JP2014005554A - Method for producing functional materials - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば繊維状線材やフィルム、不織布等の基材に機能性を付与した機能性素材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a functional material in which functionality is imparted to a substrate such as a fibrous wire, a film, or a nonwoven fabric.
従来より、繊維状線材やフィルム、不織布といった基材に各種性能を付与し、機能化する方法として、種々の技術が開発されてきた。特に最近は各種機能化剤の開発が進んでいることから、機能化剤を活用することにより幅広い用途展開が可能であり、機能化剤を基材に付与することにより、親水性・導電性・抗菌性・消臭性などの特性を備えた機能性素材が、種々の分野にて応用されている。 Conventionally, various techniques have been developed as methods for imparting various functions to a substrate such as a fibrous wire rod, a film, and a nonwoven fabric and functionalizing them. In particular, since the development of various functionalizing agents has been progressing recently, it is possible to develop a wide range of applications by using functionalizing agents. By applying functionalizing agents to substrates, hydrophilicity, conductivity, Functional materials with antibacterial and deodorant properties have been applied in various fields.
このような、各種機能化剤の機能を基材に付与する方法として、例えば、粉体状の機能化剤を不織布等の担持体で挟持することで機能化された機能性シートが提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に記載の機能性シートの場合、担持体の間に機能化剤が偏在するため、担持体表面に機能化剤を存在させる必要がある用途や、担持体に略一様に機能化剤を存在させる必要がある用途には、適用が困難な場合があり、用途が限定される問題がある。 As a method for imparting the functions of various functionalizing agents to the base material, for example, a functional sheet functionalized by sandwiching a powdery functionalizing agent with a carrier such as a nonwoven fabric has been proposed. (Patent Document 1). However, in the case of the functional sheet described in Patent Document 1, since the functionalizing agent is unevenly distributed between the supports, there are applications where the functionalizing agent needs to be present on the surface of the support, and the support is substantially uniform. Applications that require the presence of a functionalizing agent may be difficult to apply, and there is a problem that the applications are limited.
また、他の方法として、水溶性熱可塑性ポリビニルアルコールおよび他の熱可塑性ポリマーからなる複合繊維不織布を製造する方法において、（ａ）複合繊維からポリビニルアルコールの大部分を水で溶解除去すると共に、該ポリビニルアルコールの一部を不織布構造体中に残存させる工程、（ｂ）（ａ）の工程で得られた不織布を、金属イオンを含む化合物（Ａ）が溶解された浴を通してポリビニルアルコール中に該化合物を均一に浸透させ、次いで金属イオンを還元する反応剤（Ｂ）が溶解された浴を通して金属化合物と反応させ、金属化合物ナノ微粒子を生成させる工程を含む不織布の製造方法が提案されている（特許文献２）。これにより、各種金属化合物を機能化剤として、不織布内にポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略記する。）及び各種機能化剤を微細に分散することが可能であるとされている。しかし、特許文献２に記載の方法では、上記の（ａ）の工程において、ＰＶＡを、その一部を適量残留させつつ、溶解除去する必要があるため、除去条件の管理が煩雑であるという問題がある。また、得られた不織布には水溶性熱可塑性ＰＶＡが含まれるため、例えば、不織布と水を接触させる用途に使用する場合、ＰＶＡが水に溶出し、機能が低下するという問題も懸念される。 Further, as another method, in the method for producing a composite fiber nonwoven fabric composed of water-soluble thermoplastic polyvinyl alcohol and other thermoplastic polymer, (a) most of polyvinyl alcohol is dissolved and removed from the composite fiber with water; A step of leaving a part of the polyvinyl alcohol in the nonwoven fabric structure, and the non-woven fabric obtained in the steps (b) and (a) through the bath in which the compound (A) containing metal ions is dissolved in the polyvinyl alcohol. A method for producing a non-woven fabric has been proposed, which includes a step of allowing a metal compound to react with a metal compound through a bath in which a reactive agent (B) for reducing metal ions is uniformly permeated, and then forming a metal compound nanoparticle (Patent). Reference 2). Thereby, it is said that polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA) and various functional agents can be finely dispersed in the nonwoven fabric using various metal compounds as functional agents. However, in the method described in Patent Document 2, since it is necessary to dissolve and remove PVA while leaving a proper amount of PVA in the step (a), the management of the removal conditions is complicated. There is. Moreover, since the obtained nonwoven fabric contains water-soluble thermoplastic PVA, for example, when used for an application in which the nonwoven fabric and water are brought into contact with each other, there is a concern that PVA is eluted into water and the function is lowered.
上記のような事情に鑑み、本発明の目的とするところは、例えば、繊維状線材、不織布、フィルム、多孔質体等の基材に各種の機能を容易に付与することが可能な、機能性素材の製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is, for example, functionality capable of easily imparting various functions to a substrate such as a fibrous wire, a nonwoven fabric, a film, and a porous body. The object is to provide a method of manufacturing a material.
発明者は、係る課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性が付与された基材に、金属イオンを含有する溶液を含浸させる工程の後に、酸化剤若しくは還元剤を用いる又は加熱処理を施すことにより、前記液中の金属イオンを前記水酸基に結合させる工程を行うことにより、基材に各種の機能を容易に付与することが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the problem, the inventor has conducted an oxidant after a step of impregnating a substrate in which a water-soluble polymer compound having a hydroxyl group is insoluble with a solution containing a metal ion. Alternatively, it is found that various functions can be easily imparted to the base material by performing a step of bonding a metal ion in the liquid to the hydroxyl group by using a reducing agent or heat treatment. The present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
〔１〕水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性が付与された基材に、金属イオンを含有する溶液を含浸させる工程の後に、酸化剤若しくは還元剤を用いる又は加熱処理を施すことにより、前記溶液中の金属イオンを前記水酸基に結合させる工程を行うことを特徴とする、機能性素材の製造方法、
〔２〕前記水溶性高分子化合物は、ポリビニルアルコール系高分子化合物、セルロース系高分子化合物及びこれらの共重合体から選ばれた水溶性高分子化合物の１種以上からなる、前記〔１〕に記載の機能性素材の製造方法、
〔３〕前記基材は、繊維状線材、不織布、フィルム又は多孔質体である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の機能性素材の製造方法、
〔４〕前記〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の製造方法により得られる機能性素材、
である。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] After the step of impregnating the base material insoluble in the water-soluble polymer compound having a hydroxyl group with a solution containing a metal ion, an oxidizing agent or a reducing agent is used or a heat treatment is performed. A method for producing a functional material, characterized by performing a step of bonding metal ions in a solution to the hydroxyl group,
[2] The water-soluble polymer compound comprises at least one water-soluble polymer compound selected from polyvinyl alcohol-based polymer compounds, cellulose-based polymer compounds, and copolymers thereof. Manufacturing method of the functional material described,
[3] The method for producing a functional material according to [1] or [2], wherein the base material is a fibrous wire, a nonwoven fabric, a film, or a porous body.
[4] A functional material obtained by the production method according to any one of [1] to [3],
It is.
本発明によれば、基材に各種の機能を容易に付与することが可能な、機能性素材の製造方法を提供することができる。また、当該製造方法により得られた機能性素材は、耐水性を有するとともに、金属イオンやその酸化還元物等に由来する各種の機能を備えるため、水等の水性媒体と接触する用途は勿論のこと、その他の各種の用途に用いることが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a functional raw material which can provide various functions to a base material easily can be provided. In addition, the functional material obtained by the production method has water resistance and has various functions derived from metal ions, redox products thereof, and the like. In addition, it can be used for various other purposes.
本発明に係る機能性素材の製造方法は、水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性が付与された基材に、金属イオンを含有する溶液を含浸させる工程の後に、酸化剤若しくは還元剤を用いる又は加熱処理を施すことにより、前記金属イオンを含有する溶液中の金属イオンを前記水酸基に結合させる工程を行うことを特徴とする。 In the method for producing a functional material according to the present invention, an oxidizing agent or a reducing agent is used after the step of impregnating a substrate containing insolubility to a water-soluble polymer compound having a hydroxyl group with a solution containing metal ions. Alternatively, by performing a heat treatment, a step of bonding the metal ion in the solution containing the metal ion to the hydroxyl group is performed.
本発明で用いる基材は、水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性が付与されたものである。ここで、不溶性とは、水性媒体に不溶であることを意味する。
基材に用いる、水酸基を有する水溶性高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール系高分子化合物、セルロース系高分子化合物及びこれらの共重合体から選ばれた水溶性高分子化合物の１種以上を使用することができるが、これに限られない。
前記ポリビニルアルコール系高分子化合物としては、ビニルアルコールユニットを主成分とするものであれば特に限定されず、他の構成単位を有していてもかまわない。このような構造単位としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン類、アクリル酸及びその塩とアクリル酸メチルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸およびその塩、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導体、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド等のメタクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等のＮ−ビニルアミド類、ポリアルキレンオキシドを側鎖に有するアリルエーテル類、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリロニトリル等のニトリル類、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル、マレイン酸およびその塩またはその無水物やそのエステル等の不飽和ジカルボン酸等がある。
前記セルロース系高分子としては、特に限定はなく、従来より知られている公知のものを用いることができ、セルロースユニット（セロビオース単位）を主成分とするものであればよく、他の構造単位を有していてもかまわない。このようなセルロース系高分子としては、例えば、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロース硫酸ナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、結晶セルロース、セルロース末等が挙げられる。
前記共重合体としては、これらの水溶性高分子化合物の共重合体であれば特に限定はなく、例えば、ブロック共重合体やグラフト重合体等が挙げられる。
The substrate used in the present invention is obtained by adding insolubility to a water-soluble polymer compound having a hydroxyl group. Here, insoluble means that it is insoluble in an aqueous medium.
Examples of the water-soluble polymer compound having a hydroxyl group used for the base material include one or more water-soluble polymer compounds selected from polyvinyl alcohol polymer compounds, cellulose polymer compounds, and copolymers thereof. It can be used, but is not limited to this.
The polyvinyl alcohol polymer compound is not particularly limited as long as it has a vinyl alcohol unit as a main component, and may have other structural units. Examples of such a structural unit include olefins such as ethylene, propylene, and butylene, acrylic acid and salts thereof and acrylic esters such as methyl acrylate, methacrylic acid and salts thereof, and methacrylate esters such as methyl methacrylate. Acrylamide derivatives such as acrylamide, N-methylacrylamide, methacrylamide derivatives such as methacrylamide, N-methylol methacrylamide, N-vinylamides such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, polyalkylene oxide Allyl ethers having a side chain, vinyl ethers such as methyl vinyl ether, nitriles such as acrylonitrile, vinyl halides such as vinyl chloride, maleic acid and salts thereof, anhydrides or esters thereof There like of unsaturated dicarboxylic acids.
The cellulosic polymer is not particularly limited, and conventionally known ones can be used as long as the main component is a cellulose unit (cellobiose unit). You may have it. Examples of such a cellulose polymer include methyl cellulose, nitrocellulose, ethyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, cellulose sulfate sodium, hydroxypropyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, crystalline cellulose, cellulose powder and the like.
The copolymer is not particularly limited as long as it is a copolymer of these water-soluble polymer compounds, and examples thereof include a block copolymer and a graft polymer.
また、基材に不溶性を付与する方法としては、特に限定はなく、例えば、基材を構成する上述した水酸基を有する水溶性高分子化合物のうち、不溶性を有するものをそのまま用いたり、不溶性を有さないものに定法により不溶性を付与したりすることなどが挙げられる。水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性を付与する方法としては、水溶性高分子化合物に含まれる同一分子中及び／又は他の分子中の水酸基同士を架橋する方法等が挙げられる。また、このような架橋方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、熱処理して結晶化させたり、架橋剤を用いたりする方法等が挙げられる。 The method for imparting insolubility to the substrate is not particularly limited. For example, among the above-mentioned water-soluble polymer compounds having a hydroxyl group constituting the substrate, those having insolubility are used as they are, or they are insoluble. For example, insolubility may be imparted to those that do not. Examples of a method for imparting insolubility to a water-soluble polymer compound having a hydroxyl group include a method of crosslinking hydroxyl groups in the same molecule and / or other molecules contained in the water-soluble polymer compound. In addition, as such a crosslinking method, a conventionally known method can be used, and examples thereof include a method of crystallizing by heat treatment or using a crosslinking agent.
また、本発明では、水酸基を有する水溶性高分子化合物に不溶性を付与又は不溶性の程度を調整するために、水酸基を有する水溶性高分子化合物のうちの一部の水酸基を、金属イオンが結合可能なように残存させておく必要がある。水溶性高分子化合物の一部の水酸基を残存させる方法としては、熱処理による結晶化をする場合は、水酸基を有する水溶性高分子化合物の種類や量に応じて、熱処理を行う時間や温度を定法に従って適宜調整するとよいし、架橋剤を用いて架橋する場合は、架橋剤の量や触媒の量、反応時間、反応温度を定法に従って適宜調整するとよい。架橋剤は、従来より一般に使用されているものであればよく、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、ジルコニウム、チタン等の金属の塩化物、硝酸塩等の塩、アンモニウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。 Further, in the present invention, in order to impart insolubility to the water-soluble polymer compound having a hydroxyl group or to adjust the degree of insolubility, a metal ion can bind to some hydroxyl groups of the water-soluble polymer compound having a hydroxyl group. It is necessary to leave it like that. As a method of leaving some hydroxyl groups in the water-soluble polymer compound, when crystallization is performed by heat treatment, the time and temperature for heat treatment are determined according to the type and amount of the water-soluble polymer compound having a hydroxyl group. The amount of the cross-linking agent, the amount of the catalyst, the reaction time, and the reaction temperature may be appropriately adjusted according to a conventional method. The cross-linking agent is not particularly limited as long as it is conventionally used, and examples thereof include aldehydes such as formaldehyde and acetaldehyde, metal chlorides such as zirconium and titanium, salts such as nitrates, and ammonium salts. It is not limited to these.
本発明で用いる基材の形態としては、例えば、繊維状線材、不織布、フィルム又は多孔質体等、機能性素材の用途に応じて適宜選択すればよく、勿論これらに限定されない。 The form of the substrate used in the present invention may be appropriately selected according to the use of the functional material such as a fibrous wire, a nonwoven fabric, a film, or a porous body, and is not limited to these.
基材に含浸させる金属イオンを含有する溶液は、例えば、金属塩を溶媒に溶解させることにより得ることができる。
使用する金属塩としては、具体的には、塩化ジルコニル、硫酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、キレート系ジルコニウム、アミノカルボン酸系ジルコニウム、水酸化ジルコニウムゾル、ジルコニアゾル、三塩化チタン、四塩化チタン、硫酸チタン、酸塩化チタン、乳酸チタン、ペルオキソチタネート、キレート系チタネート、チタニアゾルの群から選ばれた水溶性Ｚｒ化合物又はＴｉ化合物などが挙げられる。また、その他にもアルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、チタン、ニッケル、アンチモン、マグネシウム、バナジウム、クロム、ジルコニウム、チタン等の多価金属の塩化物、臭化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、等の塩が挙げられる。もっとも、使用可能な金属塩としては、これらに限定されず、目的とする機能性素材の用途に応じて、種々の金属塩を使用すればよい。また、これらの塩は、１種又は２種以上用いてもよい。
金属塩を溶解する溶媒としては、所望の金属イオンを生成させる金属塩を溶解可能なものであれば特に限定はなく、例えば、メタノールをはじめとするアルコール類や水等を使用することができる。溶媒中の金属塩（金属イオン）の濃度は、機能性素材の用途に応じて適宜決定することができる。また、金属イオンを２種以上用いる場合は、これらの金属イオンを同時に含浸させても良いし、別々に含浸させてもよい。
A solution containing metal ions to be impregnated into the substrate can be obtained, for example, by dissolving a metal salt in a solvent.
Specific examples of the metal salt to be used include zirconyl chloride, zirconyl sulfate, zirconyl nitrate, zirconyl acetate, zirconyl ammonium carbonate, chelate-based zirconium, aminocarboxylic acid-based zirconium, zirconium hydroxide sol, zirconia sol, titanium trichloride, Examples thereof include water-soluble Zr compounds or Ti compounds selected from the group consisting of titanium tetrachloride, titanium sulfate, titanium oxychloride, titanium lactate, peroxotitanate, chelate titanate, and titania sol. In addition, chlorides, bromides, nitrates, sulfates, acetates of polyvalent metals such as aluminum, iron, copper, zinc, tin, titanium, nickel, antimony, magnesium, vanadium, chromium, zirconium, titanium, etc. Of the salt. However, usable metal salts are not limited to these, and various metal salts may be used depending on the intended use of the functional material. These salts may be used alone or in combination of two or more.
The solvent for dissolving the metal salt is not particularly limited as long as it can dissolve the metal salt that generates a desired metal ion. For example, alcohols such as methanol, water, and the like can be used. The concentration of the metal salt (metal ion) in the solvent can be appropriately determined according to the use of the functional material. Moreover, when using 2 or more types of metal ions, you may impregnate these metal ions simultaneously, and may impregnate separately.
本発明では、上述した所望の基材に所望の金属イオンを含有する溶液を含浸させる。このような溶液を含浸させる方法としては、基材と金属イオンが接触可能な各種の方法を採用することができ、例えば、所望の基材を所望の金属イオンを含有する溶液に浸漬したり、所定の基材に金属イオンを含有する溶液を噴霧又は塗布したりする方法等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。基材の全体に一様に所望の溶液を容易に含浸させる等の観点から、基材を金属イオンを含有する溶液に浸漬する方法を採用するのが好ましい。
金属イオンを含有する溶液と基材を接触させる際の接触温度、時間、基材と溶液の量比、金属イオン濃度等の諸条件は、接触方法、基材の種類や大きさ、金属イオンと基材との親和性、機能性素材の用途等に応じて、適宜決定することができる。
In the present invention, the above-described desired base material is impregnated with a solution containing a desired metal ion. As a method for impregnating such a solution, various methods in which the substrate and the metal ions can come into contact can be employed. For example, a desired substrate is immersed in a solution containing the desired metal ion, Although the method of spraying or apply | coating the solution containing a metal ion to a predetermined base material is mentioned, it is not necessarily limited to these. From the viewpoint of easily impregnating a desired solution uniformly over the entire substrate, it is preferable to employ a method of immersing the substrate in a solution containing metal ions.
Various conditions such as contact temperature, time, amount ratio of base material to solution, metal ion concentration, etc. when contacting the solution containing metal ions with the base material are the contact method, the type and size of the base material, It can be appropriately determined according to the affinity with the substrate, the use of the functional material, and the like.
上記のようにして所定の基材に金属イオンを含有する溶液を含浸させる工程を行った後に、酸化剤若しくは還元剤を用いる又は加熱処理を施すことにより、前記液中の金属イオンを前記水酸基に結合させる。ここで、「金属イオンを水酸基に結合させる」ことには、金属イオン又は金属原子を水酸基に配位結合させること、金属イオンと酸化還元剤との酸化還元反応により生成した生成物を水酸基に結合させること等、金属イオンと水酸基とが共存する状態で加熱により生じる各種の結合、又は、金属イオン、水酸基、酸化・還元剤とが共存する状態で生じる各種の結合が含まれる。このように金属イオンを水酸基に結合させることで、基材に所望の機能を付与することができる。また、金属イオンを含む溶液が基材に含浸して、金属イオンが、基材を構成する水溶性高分子化合物中に残存する水酸基と結合するため、基材の全体に略一様に金属イオンが配されることになる。 After performing the step of impregnating a predetermined substrate with a solution containing metal ions as described above, an oxidizing agent or a reducing agent is used or heat treatment is performed to convert the metal ions in the liquid into the hydroxyl groups. Combine. Here, “to bond a metal ion to a hydroxyl group” means to bind a metal ion or a metal atom to a hydroxyl group, or to bond a product generated by a redox reaction between the metal ion and a redox agent to the hydroxyl group. Various bonds generated by heating in the state where the metal ion and the hydroxyl group coexist, or various bonds generated in the state where the metal ion, the hydroxyl group and the oxidizing / reducing agent coexist. In this way, a desired function can be imparted to the base material by bonding the metal ion to the hydroxyl group. In addition, since the base material is impregnated with a solution containing metal ions, and the metal ions are bonded to the hydroxyl groups remaining in the water-soluble polymer compound constituting the base material, the metal ions are substantially uniformly distributed throughout the base material. Will be arranged.
本発明では、金属イオンに水酸基を結合させるために、酸化剤又は還元剤を用いるか、加熱処理を施す。これらのうち、何れの方法を採用するかは、金属イオンの種類により適宜決定することができる。例えば、銅イオンを含む溶液の場合は還元剤を用いればよいし、ジルコニウムイオンを含む溶液を用いる場合は加熱処理を施せばよい。 In the present invention, an oxidizing agent or a reducing agent is used or heat treatment is performed in order to bond a hydroxyl group to a metal ion. Which of these methods is adopted can be appropriately determined depending on the type of metal ion. For example, a reducing agent may be used in the case of a solution containing copper ions, and heat treatment may be performed in the case of using a solution containing zirconium ions.
酸化剤又は還元剤を用いて金属イオンを水酸基に結合させる場合、使用する酸化剤としては、一般的に酸化剤として使用されているものであれば特に限定はなく、例えば、硝酸カリウム、過酸化物、過マンガン酸塩等が挙げられる。また、還元剤としては、一般的に還元剤として使用されているものであれば特に限定はなく、例えば、硫化ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム等が挙げられる。
また、酸化剤又は還元剤は、水性溶媒に溶解して溶液とし、当該溶液と、上述の工程を経た基材とを接触させ、溶液を基材に含浸させることで、金属イオン、水酸基、酸化剤／還元剤を共存させることができる。当該溶液と、上述の工程を経た基材とを接触させる方法は、金属イオンを基材に接触させる方法と同様の方法を採用することができる。
また、酸化剤及び還元剤の使用量については、その金属イオンの特性や金属イオンの量に応じて適宜調整するとよい。
In the case where a metal ion is bonded to a hydroxyl group using an oxidizing agent or a reducing agent, the oxidizing agent to be used is not particularly limited as long as it is generally used as an oxidizing agent. For example, potassium nitrate, peroxide And permanganate. The reducing agent is not particularly limited as long as it is generally used as a reducing agent, and examples thereof include sodium sulfide, lithium aluminum hydride, sodium borohydride and the like.
In addition, the oxidizing agent or reducing agent is dissolved in an aqueous solvent to form a solution, the solution is brought into contact with the base material that has undergone the above-described steps, and the base material is impregnated with the solution, so that metal ions, hydroxyl groups, oxidation An agent / reducing agent can coexist. As a method of bringing the solution into contact with the base material that has undergone the above-described steps, a method similar to the method of bringing a metal ion into contact with the base material can be employed.
Further, the amounts of the oxidizing agent and reducing agent used may be appropriately adjusted according to the characteristics of the metal ions and the amount of metal ions.
加熱処理をする際の温度、加熱時間は、基材や金属イオンの種類により、適宜設定すればよい。また、必要により、加熱処理をした後には、金属イオンを含有する溶液の溶媒を除去するために乾燥させてもよい。乾燥条件は、基材の形状、大きさ、構成材質、溶媒の特性に応じて適宜設定することができる。 What is necessary is just to set suitably the temperature at the time of heat processing, and heating time with the kind of base material or metal ion. Further, if necessary, after the heat treatment, drying may be performed in order to remove the solvent of the solution containing the metal ions. Drying conditions can be appropriately set according to the shape, size, constituent material, and solvent characteristics of the substrate.
また、より多くの金属イオンを基材の水酸基に結合させるために、上述した所定の基材に金属イオンを含有する溶液を含浸させる工程及び金属イオンを水酸基に結合させる工程を繰り返し行ってもよい。 Further, in order to bind more metal ions to the hydroxyl group of the base material, the above-described step of impregnating the predetermined base material with the solution containing the metal ion and the step of binding the metal ion to the hydroxyl group may be repeated. .
以上のようにして得られた機能性素材は、使用した金属イオン及び／又はその酸化・還元反応物の有する機能に応じた機能を有するとともに、水溶性高分子化合物は不溶性が付与されていることから、特に、水性溶媒と接触する用途に好適に用いることができる。例えば、金属イオンとして、銅イオンを採用した場合は、耐水性を有する導電性の機能性素材として好適であり、ジルコニウムイオンを採用した場合は、耐水性を有するリン吸着性の機能性素材として好適である。 The functional material obtained as described above has a function corresponding to the function of the metal ion used and / or its oxidation / reduction reaction product, and the water-soluble polymer compound is insoluble. In particular, it can be suitably used for applications in contact with an aqueous solvent. For example, when copper ions are used as metal ions, they are suitable as electrically conductive functional materials having water resistance, and when zirconium ions are employed, they are suitable as phosphorus-adsorbing functional materials having water resistance. It is.
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, based on an Example, Embodiment of this invention is described more concretely, This invention is not limited to these.
（実施例１）
基材として、湿式紡糸繊維（ユニチカ株式会社製、ビニロンフィラメント；７２０ｄｔｅｘ／２５０ｆ−ＡＳ。吸湿・吸水性有り。１００℃の沸騰水で溶解する。）を使用した。同基材を硝酸銅水溶液（２８０ｇ／Ｌ）に２５℃で１０分間浸漬し、基材に硝酸銅水溶液を含浸させた（含浸工程）。
その後、同基材を、還元剤である硫化ナトリウムの水溶液（１７ｇ／Ｌ）に２５℃で１０分間浸漬し、その硫化ナトリウム水溶液を基材に含浸させ、銅イオンと基材を構成するビニロンフィラメントに含まれる水酸基とを結合させた。その後、同基材を水洗した。（結合工程）
以上の含浸工程及び結合工程を１０回繰り返した後、乾燥させ、機能性素材１を得た。
得られた機能性素材１を用いて、体積抵抗率を測定したところ、その値が１×１０3Ω・ｃｍ以下であった。
Example 1
As the substrate, wet-spun fibers (manufactured by Unitika Ltd., vinylon filament; 720 dtex / 250f-AS. Hygroscopic and water-absorbing. Dissolved in boiling water at 100 ° C.) were used. The base material was immersed in an aqueous copper nitrate solution (280 g / L) at 25 ° C. for 10 minutes to impregnate the base material with the aqueous copper nitrate solution (impregnation step).
Thereafter, the base material is immersed in an aqueous solution (17 g / L) of sodium sulfide as a reducing agent at 25 ° C. for 10 minutes, and the base material is impregnated with the aqueous sodium sulfide solution to form a vinylon filament constituting the copper ions and the base material. And a hydroxyl group contained in. Thereafter, the substrate was washed with water. (Joining process)
The above impregnation step and bonding step were repeated 10 times and then dried to obtain a functional material 1.
When the volume resistivity was measured using the obtained functional material 1, the value was 1 × 10 3 Ω · cm or less.
（実施例２）
基材として、実施例１と同じ湿式紡糸繊維を使用した。同基材を、酢酸ジルコニウム水溶液（１５％）に２５℃で１時間浸漬し、基材に酢酸ジルコニウム水溶液を含浸させた。
その後、同基材を水洗し、１５０℃で１０分間加熱処理を施し、ジルコニウムイオンと基材を構成するビニロンフィラメントに含まれる水酸基とを結合させ、機能性素材２を得た。
得られた機能性素材２を用いて、リン酸吸着性能を以下のようにして測定した。
機能性素材２を０．１モル／Ｌのリン酸（Ｈ3ＰＯ4）水溶液中に１時間浸漬した後、これを十分に水洗して付着してリン酸水溶液を除去した。その後、０．０５モル／ＬのＮａＯＨ水溶液に浸漬して捕集したリン酸を機能性素材２から溶出させた。リン捕集量はＮａＯＨ水溶液のリン酸濃度をＩＣＰ分析によって測定した。
その結果、リン酸吸着量は、繊維１ｇ当たり１ｍｅｑであった。
(Example 2)
The same wet spun fiber as in Example 1 was used as the substrate. The substrate was immersed in a zirconium acetate aqueous solution (15%) at 25 ° C. for 1 hour, and the substrate was impregnated with the zirconium acetate aqueous solution.
Thereafter, the base material was washed with water and subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 10 minutes to bond zirconium ions and hydroxyl groups contained in the vinylon filaments constituting the base material to obtain a functional material 2.
Using the obtained functional material 2, the phosphate adsorption performance was measured as follows.
The functional material 2 was immersed in a 0.1 mol / L phosphoric acid (H 3 PO 4 ) aqueous solution for 1 hour, and then washed sufficiently with water to adhere to remove the aqueous phosphoric acid solution. Thereafter, the phosphoric acid collected by immersion in a 0.05 mol / L NaOH aqueous solution was eluted from the functional material 2. The amount of phosphorus collected was determined by ICP analysis of the phosphoric acid concentration of the NaOH aqueous solution.
As a result, the phosphate adsorption amount was 1 meq per 1 g of fiber.
Claims (4)
The functional material obtained by the manufacturing method in any one of Claims 1-3.
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