JP2016182690A - Surface-modified substrate, polymer-coated substrate, and production method of them - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for producing a polymer-coated substrate having a graft polymer layer on the surface by using a surface-modified substrate having a polymerization initiator group introduced into the surface.SOLUTION: In a production method of a polymer-coated substrate, various modification of a substrate surface becomes possible by using tannin, and a polymerization initiator group can be introduced into tannin because tannin has many hydroxy groups, thus a monomer can be polymerized from the polymerization initiator group introduced into tannin, to thereby form a graft polymer layer on the substrate surface.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、表面修飾基材およびポリマー被覆基材に関する。本発明はフィルム、シートといった表面が平滑な材料のみならず、多孔質材料にも応用することができる。特に、多孔質膜や逆浸透膜の表面を簡便にグラフトポリマー層で被覆することができる。   The present invention relates to a surface-modified substrate and a polymer-coated substrate. The present invention can be applied not only to a material having a smooth surface such as a film and a sheet but also to a porous material. In particular, the surface of the porous membrane or reverse osmosis membrane can be easily coated with the graft polymer layer.

基材表面の修飾方法としては、基材表面にポリマーをコーティングする方法、プラズマやコロナで処理する方法、表面に重合開始基を導入しグラフト重合する方法等が提案されている。ポリマーをコーティングする方法は簡便であり、幅広く用いられているが、コーティングポリマーが基材から剥離しやすく、長期間安定して機能を維持することが難しかった。また、プラズマ処理やコロナ処理は大掛かりな装置が必要であり、処理の過程で基材を損傷しやすいといった欠点があった。一方、表面に重合開始基を導入し、グラフト重合する方法は長期安定性に優れ、基材の損傷もないことから優れた修飾方法であるが、基材の種類ごとに重合開始基導入方法が異なり、複雑な導入反応を必要とする点が欠点であった。   As a method for modifying the surface of the substrate, a method of coating a polymer on the surface of the substrate, a method of treating with a plasma or corona, a method of introducing a polymerization initiating group on the surface, and a method of graft polymerization have been proposed. The method of coating the polymer is simple and widely used, but the coating polymer is easily peeled off from the substrate, and it has been difficult to stably maintain the function for a long period of time. In addition, plasma treatment and corona treatment require a large-scale apparatus, and have a drawback that the substrate is easily damaged during the treatment. On the other hand, the method of introducing a polymerization initiating group on the surface and graft polymerization is an excellent modification method because it has excellent long-term stability and there is no damage to the base material. In contrast, it requires a complicated introduction reaction.

タンニンは植物由来のポリフェノールであり、加水分解型や縮合型といった幅広い種類の化合物が含まれる。この多様な化学構造に起因して、タンニンは様々な基材に吸着することができ、基材に多様な機能を付与している。例えば、特許文献1には疎水性樹脂粒子に高分子タンニンを吸着させ、更に架橋することで固定化高分子タンニンを製造し、酒造用タンパク質吸着剤や浄水処理剤、廃水処理剤に用いることが記載されている。また、特許文献2には、ポリスルホン膜に五倍子タンニンを吸着させ親水性を付与すること、特許文献3には、逆浸透膜に加水分解型タンニンを吸着させイオンの阻止性能を向上させることが記載されている。更に、特許文献4には、ライチ果皮由来のポリフェノールをポリフッ化ビニリデン(以下PVDFと略す)多孔膜に吸着させ親水性を向上させることが記載されている。   Tannin is a plant-derived polyphenol and includes a wide variety of compounds such as hydrolyzed and condensed types. Due to this diverse chemical structure, tannin can be adsorbed on various substrates and imparts various functions to the substrate. For example, Patent Document 1 discloses that immobilized polymer tannin is produced by adsorbing polymer tannin to hydrophobic resin particles and further cross-linking, and using it as a protein adsorbent for brewing, a water purification treatment agent, and a wastewater treatment agent. Have been described. Patent Document 2 describes adsorbing pentaploid tannin to a polysulfone membrane to impart hydrophilicity, and Patent Document 3 describes adsorbing hydrolyzable tannin to a reverse osmosis membrane to improve ion blocking performance. Has been. Furthermore, Patent Document 4 describes that lychee peel-derived polyphenol is adsorbed onto a polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as PVDF) porous film to improve hydrophilicity.

このように、タンニンは様々な基材への吸着特性に優れ、簡便な方法で基材表面を機能化することができるが、付与される機能は限定されており、幅広い機能の付与が望まれていた。   As described above, tannin has excellent adsorption characteristics to various substrates and can functionalize the substrate surface by a simple method, but the functions to be imparted are limited, and it is desired to impart a wide range of functions. It was.

特開平7−24313号公報JP 7-24313 A 特開平5−301036号公報JP-A-5-301036 特開2006−223963号公報JP 2006-223963 A 特開2012−254404号公報JP 2012-254404 A

本発明は、基材の種類を選ぶことなく、その基材表面に簡便に重合開始基を導入して表面修飾基材を製造し、提供することを目的とする。また、本発明は、表面に重合開始基が導入された表面修飾基材を用いて表面にグラフトポリマー層を有するポリマー被覆基材を製造し、提供することを目的とする。   An object of the present invention is to produce and provide a surface-modified base material by simply introducing a polymerization initiating group on the surface of the base material without selecting the type of the base material. Another object of the present invention is to produce and provide a polymer-coated substrate having a graft polymer layer on the surface using a surface-modified substrate having a polymerization initiation group introduced on the surface.

上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、タンニンを用いることで基材の種類を選ぶことなく、その基材表面の修飾が可能であること、またタンニンは多くの水酸基を有しているため容易に重合開始基を導入できることを利用して、タンニンに導入した重合開始基からモノマーが重合可能となった。また本発明者は、更に基材表面にグラフトポリマー層を形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In order to achieve the above object, as a result of intensive studies by the present inventors, it is possible to modify the surface of the substrate without selecting the type of the substrate by using tannin. Utilizing the fact that a polymerization initiating group can be easily introduced because it has a hydroxyl group, the monomer can be polymerized from the polymerization initiating group introduced into tannin. Further, the present inventor has found that a graft polymer layer can be further formed on the surface of the substrate, and has completed the present invention.

即ち本発明は、
[1]重合開始基が導入されたタンニン層を基材表面に有する表面修飾基材。
[2]少なくとも下記2工程を経て表面修飾基材を製造することを特徴とする、表面修飾基材の製造方法。
(1)タンニン、重合開始基及びタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物とを反応させ、重合開始基が導入されたタンニンを製造する工程。
(2)基材と重合開始基が導入されたタンニンを接触させ、基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層を形成する工程。
[3]タンニン層の重合開始基を起点としてモノマーを重合して形成されたグラフトポリマー層で被覆された基材。
[4][3]記載のモノマーがアルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ホスホベタイン基、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基から選ばれた官能基とビニル基とを有しているモノマーであることを特徴とするポリマー被覆基材。
[5]基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層が形成されている表面修飾基材と、前記重合開始剤基を起点としてモノマー重合することによってグラフトポリマー層で被覆されることを特徴とするポリマー被覆基材の製造方法。
That is, the present invention
[1] A surface-modified base material having a tannin layer into which a polymerization initiating group is introduced on the base material surface.
[2] A method for producing a surface-modified substrate, comprising producing a surface-modified substrate through at least the following two steps.
(1) A step of producing tannin introduced with a polymerization initiating group by reacting tannin, a polymerization initiating group and a compound having a functional group that reacts with a hydroxyl group of tannin.
(2) A step of bringing the base material into contact with the tannin introduced with the polymerization initiating group to form a tannin layer with the polymerization initiating group introduced on the surface of the base material.
[3] A substrate coated with a graft polymer layer formed by polymerizing monomers starting from a polymerization initiating group of the tannin layer.
[4] The monomer according to [3] is a monomer having a functional group selected from an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, a phosphobetaine group, a sulfobetaine group, and a carboxybetaine group and a vinyl group. A polymer-coated substrate characterized by
[5] A surface-modified base material in which a tannin layer having a polymerization initiating group introduced is formed on the surface of the base material, and is coated with a graft polymer layer by monomer polymerization starting from the polymerization initiator group. A method for producing a polymer-coated substrate.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本発明の表面修飾基材は、基材と、基材表面に形成された重合開始基を含むタンニン層とからなる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
The surface-modified base material of the present invention comprises a base material and a tannin layer containing a polymerization initiating group formed on the base material surface.

本発明で用いられる基材の材質には特に制限はなく、アルミニウム、鉄、ステンレス、チタン、金、白金、銀、銅等の金属;シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、窒化珪素、シリコン、ガラス、炭素繊維等の無機材料;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、酢酸セルロース、PVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。中でも、ポリアミド、ポリスチレン、PVDF、金属等は重合開始基が導入されたタンニン層を吸着しやすいことからコート基材として好適である。   The material of the base material used in the present invention is not particularly limited, and metals such as aluminum, iron, stainless steel, titanium, gold, platinum, silver, and copper; silica, alumina, zirconia, titania, silicon nitride, silicon, glass, Inorganic materials such as carbon fiber; polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polybutadiene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, cellulose acetate, PVDF, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide , Polyether ether ketone, polycarbonate, polyacetal, polyester, polyamide, polyurethane, epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester, and the like. Among them, polyamide, polystyrene, PVDF, metal and the like are suitable as a coating base material because they easily adsorb the tannin layer into which the polymerization initiating group is introduced.

基材の形状及び基材の表面形状にも特に制限はなく、板、シート、フィルム、薄膜、網、布、粒子状、粉末状、チューブ状、繊維状等様々な形状の基材を用いることができる。更に表面形状においてもエンボス状、波状、ライン&スペース等を例として挙げられるが、特に制限はない。また、基材として多孔質体も用いることができ、サイコロ状、シート状、平膜状、チューブ状、中空糸、不織布等の形状で用いることができる。好ましい多孔質体としては平膜状多孔質体や中空糸状多孔質体が挙げられ、特に、精密ろ過膜や限外ろ過膜として用いられている多孔質体が本発明においては好ましく用いられる。   There are no particular restrictions on the shape of the substrate and the surface shape of the substrate, and various shapes of substrates such as plates, sheets, films, thin films, nets, cloths, particles, powders, tubes, and fibers are used. Can do. Further, the surface shape may be embossed, wavy, line & space, etc., but is not particularly limited. Moreover, a porous body can also be used as a base material, and it can use in shapes, such as a dice form, a sheet form, a flat film form, a tube form, a hollow fiber, and a nonwoven fabric. Preferred porous bodies include flat membrane porous bodies and hollow fiber porous bodies. In particular, porous bodies used as microfiltration membranes and ultrafiltration membranes are preferably used in the present invention.

ここで言う精密ろ過膜とは、0.05〜10μm程度の孔径を有する多孔質膜であり、材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、PVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、セルロース等の有機ポリマーやアルミナ等のセラミックスが用いられている。一方、限外ろ過膜とは2〜50nm程度の孔径を有する多孔質膜であり、材質としてはポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル−ポリアクリロニトリル共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、PVDF、芳香族ポリアミド、ポリイミド、酢酸セルロース等の有機ポリマーやアルミナ等のセラミックスが用いられている。   The microfiltration membrane referred to here is a porous membrane having a pore size of about 0.05 to 10 μm, and the material is an organic polymer such as polyethylene, polypropylene, PVDF, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, cellulose, or alumina. Ceramics are used. On the other hand, the ultrafiltration membrane is a porous membrane having a pore size of about 2 to 50 nm, and the material is polyacrylonitrile, polyvinyl chloride-polyacrylonitrile copolymer, polysulfone, polyethersulfone, PVDF, aromatic polyamide, Organic polymers such as polyimide and cellulose acetate and ceramics such as alumina are used.

限外ろ過膜の多孔構造は、精密ろ過膜が均一多孔構造を有しているのに対し、表面の緻密層と内部の支持層で多孔構造が異なる非対称膜構造を有している。更に、上記の形状を複合化した基材を用いても良く、逆浸透膜のように多孔質膜と非多孔質薄膜を複合化した複合膜も本発明で好適に用いられる。複合膜構造を有する逆浸透膜は、ポリスルホンからなる多孔質支持層(限外ろ過膜)と架橋芳香族ポリアミドからなる水とイオンの分離機能を担う非多孔質薄膜が複合化した構造を有している。   The porous structure of the ultrafiltration membrane has an asymmetric membrane structure in which the porous structure differs between the dense layer on the surface and the internal support layer, whereas the microfiltration membrane has a uniform porous structure. Furthermore, a base material in which the above shape is combined may be used, and a composite film in which a porous film and a non-porous thin film are combined, such as a reverse osmosis film, is also preferably used in the present invention. A reverse osmosis membrane having a composite membrane structure has a structure in which a porous support layer (ultrafiltration membrane) made of polysulfone and a nonporous thin film having a function of separating water and ions made of a crosslinked aromatic polyamide are combined. ing.

本発明で用いられるタンニンとは、植物に由来し、タンパク質、アルカロイド、金属イオンと反応し強く結合して難溶性の塩を形成する水溶性化合物であり、多数のフェノール性水酸基を持つ複雑な芳香族化合物である。タンニンは化学構造の違いから、加水分解型タンニン、縮合型タンニンに分類されるが、本発明においてはいずれも好適に用いられる。基材が親水性の場合は加水分解型タンニンが、基材が疎水性の場合は縮合型タンニンが好適に用いられるが、この限りではない。   The tannin used in the present invention is a water-soluble compound that is derived from plants and reacts with proteins, alkaloids, metal ions and strongly binds to form a hardly soluble salt, and has a complex fragrance having many phenolic hydroxyl groups. Group compounds. Tannins are classified into hydrolyzed tannins and condensed tannins based on the difference in chemical structure, and any of them is preferably used in the present invention. Hydrolyzable tannin is suitably used when the substrate is hydrophilic, and condensed tannin is preferably used when the substrate is hydrophobic.

本発明において加水分解型タンニンとは、酸、アルカリ、酵素で多価フェノールと多価アルコールに加水分解されるものであり、多価フェノールが没食子酸の場合はガロタンニン、エラグ酸の場合はエラジタンニンを例示することができる。更にガロタンニンの例としては、五倍子タンニン、没食子タンニンが、エラジタンニンの例としてはゲラニインが挙げられるが、この限りではない。   In the present invention, the hydrolyzable tannin is hydrolyzed to polyhydric phenol and polyhydric alcohol by acid, alkali, or enzyme. When polyhydric phenol is gallic acid, gallotannin is used. When ellagic acid is used, ellagitannin is used. It can be illustrated. Furthermore, examples of gallotannins include pentaploid tannins and gallic tannins, and examples of ellagitannins include geraniin, but are not limited thereto.

一方、縮合型タンニンは、フラバノール骨格を持つ化合物が重合した構造を有しており、加水分解を受けない。また縮合型タンニンの具体例としては、カテキン、エピカテキン、プロアントシアニジンやこれらの重合物が挙げられるがこの限りではない。   On the other hand, condensed tannin has a structure in which a compound having a flavanol skeleton is polymerized and does not undergo hydrolysis. Specific examples of condensed tannin include, but are not limited to, catechin, epicatechin, proanthocyanidins, and polymers thereof.

本発明で用いられる重合開始基は、重合を開始する官能基であればイオン重合の開始基でもラジカル重合の開始基でも良く、重合形式は問わない。本発明において特に制限はないが、モノマーの適用範囲が広く操作も簡便であることから重合形式としてはラジカル重合が好ましい。また重合開始基もラジカル重合の開始基が好ましい。更に、均一性が高くグラフト密度の高い表面グラフト層が形成できることから、制御ラジカル重合が重合形式として好ましいため、重合開始基としては制御ラジカル重合の開始基が更に好ましく用いられる。   The polymerization initiating group used in the present invention may be either an ionic polymerization initiating group or a radical polymerization initiating group as long as it is a functional group that initiates polymerization, and the polymerization type is not limited. Although there is no particular limitation in the present invention, radical polymerization is preferred as the polymerization mode because of the wide application range of the monomers and easy operation. The polymerization initiating group is also preferably a radical polymerization initiating group. Furthermore, since a surface graft layer having a high uniformity and a high graft density can be formed, controlled radical polymerization is preferred as a polymerization mode, and therefore, a controlled radical polymerization initiating group is more preferably used as the polymerization initiating group.

重合開始基の例としては、過酸化物、アゾ化合物、有機金属化合物、ルイス酸、ドーマント種等が挙げられる。以下に、制御ラジカル重合における重合開始基について、更に詳しく説明する。ニトロキシドを介した重合法(以下NMPと略す)を表面グラフト重合に用いる場合は、導入すべき重合開始基はニトロキシドとなる。モノマーとしてスチレン誘導体用いる際には、NMPが重合法として好適である。たとえば1−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−1−オキシ)−2−(ジメチルクロロシリルオクチロキシ)エチルベンゼンとタンニンを反応させることで、重合開始基であるニトロキシル基をタンニンに導入することができる。また、原子移動ラジカル重合法(以下ATRPと略す)を用いる場合は、導入すべき重合開始基は有機ハロゲン化合物である。導入方法の例としては、2−ブロモイソ酪酸ブロミドとタンニンを反応させ、重合開始基をタンニンに導入する方法が挙げられるがこの限りではない。   Examples of the polymerization initiating group include peroxides, azo compounds, organometallic compounds, Lewis acids, dormant species, and the like. Hereinafter, the polymerization initiating group in the controlled radical polymerization will be described in more detail. When a polymerization method via nitroxide (hereinafter abbreviated as NMP) is used for surface graft polymerization, the polymerization initiating group to be introduced is nitroxide. When using a styrene derivative as a monomer, NMP is suitable as a polymerization method. For example, by reacting 1- (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxy) -2- (dimethylchlorosilyloctyloxy) ethylbenzene with tannin, the nitroxyl group which is a polymerization initiating group is converted to tannin. Can be introduced. When an atom transfer radical polymerization method (hereinafter abbreviated as ATRP) is used, the polymerization initiating group to be introduced is an organic halogen compound. Examples of the introduction method include a method of reacting 2-bromoisobutyric acid bromide with tannin and introducing a polymerization initiating group into tannin, but this is not restrictive.

また、モノマーにメタクリル酸エステルを用いる場合、ATRPが好適なでグラフト重合法となるが、この限りではない。可逆的付加−開裂連鎖移動重合法(以下RAFTと略す)でグラフト重合を行う場合は、導入すべき開始基はチオカルボニルチオ基となる。導入方法の例としては、4−シアノ−4−[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸クロリドとタンニンを反応させ、重合開始基をタンニンに導入する方法が挙げられる。モノマーとしてアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルを用いる際には、RAFTが好適な重合法となるが、この限りではない。   In addition, when a methacrylic acid ester is used as a monomer, ATRP is suitable and the graft polymerization method is used, but this is not restrictive. When graft polymerization is performed by a reversible addition-cleavage chain transfer polymerization method (hereinafter abbreviated as RAFT), an initiating group to be introduced is a thiocarbonylthio group. As an example of the introduction method, there is a method in which 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl) sulfanyl] pentanoic acid chloride is reacted with tannin to introduce a polymerization initiating group into tannin. When acrylic acid ester or methacrylic acid ester is used as a monomer, RAFT is a suitable polymerization method, but is not limited thereto.

本発明の基材表面に形成された重合開始基が導入されたタンニン層の厚みは、1〜30nmが好ましく、特に、1〜10nmが好ましい。タンニン層の厚みが1nm未満であると、基材表面への重合開始基導入量が少なくなってしまうため好ましくなく、タンニン層の厚みが30nmを超えると、タンニン層内部からもグラフト重合が進行してタンニン層の剥離が頻発するため好ましくない。   1-30 nm is preferable and, as for the thickness of the tannin layer in which the polymerization initiation group formed in the base-material surface of this invention was introduce | transduced, 1-10 nm is especially preferable. If the thickness of the tannin layer is less than 1 nm, the amount of polymerization initiation group introduced to the substrate surface is reduced, which is not preferable. If the thickness of the tannin layer exceeds 30 nm, graft polymerization proceeds from the inside of the tannin layer. This is not preferable because the tannin layer peels frequently.

本発明の表面修飾基材の製造方法は、少なくとも下記2工程を経て表面修飾基材を製造することを特徴とする。(1)タンニン、重合開始基及びタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物とを反応させ、重合開始基が導入されたタンニンを製造する工程。
(2)基材と重合開始基が導入されたタンニンを接触させ、基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層を形成する工程。
The method for producing a surface-modified substrate of the present invention is characterized by producing a surface-modified substrate through at least the following two steps. (1) A step of producing tannin introduced with a polymerization initiating group by reacting tannin, a polymerization initiating group and a compound having a functional group that reacts with a hydroxyl group of tannin.
(2) A step of bringing the base material into contact with the tannin introduced with the polymerization initiating group to form a tannin layer with the polymerization initiating group introduced on the surface of the base material.

以下に(1)の工程について説明する。   The process (1) will be described below.

タンニンの水酸基と反応する官能基としては、重合開始基が変質しないような温和な条件下で水酸基と反応できる官能基を選択する必要があり、例えば、カルボキシル基、酸ハライド基、酸無水物基、スルホニルクロリド基、エポキシ基、イソシアネート基、シリルハライド基等が挙げられる。上記重合開始基とタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物の具体例としては、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、1−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−1−オキシ)−2−(ジメチルクロロシリルオクチロキシ)エチルベンゼン、1−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−1−オキシ)−2−(トリクロロシリルオクチロキシ)エチルベンゼン、2−ブロモイソ酪酸、2−ブロモイソ酪酸ブロミド、2−ヨードイソ酪酸ブロミド、2−ブロモイソプロピオン酸、2−ブロモイソプロピオン酸ブロミド、2−(4−クロロスルホニルフェニル)エチルジメチルクロロシラン、2−(4−クロロスルホニルフェニル)エチルトリクロロシラン、4−シアノ−4−[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸、4−シアノ−4−[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸クロリド、2−(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)−2−メチルプロピオン酸、2−(ドデシルチオカルボノチオイルチオ)−2−メチルプロピオン酸クロリド、4−シアノ−4−(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸、4−シアノ−4−(フェニルカルボノチオイルチオ)ペンタン酸クロリド等が挙げられる。   As the functional group that reacts with the hydroxyl group of tannin, it is necessary to select a functional group that can react with the hydroxyl group under mild conditions such that the polymerization initiation group does not change. For example, a carboxyl group, an acid halide group, an acid anhydride group Sulfonyl chloride group, epoxy group, isocyanate group, silyl halide group and the like. Specific examples of the compound having a functional group that reacts with the polymerization initiation group and the hydroxyl group of tannin include 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 1- (2,2,6,6-tetramethylpi Peridinyl-1-oxy) -2- (dimethylchlorosilyloctyloxy) ethylbenzene, 1- (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxy) -2- (trichlorosilyloctyloxy) ethylbenzene 2-bromoisobutyric acid, 2-bromoisobutyric acid bromide, 2-iodoisobutyric acid bromide, 2-bromoisopropionic acid, 2-bromoisopropionic acid bromide, 2- (4-chlorosulfonylphenyl) ethyldimethylchlorosilane, 2- (4 -Chlorosulfonylphenyl) ethyltrichlorosilane, 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbo L) sulfanyl] pentanoic acid, 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl) sulfanyl] pentanoic acid chloride, 2- (dodecylthiocarbonothioylthio) -2-methylpropionic acid, 2- (dodecylthiocarbonothio) And oilthio) -2-methylpropionic acid chloride, 4-cyano-4- (phenylcarbonothioylthio) pentanoic acid, 4-cyano-4- (phenylcarbonothioylthio) pentanoic acid chloride, and the like.

タンニンと、重合開始基及びタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物の反応は、両者を混合するだけでもよいが、温和な条件で反応を定量的に進行させるため、一般的に用いられるジシクロヘキシルカルボジイミドやカルボニルジイミダゾール等の縮合剤や、触媒や酸トラップ剤として働くピリジンやトリエチルアミン等の塩基を添加しても良い。   The reaction of a compound having a functional group that reacts with tannin and a polymerization initiating group and a hydroxyl group of tannin may be performed by mixing both, but in order to allow the reaction to proceed quantitatively under mild conditions, dicyclohexyl which is generally used A condensing agent such as carbodiimide or carbonyldiimidazole, or a base such as pyridine or triethylamine acting as a catalyst or an acid trapping agent may be added.

反応温度は0〜60℃が好ましく、更に好ましくは0〜30℃である。反応時間は、反応が定量的に進行する時間を設定すれば特に制限はなく、通常10分〜24時間の範囲で設定可能である。   0-60 degreeC of reaction temperature is preferable, More preferably, it is 0-30 degreeC. The reaction time is not particularly limited as long as the time during which the reaction proceeds quantitatively, and can usually be set in the range of 10 minutes to 24 hours.

反応に用いる溶媒は、タンニンと、重合開始基とタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物および反応生成物を溶解し、反応を阻害しないことと、基材を溶解・膨潤させないことが必要条件である。好ましい溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン等のアミド系溶媒;テトラメチル尿素、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−イミダゾリジノン等の尿素系溶媒;ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等が挙げられる。   Solvent used in the reaction is required to dissolve tannin, a compound having a functional group that reacts with the polymerization initiation group and the hydroxyl group of tannin, and the reaction product so as not to inhibit the reaction and not to dissolve or swell the substrate. It is. Preferred solvents include amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and 2-pyrrolidone; tetramethylurea, N, N Urea solvents such as' -dimethylpropylene urea, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2-imidazolidinone; dimethyl sulfoxide, acetonitrile and the like.

反応の際のタンニンの濃度に特に制限はなく、0.01〜10%の範囲で適宜選択すれば良い。タンニンと、重合開始基とタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物との仕込比は、タンニンの水酸基1モルに対して0.1〜3モルである。   There is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of the tannin in the case of reaction, What is necessary is just to select suitably in 0.01 to 10% of range. The charging ratio of tannin and the compound having a functional group that reacts with a polymerization initiating group and a hydroxyl group of tannin is 0.1 to 3 mol with respect to 1 mol of hydroxyl group of tannin.

反応後の生成物は、一旦単離して次の(2)の工程に用いても良いし、単離せずに溶液の状態で(2)の工程に用いても良い。   The product after the reaction may be once isolated and used in the next step (2), or may be used in the step (2) in a solution state without isolation.

次に(2)の工程について説明する。
基材と重合開始基が導入されたタンニンを接触させる際の溶媒としては、重合開始基が導入されたタンニンを溶解でき、基材を損傷させる恐れのない溶媒であれば特に制限はなく、具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。重合開始基が導入されたタンニンを接触させる際の濃度には特に制限はなく、0.01〜50%の範囲で設定可能である。基材と重合開始基が導入されたタンニンの接触時間は、溶媒の種類やタンニン濃度、接触させる際の温度によって大きく変化するため幅広い範囲から選択することが可能であり、1分〜48時間の範囲で設定できる。また、両者の接触温度も制限はなく、10〜50℃の範囲から任意に選択可能である。
Next, the process (2) will be described.
The solvent for bringing the base material into contact with the tannin introduced with the polymerization initiating group is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the tannin with the polymerization initiating group introduced and does not damage the base material. Specifically, water, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, tetramethylene glycol, acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, dioxane and the like can be mentioned. There is no restriction | limiting in particular in the density | concentration at the time of making the tannin into which the polymerization initiating group was introduce | transduced, It can set in 0.01 to 50% of range. The contact time between the substrate and the tannin into which the polymerization initiating group has been introduced can be selected from a wide range because it varies greatly depending on the type of solvent, the tannin concentration, and the temperature at the time of contact. Can be set by range. Moreover, there is no restriction | limiting also in both contact temperature, It can select arbitrarily from the range of 10-50 degreeC.

これらの条件を選択することで、基材表面のタンニン層の厚みをコントロールできる。なお本発明において好ましいタンニン層の厚みは、1〜30nm、更に好ましくは1〜10nmである。   By selecting these conditions, the thickness of the tannin layer on the substrate surface can be controlled. In addition, the thickness of the tannin layer preferable in this invention is 1-30 nm, More preferably, it is 1-10 nm.

次いで、表面修飾基材に固定された重合開始基を起点としてモノマーを重合することで、グラフトポリマー層を形成し、ポリマー被覆機材を得る。本発明で用いられるモノマーは、イオン重合やラジカル重合等各種の重合形式で重合し得るモノマーであれば特に制限はない。モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]ジメチル(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリル酸2−スルホエチル、N−(メタ)アクリロイルオキシエチル−N、N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロアルキルエチル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド誘導体;スチレン、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム、スチレンスルホン酸エチル、メチルスチレン、クロロスチレン、ブトキシスチレン、アセトキシスチレン、(1−エトキシエトキシ)スチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸ブチル、ジメチルアミノスチレン、N,N−ジメチルアミノメチルスチレン、ビニルベンジルクロリド、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニルピリジン等のスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロへキシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル等のビニルエーテル;ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化ビニル;エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のα−オレフィン;(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。   Next, the polymer is polymerized starting from the polymerization initiating group fixed to the surface-modified base material, thereby forming a graft polymer layer and obtaining a polymer-coated material. The monomer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a monomer that can be polymerized in various polymerization formats such as ionic polymerization and radical polymerization. Specific examples of the monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, Methoxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] dimethyl (3- Sulfopropyl) ammonium hydroxide, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, N- (Meta) a (Meth) acrylic acid esters such as liloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine, (meth) acrylic acid 2-perfluoroalkylethyl; (meth) acrylic acid; (meth) acrylamide N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-di (hydroxyethyl) (Meth) acrylamide derivatives such as (meth) acrylamide; styrene, styrene sulfonic acid, lithium styrene sulfonate, sodium styrene sulfonate, ammonium styrene sulfonate, ethyl styrene sulfonate, methyl styrene, chlorostyrene, butoxy styrene, acetoxy Styrene, such as styrene, (1-ethoxyethoxy) styrene, vinylbenzoic acid, butyl vinylbenzoate, dimethylaminostyrene, N, N-dimethylaminomethylstyrene, vinylbenzyl chloride, vinylbenzyltrimethylammonium chloride, vinylpyridine; acetic acid Vinyl esters such as vinyl and vinyl propionate; vinyl ethers such as propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether and hydroxyalkyl vinyl ether; dienes such as butadiene, isoprene and chloroprene; vinyl chloride, vinylidene chloride and vinylidene fluoride , Vinyl halides such as tetrafluoroethylene; α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene; Data) acrylonitrile, and the like.

これらのなかで、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]ジメチル(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチル−N、N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン等のアルコキシアルキル基やアルコキシポリオキシエチレン基、ホスホベタイン基、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基を有するモノマーを用いてグラフトポリマー層を形成させると、得られたポリマー被覆基材がタンパク質非吸着特性を有するため、好ましい。タンパク質非吸着特性を有する基材は、生体親和性に優れ抗血栓性を示したり、バイオファウリングの抑制に効果的であるため、幅広い用途で用いることができる。   Among these, methoxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] dimethyl (3-sulfopropyl) ) Alkoxyalkyl groups such as ammonium hydroxide, N- (meth) acryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine, alkoxypolyoxyethylene groups, phosphobetaine groups, sulfobetaine groups, carboxybetaines It is preferable to form a graft polymer layer using a monomer having a group because the obtained polymer-coated substrate has a protein non-adsorption property. A substrate having protein non-adsorbing properties is excellent in biocompatibility and exhibits antithrombogenicity and is effective in suppressing biofouling, and therefore can be used in a wide range of applications.

本発明のポリマー被覆基材におけるグラフトポリマー層の厚みは、その用途によって最適値は異なるものの3〜300nmである。グラフトポリマー層の厚みが3nm未満であると、グラフトポリマー層由来の機能が十分に発現せず、基材の特性を完全に遮蔽することができない。一方、グラフトポリマー層の厚みが300nmを越えると、グラフトポリマー層由来の機能が飽和してくるため、それ以上厚みを増やしても際立った効果は得られない。また、該グラフトポリマー層のグラフト密度は、本発明の方法を用いることで0.1〜0.7本/nmと高密度化することができ、グラフトポリマー層由来の機能をより強調することができる。グラフト密度が0.1本/nm未満であると、グラフトポリマー層由来の機能が十分に発現しないため好ましくない。一方、グラフト密度が0.7本/nmを超えると、モノマーの種類によっては成長末端への拡散が不十分となり、グラフト鎖長にばらつきが生じてしまうため好ましくない。 The thickness of the graft polymer layer in the polymer-coated substrate of the present invention is 3 to 300 nm, although the optimum value varies depending on the application. When the thickness of the graft polymer layer is less than 3 nm, the function derived from the graft polymer layer is not sufficiently exhibited, and the characteristics of the substrate cannot be completely shielded. On the other hand, when the thickness of the graft polymer layer exceeds 300 nm, the function derived from the graft polymer layer is saturated, so that even if the thickness is further increased, a remarkable effect cannot be obtained. Further, the graft density of the graft polymer layer can be increased to 0.1 to 0.7 / nm 2 by using the method of the present invention, and the function derived from the graft polymer layer is further emphasized. Can do. When the graft density is less than 0.1 / nm 2 , the function derived from the graft polymer layer is not sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, when the graft density exceeds 0.7 / nm 2 , diffusion to the growth terminal becomes insufficient depending on the type of the monomer, and the graft chain length varies, which is not preferable.

本発明のポリマー被覆基材の製造方法は、基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層が形成されている表面修飾基材とモノマーを接触させ、モノマーが重合する条件に保持することを特徴とする。ここで言うモノマーが重合する条件とは、重合形式によってその条件は大きく変動するが、重合温度については0〜120℃、重合時間については1分〜72時間の間で適宜選定することができる。溶媒は用いなくてもかまわないが、用いるのであれば、モノマーを溶解し、重合反応を阻害せず、基材を溶解・膨潤させない溶媒を選定する。好ましい溶媒としては、水やメタノール、エタノール、プロパノール、テトラメチレングリコール、エチレングリコール、トリフルオロエタノール等のアルコール;アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル等のカルボン酸エステル;テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン等のアミド系溶媒;テトラメチル尿素、N,N’−ジメチルプロピレン尿素、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−イミダゾリジノン等の尿素系溶媒;ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等が挙げられる。また、上記溶媒を二種類以上混合した混合溶媒も好適に用いられる。   The method for producing a polymer-coated substrate according to the present invention comprises contacting a monomer with a surface-modified substrate on which a tannin layer having a polymerization initiating group introduced is formed on the substrate surface, and maintaining the monomer under polymerization conditions. Features. The conditions under which the monomer is polymerized vary greatly depending on the polymerization mode, but the polymerization temperature can be appropriately selected from 0 to 120 ° C. and the polymerization time from 1 minute to 72 hours. A solvent may not be used, but if used, a solvent that dissolves the monomer, does not inhibit the polymerization reaction, and does not dissolve or swell the substrate is selected. Preferred solvents include water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, tetramethylene glycol, ethylene glycol, and trifluoroethanol; ketones such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate. Carboxylic acid esters such as ethyl propionate; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and anisole; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane and decane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene; formamide, N Amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone; , N'- dimethylpropyleneurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2-urea-based solvents imidazolidinone; dimethyl sulfoxide, acetonitrile and the like. A mixed solvent obtained by mixing two or more of the above solvents is also preferably used.

モノマーと溶媒の組成比に特に制限はないが、モノマー100重量部に対して溶媒0〜5000重量部の範囲内で選定することが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the composition ratio of a monomer and a solvent, It is preferable to select within the range of 0-5000 weight part of solvent with respect to 100 weight part of monomers.

本発明によれば、簡便な操作で様々な基材に重合開始基を導入でき、その重合開始基を起点として多様なモノマーをグラフト重合させたポリマー被覆基材を得ることができる。例えば、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]ジメチル(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチル−N、N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタインなどのアルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ホスホベタイン基、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基から選ばれた官能基を有するモノマーを選定しグラフト重合すれば、タンパク質非吸着特性を有するポリマー被覆基材を製造することができる。   According to the present invention, a polymerization initiating group can be introduced into various substrates by a simple operation, and a polymer-coated substrate obtained by graft polymerization of various monomers starting from the polymerization initiating group can be obtained. For example, methoxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] dimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxy , N- (meth) acryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine and other alkoxyalkyl groups, alkoxypolyoxyethylene groups, phosphobetaine groups, sulfobetaine groups, carboxybetaine groups If a monomer having a functional group is selected and graft polymerization is performed, a polymer-coated substrate having a protein non-adsorption property can be produced.

このようなポリマー被覆基材は生体親和性や抗血栓性を有することから人工透析装置、人工心肺装置、血漿分離器等の医療機器;輸液ボトル、輸液バッグ、組織再生用補修材、癒着防止材、創傷被覆材、コンタクトレンズ、眼内レンズ、人工血管、カテーテル、ステント、薬剤デリバリー担体、細胞培養基材等の医療用部材;乳製品等食品の分離・精製に用いられる精密ろ過膜、限外ろ過膜や逆浸透膜等に用いることができる。更に、該ポリマー被覆基材はバイオフィルムの形成やバイオファウリングを抑制できるため、浄水処理や下水・排水処理等で用いられる精密ろ過膜や限外ろ過膜として、また、海水淡水化や純水製造用途等に用いられる逆浸透膜として好適に用いることができる。   Since such polymer-coated substrates have biocompatibility and antithrombotic properties, medical devices such as artificial dialysis devices, cardiopulmonary devices, and plasma separators; infusion bottles, infusion bags, tissue regeneration repair materials, and adhesion prevention materials , Wound dressings, contact lenses, intraocular lenses, artificial blood vessels, catheters, stents, drug delivery carriers, cell culture substrates and other medical materials; microfiltration membranes used for the separation and purification of foods such as dairy products It can be used for filtration membranes and reverse osmosis membranes. Furthermore, since the polymer-coated substrate can suppress biofilm formation and biofouling, it can be used as a microfiltration membrane or ultrafiltration membrane used in water purification treatment, sewage / wastewater treatment, seawater desalination or pure water. It can be suitably used as a reverse osmosis membrane used for production applications and the like.

モノマーとして(メタ)アクリル酸2−パーフルオロアルキルエチル等の含フッ素モノマーを用いれば、撥水性、非粘着性、防汚性に優れたポリマー被覆基材を提供できる。一方、モノマーとして(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]ジメチル(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、N−(メタ)アクリロイルオキシエチル−N、N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリル酸2−スルホエチル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム、ビニル安息香酸、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の親水性モノマーを用いれば、親水性が高く、接着性に優れたポリマー被覆基材を提供できる。   If a fluorine-containing monomer such as 2-perfluoroalkylethyl (meth) acrylate is used as the monomer, a polymer-coated substrate excellent in water repellency, non-adhesiveness and antifouling property can be provided. On the other hand, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl phosphorylcholine, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] as monomers Dimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, N- (meth) acryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, [2-((meta ) Acryloyloxy) ethyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, (meth) acrylamide, styrene sulfonic acid, lithium styrene sulfonate Beam, sodium styrene sulfonate, ammonium styrene sulfonate, vinyl benzoate, if a hydrophilic monomer such as vinylbenzyl trimethyl ammonium chloride, high hydrophilicity, can provide excellent polymer coated substrate adhesiveness.

上記モノマーの中で[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド等の四級アンモニウム基を有するモノマーを用いると、ポリマー被服基材に親水性のみならず抗菌性を付与することができる。また、上記モノマーのうち、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、[2−((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロリド、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリル酸2−スルホエチル、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のポリエーテルやイオン交換基を有するモノマーを用いると、ポリマー被服基材に親水性のみならずイオン伝導性を付与することができる。   Among the above monomers, when a monomer having a quaternary ammonium group such as [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride is used, the polymer coated substrate is not only hydrophilic. Antibacterial properties can be imparted. Among the above monomers, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol methyl ether (meth) acrylate, [2-((meth) acryloyloxy) ethyl] -N, N, N-trimethylammonium chloride, vinylbenzyltrimethylammonium When a monomer having a polyether or ion exchange group such as chloride, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, styrene sulfonic acid, lithium styrene sulfonate, sodium styrene sulfonate or ammonium styrene sulfonate is used, the polymer coated substrate becomes hydrophilic. In addition to the properties, ion conductivity can be imparted.

また、モノマーとして(メタ)アクリル酸オクチル等の長鎖アルキル基を有するモノマーを用いれば、摺動性に優れたポリマー被覆基材を提供でき、タンニンを使用することで生体及び環境に対し親和性が高く負荷が低減できる点で利点がある。   In addition, if a monomer having a long-chain alkyl group such as octyl (meth) acrylate is used as a monomer, a polymer-coated substrate having excellent sliding properties can be provided, and the use of tannin has an affinity for living organisms and the environment. Is advantageous in that the load can be reduced.

実施例1の(A)基材のESCA O1sスペクトルである。It is an ESCA O1s spectrum of (A) base material of Example 1. 実施例1の(B)表面修飾基材のESCA O1sスペクトルである。It is an ESCA O1s spectrum of (B) surface modification base material of Example 1. 実施例1の(C)ポリマー被覆基材のESCA O1sスペクトルである。2 is an ESCA O1s spectrum of (C) the polymer-coated substrate of Example 1. 実施例3の(A)基材のESCA O1sスペクトルである。It is an ESCA O1s spectrum of (A) base material of Example 3. 実施例3の(B)表面修飾基材のESCA O1sスペクトルである。It is an ESCA O1s spectrum of (B) surface modification base material of Example 3. 実施例3の(C)ポリマー被覆基材のESCA O1sスペクトルである。It is an ESCA O1s spectrum of the polymer-coated substrate of Example 3 (C). 実施例5で基材に用いたPVDF多孔質膜のSEM画像である。6 is a SEM image of a PVDF porous membrane used as a substrate in Example 5. 実施例6で基材に用いた逆浸透膜の模式図である。6 is a schematic diagram of a reverse osmosis membrane used as a base material in Example 6. FIG. 実施例6の(A)基材のESCAワイドスキャンスペクトルである。It is an ESCA wide scan spectrum of the base material of (A) in Example 6. 実施例6の(B)ポリマー被覆基材のESCAワイドスキャンスペクトルである。It is an ESCA wide scan spectrum of the polymer coating base material of (B) of Example 6.

以下に、本発明を更に詳細に実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
基材:パラ系アラミドフィルム
(重合開始基導入タンニンの製造)
加水分解型タンニン(和光純薬製、分子量1500、タンニン一分子当りの水酸基21個)0.4gを窒素気流下でDMF20mlに溶解させ、トリエチルアミン0.46gを加えた後、氷冷した。2−ブロモイソ酪酸ブロミト1.06gをDMF10mlに溶解させた溶液を上記タンニン溶液に滴下し、0℃で2時間反応させた後室温に昇温して3時間反応させた。反応後、反応液を一部抜き出し、水に滴下して沈殿物を回収した。回収した生成物のH−NMRを測定すると、2.1ppmにブロモイソ酪酸エステル中のメチル基プロトンが検出されたことから、タンニンに重合開始基であるブロモイソ酪酸エステル基の導入が確認できた。同様に、TOF−MS測定からブロモイソ酪酸アシル基に対応するm/z=74のフラグメントが検出され、タンニンへの重合開始基導入が確認できた。
Example 1
Base material: Para-aramid film (production of polymerization initiation group-introduced tannin)
Hydrolyzable tannin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, molecular weight 1500, 21 hydroxyl groups per tannin molecule) 0.4 g was dissolved in 20 ml of DMF under a nitrogen stream, 0.46 g of triethylamine was added, and the mixture was ice-cooled. A solution prepared by dissolving 1.06 g of 2-bromoisobutyric acid bromide in 10 ml of DMF was dropped into the tannin solution, reacted at 0 ° C. for 2 hours, then warmed to room temperature and reacted for 3 hours. After the reaction, a part of the reaction solution was taken out and dropped into water to collect a precipitate. When 1 H-NMR of the recovered product was measured, the methyl group proton in the bromoisobutyric acid ester was detected at 2.1 ppm, so that the introduction of the bromoisobutyric acid ester group, which is a polymerization initiating group, was confirmed to tannin. Similarly, from TOF-MS measurement, a fragment of m / z = 74 corresponding to the acyl group of bromoisobutyrate was detected, and introduction of a polymerization initiating group into tannin could be confirmed.

(表面修飾基材の製造)
パラ系アラミドフィルム(東レ製ミクトロン、厚み12μm)を60mm角に切り出し、メタノール180mlに窒素気流下浸漬した。これに上記重合開始基導入タンニンのDMF溶液を添加し、室温にて24時間浸漬後、フィルムを取り出しメタノールで洗浄し、40℃で減圧乾燥した。得られたアラミドフィルムの表面をESCAにより解析した。未修飾アラミドフィルムの表面組成は、C=81.8%、N=6.2%、O=6.7%、Cl=5.2%、O/Nは1.1で臭素は検出されなかったのに対し、修飾後のアラミドフィルムの表面組成は、C=75.4%、N=6.2%、O=11.8%、Cl=2.8%、O/Nは1.9と増大し、臭素も0.4%検出された。また、修飾前後のOisピークを図1〜3に示すが、タンニン修飾により、基材由来のアミドカルボニル中のカルボニル酸素のピーク(531.3eV)が減少し、タンニン由来のエステル中のエーテル酸素のピーク(533.0eV)が増大した。これらのことから、アラミドフィルム表面が重合開始基導入タンニンで修飾されていることがわかる。なお、水中で気泡を基材に接触させて測定した接触角(以下水中接触角と略す。180°−気泡接触角で表記。値が小さい方が親水性を示す。)は、未修飾のアラミドフィルムが84°、タンニン修飾アラミドフィルムは38°であり、タンニン修飾により表面は親水化した。
(Manufacture of surface modified substrates)
A para-aramid film (Mitotron manufactured by Toray Industries, Inc., 12 μm thick) was cut into a 60 mm square and immersed in 180 ml of methanol under a nitrogen stream. To this was added a DMF solution of the above polymerization initiation group-introduced tannin, immersed for 24 hours at room temperature, the film was taken out, washed with methanol, and dried under reduced pressure at 40 ° C. The surface of the obtained aramid film was analyzed by ESCA. The surface composition of the unmodified aramid film is C = 81.8%, N = 6.2%, O = 6.7%, Cl = 5.2%, O / N is 1.1 and bromine is not detected In contrast, the surface composition of the modified aramid film is as follows: C = 75.4%, N = 6.2%, O = 11.8%, Cl = 2.8%, O / N is 1.9. Bromine was also detected at 0.4%. The Ois peaks before and after the modification are shown in FIGS. 1 to 3, and the tannin modification reduces the carbonyl oxygen peak (531.3 eV) in the amide carbonyl derived from the base material and the ether oxygen in the tannin derived ester. The peak (533.0 eV) increased. From these facts, it can be seen that the surface of the aramid film is modified with a polymerization initiating group introduced tannin. The contact angle measured by bringing bubbles into contact with the substrate in water (hereinafter abbreviated as “water contact angle. 180 ° −expressed by bubble contact angle. The smaller value indicates hydrophilicity”) is an unmodified aramid. The film was 84 °, the tannin-modified aramid film was 38 °, and the surface was hydrophilized by the tannin modification.

(ポリマー被覆基材の製造)
ポリ(エチレングリコール)メチルエーテルメタクリレート(アルドリッチ製、分子量300、以下PEGMAと略す)60ml、純水36ml、メタノール24mlを混合し、十分に窒素置換した。ここに臭化第二銅9.4mg、ビピリジル65.6mg、アスコルビン酸740mgを加え、窒素下撹拌して均一溶液とした。この溶液に、上記重合開始基導入タンニン修飾アラミドフィルムを浸漬し、30℃で6時間グラフト重合を行った。重合終了後、フィルムをメタノール、水で順に洗浄し、45℃で減圧乾燥した。得られたアラミドフィルムの表面をESCAにより解析したところ、未修飾アラミドフィルムの表面組成は、C=81.8%、N=6.2%、O=6.7%、Cl=5.2%、O/Nは1.1だったのに対し、グラフト重合後のアラミドフィルムの表面組成は、C=76.4%、N=4.6%、O=14.8%、Cl=2.8%、O/Nは3.2と増大した。また、グラフト重合後のOisピークを図1〜3に示すが、グラフト重合により、基材由来のアミドカルボニル中のカルボニル酸素のピーク(531.3eV)が減少し、グラフトポリマー由来のエステル中のエーテル酸素のピーク(533.0eV)が増大した。これらのことから、アラミドフィルム表面がPEGMAグラフトポリマーで被覆されていることがわかる。なお、グラフト重合後のアラミドフィルムの水中接触角は30°であり、未修飾のアラミドフィルムの水中接触角84°やタンニン修飾アラミドフィルムの水中接触角38°に比べ低下した。PEGMAのグラフト重合により、アラミドフィルムに親水性が付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
60 ml of poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (manufactured by Aldrich, molecular weight 300, hereinafter abbreviated as PEGMA), 36 ml of pure water, and 24 ml of methanol were mixed and sufficiently purged with nitrogen. Cupric bromide 9.4 mg, bipyridyl 65.6 mg, and ascorbic acid 740 mg were added here, and it stirred under nitrogen to make a uniform solution. The polymerization initiation group-introduced tannin-modified aramid film was immersed in this solution, and graft polymerization was performed at 30 ° C. for 6 hours. After completion of the polymerization, the film was washed with methanol and water in that order and dried under reduced pressure at 45 ° C. When the surface of the obtained aramid film was analyzed by ESCA, the surface composition of the unmodified aramid film was C = 81.8%, N = 6.2%, O = 6.7%, Cl = 5.2%. The surface composition of the aramid film after graft polymerization was C = 76.4%, N = 4.6%, O = 14.8%, Cl = 2. 8%, O / N increased to 3.2. Moreover, although the Ois peak after graft polymerization is shown in FIGS. 1 to 3, the peak of carbonyl oxygen (531.3 eV) in the amide carbonyl derived from the substrate is reduced by graft polymerization, and the ether in the ester derived from the graft polymer. The oxygen peak (533.0 eV) increased. From these facts, it can be seen that the aramid film surface is coated with the PEGMA graft polymer. In addition, the underwater contact angle of the aramid film after graft polymerization was 30 °, which was lower than the underwater contact angle of 84 ° for the unmodified aramid film and the underwater contact angle of 38 ° for the tannin-modified aramid film. Hydrophilicity could be imparted to the aramid film by graft polymerization of PEGMA.

実施例2
基材:メタ系アラミド薄膜
(重合開始基導入タンニンの製造)
実施例1と同様の方法で、重合開始基導入タンニンのDMF溶液を製造した。
Example 2
Base material: Meta-aramid thin film (Production of polymerization initiation group-introduced tannin)
In the same manner as in Example 1, a DMF solution of polymerization initiation group-introduced tannin was produced.

(表面修飾基材の製造)
ポリ[N,N’−(1,3−フェニレン)イソフタルアミド](アルドリッチ製)をN−シクロヘキシル−ピロリドンに加熱溶解させ、0.02%溶液を調製した。この溶液をQCMセンサーチップ上に滴下し、スピンコーターにて4000rpmでコーティングを行い、120℃で減圧乾燥を行った。得られたメタ系アラミド薄膜の膜厚をエリプソメーターで測定したところ、7nmであった。このセンサーチップをメタノール180mlに窒素気流下浸漬し、これに実施例1と同様の方法で調製した重合開始基導入タンニンのDMF溶液を添加し、室温にて24時間浸漬後、センサーチップを取り出しメタノールで洗浄し、40℃で減圧乾燥した。エリプソメーターにより測定したメタ系アラミド薄膜上に形成されたタンニン層の厚みは、2nmであった。
(Manufacture of surface modified substrates)
Poly [N, N ′-(1,3-phenylene) isophthalamide] (manufactured by Aldrich) was dissolved by heating in N-cyclohexyl-pyrrolidone to prepare a 0.02% solution. This solution was dropped on a QCM sensor chip, coated with a spin coater at 4000 rpm, and dried under reduced pressure at 120 ° C. It was 7 nm when the film thickness of the obtained meta-type aramid thin film was measured with the ellipsometer. This sensor chip was immersed in 180 ml of methanol under a nitrogen stream, and a DMF solution of polymerization initiation group-introduced tannin prepared by the same method as in Example 1 was added thereto. After immersion for 24 hours at room temperature, the sensor chip was taken out and methanol was added. And dried under reduced pressure at 40 ° C. The thickness of the tannin layer formed on the meta-aramid thin film measured by an ellipsometer was 2 nm.

(ポリマー被覆基材の製造)
ビピリジル65.6mgに代えてトリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン96.8mgを用いたことと、パラ系アラミドフィルムに代えてメタ系アラミド薄膜被服センサーチップを用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、重合開始基導入タンニンで表面修飾したメタ系アラミド薄膜被覆センサーチップに、PEGMAをグラフト重合した。エリプソメーターにより測定したグラフトポリマー層の厚みは、5nmであった。得られたグラフトポリマー被覆センサーチップへのタンパク質吸着量を、タンパク質にアルブミンを用い、QCM法にて評価した。その結果、メタ系アラミド薄膜被覆センサーチップへのタンパク質吸着量は230ng/cmであったのに対し、グラフトポリマー被覆センサーチップへのタンパク質吸着量は30ng/cmと非常に小さな値であった。PEGMAグラフトポリマーでメタ系アラミド薄膜を被覆することで、メタ系アラミド薄膜にタンパク質非吸着特性を付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
Example 1 except that 96.8 mg of tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine was used instead of 65.6 mg of bipyridyl and a meta-aramid thin film clothing sensor chip was used instead of the para-aramid film. In the same manner as above, PEGMA was graft-polymerized onto a meta-aramid thin film-coated sensor chip whose surface was modified with a polymerization-initiating group-introduced tannin. The thickness of the graft polymer layer measured with an ellipsometer was 5 nm. The amount of protein adsorbed to the obtained graft polymer-coated sensor chip was evaluated by QCM method using albumin as the protein. As a result, the protein adsorption amount to the meta-aramid thin film-coated sensor chip was 230 ng / cm 2 whereas the protein adsorption amount to the graft polymer-coated sensor chip was 30 ng / cm 2 , which was a very small value. . By coating the meta-aramid thin film with PEGMA graft polymer, it was possible to impart protein non-adsorption properties to the meta-aramid thin film.

実施例3
基材:メタ系アラミドペーパー
(重合開始基導入タンニンの製造)
実施例1と同様の方法で、重合開始基導入タンニンのDMF溶液を製造した。
Example 3
Base material: Meta-aramid paper (Manufacture of tannin with polymerization initiation group introduced)
In the same manner as in Example 1, a DMF solution of polymerization initiation group-introduced tannin was produced.

(表面修飾基材の製造)
メタ系アラミドペーパー(デュポン帝人アドバンスドペーパー製ノーメックスペーパー、厚み50μm)を50mm角に切り出し、実施例1と同様の方法でアラミドペーパーを重合開始基導入タンニンで表面修飾し、表面分析をESCAにより行った。未修飾アラミドペーパーの表面組成は、C=86%、N=7%、O=6%、O/Nは0.9であったのに対し、修飾後のアラミドペーパーの表面組成は、C=80%、N=4%、O=15%、O/Nは7.5と増大し、臭素も0.7%検出された。また、修飾前後のOisピークを図4〜6に示すが、タンニン修飾により、基材由来のアミドカルボニル中のカルボニル酸素のピーク(531.7eV)が減少し、タンニン由来のエステル中のエーテル酸素のピーク(533.3eV)が増大した。これらのことから、アラミドペーパー表面が重合開始基導入タンニンで修飾されていることがわかる。なお、水中接触角は、未修飾のアラミドペーパーが71°、タンニン修飾アラミドペーパーは42°であり、タンニン修飾により表面は親水化した。
(Manufacture of surface modified substrates)
Meta aramid paper (Dupont Teijin Advanced Paper Nomex paper, thickness 50 μm) was cut into a 50 mm square, and the surface of the aramid paper was modified with polymerization initiation group-introduced tannin in the same manner as in Example 1, and surface analysis was performed by ESCA. . The surface composition of the unmodified aramid paper was C = 86%, N = 7%, O = 6%, and O / N was 0.9, whereas the surface composition of the modified aramid paper was C = 80%, N = 4%, O = 15%, O / N increased to 7.5, and bromine was also detected at 0.7%. Moreover, although Ois peaks before and after modification are shown in FIGS. 4 to 6, the peak of carbonyl oxygen (531.7 eV) in the amide carbonyl derived from the substrate is reduced by the tannin modification, and the ether oxygen in the tannin-derived ester is reduced. The peak (533.3 eV) increased. From these, it can be seen that the surface of the aramid paper is modified with a polymerization initiation group-introduced tannin. The underwater contact angles were 71 ° for unmodified aramid paper and 42 ° for tannin-modified aramid paper, and the surface was hydrophilized by tannin modification.

(ポリマー被覆基材の製造)
パラ系アラミドフィルムに代えてメタ系アラミドペーパーを用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、上記の重合開始基導入タンニン修飾メタ系アラミドペーパーに、PEGMAをグラフト重合した。得られたメタ系アラミドペーパーの表面をESCAにより解析したところ、未修飾アラミドペーパーの表面組成は、C=86%、N=7%、O=6%、O/Nは0.9だったのに対し、グラフト重合後のアラミドペーパーの表面組成は、C=78%、N=2%、O=20%、O/Nは10に増大した。また、グラフト重合後のOisピークを図4〜6に示すが、グラフト重合により基材由来のアミドカルボニル中のカルボニル酸素のピーク(531.7eV)が減少し、グラフトポリマー由来のエステル中のエーテル酸素のピーク(533.3eV)が増大した。これらのことから、アラミドペーパー表面がPEGMAグラフトポリマーで被覆されていることがわかる。なお、グラフト重合後のアラミドペーパーの水中接触角は28°であり、未修飾のアラミドペーパーの水中接触角71°やタンニン修飾アラミドペーパーの水中接触角42°に比べ大きく低下した。PEGMAのグラフト重合により、アラミドペーパーに親水性が付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
PEGMA was graft-polymerized on the above-described polymerization initiation group-introduced tannin-modified meta-aramid paper in the same manner as in Example 1 except that meta-aramid paper was used in place of the para-aramid film. When the surface of the obtained meta-aramid paper was analyzed by ESCA, the surface composition of the unmodified aramid paper was C = 86%, N = 7%, O = 6%, and O / N was 0.9. On the other hand, the surface composition of the aramid paper after graft polymerization increased to C = 78%, N = 2%, O = 20%, and O / N to 10. Moreover, although the Ois peak after graft polymerization is shown in FIGS. 4 to 6, the peak of carbonyl oxygen (531.7 eV) in the amide carbonyl derived from the substrate is reduced by graft polymerization, and the ether oxygen in the ester derived from the graft polymer. Peak (533.3 eV) increased. From these, it can be seen that the aramid paper surface is coated with PEGMA graft polymer. In addition, the underwater contact angle of the aramid paper after graft polymerization was 28 °, which was significantly lower than the underwater contact angle 71 ° of the unmodified aramid paper and the underwater contact angle 42 ° of the tannin-modified aramid paper. Hydrophilicity could be imparted to the aramid paper by graft polymerization of PEGMA.

実施例4
基材:PVDF薄膜
(重合開始基導入タンニンの製造)
加水分解型タンニンの代わりに縮合型タンニン(善ケミカル製柿タンニン)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、重合開始基導入タンニンのDMF溶液を製造した。
Example 4
Substrate: PVDF thin film (production of polymerization initiation group-introduced tannin)
A DMF solution of a polymerization initiating group-introduced tannin was produced in the same manner as in Example 1 except that condensed tannin (good tanned tannin) was used instead of hydrolyzed tannin.

(表面修飾基材の製造)
PVDF(アルドリッチ製、数平均分子量71,000、以下PVDFと略す)をDMFに加熱溶解させ、2%溶液を調製した。この溶液をQCMセンサーチップ上に滴下し、スピンコーターにて4000rpmでコーティングを行い、120℃で減圧乾燥を行った。得られたPVDF薄膜の膜厚をエリプソメーターで測定したところ、25nmであった。このセンサーチップをメタノール180mlに窒素気流下浸漬し、これに上記重合開始基導入タンニンのDMF溶液を添加し、室温にて24時間浸漬後、センサーチップを取り出しメタノールで洗浄し、40℃で減圧乾燥した。エリプソメーターにより測定したPVDF薄膜上に形成されたタンニン層の厚みは、3nmであった。水中接触角は、未修飾のPVDF薄膜が77°、タンニン修飾PVDF薄膜は40°であり、タンニン修飾により表面は親水化した。
(Manufacture of surface modified substrates)
PVDF (manufactured by Aldrich, number average molecular weight 71,000, hereinafter abbreviated as PVDF) was dissolved in DMF by heating to prepare a 2% solution. This solution was dropped on a QCM sensor chip, coated with a spin coater at 4000 rpm, and dried under reduced pressure at 120 ° C. It was 25 nm when the film thickness of the obtained PVDF thin film was measured with the ellipsometer. This sensor chip is immersed in 180 ml of methanol under a nitrogen stream, and the DMF solution of the above-mentioned polymerization initiation group-introduced tannin is added to the sensor chip. did. The thickness of the tannin layer formed on the PVDF thin film measured by an ellipsometer was 3 nm. The underwater contact angle was 77 ° for the unmodified PVDF thin film and 40 ° for the tannin modified PVDF thin film, and the surface was hydrophilized by the tannin modification.

(ポリマー被覆基材の製造)
メタ系アラミド薄膜被覆センサーチップに代えてPVDF薄膜被覆センサーチップを用いたことを除いて、実施例2と同様の方法で、上記の重合開始基導入タンニンで表面修飾したPVDF薄膜被覆センサーチップに、PEGMAをグラフト重合した。エリプソメーターにより測定したグラフトポリマー層の厚みは、13nmであった。得られたグラフトポリマー被覆センサーチップへのタンパク質吸着量を、タンパク質としてアルブミンを用い、QCM法にて評価した。その結果、PVDF薄膜被覆センサーチップへのタンパク質吸着量は396ng/cmであったのに対し、グラフトポリマー被覆センサーチップへのタンパク質吸着量は45ng/cmと非常に小さな値であった。PEGMAグラフトポリマーでPVDF薄膜を被覆することで、PVDF薄膜にタンパク質非吸着特性を付与できた。なお、グラフト重合後のPVDF薄膜被覆センサーチップの水中接触角は33°であり、PVDF薄膜被覆センサーチップの水中接触角77°に比べ大きく低下した。PEGMAのグラフト重合により、PVDF薄膜にタンパク質非吸着特性のみならず、親水性も付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
In the same manner as in Example 2 except that a PVDF thin film-coated sensor chip was used instead of the meta-aramid thin film-coated sensor chip, the PVDF thin film-coated sensor chip surface-modified with the above polymerization initiation group-introduced tannin was used. PEGMA was grafted. The thickness of the graft polymer layer measured by an ellipsometer was 13 nm. The amount of protein adsorbed to the obtained graft polymer-coated sensor chip was evaluated by QCM method using albumin as a protein. As a result, the protein adsorption amount to the PVDF thin film-coated sensor chip was 396 ng / cm 2 , whereas the protein adsorption amount to the graft polymer-coated sensor chip was a very small value of 45 ng / cm 2 . By coating the PVDF thin film with the PEGMA graft polymer, the protein non-adsorption property could be imparted to the PVDF thin film. In addition, the underwater contact angle of the PVDF thin film-coated sensor chip after graft polymerization was 33 °, which was greatly lower than the underwater contact angle of 77 ° of the PVDF thin film-coated sensor chip. By graft polymerization of PEGMA, not only protein non-adsorption property but also hydrophilicity could be imparted to the PVDF thin film.

実施例5
基材:PVDF多孔質膜(図7参照)
(重合開始基導入タンニンの製造)
実施例4と同様の方法で、重合開始基導入タンニンのDMF溶液を製造した。
Example 5
Base material: PVDF porous membrane (see FIG. 7)
(Production of polymerization initiation group-introduced tannin)
In the same manner as in Example 4, a DMF solution of polymerization-initiating group-introduced tannin was produced.

(表面修飾基材の製造)
PVDF多孔質膜(メルクミリポア製デュラポア、孔径0.22μm、精密ろ過膜)を50mm角に切り出し、実施例1と同様の方法でPVDF膜表面に重合開始基導入タンニンを導入した。修飾前後の水中接触角は、修飾前のPVDF多孔膜が62°、タンニン修飾PVDF膜は33°であり、タンニン修飾により多孔質膜は親水化した。
(Manufacture of surface modified substrates)
A PVDF porous membrane (Durapore made by Merck Millipore, pore diameter 0.22 μm, microfiltration membrane) was cut into a 50 mm square, and polymerization initiation group-introduced tannin was introduced onto the surface of the PVDF membrane in the same manner as in Example 1. The contact angle in water before and after modification was 62 ° for the PVDF porous membrane before modification and 33 ° for the tannin-modified PVDF membrane, and the porous membrane was hydrophilized by tannin modification.

(ポリマー被覆基材の製造)
PEGMA60mlの代わりに2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(東京化成製、以下MPCと略す)60mlを用いたことと、パラ系アラミドフィルムに代えてPVDF多孔質膜を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、上記の重合開始基導入タンニン修飾PVDF多孔質膜に、MPCをグラフト重合した。得られたグラフトポリマー被覆PVDF多孔質膜へのタンパク質吸着量をタンパク質としてアルブミンを用い、ビシンコニン酸法にて評価した。その結果、未修飾PVDF多孔質膜へのタンパク質吸着量は56μg/cmであったのに対し、グラフトポリマー被覆PVDF多孔質膜へのタンパク質吸着量は80ng/cm以下と非常に小さな値であった。MPCグラフトポリマーでPVDF多孔質膜を被覆することで、PVDF多孔質膜にタンパク質非吸着特性を付与できた。なお、グラフト重合後のPVDF多孔質膜の水中接触角は20°であり、未修飾のPVDF多孔質膜の62°やタンニン修飾PVDF多孔質膜の33°に比べ大きく低下した。MPCのグラフト重合により、PVDF多孔質膜に親水性も付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
Example 1 except that 60 ml of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry, hereinafter abbreviated as MPC) was used instead of 60 ml of PEGMA, and a PVDF porous membrane was used instead of the para-aramid film. By this method, MPC was graft-polymerized on the above-described polymerization initiation group-introduced tannin-modified PVDF porous membrane. The amount of protein adsorbed on the obtained graft polymer-coated PVDF porous membrane was evaluated by the bicinchoninic acid method using albumin as a protein. As a result, the protein adsorption amount to the unmodified PVDF porous membrane was 56 μg / cm 2 , whereas the protein adsorption amount to the graft polymer-coated PVDF porous membrane was 80 ng / cm 2 or less, which was a very small value. there were. By coating the PVDF porous membrane with the MPC graft polymer, it was possible to impart protein non-adsorption properties to the PVDF porous membrane. In addition, the underwater contact angle of the PVDF porous membrane after graft polymerization was 20 °, which was significantly lower than 62 ° for the unmodified PVDF porous membrane and 33 ° for the tannin-modified PVDF porous membrane. Hydrophilicity could also be imparted to the PVDF porous membrane by graft polymerization of MPC.

実施例6
基材:逆浸透膜
(重合開始基導入タンニンの製造)
実施例1と同様の方法で、重合開始基導入タンニンのDMF溶液を製造した。
Example 6
Base material: Reverse osmosis membrane (Production of polymerization initiation group-introduced tannin)
In the same manner as in Example 1, a DMF solution of polymerization initiation group-introduced tannin was produced.

(表面修飾基材の製造)
逆浸透膜(ダウケミカル製BW−30、ポリアミド複合膜以下RO膜と略す)を50mm角に切り出し、実施例1と同様の方法で逆浸透膜表面に重合開始基導入タンニンを導入した。ここで用いた逆浸透膜は、図8の様に、架橋芳香族ポリアミドからなる均質層(t=0.2μm)とそれを支えるポリスルホン多孔質層(t=45μm)およびポリエステル不織布(t=150μm)からなる複合膜構造を有している。修飾前後の水中接触角は、修飾前のRO膜が42°、タンニン修飾RO膜は49°であり、タンニン修飾によりRO膜は若干疎水化した。
(Manufacture of surface modified substrates)
A reverse osmosis membrane (DW Chemical BW-30, polyamide composite membrane, hereinafter abbreviated as RO membrane) was cut into 50 mm squares, and polymerization initiation group-introduced tannin was introduced onto the reverse osmosis membrane surface in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 8, the reverse osmosis membrane used here was a homogeneous layer (t = 0.2 μm) composed of a crosslinked aromatic polyamide, a polysulfone porous layer (t = 45 μm) and a polyester nonwoven fabric (t = 150 μm). ). The underwater contact angles before and after modification were 42 ° for the RO membrane before modification and 49 ° for the tannin-modified RO membrane, and the RO membrane was slightly hydrophobized by tannin modification.

(ポリマー被覆基材の製造)
メタ系アラミド薄膜被覆センサーチップに代えてRO膜を用いたことを除いて、実施例2と同様の方法で、上記の重合開始基導入タンニンで表面修飾したRO膜に、PEGMAをグラフト重合した。得られたRO膜の表面をESCAにより解析した。基材である未修飾RO膜と、PEGMAグラフト重合後のRO膜のESCAワイドスキャンスペクトルを図9〜10に示す。未修飾RO膜の表面組成は、C=80%、N=6%、O=13%だったのに対し、グラフト重合後のRO膜の表面組成は、C=80%、N<1%、O=19%であり、基材のRO膜にのみ含まれるNがグラフト重合後に観測されなかったことから、RO膜表面がPEGMAグラフトポリマーで被覆されていることがわかる。なお、グラフト重合後のRO膜の水中接触角は29°であり、未修飾RO膜の水中接触角42°やタンニン修飾RO膜の水中接触角49°に比べ大きく低下した。PEGMAのグラフト重合により、RO膜に親水性が付与できた。
(Manufacture of polymer-coated substrate)
PEGMA was graft-polymerized on the RO membrane surface-modified with the above-described polymerization initiation group-introduced tannin in the same manner as in Example 2 except that an RO membrane was used instead of the meta-aramid thin film-coated sensor chip. The surface of the obtained RO membrane was analyzed by ESCA. 9 to 10 show ESCA wide scan spectra of the unmodified RO film as a base material and the RO film after PEGMA graft polymerization. The surface composition of the unmodified RO membrane was C = 80%, N = 6%, O = 13%, whereas the surface composition of the RO membrane after graft polymerization was C = 80%, N <1%, Since O = 19% and N contained only in the RO membrane of the base material was not observed after the graft polymerization, it can be seen that the RO membrane surface was coated with the PEGMA graft polymer. The underwater contact angle of the RO membrane after graft polymerization was 29 °, which was significantly lower than the underwater contact angle of 42 ° for the unmodified RO membrane and the underwater contact angle of 49 ° for the tannin-modified RO membrane. Hydrophilicity could be imparted to the RO membrane by PEGMA graft polymerization.

Claims (5)

重合開始基が導入されたタンニン層を基材表面に有する表面修飾基材。 A surface-modified base material having a tannin layer into which a polymerization initiating group has been introduced on the surface of the base material. 少なくとも下記2工程を経て表面修飾基材を製造することを特徴とする、表面修飾基材の製造方法。
(1)タンニン、重合開始基及びタンニンの水酸基と反応する官能基を有する化合物とを反応させ、重合開始基が導入されたタンニンを製造する工程。
(2)基材と重合開始基が導入されたタンニンを接触させ、基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層を形成する工程。
A method for producing a surface-modified substrate, comprising producing a surface-modified substrate through at least the following two steps.
(1) A step of producing tannin introduced with a polymerization initiating group by reacting tannin, a polymerization initiating group and a compound having a functional group that reacts with a hydroxyl group of tannin.
(2) A step of bringing the base material into contact with the tannin introduced with the polymerization initiating group to form a tannin layer with the polymerization initiating group introduced on the surface of the base material.
タンニン層の重合開始基を起点としてモノマーを重合して形成されたグラフトポリマー層で被覆された基材。 A substrate coated with a graft polymer layer formed by polymerizing monomers starting from a polymerization initiating group of a tannin layer. 請求項3記載のモノマーがアルコキシアルキル基、アルコキシポリオキシエチレン基、ホスホベタイン基、スルホベタイン基、カルボキシベタイン基から選ばれた官能基とビニル基とを有しているモノマーであることを特徴とするポリマー被覆基材。 The monomer according to claim 3 is a monomer having a functional group selected from an alkoxyalkyl group, an alkoxypolyoxyethylene group, a phosphobetaine group, a sulfobetaine group, and a carboxybetaine group and a vinyl group. A polymer-coated substrate. 基材表面に重合開始基が導入されたタンニン層が形成されている表面修飾基材と、前記重合開始剤基を起点としてモノマー重合することによってグラフトポリマー層で被覆されることを特徴とするポリマー被覆基材の製造方法。   A surface-modified base material in which a tannin layer having a polymerization initiating group introduced is formed on the surface of the base material, and a polymer coated with a graft polymer layer by monomer polymerization starting from the polymerization initiator group A method for producing a coated substrate.
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