体として用いて好適なハイパーブランチポリマーは、上述のように多分岐体であるので、その構造は、通常、球状である。球状構造であることの確認は、GPCで測定した重量平均分子量とMALLSで測定した絶対分子量との間が大きく異なるかどうかによって行うことができる(Frechet,M.et al.Am.Chem.Soc.1999,121,2313.;Sawamoto,et al.Macromolecules,2001,34,7629.)。
すなわち、GPC(Shodex社製、商品名「RI−71」)測定の値及び多角度光散乱検出器:MALLS(Wyatt社製、商品名「DAWN DSP−F」)により得られる絶対分子量の値を用いて、GPC測定の値とMALLSの値との差異に応じて判断することができ、後述の実施例もこれに従った。
Since the hyperbranched polymer suitable for use as the main component of the dispersion in the present invention is a multibranched body as described above, its structure is usually spherical. Confirmation of the spherical structure can be made by checking whether the weight average molecular weight measured by GPC and the absolute molecular weight measured by MALLS differ greatly (Frechet, M. et al. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2313 .; Sawamoto, et al. Macromolecules, 2001, 34, 7629.).
That is, the value of GPC (manufactured by Shodex, trade name “RI-71”) and the value of the absolute molecular weight obtained by a multi-angle light scattering detector: MALLS (manufactured by Wyatt, trade name “DAWN DSP-F”) It was possible to make a judgment according to the difference between the GPC measurement value and the MALLS value, and the examples described later also followed this.
GPC測定の値とMALLSの値とが大きく異なる場合、球状のポリマーであると判断することができる。通常は、MALLSで測定した絶対分子量が、GPCで測定した重量平均分子量の2倍以上、好ましくは3倍以上であれば、球状構造と判断することができる。また、上限は特に規定されないが、通常は10倍以下である。 When the GPC measurement value and the MALLS value are greatly different, it can be determined that the polymer is a spherical polymer. Usually, if the absolute molecular weight measured by MALLS is 2 times or more, preferably 3 times or more the weight average molecular weight measured by GPC, it can be determined as a spherical structure. Moreover, although an upper limit is not prescribed | regulated in particular, Usually, it is 10 times or less.
本発明において分散体の主体として用いて好適なハイパーブランチポリマーは、末端にエポキシ基を有し、分子内に水酸基を有する。末端とは、ポリマーを構成する分岐鎖の末端を意味する。分岐鎖には途中に−C(=O)O−(エステル結合)、−C(=O)NH−(アミド結合)、エーテル結合(−O−)などを含むアルカンから形成され、水酸基などの酸素を含む置換基を豊富に有している。 The hyperbranched polymer suitable for use as the main component of the dispersion in the present invention has an epoxy group at the terminal and a hydroxyl group in the molecule. The term “end” means the end of a branched chain constituting the polymer. The branched chain is formed from an alkane containing -C (= O) O- (ester bond), -C (= O) NH- (amide bond), ether bond (-O-), etc. in the middle. It has abundant substituents containing oxygen.
(還元能)
本発明で言う「還元能」とは、電子を付与して金属イオンを還元する性能をいう。金属イオンを還元した場合、金属単体の超微粒子が生成する。
(Reducing ability)
The “reducing ability” referred to in the present invention refers to the ability to give electrons and reduce metal ions. When metal ions are reduced, ultrafine particles of simple metals are generated.
(還元能を持つ部位)
また、本発明で言う「還元能を持つ部位」とは、金属イオンを還元する性能を有する原子団(官能基など)をいう。「還元能を有する部位」は、金属イオンに電子を付与して還元し、自身は酸化される。
(Site with reducing ability)
In addition, the “site having a reducing ability” in the present invention refers to an atomic group (functional group or the like) having the ability to reduce metal ions. The “site having reducing ability” is reduced by imparting an electron to a metal ion and is itself oxidized.
(還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマー)
還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマーは、以下(i)〜(iii)の3通りの方法により準備することができる。
(Hyperbranched polymer with a site with reducing ability)
The hyperbranched polymer having a site having a reducing ability can be prepared by the following three methods (i) to (iii).
(i)
ハイパーブランチポリマーとして合成された時点で既に「還元能を持つ部位」を有するハイパーブランチポリマーをそのまま使用する。このような自身が還元能を有するハイパーブランチポリマーとしては、主に「還元能を持つ部位」が水酸基であるものを挙げることができ、市販のものとしては、ポリエチレンイミン(関東化学社製)、ポリアミドアミンデンドリマー(シグマアルドリッチ社製)などが挙げられる。
(I)
When the hyperbranched polymer is synthesized, the hyperbranched polymer that already has “reducing ability” is used as it is. Examples of such hyperbranched polymers that themselves have reducing ability include those in which the “site having reducing ability” is a hydroxyl group, and commercially available ones include polyethyleneimine (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), Polyamide amine dendrimer (manufactured by Sigma Aldrich) and the like.
(ii)
自身は還元能を有さないハイパーブランチポリマーを原料とし、このハイパーブランチポリマーに、別途pH調整剤(NaOH等)を添加することで後天的に還元能を持つ部位を付与する。
(Ii)
The hyperbranched polymer which does not have a reducing ability itself is used as a raw material, and a site having a reducing ability is acquired by adding a pH adjuster (such as NaOH) separately to the hyperbranched polymer.
上記還元能を持つ部位の付与方法としては、ハイパーブランチポリマー溶液にpH調整剤を添加してpH=10〜14になるように調節する方法が、挙げられる。pH調節の結果、ハイパーブランチポリマーの末端水酸基がアルコキシド基に変換されることで、ハイパーブランチポリマー内に「還元能を持つ部位」が形成され、ハイパーブランチポリマー自身が還元能を有することになる。この場合のpH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水溶液等が用いられる。 Examples of the method for providing the site having the reducing ability include a method of adding a pH adjuster to the hyperbranched polymer solution and adjusting the pH to be 10 to 14. As a result of the pH adjustment, the terminal hydroxyl group of the hyperbranched polymer is converted into an alkoxide group, whereby a “site having a reducing ability” is formed in the hyperbranched polymer, and the hyperbranched polymer itself has the reducing ability. As the pH adjuster in this case, sodium hydroxide, potassium hydroxide, an aqueous ammonia solution or the like is used.
このように後天的に「還元能を持つ部位」を付与されたハイパーブランチポリマーも、本発明に係る金属超微粒子分散体に使用可能である。かかるハイパーブランチポリマーとしては、市販品として、ダイセル化学工業社製の「ポリグリセリン−10(商品名)」および「ポリグリセリン−X(商品名)」、ハイパーポリマーズ社製の「PG−2(商品名)」、東栄産業株式会社製の「トップブレイン(商品名)」、シグマアルドリッチ社製の「超分岐2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸ポリエステル(商品名)」、パーストープ社製の「ボルトンH2003(商品名)」,「ボルトンH2004(商品名)」,「ボルトンH30(商品名)」,及び「ボルトンH40(商品名)」などが挙げられる。 The hyperbranched polymer thus provided with a “site having a reducing ability” can also be used in the ultrafine metal particle dispersion according to the present invention. As such hyperbranched polymers, “Polyglycerin-10 (trade name)” and “Polyglycerin-X (trade name)” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., “PG-2 (Product) manufactured by Hyperpolymers Co., Ltd. Name) ”,“ Top Brain (trade name) ”manufactured by Toei Sangyo Co., Ltd.,“ Hyperbranched 2,2-bis (hydroxymethyl) propanoic acid polyester (trade name) ”produced by Sigma Aldrich,“ Bolton H2003 (product name), “Bolton H2004 (product name)”, “Bolton H30 (product name)”, “Bolton H40 (product name)”, and the like.
(iii)
自身は還元能を有さないハイパーブランチポリマーを原料とし、このハイパーブランチポリマーに、別途化合物を縮合させることで後天的に還元能を持つ部位を付与する。
上記還元能を持つ部位の付与は、例えば、以下のようにして行うことができる。
(Iii)
A hyperbranched polymer that does not have reducing ability itself is used as a raw material, and a site having acquired reducing ability is provided by condensing a separate compound to the hyperbranched polymer.
The application of the site having the reducing ability can be performed, for example, as follows.
アミノ基,スルフィド基等を導入するための化合物を、ハイパーブランチポリマーの反応部位(ヒドロキシ基、エポキシ基、イソシアネート基が例示できる)と縮合反応させることで、元来還元能を持つ部位を有さないハイパーブランチポリマー(HBP)に還元能を持つ部位(NH−RやS−Rなど)を導入することができる。かかる反応の反応式を例示すると、以下のようである。
HBP−RG + R−NH2 → HBP−NH−R
HBP−RG + R−SH → HBP−S−R
(式中、HBPは元来還元能を持つ部位を有さないハイパーブランチポリマー、RGはハイパーブランチポリマーの反応部位、Rは有機基を示す。)
A compound that introduces an amino group, sulfide group, etc. has a site that originally has a reducing ability by condensation reaction with a reaction site of a hyperbranched polymer (which can be exemplified by a hydroxy group, an epoxy group, or an isocyanate group). A site having a reducing ability (such as NH-R or S-R) can be introduced into a non-hyperbranched polymer (HBP). An example of the reaction formula of this reaction is as follows.
HBP-RG + R-NH 2 → HBP-NH-R
HBP-RG + R-SH → HBP-SR
(In the formula, HBP is a hyperbranched polymer that does not originally have a site having a reducing ability, RG represents a reactive site of the hyperbranched polymer, and R represents an organic group.)
より具体的には、以下の化合物を縮合させることで、還元能を持つ部位(アミノ基、するフィル基)を有するハイパーブランチポリマーを合成することができる。 More specifically, by condensing the following compounds, a hyperbranched polymer having a site having an ability to reduce (amino group, fill group) can be synthesized.
(アミノ基)
アミノ基を導入するための化合物としては、特に限定はされず、3級アミン、2級アミン、1級アミン、その他の芳香族アミン類を使用することができる。
(Amino group)
The compound for introducing an amino group is not particularly limited, and tertiary amines, secondary amines, primary amines, and other aromatic amines can be used.
上記3級アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリシクロヘキシルアミン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピロリジン、N−エチルピペリジン等が例示できる。 Examples of the tertiary amine include trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tricyclohexylamine, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N-ethylpyrrolidine, N-ethylpiperidine and the like. it can.
上記2級アミンとしては、N−メチル−D−グルカミン、N−メチルアミノプロパンジオール、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−i−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−i−ブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジ−t−ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ピロリジン、ピペリジン等が例示できる。 Examples of the secondary amine include N-methyl-D-glucamine, N-methylaminopropanediol, dimethylamine, diethylamine, di-n-propylamine, di-i-propylamine, di-n-butylamine, di-i. Examples include -butylamine, di-sec-butylamine, di-t-butylamine, dicyclohexylamine, pyrrolidine, piperidine and the like.
上記1級アミンとしては、D−グルカミン、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、i−プロピルアミン、n−ブチルアミン、i−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、t−ブチルアミン、シクロヘキシルアミン等が例示できる。 Examples of the primary amine include D-glucamine, methylamine, ethylamine, n-propylamine, i-propylamine, n-butylamine, i-butylamine, sec-butylamine, t-butylamine, cyclohexylamine and the like.
上記その他の芳香族アミン類としては、アニリン、o,m,p−トルイジン、o,m,p−エチルアニリン、キシリジン、メシジン、o,m,p−クロロアニリン、クロロトルイジン、ジクロロアニリン、トリクロロアニリン、o,m,p−フルオロアニリン、o,m,p−ブロモアニリン、フルオロクロロアニリン、o,m,p−アミノフェノール、o,m,p−アミノチオフェノール、アニシジン、フェネチジン、o,m,p−アミノ安息香酸、アミノクロロフェノール、アミノベンゾニトリル、クレシジン、トルイジンスルホン酸、スルファニル酸、クロロトルイジンスルホン酸、アミノナフタレンスルホン酸、アミノベンゾトリフルオライド、アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノアセトアニリド、ナフチルアミン、ナフチルアミンスルホン酸又はアミノナフトールスルホン酸、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−エチルトルイジン、ジフェニルアミン、ヒドロキシフェニルグリシン又はN−メチルアミノフェノールサルフェート、N,N−ジメチルアニリン、N−エチル−N−ヒドロキシエチルトルイジン、N,N−ジエチルトルイジン、N−ベンジル−N−エチルアニリン又はN,N−ジグリシジルアニリン、o,m,p−フェニレンジアミン、クロロ−p−フェニレンジアミン、クロロ−m−フェニレンジアミン、フルオロフェニレンジアミン、ジクロロフェニレンジアミン、メチルフェニレンジアミン、ジメチルフェニレンジアミン、クロロメチルフェニレンジアミン、キシリレンジアミン、トルイレンジアミン等のフェニレンジアミン類、ベンジジン、o−トリジン、ダイアニシジン、ジクロロベンジジン等のベンジジン類、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジクロロジフェニルメタン、ジアミノジメチルジフェニルメタン、ジアミノジエチルジフェニルメタン等のジフェニルメタン類、ナフタレンジアミン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノスチルベンジスルホン酸、ジアミノフェノールジハイドロクロライド、ロイコジアミノアンスラキノン、アミノ−N,N−ジエチルアミノトルイジンハイドロクロライド又はアミノ−N−エチル−N−(β−メタンスルホンアミドエチル)−トルイジンサルフェートハイドレートが挙げられる。これらのうち、少なくとも一つ以上のアミノ基を分子内に有するものであればよい。 Examples of the other aromatic amines include aniline, o, m, p-toluidine, o, m, p-ethylaniline, xylidine, mesidine, o, m, p-chloroaniline, chlorotoluidine, dichloroaniline, and trichloroaniline. O, m, p-fluoroaniline, o, m, p-bromoaniline, fluorochloroaniline, o, m, p-aminophenol, o, m, p-aminothiophenol, anisidine, phenetidine, o, m, p-aminobenzoic acid, aminochlorophenol, aminobenzonitrile, cresidine, toluidinesulfonic acid, sulfanilic acid, chlorotoluidinesulfonic acid, aminonaphthalenesulfonic acid, aminobenzotrifluoride, aminobenzenesulfonic acid, p-aminoacetanilide, naphthylamine, Naphthylami Sulfonic acid or aminonaphthol sulfonic acid, N-methylaniline, N-ethylaniline, N-ethyltoluidine, diphenylamine, hydroxyphenylglycine or N-methylaminophenol sulfate, N, N-dimethylaniline, N-ethyl-N-hydroxy Ethyltoluidine, N, N-diethyltoluidine, N-benzyl-N-ethylaniline or N, N-diglycidylaniline, o, m, p-phenylenediamine, chloro-p-phenylenediamine, chloro-m-phenylenediamine, Phenylenediamines such as fluorophenylenediamine, dichlorophenylenediamine, methylphenylenediamine, dimethylphenylenediamine, chloromethylphenylenediamine, xylylenediamine, and tolylenediamine; Benzidines such as benzene, o-tolidine, dianicidin, dichlorobenzidine, diphenylmethanes such as diaminodiphenylmethane, diaminodichlorodiphenylmethane, diaminodimethyldiphenylmethane, diaminodiethyldiphenylmethane, naphthalenediamine, diaminobenzanilide, diaminodiphenyl ether, diaminostilbenzenedisulfonic acid, diamino Examples include phenol dihydrochloride, leucodiaminoanthraquinone, amino-N, N-diethylaminotoluidine hydrochloride or amino-N-ethyl-N- (β-methanesulfonamidoethyl) -toluidine sulfate hydrate. Of these, any compound having at least one amino group in the molecule may be used.
(スルフィド基)
スルフィド基を導入するための化合物としては、特に限定はされず、チオール基含有化合物であるアルキルチオール類(例えば、α−チオグリセロール、メチルメルカプタン、エチルメルカプタンなど)、アリールチオール類(例えば、チオフェノール、チオナフトール、ベンジルメルカプタンなど)、アミノ酸又はその誘導体(例えば、システイン、グルタチオンなど)、ペプチド化合物(例えば、システイン残基を含むジペプチド化合物、トリペプチド化合物、テトラペプチド化合物、5以上のアミノ酸残基を含むオリゴペプチド化合物など)、又は蛋白質(例えば、メタロチオネインやシステイン残基が表面に配置された球状蛋白質など)などを挙げることができる。これらのうち、少なくとも一つ以上のスルフィド基を分子内に有するものであればよい。
(Sulfide group)
The compound for introducing a sulfide group is not particularly limited, and alkylthiols (eg, α-thioglycerol, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, etc.) that are thiol group-containing compounds, aryl thiols (eg, thiophenol). Thionaphthol, benzyl mercaptan, etc.), amino acids or derivatives thereof (eg, cysteine, glutathione, etc.), peptide compounds (eg, dipeptide compounds containing cysteine residues, tripeptide compounds, tetrapeptide compounds, 5 or more amino acid residues Including oligopeptide compounds), or proteins (for example, globular proteins having metallothionein or cysteine residues arranged on the surface). Of these, any compound having at least one sulfide group in the molecule may be used.
上述のように後天的に「還元能を持つ部位」を付与されたハイパーブランチポリマーも、本発明に係る金属超微粒子分散体に使用可能である。かかるハイパーブランチポリマーとしては、市販品として、上記(ii)で挙げた製品を挙げることができ、ポリ(グリセロール−1,3−ジグリシジルエーテル)誘導体も使用することができる。 As described above, a hyperbranched polymer that is acquired with a “site having a reducing ability” can also be used in the ultrafine metal particle dispersion according to the present invention. Examples of such hyperbranched polymers include the products listed in (ii) above as commercially available products, and poly (glycerol-1,3-diglycidyl ether) derivatives can also be used.
(金属イオン)
本発明が対象とする金属超微粒子分散体に用いることのできる金属は、特に限定されるものでないが、例えば、Au、Ag、Pt、Cu、Pd、Zn,Cd、Hg、Ni、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Mn、Cr、V、Ti、Al、Ga等を挙げることができる。
これら金属の超微粒子分散体を得るために用いられる金属イオンの供給源としては、上記金属のハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、アセチルアセトナート塩、過塩素酸塩、有機酸塩などが挙げられる。
(Metal ions)
The metal that can be used in the ultrafine metal particle dispersion targeted by the present invention is not particularly limited. For example, Au, Ag, Pt, Cu, Pd, Zn, Cd, Hg, Ni, Co, Rh Ir, Fe, Ru, Os, Mn, Cr, V, Ti, Al, Ga, etc. can be mentioned.
Sources of metal ions used to obtain these ultrafine particle dispersions of metals include halides, sulfates, nitrates, acetates, acetylacetonate salts, perchlorates, and organic acid salts of the above metals. Can be mentioned.
(金属イオンを含む溶液の溶媒)
上記金属イオンは溶液中に存在させるが、この溶液の溶媒としては、水、アルコール類などの極性溶媒が主に用いられるが、金属が溶解する溶媒であれば、そのような非極性溶媒も使用可能である。上記アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールを挙げることができ、その他の極性溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アセトン、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)等を挙げることができる。
(Solvent for solutions containing metal ions)
Although the metal ions are present in the solution, polar solvents such as water and alcohols are mainly used as the solvent of the solution. However, if the solvent dissolves the metal, such a non-polar solvent is also used. Is possible. Examples of the alcohols include methanol, ethanol, propanol, and butanol. Examples of other polar solvents include ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, acetone, dimethyl sulfoxide (DMSO), Examples thereof include dimethylformamide (DMF).
(保護層)
保護層とは、金属イオンが還元されて生成した金属超微粒子の分散安定性を向上させる原子団をいう。保護層はハイパーブランチポリマーの末端官能基に保護層導入化合物を縮合させることで導入できる。
(Protective layer)
The protective layer refers to an atomic group that improves the dispersion stability of metal ultrafine particles generated by reduction of metal ions. The protective layer can be introduced by condensing the protective layer-introducing compound with the terminal functional group of the hyperbranched polymer.
(保護層導入化合物)
保護層としてハイパーブランチポリマーの末端官能基に縮合する化合物としては、例えば、ヒドロキシ基、ケトン基、アセチル基、アルデヒド基、カルボキシル基、エステル基、チオエステル基、硝酸エステル基、リン酸エステル基、アミド基、チオアミド基、イミド基、アミジン基、アミノ基、シアノ基、オキシム基、チオール基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホン酸基、ウレア基、ウレタン基、ニトロ基、エーテル基等を挙げることができる。
(Protective layer introduction compound)
Examples of the compound that condenses to the terminal functional group of the hyperbranched polymer as the protective layer include, for example, a hydroxy group, a ketone group, an acetyl group, an aldehyde group, a carboxyl group, an ester group, a thioester group, a nitrate ester group, a phosphate ester group, and an amide. Groups, thioamide groups, imide groups, amidine groups, amino groups, cyano groups, oxime groups, thiol groups, sulfide groups, disulfide groups, sulfonic acid groups, urea groups, urethane groups, nitro groups, ether groups, and the like. .
さらに具体的には、上記ヒドロキシ基としては、例えば、グリシドール、グリセリンが挙げられ、上記エーテル基としては、グリシドール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが挙げられ、上記カルボキシル基としては、クエン酸などのカルボン酸類、カルボン酸無水物類が挙げられる。 More specifically, examples of the hydroxy group include glycidol and glycerin. Examples of the ether group include glycidol, glycerin, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Examples of the carboxyl group include citric acid. Carboxylic acids and carboxylic anhydrides can be mentioned.
なお、還元能を持つ部位としてアミノ基、スルフィド基などの保護層としての機能も併せ持つ原子団が既に付与されている場合には、特に保護層を導入する必要はない。 In the case where an atomic group having a function as a protective layer such as an amino group or a sulfide group is already provided as a site having a reducing ability, it is not necessary to introduce a protective layer.
以下に、本発明にかかる金属超微粒子分散体およびその製造方法の実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。 Below, the Example of the metal ultrafine particle dispersion concerning this invention and its manufacturing method are described. In addition, this invention is not limited by the following examples.
(還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマーの準備)
実施例で用いる還元能を持つ部位を有するハイパーブランチポリマーとして以下の13種類の還元能を持つ官能基を有するハイパーブランチポリマー(HBP−1〜HBP−12)を準備した。
(HBP−1):東栄産業社製、「トップブレイン(商品名)」、還元能を持つ部位は水酸基。
(HBP−2):ダイセル化学工業社製、「ポリグリセリン−X(商品名)」、還元能を持つ部位は水酸基。
(HBP−3):ハイパーポリマーズ社製、「PG−2(商品名)」、還元能を持つ部位は水酸基。
(HBP−4):シグマアルドリッチ社製、「PAMAMデンドリマー」、還元能を持つ部位は水酸基又はアミノ基。
(HBP−5〜12):新規合成品(以下に合成経過を示す)
(Preparation of hyperbranched polymer having a site with reducing ability)
Hyperbranched polymers (HBP-1 to HBP-12) having the following 13 types of functional groups having reducing ability were prepared as hyperbranched polymers having a reducing ability used in the examples.
(HBP-1): manufactured by Toei Sangyo Co., Ltd., “Top Brain (trade name)”, the site having reducing ability is a hydroxyl group.
(HBP-2): “Polyglycerin-X (trade name)” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., the site having reducing ability is a hydroxyl group.
(HBP-3): “PG-2 (trade name)” manufactured by Hyperpolymers Co., Ltd., a site having a reducing ability is a hydroxyl group.
(HBP-4): “PAMAM dendrimer” manufactured by Sigma-Aldrich, a site having a reducing ability is a hydroxyl group or an amino group.
(HBP-5 to 12): Newly synthesized product (the synthesis process is shown below)
(HBP−5)
攪拌機、環流冷却器および窒素導入管を取り付けた300mLの4つ口セパラブルフラスコに、グリセロールジグリシジルエーテル100g、炭酸カリウム15gを入れ、攪拌しながら、窒素導入管を介して4つ口セパラブルフラスコ内に窒素ガスを導入した。つづいて、窒素ガスが導入された4つ口セパラブルフラスコを、140℃のオイルバスで300分加温した。加温した後、反応混合物をメタノールに溶解させ、濾過により固形分を除去した後、溶媒を留去することで、粘性液体のハイパーブランチポリマー(I)を得た。
得られたハイパーブランチポリマー(I)のGPCによる換算分子量(重量平均分子量)は6000、MALLSによる絶対分子量は28000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の4.7であった。
(HBP-5)
A 300 mL four-necked separable flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and a nitrogen inlet tube is charged with 100 g of glycerol diglycidyl ether and 15 g of potassium carbonate, and the four-necked separable flask through the nitrogen inlet tube while stirring. Nitrogen gas was introduced into the inside. Subsequently, the four-neck separable flask into which nitrogen gas was introduced was heated in an oil bath at 140 ° C. for 300 minutes. After heating, the reaction mixture was dissolved in methanol, the solid content was removed by filtration, and then the solvent was distilled off to obtain a hyperbranched polymer (I) as a viscous liquid.
The obtained hyperbranched polymer (I) has a converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC of 6000, an absolute molecular weight by MALLS of 28000, and an absolute molecular weight by MALLS of 4.7, which is a weight average molecular weight by GPC. there were.
上記ハイパーブランチポリマー(I)100gに超純水100gを加え、溶解した。ここへ1%硫酸20gを氷浴中でゆっくり滴下し、滴下終了後、1時間室温で攪拌した。攪拌終了後、1N水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和し、pHを7付近に調整した。
得られた反応液を透析膜へ移し、イオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−5))を得た。
得られたHBP−5の還元能を持つ部位は水酸基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は75000、MALLSによる絶対分子量は31000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の4.1であった。
100 g of ultrapure water was added to 100 g of the hyperbranched polymer (I) and dissolved. To this, 20 g of 1% sulfuric acid was slowly added dropwise in an ice bath, and after completion of the addition, the mixture was stirred for 1 hour at room temperature. After completion of stirring, the mixture was neutralized with 1N aqueous sodium hydroxide solution and the pH was adjusted to around 7.
The obtained reaction solution was transferred to a dialysis membrane and dialyzed against ion exchange water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-5)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-5 is a hydroxyl group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 75000, the absolute molecular weight by MALLS is 31000, and the absolute molecular weight value by MALLS is the weight by GPC. The average molecular weight value was 4.1.
(HBP−6)
上記ハイパーブランチポリマー(I)20gをメタノール10gに溶解し、ジエチルアミン(還元能を持つ部位導入成分)3.6gを加え、65℃還流条件下18時間加熱攪拌をした。得られた反応物からエバポレーターにより溶媒留去し、透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、ジエチルアミノ−ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−6))を得た。
得られたHBP−6の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は13000、MALLSによる絶対分子量は49000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の3.8であった。
(HBP-6)
20 g of the hyperbranched polymer (I) was dissolved in 10 g of methanol, 3.6 g of diethylamine (site introduction component having a reducing ability) was added, and the mixture was heated and stirred for 18 hours under reflux condition at 65 ° C. The solvent was distilled off from the obtained reaction product with an evaporator, transferred to a dialysis membrane, and dialyzed against ion-exchanged water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain diethylamino-hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-6)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-6 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 13000, the absolute molecular weight by MALLS is 49000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. The weight average molecular weight was 3.8.
(HBP−7)
上記ハイパーブランチポリマー(I)20gをメタノール7.2gに溶解し、A液とした。また、αチオグリセロール(還元能を持つ部位導入成分+保護層形成成分)5.2gをカリウムメトキシド(28%メタノール溶液)1.2gに溶解し、アルゴン雰囲気にて常温常圧下、1時間攪拌し、これをB液とした。
上記A液にB液をゆっくり滴下して添加し、65℃還流条件下18時間過熱攪拌をした。得られた反応物からエバポレーターにより溶媒留去し、透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、チオグリセロール−ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−7))を得た。
得られたHBP−7の還元能を持つ部位はスルフィド基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は12000、MALLSによる絶対分子量は65000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の5.4であった。
(HBP-7)
20 g of the hyperbranched polymer (I) was dissolved in 7.2 g of methanol to obtain a solution A. Further, 5.2 g of α-thioglycerol (site introduction component having a reducing ability + protective layer forming component) is dissolved in 1.2 g of potassium methoxide (28% methanol solution), and stirred for 1 hour at normal temperature and normal pressure in an argon atmosphere. This was designated as solution B.
The solution B was slowly added dropwise to the solution A, and the mixture was stirred under heating at 65 ° C. for 18 hours. The solvent was distilled off from the obtained reaction product with an evaporator, transferred to a dialysis membrane, and dialyzed against ion-exchanged water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain thioglycerol-hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-7)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-7 is a sulfide group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 12000, the absolute molecular weight by MALLS is 65000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. The weight average molecular weight was 5.4.
(HBP−8)
上記ハイパーブランチポリマー(I)10gをメタノール10gに溶解し、N−メチル−D−グルカミン(還元能を持つ部位導入成分+保護層形成成分)4.8g、テトラブチルアンモニウムブロミド(縮合触媒)0.16gを加え、65℃還流条件下18時間加熱攪拌をした。得られた反応物からエバポレーターにより溶媒留去し、透析膜へうつしイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、メチルグルカミン−ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−8))を得た。
得られたHBP−8の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は13000、MALLSによる絶対分子量は69000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の5.3であった。
(HBP-8)
10 g of the hyperbranched polymer (I) is dissolved in 10 g of methanol, 4.8 g of N-methyl-D-glucamine (site introduction component having a reducing ability + protective layer forming component), tetrabutylammonium bromide (condensation catalyst), 0. 16 g was added and the mixture was stirred with heating at 65 ° C. for 18 hours. The solvent was distilled off from the obtained reaction product with an evaporator, transferred to a dialysis membrane, and dialyzed against ion-exchanged water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain methylglucamine-hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-8)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-8 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 13000, the absolute molecular weight by MALLS is 69000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. The weight average molecular weight value was 5.3.
(HBP−9)
上記ハイパーブランチポリマー(I)30gをメタノール32mLに溶解し、3−メチルアミノ−1,2−プロパンジオール(還元能を持つ部位導入成分+保護層形成成分)7.7g、テトラブチルアンモニウムブロミド(縮合触媒)0.47gを加え、65℃還流条件下18時間加熱攪拌をした。得られた反応物からエバポレーターにより溶媒留去し、透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、メチルアミノプロパンジオール−ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−9))を得た。
得られたHBP−9の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は22000、MALLSによる絶対分子量は154000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の7.0であった。
(HBP-9)
30 g of the above hyperbranched polymer (I) is dissolved in 32 mL of methanol, 7.7 g of 3-methylamino-1,2-propanediol (site introduction component having a reducing ability + protective layer forming component), tetrabutylammonium bromide (condensation) (Catalyst) 0.47 g was added, and the mixture was heated and stirred for 18 hours under reflux condition at 65 ° C. The solvent was distilled off from the obtained reaction product with an evaporator, transferred to a dialysis membrane, and dialyzed against ion-exchanged water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain methylaminopropanediol-hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-9)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-9 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 22000, the absolute molecular weight by MALLS is 154000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. The weight average molecular weight value was 7.0.
(HBP−10)
ポリエチレンイミン10g(還元能を持つ部位導入成分)をメタノール10.9gに溶解し、これをA液とした。また、グリシドール24.6g(保護層形成成分)をメタノール10.9gに溶解し、これをB液とした。
上記A液を65℃還流条件下攪拌後、滴下ロートにてB液を2時間かけて滴下し、滴下終了時を反応開始時とした。反応開始18時間後に反応を終了し、内容物をナスフラスコに移しエバポレータにてメタノールを留去した。得られた残存物を透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、ポリエチレンイミン−ポリグリセリンハイパーブランチポリマー(ハイパーブランチポリマー(HBP−10))を得た。
得られたHBP−10の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は24000、MALLSによる絶対分子量は108000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の4.5であった。
(HBP-10)
Polyethyleneimine 10 g (site introduction component having reducing ability) was dissolved in 10.9 g of methanol, and this was designated as solution A. Further, 24.6 g of glycidol (protective layer forming component) was dissolved in 10.9 g of methanol, and this was designated as B solution.
After stirring the liquid A under reflux conditions at 65 ° C., the liquid B was dropped in a dropping funnel over 2 hours, and the end of the dropping was regarded as the start of the reaction. The reaction was terminated 18 hours after the start of the reaction, and the contents were transferred to an eggplant flask and methanol was distilled off with an evaporator. The obtained residue was transferred to a dialysis membrane and dialyzed against ion exchange water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain a polyethyleneimine-polyglycerin hyperbranched polymer (hyperbranched polymer (HBP-10)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-10 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 24000, the absolute molecular weight by MALLS is 108000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. The weight average molecular weight was 4.5.
(HBP−11)
ポリエチレンイミン10g(還元能を持つ部位導入成分)をメタノール10.9gに溶解し、これをA液とした。また、グリシドール49.2g(保護層形成成分)をメタノール10.9gに溶解し、これをB液とした。
上記A液を65℃還流条件下攪拌後、滴下ロートにてB液を2時間かけて滴下し、滴下終了時を反応開始時とした。反応開始18時間後反応を終了し、内容物をナスフラスコに移しエバポレータにてメタノールを留去した。得られた残存物を透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、ポリエチレンイミン−ポリグリセリンハイパーブランチポリマー(ハイパーブランチポリマー(HBP−11))を得た。
得られたHBP−11の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は28000、MALLSによる絶対分子量は141000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の5.0であった。
(HBP-11)
Polyethyleneimine 10 g (site introduction component having reducing ability) was dissolved in 10.9 g of methanol, and this was designated as solution A. Moreover, 49.2 g (protective layer forming component) of glycidol was dissolved in 10.9 g of methanol, and this was designated as B solution.
After stirring the liquid A under reflux conditions at 65 ° C., the liquid B was dropped in a dropping funnel over 2 hours, and the end of the dropping was regarded as the start of the reaction. After 18 hours from the start of the reaction, the reaction was completed, the contents were transferred to an eggplant flask, and methanol was distilled off with an evaporator. The obtained residue was transferred to a dialysis membrane and dialyzed against ion exchange water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain a polyethyleneimine-polyglycerin hyperbranched polymer (hyperbranched polymer (HBP-11)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-11 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 28000, the absolute molecular weight by MALLS is 141000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. It was 5.0 of the value of a weight average molecular weight.
(HBP−12)
上記ハイパーブランチポリマー(I)30gをメタノール32mlに溶解し、ジイソプロピルアミン7.7g(還元能を持つ部位導入成分+保護層形成成分)、テトラブチルアンモニウムブロミド(縮合触媒)0.47gを加え、65℃還流条件下18時間加熱攪拌をした。得られた反応物からエバポレーターにより溶媒留去し、透析膜へ移しイオン交換水にて3日間透析を行った。透析後、イオン交換水をエバポレーターで留去し、ジイソプロピルアミノ−ハイパーブランチポリグリセリン(ハイパーブランチポリマー(HBP−12))を得た。
得られたHBP−11の還元能を持つ部位はアミノ基であり、また、GPCによる換算分子量(重量平均分子量)は11000、MALLSによる絶対分子量は89000であり、MALLSによる絶対分子量の値がGPCによる重量平均分子量の値の8.1であった。
(HBP-12)
30 g of the hyperbranched polymer (I) is dissolved in 32 ml of methanol, and 7.7 g of diisopropylamine (site introduction component having a reducing ability + protective layer forming component) and 0.47 g of tetrabutylammonium bromide (condensation catalyst) are added. The mixture was heated and stirred for 18 hours under reflux conditions. The solvent was distilled off from the obtained reaction product with an evaporator, transferred to a dialysis membrane, and dialyzed against ion-exchanged water for 3 days. After dialysis, ion-exchanged water was distilled off with an evaporator to obtain diisopropylamino-hyperbranched polyglycerin (hyperbranched polymer (HBP-12)).
The site having the reducing ability of the obtained HBP-11 is an amino group, the converted molecular weight (weight average molecular weight) by GPC is 11000, the absolute molecular weight by MALLS is 89000, and the absolute molecular weight value by MALLS is by GPC. It was 8.1 of the value of a weight average molecular weight.
比較例に用いる分散剤として、以下の3種類のポリマー(CP−1〜CP−3)を準備した。
(CP−1):ポリビニルピロリドン(東京化成社製)
(CP−2):ポリビニルアルコール(クラレ社製)
(CP−3):ポリエチレングリコール(関東化学社製)
The following three types of polymers (CP-1 to CP-3) were prepared as dispersants used in the comparative examples.
(CP-1): Polyvinylpyrrolidone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(CP-2): Polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
(CP-3): Polyethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
(実施例1〜12)
前記ハイパーブランチポリマーHBP−1〜12の各溶液にHAuCl4水溶液を加え、室温で3時間攪拌し,Au超微粒子水溶液(金超微粒子分散体)を得た。各溶液中の成分濃度は、分散剤=0.5wt%、金イオン=0.05wt%となるようにした。
(Examples 1-12)
The addition of HAuCl 4 aqueous solution to each solution of the hyperbranched polymer HBP-1 to 12, stirred for 3 hours at room temperature to give a Au ultrafine particles solution (ultrafine gold particles dispersion). The component concentration in each solution was set to be dispersant = 0.5 wt% and gold ion = 0.05 wt%.
(比較例1,2)
比較用の各分散剤ポリマー(CP−1,3)水溶液にHAuCl4水溶液を加え、室温で30分攪拌した。その後、還元剤として所定量のNaBH4水溶液を加え、さらに室温で3時間攪拌し、Au超微粒子水溶液(金超微粒子分散体)を得た。なお、各溶液中の成分濃度は、分散剤ポリマー=0.5wt%、金イオン=0.05wt%、NaBH4=0.05wt%となるようにした。
(Comparative Examples 1 and 2)
An HAuCl 4 aqueous solution was added to each dispersant polymer (CP-1,3) aqueous solution for comparison, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Thereafter, a predetermined amount of an aqueous NaBH 4 solution was added as a reducing agent, and the mixture was further stirred at room temperature for 3 hours to obtain an Au ultrafine particle aqueous solution (gold ultrafine particle dispersion). The component concentrations in each solution were such that the dispersant polymer = 0.5 wt%, the gold ions = 0.05 wt%, and NaBH 4 = 0.05 wt%.
(実施例13〜23)
前記ハイパーブランチポリマーHBP−1〜4,6〜12の各溶液にAg2SO4水溶液を加え、室温で3時間攪拌し,Ag超微粒子分散水溶液(銀超微粒子分散体)を得た。なお、各溶液中の各成分濃度は分散剤=0.5wt%、銀イオン=0.05 wt%となるようにした。
(Examples 13 to 23)
The hyperbranched polymer HBP-1~4,6~12 to each solution of Ag 2 SO 4 aqueous solution was added, and stirred for 3 hours at room temperature to obtain a Ag ultrafine particle dispersion solution (silver ultrafine particle dispersion). In addition, each component density | concentration in each solution was made to become dispersing agent = 0.5 wt% and silver ion = 0.05 wt%.
(比較例3〜5)
比較用の各分散剤ポリマー(CP−1〜3)溶液にAg2SO4水溶液を加え、室温で30分攪拌した。その後、還元剤として所定量のNaBH4水溶液を加え、さらに室温で3時間攪拌し,Ag超微粒子分散水溶液(銀超微粒子分散体)を得た。なお、各溶液中の成分濃度は、分散剤ポリマー=0.5wt%、銀イオン=0.05wt%、NaBH4=0.05 wt%となるようにした。
(Comparative Examples 3-5)
An Ag 2 SO 4 aqueous solution was added to each dispersant polymer (CP-1 to 3) solution for comparison, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Thereafter, a predetermined amount of an aqueous NaBH 4 solution was added as a reducing agent, and the mixture was further stirred at room temperature for 3 hours to obtain an Ag ultrafine particle dispersion aqueous solution (silver ultrafine particle dispersion). Incidentally, component concentration of each solution, dispersant polymer = 0.5 wt%, silver ion = 0.05 wt%, was made to NaBH 4 = 0.05 wt%.
(超微粒子分散体の評価)
上記各例において金属超微粒子分散体が形成されるか否か、そして形成された金属超微粒子分散体が実用的に十分な性能を有するか否かについて下記のように評価し、それらの結果を(表1)〜(表3)、及び(表4)〜(表6)に示した。
(Evaluation of ultrafine particle dispersion)
Whether or not the ultrafine metal particle dispersion is formed in each of the above examples and whether or not the formed ultrafine metal particle dispersion has practically sufficient performance is evaluated as follows, and the results are shown. The results are shown in (Table 1) to (Table 3) and (Table 4) to (Table 6).
(超微粒子の生成)
上記各例において金属超微粒子が生成する否かを目視により確認した。Auナノ粒子及びAgナノ粒子は、それぞれナノ粒子が生成したことに起因する,表面プラズモン吸収に基づく溶液の色変化が起こるため、前者は赤色、後者は黄色に変化することでナノ粒子生成確認の判断基準とすることができる。金属超微粒子が生成し、安定して分散している場合は ○印で示し、金属超微粒子は生成するものの直ぐに凝集して沈殿した場合は×印で示した。
(Generation of ultrafine particles)
In each of the above examples, whether or not metal ultrafine particles were generated was confirmed visually. Since Au nanoparticles and Ag nanoparticles change the color of the solution based on surface plasmon absorption due to the formation of nanoparticles, the former changes to red and the latter changes to yellow, confirming the formation of nanoparticles. It can be a criterion. In the case where ultrafine metal particles are formed and stably dispersed, the mark is indicated by ○, and when the ultrafine metal particles are formed but immediately aggregated and precipitated, the mark is indicated by ×.
(経時安定性)
常温常圧下静置し、1週間後、4週間後、8週間後の超微粒子溶液の外観を目視で観察し、超微粒子が安定に存在する期間をもとめた。金属超微粒子が凝集して容器の側壁または底部に付着した場合には×印で示し、沈殿が生じず分散が良好なままの場合には○印で示した。
(Stability over time)
After standing at room temperature and normal pressure, the appearance of the ultrafine particle solution after 1 week, 4 weeks, and 8 weeks was visually observed to determine the period during which the ultrafine particles were stably present. When the ultrafine metal particles agglomerated and adhered to the side wall or bottom of the container, it was indicated by “x”, and when precipitation did not occur and the dispersion remained good, it was indicated by “◯”.
(塩添加後の安定性)
上記各例において調製した金属超微粒子分散体に、塩(NaCl)を所定の濃度となるように添加して、5日後の超微粒子溶液の外観を目視で観察した。沈殿が生成した場合は×印で示し、溶液の変化がなく良好な場合は○印で示した。
(Stability after adding salt)
Salt (NaCl) was added to the metal ultrafine particle dispersion prepared in each of the above examples so as to have a predetermined concentration, and the appearance of the ultrafine particle solution after 5 days was visually observed. When a precipitate was formed, it was indicated by a cross, and when there was no change in the solution, it was indicated by a mark.
(再分散性)
上記各例で調製した金属超微粒子分散体(水溶液)からエバポレーターを用いて水を留去した。水を完全に留去した後、再度超純水を添加し、超微粒子溶液の外観を目視で観察し、濃縮再分散の可否(再分散性)を判断した。上記操作を繰り返し、濃縮・再分散が可能な回数をもとめた。回数が多いほど分散体の性能が高いと判断される。
(Redispersibility)
Water was distilled off from the ultrafine metal particle dispersion (aqueous solution) prepared in each of the above examples using an evaporator. After the water was completely distilled off, ultrapure water was added again, and the appearance of the ultrafine particle solution was visually observed to determine the possibility of reconcentration (redispersibility). The above operation was repeated to determine the number of times that concentration and redispersion were possible. The greater the number of times, the higher the performance of the dispersion.
(粒子径と分散度)
上記各例において調製した金属超微粒子分散体を、TEM観察用グリッドに移し、3日間真空乾燥後、TEM観察を行った。得られたTEM像より、金属超微粒子の粒子径を米国サイオンコーポレイション社製の画像解析ソフト「Scion Image(商品名)」を用いて測定した。粒子径の測定はN=200で行った。また、その結果から標準偏差σを算出した。平均粒子径Rと標準偏差σから、以下の一般式(1)
分散度K=(標準偏差σ)/(平均粒径R) (1)
を用いて分散度Kを定義し、それぞれの金属超微粒子について分散度Kを算出した。
(Particle size and dispersion)
The ultrafine metal particle dispersion prepared in each of the above examples was transferred to a TEM observation grid and vacuum-dried for 3 days, followed by TEM observation. From the obtained TEM image, the particle size of the ultrafine metal particles was measured using image analysis software “Scion Image (trade name)” manufactured by Scion Corporation, USA. The particle diameter was measured at N = 200. Further, the standard deviation σ was calculated from the result. From the average particle diameter R and standard deviation σ, the following general formula (1)
Dispersity K = (standard deviation σ) / (average particle diameter R) (1)
Was used to define the degree of dispersion K, and the degree of dispersion K was calculated for each ultrafine metal particle.
上記(表1)〜(表6)から確認されるように、実施例の金属超微粒子分散体は、生成した金属超微粒子の粒径が24nm以下であり、粒径分散度は0.40以下であり、生成した金属超微粒子が小さくかつ粒径が揃っており、金属超微粒子の分散保持の安定性も大変高い。
これに対して、比較例の金属超微粒子分散体では、分散安定性が低く、沈殿が生じやすく、生成した金属超微粒子の粒径が39nm以上であり、粒径分散度は0.40を超えており、生成した金属超微粒子が大きくかつ粒径に大きなばらつきがある。
As confirmed from the above (Table 1) to (Table 6), in the ultrafine metal particle dispersions of the examples, the generated ultrafine metal particles have a particle size of 24 nm or less, and the particle size dispersion degree is 0.40 or less. The generated ultrafine metal particles are small and have a uniform particle diameter, and the dispersion stability of the ultrafine metal particles is very high.
On the other hand, in the metal ultrafine particle dispersion of the comparative example, the dispersion stability is low, precipitation is likely to occur, the particle size of the generated metal ultrafine particles is 39 nm or more, and the particle size dispersion degree exceeds 0.40. The generated ultrafine metal particles are large and have a large variation in particle size.
以上のように、本発明にかかる金属超微粒子分散体は、粒径が小さくかつ分布が均一な金属超微粒子を有しており、しかも金属超微粒子の保存安定性が高い。本発明に係る金属超微粒子分散体の製造方法によれば、粒径が小さくかつ分布が均一な金属超微粒子を有しており、しかも金属超微粒子の保存安定性が高い金属超微粒子分散体を容易に提供することができる。粒径が小さくかつ分布が均一な金属超微粒子を有しており、しかも金属超微粒子の保存安定性が高い金属超微粒子分散体は、産業上の用途が広く、有用である。 As described above, the ultrafine metal particle dispersion according to the present invention has ultrafine metal particles having a small particle size and a uniform distribution, and the storage stability of the ultrafine metal particles is high. According to the method for producing a metal ultrafine particle dispersion according to the present invention, a metal ultrafine particle dispersion having a metal ultrafine particle having a small particle size and a uniform distribution and having high storage stability of the metal ultrafine particle is obtained. Can be provided easily. A metal ultrafine particle dispersion having metal ultrafine particles having a small particle size and a uniform distribution and having high storage stability of the metal ultrafine particles has wide industrial applications and is useful.
Claims (11)
前記ハイパーブランチポリマー(A)内に誘導された金属イオンのみが前記還元能を持つ部位により還元されて該ハイパーブランチポリマー(A)内にのみ金属超微粒子が形成されていることを特徴とする金属超微粒子分散体。 An ultrafine metal particle dispersion obtained by mixing a hyperbranched polymer (A) having a site having a reducing ability and a solution (B) containing a metal ion,
A metal characterized in that only metal ions induced in the hyperbranched polymer (A) are reduced by the site having the reducing ability to form ultrafine metal particles only in the hyperbranched polymer (A). Ultra fine particle dispersion.
金属イオンを含む溶液(B)を準備する第2の工程と、
前記ハイパーブランチポリマー(A)と前記溶液(B)とを混合することにより、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に金属イオンを誘導するとともに、前記ハイパーブランチポリマー(A)内に誘導された金属イオンのみを前記還元能を持つ部位により還元して該ハイパーブランチポリマー(A)内にのみ金属超微粒子を形成させる第3の工程と、
有することを特徴とする金属超微粒子分散体の製造方法。 A first step of preparing a hyperbranched polymer (A) having a site having a reducing ability;
A second step of preparing a solution (B) containing metal ions;
By mixing the hyperbranched polymer (A) and the solution (B), a metal ion is induced in the hyperbranched polymer (A) and a metal ion induced in the hyperbranched polymer (A). A third step of reducing only by the site having the reducing ability to form ultrafine metal particles only in the hyperbranched polymer (A);
A method for producing a metal ultrafine particle dispersion, comprising:
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