JP2011506747A - 銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
AgnX
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
(式中、Xは、酸素、硫黄、ハロゲン、シアノ、シアネート、カーボネート、ニトレート、ニトライト、サルフェート、ホスフェート、チオシアネート、クロレート、パークロレート、テトラフロロボレート、アセチルアセトネート、カルボキシレート、及びこれらの誘導体から選ばれる置換基であり、
nは、1〜4の整数であり、
R1〜R6は、互いに独立して、水素、ヒドロキシ基、C1〜C30のアルコキシ基、C3〜C20のアリールオキシ基、C1〜C30の脂肪族やC3〜C20の脂環族アルキル基またはC3〜C20のアリールやこれらの混合であるC4〜C30のアラルキル(aralkyl)基、官能基が置換されたC1〜C30のアルキル基、官能基が置換されたC3〜C20のアリール基、官能基が置換されたC4〜C30のアラルキル基、N、S、Oから選択されるヘテロ元素を含むC3〜C20のヘテロ環化合物、高分子化合物またはその誘導体から選択されて、
R1乃至R6が、官能基が置換あるいは非置換のアルキル基またはアラルキル基である場合、炭素鎖内にN、S、Oから選択されるヘテロ元素を含むことができ、不飽和結合を含むことができて、
R1とR2またはR4とR5は、互いに独立して、ヘテロ原子が含まれるか含まれないアルキレンで連結されて環を形成することができる。)
下記製造例のように、銀化合物、アンモニウム系化合物を使用して銀錯体化合物を製造した。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、粘性のある液体の2−エチルヘキシルアンモニウム2−エチルヘキシルカルバメート3.25g(10.75ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加し、常温で反応した。前記反応溶液は、最初は黒色懸濁液(slurry)で反応が進行され、錯化合物が生成されるにつれて色が薄くなり、透明に変わることを観察することができ、2時間反応させた結果、無色透明な溶液が得られ、錯化合物が成功的に得られたことを確認することができた。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、未反応酸化銀を除去した後、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これをエチルアセテートで再結晶し、乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物4.22g(収率:99.4%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、粘性のある液体の2−エチルヘキシルアンモニウム2−エチルヘキシルカーボネート3.72g(11.61ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加した。前記反応溶液は、黒色懸濁液(slurry)で反応が進行されるにつれて段々透明な色に変わることが観察されて、2時間が経った後、完全に無色透明な溶液に変わり、錯化合物が生成されたことが分かった。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、未反応酸化銀粒子を除去した後、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物4.02g(収率:85.2%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、粘性のある液体の2−エチルヘキシルアンモニウムバイカーボネート4.86g(25.37ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加した。前記反応溶液は、黒色懸濁液(slurry)で反応が進行されるにつれて段々透明な色に変わることが観察されて、2時間が経った後、完全に無色透明な溶液に変わり、錯化合物が生成されたことが分かった。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物4.33g(収率:73.9%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、白色固体のイソ−ブチルアンモニウムイソ−ブチルカルバメート(融点:80〜82℃)2.04g(10.75ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加し、常温で反応した。前記反応溶液は、最初は黒色懸濁液(slurry)で反応が進行され、錯化合物が生成されるにつれて色が薄くなり、透明に変わることを観察することができ、2時間攪拌しながら反応させた結果、無色透明な溶液が得られた。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物2.87g(収率:94.4%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、白色固体のイソ−プロピルアンモニウムイソ−プロピルカルバメート(融点:78〜80℃(dec))1.60g(10.75ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加し、常温で反応した。前記反応溶液は、最初は黒色懸濁液(slurry)で反応が進行され、錯化合物が生成されるにつれて色が薄くなり、透明に変わることを観察することができ、2時間攪拌しながら反応させた結果、無色透明な溶液が得られた。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物2.48g(収率:95.5%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、粘性のある液体の2−エチルヘキシルアンモニウム2−エチルヘキシルカルバメート3.27g(10.80ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、炭酸銀1.0g(3.60ミリモル)を添加した。添加した溶液は、黄色懸濁液(slurry)で反応が進行されるにつれて段々透明に変わり、5時間後は、完全に黄色の透明な溶液が形成されて、錯化合物が成功的に生成されたことを確認した。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物4.18g(収率:97.89%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、イソプロピルアンモニウムバイカーボネート(融点:53〜54℃)2.97g(24.51ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加した。前記反応溶液は、黒色懸濁液(slurry)で反応が進行されるにつれて段々透明な色に変わることが観察されて、2時間が経った後、完全に無色の透明な溶液に変わり、錯化合物が生成されたことが分かった。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物2.41g(収率:60.7%)が得られた。
攪拌機付き50mlシュレンク(Schlenk)フラスコに、白色の固体であるイソブチルアンモニウムバイカーボネート3.20g(23.65ミリモル)を10mlのメタノールに溶解させた後、酸化銀1.0g(4.31ミリモル)を添加した。前記反応溶液は、黒色懸濁液(slurry)で反応が進行されるにつれて段々透明な色に変わることが観察されて、2時間が経った後、完全に無色の透明な溶液に変わり、錯化合物が生成されたことが分かった。この溶液を0.45ミクロンのメンブレインフィルター(membrane filter)を使用してフィルタリングし、真空下で溶媒を全て除去すると、白色の固体が得られるが、これを乾燥した後、重量を測定した結果、銀錯体化物3.21g(収率:76.42%)が得られた。
下記表1のように、単量体、重合方法及び銀錯体化合物を変更しながら、銀ナノ粒子が分散された樹脂を製造した。
疎水性単量体であるスチレン(18.04g、0.172mol)に製造例1の銀錯体化合物(0.05g)を溶解した。これにラジカル開始剤であるα、α’−アゾビスイソブチロニトリル(単量体の1mol%)を溶解した後、この溶液を重合アンプル(50mL)に入れて、凍結−解凍法(freeze-thaw method)によりガスを除去した後、密封し、70℃で24時間ラジカル重合を進行した。重合が終わった後、アンプル開封して、得られた樹脂を最終140℃で加熱し、揮発性分解生成物を除去して、最終銀ナノ分散ポリスチレンを製造した。
製造例1の銀錯体化合物の代わりに、製造例2の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例1と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリスチレンを製造した。
製造例1の銀錯体化合物の代わりに、製造例3の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例1と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリスチレンを製造した。
単量体としてスチレンの代わりにメチルメタクリレートを使用して、製造例1の銀錯体化合物の代わりに製造例4の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例1と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリメチルメタクリレートを製造した。
単量体としてスチレンの代わりにヒドロキシエチルメタクリレートを使用して、製造例1の銀錯体化合物の代わりに製造例5の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例1と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリヒドロキシエチルメタクリレートを製造した。
N−ビニールピロリドン(19.12g、0.172mol)に製造例5の銀錯体化合物(0.05g)を溶解した。これにラジカル開始剤であるt−ブチルペロキシド(単量体の1mol%)を溶解した後、この溶液を重合アンプル(50mL)に入れて、凍結−解凍法(freeze-thaw method)によりガスを除去した後、密封し、125℃で24時間ラジカル重合を進行した。重合が終わった後、アンプル開封して、得られた樹脂を最終140℃で加熱し、揮発性分解生成物を除去して、最終銀ナノ分散ポリビニルピロリドンを製造した。
製造例5の銀錯体化合物の代わりに、製造例6の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例6と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリビニールピロリドンを製造した。
製造例5の銀錯体化合物の代わりに、製造例7の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例6と同一な方法により、銀ナノ粒子が分散されたポリビニールピロリドンを製造した。
スチレン(90.2g、0.86mol)に製造例1の銀錯体化合物(0.5g)とラジカル開始剤のα、α’−アゾビスイソブチロニトリル(単量体の1mol%)を完全に溶解した後、脱ガス化して、前記溶液を、窒素気流下でバリウムサルフェート5重量%と安定剤としてポリビニールアルコール(平均分子量(Mw)50000)5重量%が溶解された溶液(500g)に速度44rpmで攪拌しながら滴下して分散した。攪拌状態を維持しながら70℃で24時間ラジカル重合を進行した。重合が終わった後、1時間静置して、沈殿物をろ過した後、ナノ粒子状のポリスチレン樹脂を得た。得られた樹脂を130℃で30分間処理し、最終銀ナノ分散された樹脂を収得した。
製造例1の銀錯体化合物の代わりに、製造例2の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例9と同一な方法により製造した。
コンデンサー、窒素注入装置及び攪拌装置を設けた3口丸底フラスコ(500mL)に、ラジカル開始剤であるジ−t−ブチルペロキシド(DTBP、単量体の0.2mole%)及び製造例4の銀錯体化合物0.5gをメチルメタクリレート(90.0g、0.900mol)に完全に溶解させた溶液を入れて、窒素で置換した後、80℃で30分間、85℃で50分間、60℃で4時間、95℃で6時間、130℃で1時間重合反応を進行し、ポリメチルメタクリレートのバルク重合体を製造した。
製造例4の銀錯体化合物の代わりに、製造例8の銀錯体化合物を使用することを除いては、実施例11と同一な方法により銀ナノ粒子が分散されたポリメチルメタクリレートを製造した。
2−エチルヘキシルアクリレート30g、ブチルアクリレート30g、2−ヒドロキシエチルアクリレート6gと、イソプロピルアンモニウムカルバメート2.78gをエチルアセテート81gとメチルアルコール28gに溶解した後、ラジカル開始剤のα、α’−アゾビスイソブチロニトリル0.01gを入れて、開始反応を20分間攪拌しながら進行させる。その後、重合進行段階として、2−エチルヒドロキシアクリレート89g、ブチルアクリレート89g、2−ヒドロキシエチルアクリレート20g、エチルアセテート101g、メチルアルコール52g、α、α’−アゾビスイソブチロニトリル0.5gを混合した溶液を90分間滴下した後、90分間攪拌する。終結段階では、エチルアセテート50g、メチルアルコール50g、α、α’−アゾビスイソブチロニトリル1gを混合した溶液を60分間滴下した後、180分間攪拌する。最後に、エチルアセテート200g及びメチルアルコール120gを入れて20分間攪拌し、固形分含量35重量%の銀分散アクリル系合成樹脂を製造した。
Claims (9)
- 下記化学式1で表される銀化合物と、化学式2〜4で表されるアンモニウムカルバメート系化合物、アンモニウムカーボネート系化合物及びアンモニウムバイカーボネート系化合物からなる群より選択される1種または2種以上の混合物とを反応させて製造される銀錯体化合物を、ビニール単量体に溶解させる段階と、
前記ビニール単量体をラジカル重合する段階と、
を含む銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
[化学式1]
AgnX
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
(式中、Xは、酸素、硫黄、ハロゲン、シアノ、シアネート、カーボネート、ニトレート、ニトライト、サルフェート、ホスフェート、チオシアネート、クロレート、パークロレート、テトラフロロボレート、アセチルアセトネート、カルボキシレート、及びこれらの誘導体から選ばれる置換基であり、
nは、1〜4の整数であり、
R1〜R6は、互いに独立して、水素、ヒドロキシ基、C1〜C30のアルコキシ基、C3〜C20のアリールオキシ基、C1〜C30の脂肪族やC3〜C20の脂環族アルキル基またはC3〜C20のアリールやこれらの混合であるC4〜C30のアラルキル(aralkyl)基、官能基が置換されたC1〜C30のアルキル基、官能基が置換されたC3〜C20のアリール基、官能基が置換されたC4〜C30のアラルキル基、N、S、Oから選択されるヘテロ元素を含むC3〜C20のヘテロ環化合物、高分子化合物またはその誘導体から選択されて、
R1乃至R6が、官能基が置換あるいは非置換のアルキル基またはアラルキル基である場合、炭素鎖内にN、S、Oから選択されるヘテロ元素を含むことができ、不飽和結合を含むことができて、
R1とR2またはR4とR5は、互いに独立して、ヘテロ原子が含まれるか含まれないアルキレンで連結されて環を形成することができる。) - 前記化学式1の銀化合物は、酸化銀、チオシアネート化銀、シアン化銀、シアネート化銀、炭酸銀、硝酸銀、亜硝酸銀、硫酸銀、燐酸銀、過塩素酸化銀、四フッ素ボレート化銀、アセチルアセトネート化銀、酢酸銀、乳酸銀、シュウ酸銀、及びこれらの誘導体から選ばれる1種または2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- R1〜R6は、互いに独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、アミル、ヘキシル、エチルヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、ドコデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、アリル、ヒドロキシ、メトキシ、メトキシエチル、メトキシプロピル、シアノエチル、エトキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、メトキシエトキシエチル、メトキシエトキシエトキシエチル、ヘキサメチレンイミン、モルホリン、ピペリジン、ピペラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ピロール、イミダゾール、ピリジン、カルボキシメチル、トリメトキシシリルプロピル、トリエトキシシリルプロピル、フェニル、メトキシフェニル、シアノフェニル、フェノキシ、トリル、ベンジル、ポリアリルアミン、ポリエチレンアミン、及びこれらの誘導体から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 前記化学式2のアンモニウムカルバメート系化合物は、アンモニウムカルバメート、エチルアンモニウムエチルカルバメート、イソプロピルアンモニウムイソプロピルカルバメート、n−ブチルアンモニウムn−ブチルカルバメート、イソブチルアンモニウムイソブチルカルバメート、t−ブチルアンモニウムt−ブチルカルバメート、2−エチルヘキシルアンモニウム2−エチルヘキシルカルバメート、オクタデシルアンモニウムオクタデシルカルバメート、2―メトキシエチルアンモニウム2−メトキシエチルカルバメート、2−シアノエチルアンモニウム2−シアノエチルカルバメート、ジブチルアンモニウムジブチルカルバメート、ジオクタデシルアンモニウムジオクタデシルカルバメート、メチルデシルアンモニウムメチルデシルカルバメート、ヘキサメチレンイミンアンモニウムヘキサメチレンイミンカルバメート、モルホリニウムモルホリンカルバメート、ピリジニウムエチルヘキシルカルバメート、トリエチレンジアミニウムイソプロピルバイカルバメート、ベンジルアンモニウムベンジルカルバメート、トリエトキシシリルプロピルアンモニウムトリエトキシシリルプロピルカルバメート、及びこれらの誘導体からなる群から選ばれた1種または2種以上の混合物であり、前記化学式3のアンモニウムカーボネート系化合物は、アンモニウムカーボネート、エチルアンモニウムエチルカーボネート、イソプロピルアンモニウムイソプロピルカーボネート、n−ブチルアンモニウムn−ブチルカーボネート、イソブチルアンモニウムイソブチルカーボネート、t−ブチルアンモニウムt−ブチルカーボネート、2−エチルヘキシルアンモニウム2−エチルヘキシルカーボネート、2−メトキシエチルアンモニウム2−メトキシエチルカーボネート、2−シアノエチルアンモニウム2−シアノエチルカーボネート、オクタデシルアンモニウムオクタデシルカーボネート、ジブチルアンモニウムジブチルカーボネート、ジオクタデシルアンモニウムジオクタデシルカーボネート、メチルデシルアンモニウムメチルデシルカーボネート、ヘキサメチレンイミンアンモニウムヘキサメチレンイミンカーボネート、モルホリンアンモニウムモルホリンカーボネート、ベンジルアンモニウムベンジルカーボネート、トリエトキシシリルプロピルアンモニウムトリエトキシシリルプロピルカーボネート、トリエチレンジアミニウムイソプロピルカーボネート、及びこれらの誘導体から選択される1種または2種以上の混合物であり、前記化学式4のアンモニウムバイカーボネート系化合物は、アンモニウムバイカーボネート、イソプロピルアンモニウムバイカーボネート、t−ブチルアンモニウムバイカーボネート、2−エチルヘキシルアンモニウムバイカーボネート、2−メトキシエチルアンモニウムバイカーボネート、2−シアノエチルアンモニウムバイカーボネート、ジオクタデシルアンモニウムバイカーボネート、ピリジニウムバイカーボネート、トリエチレンジアミニウムバイカーボネート、及びこれらの誘導体から選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項3に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 前記銀錯体化合物は、前記化学式2乃至化学式4のいずれかの化合物に対応するアミン化合物に二酸化炭素を加えて、対応するアンモニウムカルバメート系化合物、アンモニウムカーボネート系化合物またはアンモニウムバイカーボネート系化合物を製造した後、これを前記化学式1の銀化合物と反応させることにより製造されることを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 前記ビニール単量体は、アルキル基含有ビニール単量体、ヒドロキシル基含有ビニール単量体、N−置換アミド系ビニール単量体、アルコキシアルキルアクリレートビニール単量体、シアノアクリレートビニール単量体、エポキシ基含有アクリル単量体、アクリル酸エステル単量体から選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 前記ビニール単量体は、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、ヒドロキシヘキシルメタクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、メトキシエチルアクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルアクリレート、エトキシエチルメタクリレート、ビニールクロライド、ビニリデンクロライド、ビニールフルオライド、ビニリデンフルオライド、ビニールアセテート、ビニールプロピオネート、N−ビニールピロリドン、メチルビニールピロリドン、ビニールピリジン、ビニールピペリドン、ビニールピリミジン、ビニールピペラジン、ビニールピラジン、ビニールピロール、ビニールイミダゾール、ビニールオキサゾール、ビニールモルフォリン、N−ビニールカルボキサミド、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニールカプロラクタム、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニールエーテル、ジアリルフタレート、ジアリルカーボネートから選択される1種または2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 前記ラジカル重合段階後に、40〜200℃で熱処理する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の銀ナノ粒子分散樹脂の製造方法により製造される銀ナノ粒子分散樹脂。
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