JP2020134200A - Fine particle detection material and fine particle detection method using the same - Google Patents

Fine particle detection material and fine particle detection method using the same Download PDF

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Abstract

To provide a fine particle detection material capable of acquiring the information of the particle diameter and amount of a fine particle and the information of particle component and particle surface characteristic, and provide a detection method using the material.SOLUTION: The fine particle detection material includes a POSS network polymer containing a basket-type silsesquioxane (POSS) as a component, the POSS network polymer includes a chromic molecule showing the solvatochromism, and POSSes are cross-linked to each other via a methylene chain and are used for detecting a hydrophobic fine particle. The method of detecting a hydrophobic fine particle uses the detection material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微粒子の検出、特にマイクロ、ナノプラスチック等の疎水性微粒子の検出に適した微粒子検出材料および該材料を使用した微粒子検出方法に関する。 The present invention relates to a fine particle detection material suitable for detecting fine particles, particularly hydrophobic fine particles such as micro and nanoplastics, and a fine particle detection method using the material.

近年、環境中に存在する微粒子の問題が表面化してきている。大気中においては、PM2.5に代表される微粒子状物質が、呼吸器の奥深くまで入り込みやすいことなどから、人への健康影響が懸念されており、環境基準が定められている。水域においては、プラスチックの微小片、μmサイズのマイクロプラスチックや、nmサイズのナノプラスチックの存在が明らかとなっており、生態系への影響が懸念されている。しかし、実際の水域にどの程度マイクロ・ナノプラスチックが存在しているか、それらが生態系に及ぼしている影響を科学的に評価した例は少なく、データの蓄積が必須となっている。 In recent years, the problem of fine particles existing in the environment has surfaced. In the atmosphere, particulate matter typified by PM2.5 easily penetrates deep into the respiratory tract, and there is concern about health effects on humans, and environmental standards have been established. In water bodies, the existence of microscopic pieces of plastic, microplastics of μm size, and nanoplastics of nm size has been clarified, and there is concern about the impact on the ecosystem. However, there are few examples of scientifically evaluating the extent of micro / nanoplastics present in actual water bodies and their impact on ecosystems, and it is essential to accumulate data.

そうした中、環境中のマイクロ・ナノプラスチックを検出する技術について、サブミクロン以上の比較的大きなサイズのマイクロプラスチックについては、ネットによる回収後に顕微鏡による計測、あるいは必要に応じフーリエ変換赤外分光法(FT−IR)による組成分析が行われるなど、その検出手法は確立しつつある(例えば、非特許文献1)。一方で、より小さな微粒子、特にナノサイズの微粒子について、その検出手法は確立されていない。 Under such circumstances, regarding the technology for detecting micro / nanoplastics in the environment, for microplastics with a relatively large size of submicron or larger, measurement with a microscope after recovery by a net, or Fourier transform infrared spectroscopy (FT) as necessary. The detection method is being established, such as composition analysis by −IR) (for example, Non-Patent Document 1). On the other hand, no detection method has been established for smaller fine particles, especially nano-sized fine particles.

一般的なナノ微粒子の検出方法については以下のものがある。粒径・粒度分布の測定方法としては、光学顕微鏡・電子顕微鏡を用いて直接計測する顕微鏡法、レーザー光を照射し、散乱光の揺らぎから拡散速度を算出し粒径に変換する動的光散乱法、レーザー光照射後、その角度依存散乱・回折プロファイルを解析するレーザー回折散乱法、遠心分離による沈降速度の違いから算出する遠心沈降法などがある(例えば、特許文献1、非特許文献2)。また、粒子数については、上記の顕微鏡法、遠心沈降法に加え、フローセルにレーザー光を照射し散乱光パルスの数を測定する光散乱式(例えば、特許文献2、非特許文献3)、反対に粒子による光の遮蔽を信号低下として検出する光遮蔽式が報告されている。また、上記の物理的手法以外にも、光化学的な手法による検出も試みられ、本出願人においても、粒子に吸着し、その大きさに応じて発光スペクトルを変化させる化合物を報告している(非特許文献4)。 The general methods for detecting nanoparticles are as follows. As a method for measuring the particle size and particle size distribution, a microscope method that directly measures using an optical microscope or an electron microscope, or dynamic light scattering that irradiates laser light, calculates the diffusion rate from the fluctuation of scattered light, and converts it into particle size. There are methods, a laser diffraction scattering method that analyzes the angle-dependent scattering / diffraction profile after laser light irradiation, and a centrifugal sedimentation method that calculates from the difference in sedimentation rate due to centrifugation (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). .. Regarding the number of particles, in addition to the above-mentioned microscopy method and centrifugal sedimentation method, a light scattering method (for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 3) in which a flow cell is irradiated with laser light to measure the number of scattered light pulses is opposed. A light shielding method that detects light shielding by particles as a signal drop has been reported. In addition to the above physical methods, detection by photochemical methods has also been attempted, and the applicant has also reported a compound that adsorbs to particles and changes the emission spectrum according to the size of the particles (the applicant). Non-Patent Document 4).

しかし、これらのいずれの方法も粒子の数や大きさといった一部の情報のみで、粒子成分に関する情報は得られず、環境中試料にプラスチック微粒子がどの程度存在するかを判別するものではなかった。 However, none of these methods provided information on the particle components, only some information such as the number and size of particles, and did not determine the amount of plastic fine particles present in the environmental sample. ..

この解決のために、近年、原子間力顕微鏡(AFM)と赤外分光法(IR)あるいはラマン分光法を組み合わせた手法が提唱されている(例えば、非特許文献5)。しかし、この手法は非常に高価な装置が必要となり、また、一度に処理できる試料の量も少なく、結果として測定回数が増加し、非常に繁雑な測定となる欠点があった。 To solve this problem, a method combining atomic force microscopy (AFM) and infrared spectroscopy (IR) or Raman spectroscopy has been proposed in recent years (for example, Non-Patent Document 5). However, this method requires a very expensive device, and the amount of samples that can be processed at one time is small, resulting in an increase in the number of measurements, resulting in a very complicated measurement.

特開2008−39539号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-39539 特開昭62−255850号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-255850

Environmental Science & Technology(2012),Vol.46、3060-3075Environmental Science & Technology (2012), Vol.46, 3060-3075 産総研計量標準報告(2007)、Vol.6、No.4、p.185-200AIST Measurement Standard Report (2007), Vol.6, No.4, p.185-200 産総研計量標準報告(2011)、Vol.8、No.2、p.213-243AIST Metrology Standard Report (2011), Vol.8, No.2, p.213-243 journal of material chemistry c(2015),vol.3,12539-12545journal of material chemistry c (2015), vol.3,12539-12545 Analytical Methods(2017)、Vol.9、1384-1391Analytical Methods (2017), Vol.9, 1384-1391

本発明は、上記の問題点を解決するものであり、今までとは異なる新規で簡便な手法で、微粒子の粒径や量の情報に加え、粒子成分、粒子表面特性についての情報を得ることができる微粒子検出材料および該材料を使用した検出方法を提供するものであり、環境試料中における疎水性微粒子を検出する検出材料および該材料を使用した検出方法を提供する。 The present invention solves the above-mentioned problems, and obtains information on particle components and particle surface characteristics in addition to information on the particle size and amount of fine particles by a novel and simple method different from the conventional ones. The present invention provides a fine particle detection material capable of producing particles and a detection method using the material, and provides a detection material for detecting hydrophobic fine particles in an environmental sample and a detection method using the material.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなる、微粒子検出材料が、上記課題を解決することを見出し、本発明をなすに至ったものである。 As a result of intensive research, the present inventors include a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism. Moreover, it has been found that a fine particle detection material in which POSS are crosslinked with each other via a methylene chain solves the above-mentioned problems, and has led to the present invention.

すなわち、本発明の第1の側面はかご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなるものであり、疎水性微粒子を検出するために使用されることを特徴とする、微粒子検出材料を提供することにある。 That is, the first aspect of the present invention contains a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and It is an object of the present invention to provide a fine particle detection material, which comprises cross-linking POSSs with each other via a methylene chain and is used for detecting hydrophobic fine particles.

本発明の第2の側面は、疎水性微粒子を検出する方法であって、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなる微粒子検出材料を使用することを特徴とする、上記疎水性微粒子を検出する方法を提供することにある。 The second aspect of the present invention is a method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises a POSS network polymer containing a cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer is solvatochromism. It is an object of the present invention to provide a method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises using a fine particle detection material having a chromic molecule showing the above and having POSS crosslinked with each other via a methylene chain.

本発明の微粒子検出材料を用いることで、環境溶液中に、疎水性微粒子、特に、粒径1μm未満のナノサイズのプラスチック微粒子があるかどうか、またその含有量が、光を照射するだけで判別が可能となる。この発光色変化は大きく、分光光度計等の分光装置による測定はもちろん、目視での判別が可能であり、きわめて簡便な検出手法が提供される。 By using the fine particle detection material of the present invention, whether or not there are hydrophobic fine particles, particularly nano-sized plastic fine particles having a particle size of less than 1 μm, in the environmental solution, and the content thereof can be determined only by irradiating light. Is possible. This change in emission color is large, and it is possible to perform visual discrimination as well as measurement by a spectrophotometer or the like, and an extremely simple detection method is provided.

実施例1で得られた本発明のPOSSネットワークポリマーを粒径の異なる各種微粒子と混合した際の発光スペクトルの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the emission spectrum when the POSS network polymer of this invention obtained in Example 1 was mixed with various fine particles having different particle diameters.

比較例1で得られたクマリンPOSSを粒径の異なる各種微粒子と混合した際の発光スペクトルの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the emission spectrum when the coumarin POSS obtained in Comparative Example 1 is mixed with various fine particles having different particle diameters.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の微粒子検出材料は、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分とする。POSSは、主鎖骨格がSiO結合からなるシロキサン系の化合物で、(RSiO1.5の組成式で表されるシルセスキオキサンの1種でありn=8、10又は12のPOSSが報告されている。本発明においては、いずれのPOSSを用いることも可能である。合成が比較的容易であるという観点から、n=8を代表して以下説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The fine particle detection material of the present invention contains cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component. POSS is a siloxane-based compound whose main clavicle is composed of a SiO bond, and is a kind of silsesquioxane represented by the composition formula of (RSiO 1.5 ) n , and has n = 8, 10 or 12 POSS. It has been reported. In the present invention, any POSS can be used. From the viewpoint of relatively easy synthesis, the following description will be made on behalf of n = 8.

かご型シルセスキオキサン(POSS)は、(RSiO1.5の組成を有しており、下記式[I]に示されているような立体構造を有し、シリカの立方体構造を中心に、頂点に有機官能基を持つ物質を総称している。

Figure 2020134200
式中、RはH(水素原子)または有機官能基(R’)を有するリンカーであり、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。なお、有機官能基(R’)を有するリンカーは1つ以上、好ましくは2つ以上、より好ましくは3つ以上、最も好ましくは8である。 The cage-type silsesquioxane (POSS) has a composition of (RSiO 1.5 ) 8 and has a three-dimensional structure as shown in the following formula [I], mainly having a cubic structure of silica. In addition, it is a general term for substances having an organic functional group at the apex.
Figure 2020134200
In the formula, R is a linker having H (hydrogen atom) or an organic functional group (R'), which may be the same or different. The number of linkers having an organic functional group (R') is one or more, preferably two or more, more preferably three or more, and most preferably eight.

本発明においては、かご型シルセスキオキサン(POSS)分子が、他のPOSS分子と有機官能基(R’)を介して結びついていない化合物を「POSS」と表記し、POSSが有機官能基(R’)を介して他のPOSS分子と三次元的に化学結合で結びつきあっている形態の化合物(ポリマー)を、「ネットワークPOSSポリマー」あるいは「POSSネットワークポリマー」と表記する。なお、ネットワークPOSSポリマーは、Rが互いに同一の1種のPOSS分子同士が有機官能基(R’)を介して結びつく化合物に限られず、Rが互いに異なる2種以上のPOSS分子同士が有機官能基(R’)を介して結びつく化合物であってもよい。 In the present invention, a compound in which a cage-type silsesquioxane (POSS) molecule is not bound to another POSS molecule via an organic functional group (R') is referred to as "POSS", and POSS is an organic functional group (POSS). A compound (polymer) in the form of being three-dimensionally chemically bonded to another POSS molecule via R') is referred to as "network POSS polymer" or "POSS network polymer". The network POSS polymer is not limited to a compound in which one type of POSS molecules having the same R are bound to each other via an organic functional group (R'), and two or more types of POSS molecules having different Rs are organic functional groups. It may be a compound bound via (R').

本発明のPOSSネットワークポリマーは、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子(以下、単に、「クロミック分子」ということもある。)を有し、該ソルバトクロミズムを示すクロミック分子はリンカー(L)を介してPOSSに結合している。 The POSS network polymer of the present invention has a chromic molecule exhibiting solvatochromism (hereinafter, may be simply referred to as “chromic molecule”), and the chromic molecule exhibiting the solvatochromism is via a linker (L). It is bound to POSS.

クロミック分子は、外部からの刺激により色が変わる現象であるクロミズムの性質を有する分子である。「ソルバトクロミズム」とは、クロミズムの現象に加え、さらに溶媒の極性に応じて色が変化するという現象を示す性質を意味している。 A chromic molecule is a molecule that has the property of chromism, which is a phenomenon in which the color changes due to an external stimulus. "Solvatochromism" means a property showing a phenomenon that the color changes according to the polarity of a solvent in addition to the phenomenon of chromism.

リンカー(L)は、式[I]における有機官能基(R’)を有するリンカー(R)に代えて表現したものである。リンカーとしては、種々の有機官能基、好ましくは末端に有機官能基を有する基、例えば、アミノ基、ビニル基、グリシジル基等が挙げられ、それらのリンカーが、POSSの8頂点に導入される。それらの中でも水溶性を保持するために、極性基を有し、かつ、下記する架橋剤と結合するための末端官能基を有していることが好ましく、比較的合成が容易なことから、アミノアルキル基が最も好ましく例示される。アミノアルキル基のアルキル基としては、炭素数1〜5、好ましくは2〜4、最も好ましくは3である。また、末端のアミノ基はアンモニウムイオンの形態でも良く、その場合、対の陰イオンとしては、特に限定されないが、塩酸塩、硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩等が例示される。それらのリンカーの導入は、すでに知られている方法により導入される。例えば、リンカーとして、3−アミノプロピルを導入するには、3−アミノプロピルトリエトキシシランをメタノールに溶解し、塩酸により縮合することにより行うことができる。 The linker (L) is represented in place of the linker (R) having an organic functional group (R') in the formula [I]. Examples of the linker include various organic functional groups, preferably groups having an organic functional group at the terminal, for example, an amino group, a vinyl group, a glycidyl group and the like, and these linkers are introduced into the eight vertices of POSS. Among them, in order to maintain water solubility, it is preferable to have a polar group and a terminal functional group for binding to the following cross-linking agent, and amino acids are relatively easy to synthesize. Alkyl groups are most preferably exemplified. The alkyl group of the aminoalkyl group has 1 to 5 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, and most preferably 3 carbon atoms. Further, the terminal amino group may be in the form of ammonium ion, and in that case, the pair of anions is not particularly limited, and examples thereof include hydrochloride, nitrate, acetate, and sulfate. The introduction of those linkers is carried out by a method already known. For example, the introduction of 3-aminopropyl as a linker can be carried out by dissolving 3-aminopropyltriethoxysilane in methanol and condensing it with hydrochloric acid.

本発明においては、微粒子表面の極性、特に、疎水性を認識し、溶媒の極性に応じて変化を示すソルバトクロミック分子が使用される。 In the present invention, a solvertochromic molecule that recognizes the polarity of the surface of fine particles, particularly hydrophobicity, and changes depending on the polarity of the solvent is used.

該ソルバトクロミック分子としては、分子内電荷移動遷移(ICT)性の分子が好ましく例示される。ICTとは、電子供与基と電子求引基を有する共役系化合物に見られる現象で、分子内で電荷の偏りを生じるために、溶媒分子の極性によって基底状態や励起状態のエネルギー準位が変化し、結果として発色や蛍光色も変化する現象である。本発明においては、その検出感度の高さから、発光性ソルバトクロミック分子が好ましい。なお、クロミズムの概念は厳密には環境の変化に色の変化が伴う現象であるが、発光性ソルバトクロミック分子の場合、一般的に発光色の変化に伴い発光強度が変化することが知られており、本発明においては色変化には、無色から発色への変化およびその逆も含まれることとする。 As the solvertochromic molecule, an intramolecular charge transfer transition (ICT) -type molecule is preferably exemplified. ICT is a phenomenon found in conjugated compounds having an electron donating group and an electron attracting group, and the energy level of the ground state or excited state changes depending on the polarity of the solvent molecule because the charge is biased in the molecule. As a result, the color development and the fluorescent color also change. In the present invention, a luminescent solver chromic molecule is preferable because of its high detection sensitivity. Strictly speaking, the concept of chromism is a phenomenon in which a change in the environment is accompanied by a change in color, but in the case of a luminescent solvertochromic molecule, it is generally known that the emission intensity changes as the emission color changes. Therefore, in the present invention, the color change includes the change from colorless to color development and vice versa.

該ICT性分子はさらに、色変化が大きくなるという観点から、ねじれ型分子内電荷移動(TICT)性であることが望ましい。TICTは、電子供与基からの電子移動が生じた後、電子供与基が捩れることで共役から外れるため、より大きな発光波長変化を示す。本発明におけるTICT性分子の構造は特に限定されないが、電子供与基としては、(ジ)アルキルアミノ基(モノアルキルアミノ基およびジアルキルアミノ基の両者を表す。)、フェニル基等の他、アルキル基、アルコキシ基に嵩高い置換基が導入された官能基が例示される。電子求引基としては、カルボキシル基、シアノ基、シアナト基、チオシアナト基、アルデヒド基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノカルボニル基、チオカルボキシル基及びその塩、ジチオカルボキシル基、チオカルボニル基、アシル基、チオアシル基、スルフィン酸基、スルホン酸基、スルフィニル基、スルホニル基、オキシスルホニル基、チオスルホニル基、アミノスルホニル基などが例示される。電子供与基あるいは電子求引基そのものが共役系である場合は、両者が直接結合されていてもよいが、共役系でない場合は、芳香族化合物等の共役系化合物を介して結合されている必要がある。 It is desirable that the ICT molecule has a staggered intramolecular charge transfer (TICT) property from the viewpoint of increasing the color change. TICT exhibits a larger emission wavelength change because after electron transfer from the electron donating group occurs, the electron donating group is twisted to be out of conjugation. The structure of the TICT-based molecule in the present invention is not particularly limited, but the electron donating group includes a (di) alkylamino group (representing both a monoalkylamino group and a dialkylamino group), a phenyl group and the like, as well as an alkyl group. , A functional group in which a bulky substituent is introduced into an alkoxy group is exemplified. Examples of the electron attracting group include a carboxyl group, a cyano group, a cyanato group, a thiocyanato group, an aldehyde group, a nitro group, a nitroso group, an aminocarbonyl group, a thiocarboxyl group and a salt thereof, a dithiocarboxyl group, a thiocarbonyl group, and an acyl group. Examples thereof include a thioacyl group, a sulfinic acid group, a sulfonic acid group, a sulfinyl group, a sulfonyl group, an oxysulfonyl group, a thiosulfonyl group and an aminosulfonyl group. If the electron donating group or the electron attracting group itself is a conjugated system, both may be directly bonded, but if it is not a conjugated system, it must be bonded via a conjugated compound such as an aromatic compound. There is.

この内、電子供与基はその供与性の強さからジアルキルアミノ基が、電子求引基は、上述したアルキルアミノ基を頂点に有するPOSSと結合させる観点から、カルボキシル基が好ましい。そして、電子供与基と電子求引基が結合されている芳香族化合物としては、置換位置と置換基によって、吸収、発光波長、発光輝度を調節することが可能なものが好ましく、ベンゼン環、クマリン骨格、ピロメテン骨格、キサンテン骨格等を有する化合物(誘導体)が例示される。この内、可視光領域の幅広い波長での調節が可能なこと、適度に疎水性を有していること、比較的安価であるといった観点から、クマリン骨格の化合物(クマリン誘導体)が好ましい。クマリン誘導体の中でも、好ましくはジアルキルアミノ基およびカルボキシル基を有するクマリン誘導体、例えば、ジエチルアミノ基およびカルボキシル基を有するクマリン化合物、特に、7−ジエチルアミノクマリン−3−カルボン酸が最も好ましく例示される。 Of these, the electron donating group is preferably a dialkylamino group from the viewpoint of the strength of its donating property, and the electron attracting group is preferably a carboxyl group from the viewpoint of binding to the POSS having the above-mentioned alkylamino group at the apex. As the aromatic compound to which the electron donating group and the electron attracting group are bonded, it is preferable that the absorption, emission wavelength, and emission brightness can be adjusted by the substitution position and the substituent, and the benzene ring and the xanthene are preferable. Examples of compounds (derivatives) having a skeleton, a pyrromethene skeleton, a xanthene skeleton, and the like. Of these, a coumarin skeleton compound (coumarin derivative) is preferable from the viewpoints of being able to be adjusted in a wide range of wavelengths in the visible light region, having moderate hydrophobicity, and being relatively inexpensive. Among the coumarin derivatives, a coumarin derivative having a dialkylamino group and a carboxyl group, for example, a coumarin compound having a diethylamino group and a carboxyl group, particularly a 7-diethylaminocoumarin-3-carboxylic acid is most preferably exemplified.

POSSへのクロミック分子の導入方法は、POSSの頂点の末端基(リンカー)に応じて既知の手法に従って行えばよい。例えば、リンカー末端のアミノ基とクロミック分子内のカルボキシル基の縮合、即ち、アミド結合を形成させる既知の方法が挙げられる。この方法は、カルボジイミド系、イミダゾール系縮合剤、トリアジン系縮合剤、ウロニウム系縮合剤、ハロウロニウム系縮合剤などを用いて縮合が行われる。これらの縮合剤の中でも、極性の高い溶媒でも使用可能な点、温和な条件での反応が可能である点から、トリアジン系縮合剤が最も好ましく、市販されている4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリドn水和物(DMT−MM)が好まれる。 The method for introducing the chromic molecule into the POSS may be carried out according to a known method depending on the terminal group (linker) at the apex of the POSS. For example, a known method for forming an amide bond by condensing an amino group at the linker terminal with a carboxyl group in a chromic molecule can be mentioned. In this method, condensation is carried out using a carbodiimide-based, imidazole-based condensing agent, triazine-based condensing agent, uronium-based condensing agent, halouronium-based condensing agent, or the like. Among these condensing agents, triazine-based condensing agents are most preferable because they can be used in highly polar solvents and can be reacted under mild conditions, and 4- (4,6-dimethoxy) on the market is the most preferable. -1,3,5-triazine-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride n hydrate (DMT-MM) is preferred.

本発明のPOSSネットワークポリマーは、クロミック分子を有しており、その含有量はPOSSへのクロミック分子を導入の割合(導入率)で示される。該導入率は、特に限定されないが、平均してPOSS頂点(8頂点)の5%から50%が好ましく、10%から30%が最も好ましい。導入率がこの範囲を下回る場合、蛍光色素としての効果が期待できず、また、この範囲を上回る場合、下記するPOSSの架橋が困難となる。なお、本発明における導入率とは、POSS全分子に存在するクロミック分子が導入可能な総官能基に対して、実際にクロミック分子が導入された割合(平均)であり、必ずしもPOSS1分子に対し、クロミック分子が上記導入率で導入されている必要はない。 The POSS network polymer of the present invention has chromic molecules, and the content thereof is indicated by the rate of introduction of chromic molecules into POSS (introduction rate). The introduction rate is not particularly limited, but is preferably 5% to 50%, and most preferably 10% to 30% of the POSS vertices (8 vertices) on average. If the introduction rate is lower than this range, the effect as a fluorescent dye cannot be expected, and if it exceeds this range, the following POSS cross-linking becomes difficult. The introduction rate in the present invention is the ratio (average) of the chromic molecules actually introduced to the total functional groups into which the chromic molecules present in all POSS molecules can be introduced, and is not necessarily the ratio (average) of the chromic molecules to one POSS molecule. It is not necessary that the chromic molecule is introduced at the above introduction rate.

クロミック分子の導入率は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて算出できる。具体的には、H-NMRスペクトルを測定し、POSSの有機官能基に由来するピークのうち、最も高磁場側のピーク面積(A)と最も低磁場側のピーク面積(A)を比較すればよい。これは、最も高磁場側のピークはクロミック分子導入によるピークシフトがほとんど起こらないのに対し、最も低磁場側のピークはピークシフトを起こし、面積が減少するためである。例えば、アミノプロピル基(リンカー)を官能基とするPOSSにクロミック分子を導入し、重溶媒としてDMSO−d6を用いた場合、0.7ppm付近のピーク面積(A)と2.8ppm付近のピーク面積(A)から算出可能である。
具体的には、次の式より算出する。ただし、この式はPOSSネットワークポリマーとする前のPOSSにおける式である。
[導入率(%)]=[A−A]×100/A
The introduction rate of chromic molecules can be calculated using a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR). Specifically, 1 H-NMR spectrum is measured, and among the peaks derived from the organic functional groups of POSS, the peak area on the highest magnetic field side (A H ) and the peak area on the lowest magnetic field side ( AL ) are determined. Just compare. This is because the peak on the highest magnetic field side hardly causes a peak shift due to the introduction of chromic molecules, whereas the peak on the lowest magnetic field side causes a peak shift and the area decreases. For example, aminopropyl group (linkers) introducing a chromic molecule into POSS to the functional group, the use of DMSO-d6 as a deuterated solvent, the peak around 2.8ppm peak area in the vicinity of 0.7 ppm (A H) It can be calculated from the area ( AL ).
Specifically, it is calculated from the following formula. However, this formula is the formula in POSS before making it a POSS network polymer.
[Introduction ratio (%)] = [A H -A L] × 100 / A H

本発明のPOSSネットワークポリマーは、POSS同士がメチレン鎖を介して結合、架橋されてなるものであり、より具体的には、リンカー(L)を介してPOSS同士がメチレン鎖を有する架橋剤によって結合・架橋されてなるものである。メチレン鎖は直鎖状でも、分岐鎖を有していても良い。該メチレン鎖の長さは特に規定されないが、1〜18が好ましく、より好ましくは2〜12、最も好ましいのは2〜8である。炭素数がこれ以上長いと、POSSネットワークポリマーの水溶性が低下し、好ましくない。 The POSS network polymer of the present invention is formed by bonding and cross-linking POSS to each other via a methylene chain, and more specifically, POSS to each other via a linker (L) by a cross-linking agent having a methylene chain.・ It is a bridge. The methylene chain may be linear or may have a branched chain. The length of the methylene chain is not particularly specified, but is preferably 1 to 18, more preferably 2 to 12, and most preferably 2 to 8. If the number of carbon atoms is longer than this, the water solubility of the POSS network polymer is lowered, which is not preferable.

メチレン鎖を有する架橋剤のメチレン鎖末端官能基は特に限定されるものではないが、POSSの頂点のリンカーの官能基、好ましくは末端官能基に応じて適宜選択すれば良い。 The methylene chain terminal functional group of the cross-linking agent having a methylene chain is not particularly limited, but may be appropriately selected depending on the functional group of the linker at the apex of POSS, preferably the terminal functional group.

本発明に適用できる具体的架橋剤としては、炭素数2〜10、好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは4〜10のジカルボン酸、特に、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸等、好ましくはコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸等、より好ましくは、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が例示される。 Specific cross-linking agents applicable to the present invention include dicarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, particularly suberic acid, maronic acid, suberic acid, glutaric acid. Adiponic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 3-ethyl-3-methylglutaric acid, etc., preferably succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 3 -Ethyl-3-methylglutaric acid and the like, more preferably succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid and the like are exemplified.

POSS同士をメチレン鎖によって架橋するには、リンカーの有する官能基と、架橋剤の有する官能基を反応させ結合させればよい。例えば、リンカーとしてアミノアルキル基を頂点に有するPOSSを結合、架橋させる場合、架橋剤のメチレン鎖末端基はカルボキシル基であることが好ましい。この場合、POSSを架橋剤で結合、架橋させるには、上記したアミド結合を形成させる方法に従えば良い。 In order to crosslink POSS with each other by a methylene chain, the functional group of the linker and the functional group of the crosslinking agent may be reacted and bonded. For example, when POSS having an aminoalkyl group at the apex is bonded and crosslinked as a linker, the methylene chain terminal group of the crosslinking agent is preferably a carboxyl group. In this case, in order to bond and crosslink the POSS with a cross-linking agent, the above-mentioned method for forming an amide bond may be followed.

POSSの架橋度は、10〜80%、好ましくは20〜70%程度である。架橋度が大きすぎると、水溶性を得るのが困難であり、小さすぎると、ネットワークによるクロミック分子導入POSSの凝集抑制効果は見込めない。架橋度の調整は、POSS1分子に対して作用させる架橋剤の量を調整することにより行うことができる。また、架橋度は、前述したクロミック分子の導入率と同じくH-NMRスペクトルにより算出できる。具体的には、H NMRスペクトルを測定し、POSSの有機官能基に由来するピークのうち、最も高磁場側のピーク面積(A)と最も低磁場側のピーク面積(A)を比較し、クロミック分子の導入率を差し引けばよい。具体的には、次の式より算出する。
[架橋度(%)]=[A−A]×100/A−クロミック分子導入率
なお、本発明における架橋度とは、POSS全分子に存在する架橋可能な総官能基に対して、実際にメチレン鎖によって架橋された平均割合であり、必ずしもPOSS1分子に対し、該架橋度で架橋されている必要はない。
The degree of cross-linking of POSS is about 10 to 80%, preferably about 20 to 70%. If the degree of cross-linking is too large, it is difficult to obtain water solubility, and if it is too small, the effect of suppressing aggregation of the chromic molecule-introduced POSS by the network cannot be expected. The degree of cross-linking can be adjusted by adjusting the amount of the cross-linking agent acting on one POSS molecule. Further, the degree of cross-linking can be calculated from the 1 H-NMR spectrum as well as the introduction rate of the chromic molecule described above. Specifically, 1 H NMR spectrum is measured, and among the peaks derived from the organic functional groups of POSS, the peak area (A H ) on the highest magnetic field side and the peak area ( AL ) on the lowest magnetic field side are compared. Then, the introduction rate of chromic molecules should be subtracted. Specifically, it is calculated from the following formula.
Crosslinking degree (%)] = [A H -A L] × 100 / A H - chromic molecule introduction rate should be noted that the degree of crosslinking in the present invention, with respect crosslinkable total functional groups present in the POSS whole molecule , It is the average ratio actually crosslinked by the methylene chain, and it is not always necessary that the POSS1 molecule is crosslinked with the degree of crosslink.

クロミック分子の導入と、架橋を行う順序は、特に限定されるものではないが、クロミック分子の導入を先に行うほうが好ましい。先に架橋を行うと、有機官能基とクロミック分子の接触確率が低下し、クロミック分子の導入が困難となるからである。 The order of introduction of the chromic molecule and cross-linking is not particularly limited, but it is preferable to introduce the chromic molecule first. This is because if cross-linking is performed first, the contact probability between the organic functional group and the chromic molecule decreases, and it becomes difficult to introduce the chromic molecule.

本発明のPOSSネットワークポリマーは、水溶性である。ここで、「水溶性」とは、POSSネットワークポリマーが、水1リットルに対して、乾燥重量において少なくとも0.1g以上、好ましくは0.5g以上、より好ましくは0.8g以上、さらにより好ましくは1.0g以上溶解する場合をいう。 The POSS network polymer of the present invention is water soluble. Here, "water-soluble" means that the POSS network polymer is at least 0.1 g or more, preferably 0.5 g or more, more preferably 0.8 g or more, still more preferably 0.8 g or more in dry weight with respect to 1 liter of water. It refers to the case where 1.0 g or more is dissolved.

水溶性のPOSSネットワークポリマーを得るには、上記方法に従って合成した固体状のネットワークポリマーに水を加え、攪拌や静置、超音波処理等により水溶性成分を水に溶解させた後、濾過や遠心分離等の分離操作により水溶性画分のみを分離すれば良い。このようにして得られた水溶性画分は、そのまま微粒子の検出に用いても良いし、保存のために公知の手法により適宜濃縮、希釈、乾燥し、所望の濃度の水溶液、あるいは固体状態にしても良い。 To obtain a water-soluble POSS network polymer, water is added to the solid network polymer synthesized according to the above method, the water-soluble component is dissolved in water by stirring, standing, sonication, etc., and then filtration or centrifugation is performed. Only the water-soluble fraction needs to be separated by a separation operation such as separation. The water-soluble fraction thus obtained may be used as it is for detecting fine particles, or may be appropriately concentrated, diluted, and dried by a known method for storage to obtain an aqueous solution having a desired concentration or a solid state. You may.

本発明のPOSSネットワークポリマーは、疎水性微粒子を検出することができ、該POSSネットワークポリマーを含む微粒子検出材料は、疎水性微粒子を検出するために使用することが可能となる。
しかして、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖によって架橋されてなるものであり、疎水性微粒子を検出するために使用されることを特徴とする、微粒子検出材料が提供される。
本発明のPOSSネットワークポリマーは、水溶性であるため、該微粒子検出材料は、水域の環境サンプルの測定を行うことができる。
The POSS network polymer of the present invention can detect hydrophobic fine particles, and the fine particle detection material containing the POSS network polymer can be used to detect hydrophobic fine particles.
Thus, a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component is contained, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are crosslinked with each other by a methylene chain. Provided is a microparticle detection material, characterized in that it is used for detecting hydrophobic microparticles.
Since the POSS network polymer of the present invention is water-soluble, the fine particle detection material can measure an environmental sample in a water area.

本発明の微粒子検出材料が検出対象として特に適した微粒子は、表面が一定の疎水性を有する微粒子である。具体的には、バルク時の水接触角にして60°以上を示す成分からなる微粒子である。そのような微粒子であれば、有機物でも、無機物でもよく、また、粒子の表面が疎水性を有する成分により、加工、コーティングされている粒子も検出対象粒子である。
接触角は、液体の固体の表面上での濡れ広がりやすさを示す指標である。液体が水の場合、水接触角といい、値が小さいほど親水性であり、大きいほど疎水性であることを示す。本発明における水接触角は、静止した固体表面上での接触角である「静的接触角」を意味する。水接触角(θ)を求める方法とは、対象の物質の固体表面に、重力の影響を無視できる程度の少量の水を滴下し、形成された水滴の接触半径(r)と高さ(h)から次式によって算出される。
θ=2arctan(h/r)
微粒子表面の接触角を求める手法は、簡便な手法では困難であるため、微粒子を形成する物質のバルク(一般的な大きさの固体)状態の水接触角を適用する。ポリマーを始めとするバルク状態の水接触角は各種文献で報告されており、本発明で例示されるポリマーはそれらに基づく。本発明で例示されるポリマーで、水接触角が未知の場合は、試験片を作製し上記の方法で測定すればよい。また、本発明においては、バルク時の水接触角にして60°以上を示す特性を「疎水性」ということにする。
The fine particles to which the fine particle detection material of the present invention is particularly suitable as a detection target are fine particles having a certain hydrophobic surface. Specifically, it is a fine particle composed of a component showing a water contact angle of 60 ° or more at the time of bulk. Such fine particles may be organic or inorganic, and particles whose surface is processed and coated with a hydrophobic component are also detection target particles.
The contact angle is an index showing the ease of wetting and spreading on the surface of a liquid solid. When the liquid is water, it is called the water contact angle, and the smaller the value, the more hydrophilic it is, and the larger the value, the more hydrophobic it is. The water contact angle in the present invention means a "static contact angle" which is a contact angle on a stationary solid surface. The method of determining the water contact angle (θ) is to drop a small amount of water on the solid surface of the target substance so that the influence of gravity can be ignored, and the contact radius (r) and height (h) of the formed water droplets. ) Is calculated by the following formula.
θ = 2 arctan (h / r)
Since it is difficult to determine the contact angle on the surface of fine particles by a simple method, the water contact angle in the bulk (solid size of a general size) state of the substance forming the fine particles is applied. The water contact angle in the bulk state including the polymer has been reported in various documents, and the polymer exemplified in the present invention is based on them. In the polymer exemplified in the present invention, when the water contact angle is unknown, a test piece may be prepared and measured by the above method. Further, in the present invention, the characteristic showing a water contact angle of 60 ° or more at the time of bulk is referred to as "hydrophobicity".

バルク時の水接触角(以下、単に、「水接触角」という(「バルク接触角」ということもある。)にして60°以上を有する成分として、より具体的には、各種の有機ポリマー、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)(水接触角:66〜67°)、ポリ乳酸(PLA)(水接触角:76〜88°)、ポリスチレン(PS)(水接触角:81〜91°)、ポリプロピレン(PP)(水接触角:104°)、ポリエチレン(PE)(水接触角:94°)、ポリアミド(PA)(水接触角:70°)、フッ素樹脂(水接触角:82〜108°)、ポリエチレンテレフタレート(PET)(水接触角:81°)、ポリ塩化ビニル(PVC)(水接触角:87°)、ポリイミド(PI)(水接触角:68〜76°)、ポリカーボネート(水接触角:80°)(非特許文献6〜13参照)などが例示される。水接触角が、ある範囲の値を有する場合、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)(水接触角(バルク接触角):66〜67°)のような場合、本発明においては、その下限値の水接触角が60°以上を有する場合を「疎水性」という。
非特許文献6:日本レオロジー学会誌(2012)、Vol.40、No.3、143-149
非特許文献7:高分子論文集(2014)、Vol.71、No.8、343-351
非特許文献8:Progress in Polymer Science(2010)、Vol.35、338-356
非特許文献9:日本ゴム協会誌(1987)、Vol.60、No.5、246-255
非特許文献10:Langmuir(2007)、vol.23、9785-9793
非特許文献11:表面技術(1995)、Vol.46、No.11、1050-1053
非特許文献12:ポリイミドの最近の進歩(1995)、70-73
非特許文献13:秋田高専研究紀要(2000)、Vol.35、42-46
As a component having a water contact angle at the time of bulk (hereinafter, simply referred to as "water contact angle" (also referred to as "bulk contact angle") of 60 ° or more, more specifically, various organic polymers. For example, polymethyl methacrylate (PMMA) (water contact angle: 66 to 67 °), polylactic acid (PLA) (water contact angle: 76 to 88 °), polystyrene (PS) (water contact angle: 81 to 91 °). , Polypropylene (PP) (water contact angle: 104 °), polyethylene (PE) (water contact angle: 94 °), polyamide (PA) (water contact angle: 70 °), fluororesin (water contact angle: 82 to 108 °) °), Polyethylene terephthalate (PET) (water contact angle: 81 °), polyvinyl chloride (PVC) (water contact angle: 87 °), polyimide (PI) (water contact angle: 68-76 °), polycarbonate (water) Contact angle: 80 °) (see Non-Patent Documents 6 to 13) and the like. When the water contact angle has a value in a certain range, for example, polymethyl methacrylate (PMMA) (water contact angle (bulk contact)). Angle): In the case of 66 to 67 °), in the present invention, the case where the lower limit value of the water contact angle is 60 ° or more is referred to as “hydrophobicity”.
Non-Patent Document 6: Journal of Japanese Rheology Society (2012), Vol.40, No.3, 143-149
Non-Patent Document 7: Polymer Papers (2014), Vol.71, No.8, 343-351
Non-Patent Document 8: Progress in Polymer Science (2010), Vol.35, 338-356
Non-Patent Document 9: Journal of Japan Rubber Association (1987), Vol.60, No.5, 246-255
Non-Patent Document 10: Langmuir (2007), vol.23, 9785-9793
Non-Patent Document 11: Surface Technology (1995), Vol.46, No.11, 1050-1053
Non-Patent Document 12: Recent Advances in Polyimide (1995), 70-73
Non-Patent Document 13: Bulletin of Akita National College of Technology (2000), Vol.35, 42-46

本発明の第2の側面は、疎水性微粒子を検出する方法であって、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖によって架橋されてなることを特徴とする微粒子検出材料を使用することを特徴とする、上記疎水性微粒子を検出する方法に関する。 The second aspect of the present invention is a method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises a POSS network polymer containing a cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer is solvatochromism. The present invention relates to a method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises using a fine particle detection material having a chromic molecule showing the above and characterized in that POSS are crosslinked with each other by a methylene chain.

本方法で使用する微粒子検出材料は、上記したものを使用する。該微粒子検出材料は、POSS化合物をメチレン鎖で架橋したPOSSネットワークポリマー構造を有しており、微粒子への吸着能を有する。また、該POSSネットワークポリマーは、特定のクロミック分子が導入されており、微粒子に吸着している場合と、それ以外の場合で発光色を変化させることができる。特に、ねじれ型分子内電荷移動を示すソルバトクロミック分子を導入した場合、ネットワーク内の凝集部位とそれ以外の部分で異なる発光色を示すため二峰性の発光スペクトルを持つようになる。さらに、その両者の比を、微粒子に吸着している場合と、それ以外の場合で変化させることが可能となる。その変化は、微粒子表面の疎水性に起因し、粒径が小さく、一定以上の水接触角を示す疎水性微粒子のみに応答する。ある程度の精度で検出可能な疎水性微粒子は、その粒径が1μm未満、特に、粒径1μm未満〜約20nm、中でも約600nm〜約20nmの疎水性微粒子である。それらの粒子を検出するメカニズムは、明らかではないが、粒径により見かけの接触角が変化し、より小さい粒子で疎水性が高くなっているためと考えている。なお、本発明において、「粒径」とは、光散乱強度基準の平均粒子径を意味している。 As the fine particle detection material used in this method, the above-mentioned material is used. The fine particle detection material has a POSS network polymer structure in which a POSS compound is crosslinked with a methylene chain, and has an ability to adsorb to fine particles. Further, the POSS network polymer has a specific chromic molecule introduced therein, and the emission color can be changed depending on whether it is adsorbed on fine particles or not. In particular, when a solvertochromic molecule showing staggered intramolecular charge transfer is introduced, it has a bimodal emission spectrum because it exhibits different emission colors at the aggregation site and the other portion in the network. Further, the ratio of the two can be changed depending on whether the particles are adsorbed on the fine particles or not. The change is due to the hydrophobicity of the surface of the fine particles, and responds only to hydrophobic fine particles having a small particle size and exhibiting a water contact angle of a certain level or more. The hydrophobic fine particles that can be detected with a certain degree of accuracy are hydrophobic fine particles having a particle size of less than 1 μm, particularly, a particle size of less than 1 μm to about 20 nm, and particularly about 600 nm to about 20 nm. The mechanism for detecting these particles is not clear, but it is thought that the apparent contact angle changes depending on the particle size, and the smaller particles become more hydrophobic. In the present invention, the "particle size" means the average particle size based on the light scattering intensity.

上記疎水性微粒子を検出する方法は、より詳細には、
かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなることを特徴とする微粒子検出材料および水を含有する検出液を用意する検出液準備工程;
検出液準備工程で作製された検出液と、微粒子を含有する環境サンプル溶液とを混合して試料溶液を作製する試料溶液作製工程;
試料溶液作製工程で得られた試料溶液に励起光を照射する照射工程、および
照射工程によって試料溶液から発せられる発光を解析する発光解析工程;
を含む。
The method for detecting the hydrophobic fine particles is described in more detail.
It contains a POSS network polymer containing a cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are crosslinked with each other via a methylene chain. Detection liquid preparation step of preparing a detection liquid containing a fine particle detection material and water, which is characterized by the above:
A sample solution preparation step in which a detection solution prepared in the detection solution preparation step and an environmental sample solution containing fine particles are mixed to prepare a sample solution;
An irradiation step of irradiating the sample solution obtained in the sample solution preparation step with excitation light, and a luminescence analysis step of analyzing the luminescence emitted from the sample solution by the irradiation step;
including.

検出液準備工程
検出液準備工程で使用する「かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖によって架橋されてなることを特徴とする微粒子検出材料」は、上記したものを使用する。
Detection liquid preparation step The POSS network polymer containing "cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component" used in the detection liquid preparation step is contained, and the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism. Further, as the "fine particle detection material" characterized in that the POSS are crosslinked with each other by a methylene chain, the above-mentioned material is used.

上記微粒子検出材料は、水と混合され、POSSネットワークポリマー中のクロミック分子換算で、0.1mM〜10mM、より好ましくは0.5mM〜5mMとなるように混合する。この濃度を上回っても下回っても、発光色変化を伴うような凝集が起こらないか、あるいは、凝集が強すぎるため、プラスチック微粒子等の表面が疎水性微粒子との相互作用が困難となる。 The fine particle detection material is mixed with water and mixed so as to have a chromic molecule equivalent of 0.1 mM to 10 mM, more preferably 0.5 mM to 5 mM in the POSS network polymer. Even if the concentration exceeds or falls below this concentration, aggregation accompanied by a change in emission color does not occur, or the aggregation is too strong, so that it becomes difficult for the surface of plastic fine particles or the like to interact with hydrophobic fine particles.

検出液は、下記試料溶液作製工程に供する前に、上記水溶液濃度で一定時間保管することが好ましい。この操作を行うことで、ネットワークポリマーが凝集体を形成し、疎水性微粒子存在時とは異なる発光色を示すようになる。保管する時間としては、3時間以上が好ましく、12時間以上がより好ましい。この時間より短いと、凝集が不十分である場合がある。 The detection solution is preferably stored at the above aqueous solution concentration for a certain period of time before being subjected to the following sample solution preparation step. By performing this operation, the network polymer forms aggregates and exhibits a different emission color than in the presence of hydrophobic fine particles. The storage time is preferably 3 hours or more, more preferably 12 hours or more. If it is shorter than this time, aggregation may be insufficient.

上記濃度の検出液は、下記試料溶液作製工程において使用に供されるに際して希釈されるが、検出液準備工程において、下記希釈後の濃度に希釈調整し保管してもよい。 The detection solution having the above concentration is diluted when it is used for use in the following sample solution preparation step, but it may be diluted and adjusted to the concentration after the following dilution in the detection solution preparation step and stored.

試料溶液作製工程
次に、上記で得られた検出液を、環境サンプル溶液(水溶液)と混合する。
該混合に先立って上記検出液準備工程で得られた検出液を希釈することが好ましい。
希釈は、POSSネットワークポリマー中のクロミック分子換算で、0.1μM〜100μMであり、より好ましくは0.5μM〜50μMであり、最も好ましくは1.0μM〜20μMとなるような量で水で希釈する。この範囲を下回ると、色変化の検出限界以下となり、この範囲を上回ると、疎水性微粒子と未接触のネットワークポリマーの比率が高くなる結果、変化した発光色の発光強度が元の発光色の発光強度と比して弱くなり、その変化の識別が困難となる。
Sample solution preparation step Next, the detection solution obtained above is mixed with an environmental sample solution (aqueous solution).
It is preferable to dilute the detection liquid obtained in the detection liquid preparation step prior to the mixing.
The dilution is 0.1 μM to 100 μM, more preferably 0.5 μM to 50 μM, and most preferably 1.0 μM to 20 μM in terms of chromic molecules in the POSS network polymer. .. Below this range, the color change is below the detection limit, and above this range, the ratio of hydrophobic fine particles to uncontacted network polymer increases, and as a result, the emission intensity of the changed emission color is the emission of the original emission color. It becomes weaker than the strength, making it difficult to identify the change.

検出液と環境サンプル溶液(水溶液)との混合は、1:1(検出液:環境サンプル溶液)(体積比)の割合で行う。 The detection solution and the environmental sample solution (aqueous solution) are mixed at a ratio of 1: 1 (detection solution: environmental sample solution) (volume ratio).

照射工程
試料溶液作製工程で得られた試料溶液に励起光を照射する。
照射する光は、POSSネットワークポリマー中のクロミック分子を励起することのできる光を含んでいればよい。例えば、クロミック分子として、7−ジエチルアミノクマリン−3−カルボン酸を使用している場合、波長330〜480nmの励起光を照射すればよい。簡便には、市販のブラックライト等で照射してもよい。
Irradiation step The sample solution obtained in the sample solution preparation step is irradiated with excitation light.
The light to irradiate may include light capable of exciting chromic molecules in the POSS network polymer. For example, when 7-diethylaminocoumarin-3-carboxylic acid is used as the chromic molecule, it may be irradiated with excitation light having a wavelength of 330 to 480 nm. For convenience, it may be irradiated with a commercially available black light or the like.

発光解析工程
照射工程によって試料溶液から発せられる光、すなわち、発光(以下、「試料溶液発光」という。)を解析する。
Emission analysis step The light emitted from the sample solution by the irradiation step, that is, the luminescence (hereinafter referred to as "sample solution luminescence") is analyzed.

定性的に測定解析するのであれば、試料溶液に光を照射後、試料溶液発光と、検出液に同様に照射することで発せられる光(以下、「検出液発光」という。)とを目視観察で比較することが可能である。 For qualitative measurement and analysis, after irradiating the sample solution with light, visually observe the light emitted from the sample solution and the light emitted by irradiating the detection solution in the same manner (hereinafter referred to as "detection solution emission"). It is possible to compare with.

試料溶液発光が、検出液発光と異なる色の発光が目視観察されれば、試料溶液に粒径が1μm未満、顕著には1μm未満〜約20nm、より顕著には約600nm〜約20nm、さらにより顕著には、約500nm〜約20nmの疎水性微粒子が含まれていることを示している。その発光色の変化が大きいほど、より疎水性の高い微粒子、あるいは乃至かつ、より小さなナノ微粒子が含まれていることを示している。なお、本発明において、「発光色変化」とは、可視光線のスペクトル上での波長の差に相当する。例えば、クロミック分子として、7−ジエチルアミノクマリン−3−カルボン酸を使用している場合、含まれる疎水性微粒子の粒径が小さくなるにつれ、あるいは乃至かつ、微粒子表面の疎水性が高くなるにつれ試料溶液発光が、黄色→黄緑→青緑→青となって観察される。この目視観察により、粒径1μm未満の疎水性微粒子の存在を確認できる。また、目視観察される場合は、その発光色変化が大きいほど粒径1μm未満の疎水性微粒子の存在が多い、あるいは乃至かつ、微粒子表面の疎水性が高いことを示している。 If the emission of the sample solution is visually observed to emit a color different from that of the detection solution, the particle size of the sample solution is less than 1 μm, remarkably less than 1 μm to about 20 nm, more remarkably about 600 nm to about 20 nm, and more. Remarkably, it is shown that hydrophobic fine particles of about 500 nm to about 20 nm are contained. The larger the change in the emission color, the more hydrophobic fine particles or or smaller nanoparticles are contained. In the present invention, the "emission color change" corresponds to the difference in wavelength on the spectrum of visible light. For example, when 7-diethylaminocoumarin-3-carboxylic acid is used as the chromic molecule, the sample solution becomes smaller as the particle size of the contained hydrophobic fine particles becomes smaller, or as the hydrophobicity of the surface of the fine particles becomes higher. The luminescence is observed as yellow → yellow-green → blue-green → blue. By this visual observation, the presence of hydrophobic fine particles having a particle size of less than 1 μm can be confirmed. Further, when visually observed, it is shown that the larger the emission color change is, the more hydrophobic fine particles having a particle size of less than 1 μm are present, or the more hydrophobic the surface of the fine particles is.

定量的に測定解析するのであれば、分光光度計を用いて、検出液発光と、試料溶液発光との発光強度やスペクトル分布を測定比較する。TICT性のクロミック分子を使用した場合、通常、検出液発光のスペクトル分布においては、長波長側ピークと短波長側ピークの2つのピークが観察される。検出液発光と、試料溶液発光とのスペクトル分布を比べ、試料溶液発光のスペクトル分布に、短波長側ピークの強度増大が観察されれば、粒径1μm未満疎水性粒子が含まれていることを示しており、その強度変化が大きいほど、より粒子サイズの小さい微粒子の存在が多いこと、あるいは乃至かつ、微粒子表面の疎水性が高いことを示している。例えば、クロミック分子として、7−ジエチルアミノクマリン−3−カルボン酸を使用している場合、微粒子を含有しない検出液の場合、約470nmと約560nmに2つのピークが観察され、約560nmのピークが大部分を占める。それと比して、微粒子を含有する試料溶液の場合、約470nmのピーク強度が増大する。そして、粒径が小さい粒子が多い程、あるいは乃至かつ、微粒子表面の疎水性が高いほど、その強度の変化は大きくなる。 For quantitative measurement and analysis, a spectrophotometer is used to measure and compare the emission intensity and spectral distribution of the detection liquid emission and the sample solution emission. When a TICT-type chromic molecule is used, two peaks, a long wavelength side peak and a short wavelength side peak, are usually observed in the spectral distribution of the detection liquid emission. Comparing the spectral distributions of the detection liquid emission and the sample solution emission, if the spectral distribution of the sample solution emission shows an increase in the intensity of the peak on the short wavelength side, it means that hydrophobic particles having a particle size of less than 1 μm are contained. It is shown that the larger the change in strength, the more fine particles having a smaller particle size are present, or the more hydrophobic the surface of the fine particles is. For example, when 7-diethylaminocoumarin-3-carboxylic acid is used as the chromic molecule, two peaks are observed at about 470 nm and about 560 nm in the case of the detection solution containing no fine particles, and the peak at about 560 nm is large. Occupy a part. In comparison, in the case of a sample solution containing fine particles, the peak intensity at about 470 nm increases. The more particles with a smaller particle size, or the higher the hydrophobicity of the surface of the fine particles, the greater the change in the strength.

POSSネットワークポリマーを形成する架橋メチレン鎖の長さを変えることによって、検出可能な粒径の範囲を調節することが可能である。具体的には、メチレン鎖の長さが長いほど、より粒径の大きなナノプラスチックを高感度に検出することが可能となる。 It is possible to adjust the range of detectable particle sizes by varying the length of the crosslinked methylene chains that form the POSS network polymer. Specifically, the longer the length of the methylene chain, the more sensitively it is possible to detect nanoplastics having a larger particle size.

以下、本発明を実施例によりさらに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, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

[原料およびその調整]
(1)POSS化合物:
・オクタアンモニウムPOSSを、以下の手順により合成した。
3−アミノプロピルトリエトキシシラン(東京化成工業社製)50gをメタノール(富士フィルム和光純薬社製)400mLに添加し、攪拌しながら徐々に濃塩酸65mLを添加した。
室温で5日間反応後、析出した白色沈殿をろ紙(桐山製作所社製、No.5A)でろ過し、濾過物を冷メタノールで洗浄した後、真空乾燥し、アミノPOSS(オクタアンモニウムPOSS)10.3gを得た。
アミノPOSSであることの確認は、NMRスペクトル、高分解能MSスペクトルを確認することにより行った。
(2)クロミック分子
・7−ジエチルアミノクマリン−3−カルボン酸(クマリンD1421)(東京化成工業社製)
(3)ジカルボン酸(メチレン鎖ユニット)
・A.コハク酸(東京化成工業社製)
・B.アジピン酸(東京化成工業社製)
・C.セバシン酸(東京化成工業社製)
[Raw materials and their adjustment]
(1) POSS compound:
-Octammonium POSS was synthesized by the following procedure.
50 g of 3-aminopropyltriethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to 400 mL of methanol (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 65 mL of concentrated hydrochloric acid was gradually added with stirring.
After reacting at room temperature for 5 days, the precipitated white precipitate was filtered through filter paper (Kiriyama Glass Co., Ltd., No. 5A), the filtrate was washed with cold methanol, vacuum dried, and aminoPOSS (octaammonium POSS) 10. 3 g was obtained.
Confirmation of amino POSS was performed by confirming an NMR spectrum and a high-resolution MS spectrum.
(2) Chromic molecule 7-diethylaminocoumarin-3-carboxylic acid (coumarin D1421) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(3) Dicarboxylic acid (methylene chain unit)
・ A. Succinic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
・ B. Adipic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
・ C. Sebacic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

[比較例1]
500mgのクマリンD1421をDMSO(富士フィルム和光純薬社製)25mLに溶解し、DMT−MM(富士フィルム和光純薬社製)1.1gを加え、攪拌しながら室温で1時間反応を行った。その後、オクタアンモニウムPOSS1.2g、トリエチルアミン(富士フィルム和光純薬社製)0.43mLを加え24時間室温で反応を行った。反応液を、0.1v/v%の濃塩酸を含むアセトニトリル(富士フィルム和光純薬社製)250mLにゆっくりと滴下し、1時間室温で攪拌した。析出した沈殿を孔径0.45μmの疎水性PVDFフィルター(ミリポア社製)でろ過し、アセトニトリルで洗浄した後、真空乾燥し、1.2gの黄色粉末(以下、「クマリンPOSS」と記載する。)を得た。クマリンPOSSのH−NMRスペクトル分析から、クマリンD1421のアミノPOSSへの導入率は26%であった。得られたクマリンPOSS16mgを水10mLに溶解し、1mM濃度になるようにクマリンPOSS水溶液を得た。すなわち、得られたクマリンPOSSは少なくとも1.6g/Lの水溶性を有している。
[Comparative Example 1]
500 mg of coumarin D1421 was dissolved in 25 mL of DMSO (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1.1 g of DMT-MM (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the reaction was carried out at room temperature for 1 hour with stirring. Then, 1.2 g of octaammonium POSS and 0.43 mL of triethylamine (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, and the reaction was carried out at room temperature for 24 hours. The reaction solution was slowly added dropwise to 250 mL of acetonitrile (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) containing 0.1 v / v% concentrated hydrochloric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The precipitated precipitate is filtered through a hydrophobic PVDF filter (manufactured by Millipore) having a pore size of 0.45 μm, washed with acetonitrile, vacuum dried, and 1.2 g of yellow powder (hereinafter referred to as “coumarin POSS”). Got From 1 H-NMR spectrum analysis of coumarin POSS, the introduction rate of coumarin D1421 into amino POSS was 26%. 16 mg of the obtained coumarin POSS was dissolved in 10 mL of water to obtain an aqueous coumarin POSS solution having a concentration of 1 mM. That is, the obtained coumarin POSS has a water solubility of at least 1.6 g / L.

[実施例1]
コハク酸22mgをDMSO5mLに溶解し、DMT−MM120mgを加え、攪拌しながら室温で1時間反応を行った。その後、比較例1で得られたクマリンPOSS100mg、トリエチルアミン62μLを加え48時間室温で反応を行った。反応液を、0.1v/v%の濃塩酸を含むアセトニトリル50mLにゆっくりと滴下し、1時間室温で攪拌した。析出物を含む懸濁液を2,000×gで30分間遠心分離を行い、上澄みを捨てた後、得られた沈殿にアセトニトリルを加え懸濁し、再度遠心分離し沈殿を洗浄した。この操作を再度繰り返し、得られた沈殿を真空乾燥した。ここで得られた沈殿は、POSSネットワークポリマーであり、水溶性のものと、そうでないものとが含まれている。次に、得られた沈殿を、水に懸濁し超音波により抽出した後、孔径0.45μmの親水性PVDFフィルター(ミリポア社製)で濾過を行った。得られた濾液には、水溶性のPOSSネットワークポリマーが含まれている。得られた濾液を凍結乾燥し乾燥重量を測定したところ、この水溶性のPOSSネットワークポリマーは、少なくとも1.5g/Lの水溶性を有していることが分かった。また、凍結乾燥固体のH-NMRスペクトルを測定したところ、架橋度は55%であった。この結果に基づき、濾液をクマリンD1421換算で1mMになるように希釈し、黄色の液体22mLを得た。
[Example 1]
22 mg of succinic acid was dissolved in 5 mL of DMSO, 120 mg of DMT-MM was added, and the reaction was carried out at room temperature for 1 hour with stirring. Then, 100 mg of coumarin POSS obtained in Comparative Example 1 and 62 μL of triethylamine were added, and the reaction was carried out at room temperature for 48 hours. The reaction solution was slowly added dropwise to 50 mL of acetonitrile containing 0.1 v / v% concentrated hydrochloric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The suspension containing the precipitate was centrifuged at 2,000 × g for 30 minutes, the supernatant was discarded, acetonitrile was added to the obtained precipitate, suspended, and the precipitate was centrifuged again to wash the precipitate. This operation was repeated again, and the obtained precipitate was vacuum dried. The precipitate obtained here is a POSS network polymer, and includes water-soluble ones and non-water-soluble ones. Next, the obtained precipitate was suspended in water and extracted by ultrasonic waves, and then filtered through a hydrophilic PVDF filter (manufactured by Millipore) having a pore size of 0.45 μm. The resulting filtrate contains a water-soluble POSS network polymer. When the obtained filtrate was freeze-dried and the dry weight was measured, it was found that this water-soluble POSS network polymer had a water solubility of at least 1.5 g / L. Moreover, when the 1 H-NMR spectrum of the freeze-dried solid was measured, the degree of cross-linking was 55%. Based on this result, the filtrate was diluted to 1 mM in terms of coumarin D1421 to obtain 22 mL of a yellow liquid.

[実施例2]
アジピン酸28mgをDMSO5mLに溶解し、DMT−MM120mgを加え、攪拌しながら室温で1時間反応を行った。その後、比較例1で得られたクマリンPOSS100mg、トリエチルアミン62μLを加え48時間室温で反応を行った。反応液を、0.1v/v%の濃塩酸を含むアセトニトリル50mLにゆっくりと滴下し、1時間室温で攪拌した。析出物を含む懸濁液を2,000×gで30分間遠心分離を行い、上澄みを捨てた後、得られた沈殿にアセトニトリルを加え懸濁し、再度遠心分離し沈殿を洗浄した。この操作を再度繰り返し、得られた沈殿を真空乾燥した。ここで得られた沈殿は、POSSネットワークポリマーであり、水溶性のものと、そうでないものとが含まれている。次に、得られた沈殿を、水に懸濁し超音波により抽出した後、孔径0.45μmの親水性PVDFフィルター(ミリポア社製)で濾過を行った。得られた濾液には、水溶性のPOSSネットワークポリマーが含まれている。得られた濾液を凍結乾燥し乾燥重量を測定したところ、この水溶性のPOSSネットワークポリマーは、少なくとも2.3g/Lの水溶性を有していることが分かった。また、凍結乾燥固体のH-NMRスペクトルを測定したところ、架橋度は45%であった。この結果に基づき、濾液をクマリンD1421換算で1mMになるように希釈し、黄色の液体34mLを得た。
[Example 2]
28 mg of adipic acid was dissolved in 5 mL of DMSO, 120 mg of DMT-MM was added, and the reaction was carried out at room temperature for 1 hour with stirring. Then, 100 mg of coumarin POSS obtained in Comparative Example 1 and 62 μL of triethylamine were added, and the reaction was carried out at room temperature for 48 hours. The reaction solution was slowly added dropwise to 50 mL of acetonitrile containing 0.1 v / v% concentrated hydrochloric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The suspension containing the precipitate was centrifuged at 2,000 × g for 30 minutes, the supernatant was discarded, acetonitrile was added to the obtained precipitate, suspended, and the precipitate was centrifuged again to wash the precipitate. This operation was repeated again, and the obtained precipitate was vacuum dried. The precipitate obtained here is a POSS network polymer, and includes water-soluble ones and non-water-soluble ones. Next, the obtained precipitate was suspended in water and extracted by ultrasonic waves, and then filtered through a hydrophilic PVDF filter (manufactured by Millipore) having a pore size of 0.45 μm. The resulting filtrate contains a water-soluble POSS network polymer. When the obtained filtrate was freeze-dried and the dry weight was measured, it was found that this water-soluble POSS network polymer had a water solubility of at least 2.3 g / L. Moreover, when the 1 H-NMR spectrum of the freeze-dried solid was measured, the degree of cross-linking was 45%. Based on this result, the filtrate was diluted to 1 mM in terms of coumarin D1421 to obtain 34 mL of a yellow liquid.

[実施例3]
セバシン酸38mをDMSO5mLに溶解し、DMT−MM120mgを加え、攪拌しながら室温で1時間反応を行った。その後、比較例1で得られたクマリンPOSS100mg、トリエチルアミン62μLを加え48時間室温で反応を行った。反応液を、0.1v/v%の濃塩酸を含むアセトニトリル50mLにゆっくりと滴下し、1時間室温で攪拌した。析出物を含む懸濁液を2,000×gで30分間遠心分離を行い、上澄みを捨てた後、得られた沈殿にアセトニトリルを加え懸濁し、再度遠心分離し沈殿を洗浄した。この操作を再度繰り返し、得られた沈殿を真空乾燥した。ここで得られた沈殿は、POSSネットワークポリマーであり、水溶性のものと、そうでないものとが含まれている。次に、得られた沈殿を、水に懸濁し超音波により抽出した後、孔径0.45μmの親水性PVDFフィルター(ミリポア社製)で濾過を行った。得られた濾液には、水溶性のPOSSネットワークポリマーが含まれている。得られた濾液を凍結乾燥し乾燥重量を測定したところ、この水溶性のPOSSネットワークポリマーは、少なくとも1.1g/Lの水溶性を有していることが分かった。また、凍結乾燥固体のH-NMRスペクトルを測定したところ、架橋度は34%であった。この結果に基づき、濾液をクマリンD1421換算で1mMになるように希釈し、黄色の液体15mLを得た。
[Example 3]
38 m of sebacic acid was dissolved in 5 mL of DMSO, 120 mg of DMT-MM was added, and the reaction was carried out at room temperature for 1 hour with stirring. Then, 100 mg of coumarin POSS obtained in Comparative Example 1 and 62 μL of triethylamine were added, and the reaction was carried out at room temperature for 48 hours. The reaction solution was slowly added dropwise to 50 mL of acetonitrile containing 0.1 v / v% concentrated hydrochloric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The suspension containing the precipitate was centrifuged at 2,000 × g for 30 minutes, the supernatant was discarded, acetonitrile was added to the obtained precipitate, suspended, and the precipitate was centrifuged again to wash the precipitate. This operation was repeated again, and the obtained precipitate was vacuum dried. The precipitate obtained here is a POSS network polymer, and includes water-soluble ones and non-water-soluble ones. Next, the obtained precipitate was suspended in water and extracted by ultrasonic waves, and then filtered through a hydrophilic PVDF filter (manufactured by Millipore) having a pore size of 0.45 μm. The resulting filtrate contains a water-soluble POSS network polymer. When the obtained filtrate was freeze-dried and the dry weight was measured, it was found that this water-soluble POSS network polymer had a water solubility of at least 1.1 g / L. Moreover, when the 1 H-NMR spectrum of the freeze-dried solid was measured, the degree of cross-linking was 34%. Based on this result, the filtrate was diluted to 1 mM in terms of coumarin D1421 to obtain 15 mL of a yellow liquid.

以下、実施例および比較例について、ポリマー微粒子検出能について評価した結果を示す。なお、評価に用いた材料・装置・測定条件は下記の通りである。
(1)微粒子
A:PS微粒子(粒子サイズ:50nm、100nm、200nm、500nm、1μm)(micromod社製)
B:PMMA微粒子(粒子サイズ:25nm)(micromod社製)
C:PLA微粒子(粒子サイズ:250nm、2μm)(micromod社製)
D:シリカ微粒子(粒子サイズ:40nm、460nm、950nm(非特許文献14、15に従い作製))
非特許文献14:JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE(1968)、vol.26、62-69
非特許文献15:Journal of Material Research(2002)、vol.18、No.3、649-653
The results of evaluation of the polymer fine particle detection ability of Examples and Comparative Examples are shown below. The materials, equipment, and measurement conditions used for the evaluation are as follows.
(1) Fine particles A: PS fine particles (particle size: 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm, 1 μm) (manufactured by micromod)
B: PMMA fine particles (particle size: 25 nm) (manufactured by micromod)
C: PLA fine particles (particle size: 250 nm, 2 μm) (manufactured by micromod)
D: Silica fine particles (particle size: 40 nm, 460 nm, 950 nm (prepared according to Non-Patent Documents 14 and 15))
Non-Patent Document 14: JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE (1968), vol.26, 62-69
Non-Patent Document 15: Journal of Material Research (2002), vol.18, No.3, 649-653

上記微粒子のバルク接触角は、以下の通りである。
A:PS微粒子(粒子サイズ:50nm):バルク接触角(81〜90度)
PS微粒子(粒子サイズ:100nm:バルク接触角(81〜90度)
PS微粒子(粒子サイズ:200nm:バルク接触角(81〜90度)
PS微粒子(粒子サイズ:500nm:バルク接触角(81〜90度)
PS微粒子(粒子サイズ:1μm):バルク接触角(81〜90度)
B:PMMA微粒子(粒子サイズ:25nm):バルク接触角(66〜67度)
C:PLA微粒子(粒子サイズ:250nm):バルク接触角(76〜80度)
PLA微粒子(粒子サイズ:2μm):バルク接触角(76〜80度)
D:シリカ微粒子(粒子サイズ:40nm):バルク接触角(0〜42度)
シリカ微粒子(粒子サイズ:460nm):バルク接触角(0〜42度)
シリカ微粒子(粒子サイズ:950nm):バルク接触角(0〜42度)
シリカ微粒子のバルク接触角は非特許文献16〜17に基づく。
非特許文献16:UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR GEOLOGICAL SURVEY(1990)
非特許文献17:計測自動制御学会論文集(1996)、Vol.32、No.5、617-645
The bulk contact angle of the fine particles is as follows.
A: PS fine particles (particle size: 50 nm): bulk contact angle (81 to 90 degrees)
PS fine particles (particle size: 100 nm: bulk contact angle (81 to 90 degrees)
PS fine particles (particle size: 200 nm: bulk contact angle (81-90 degrees)
PS fine particles (particle size: 500 nm: bulk contact angle (81 to 90 degrees)
PS fine particles (particle size: 1 μm): Bulk contact angle (81-90 degrees)
B: PMMA fine particles (particle size: 25 nm): bulk contact angle (66 to 67 degrees)
C: PLA fine particles (particle size: 250 nm): bulk contact angle (76-80 degrees)
PLA fine particles (particle size: 2 μm): bulk contact angle (76-80 degrees)
D: Silica fine particles (particle size: 40 nm): bulk contact angle (0 to 42 degrees)
Silica fine particles (particle size: 460 nm): bulk contact angle (0 to 42 degrees)
Silica fine particles (particle size: 950 nm): bulk contact angle (0 to 42 degrees)
The bulk contact angle of the silica fine particles is based on Non-Patent Documents 16 to 17.
Non-Patent Document 16: UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR GEOLOGICAL SURVEY (1990)
Non-Patent Document 17: Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers (1996), Vol.32, No.5, 617-645

(2)発光スペクトル測定
蛍光分光光度計:FluoroMax-4(堀場製作所社製)
励起波長:427nm
(3)目視観察
UVランプ:Compact UV Lamp UVGL-25(UVP社製)
励起波長:365nm
(2) Emission spectrum measurement Fluorometer: FluoroMax-4 (manufactured by HORIBA, Ltd.)
Excitation wavelength: 427 nm
(3) Visual observation UV lamp: Compact UV Lamp UVGL-25 (manufactured by UVP)
Excitation wavelength: 365 nm

[試験例]
実施例1〜3、比較例1で得られた液体を2日間室温で静置し、凝集を進行させた。これらの検出液を各々純水で100倍希釈してクマリンD1421換算で10μMの濃度とし、上記微粒子を表面積換算で58cm/mLとなるように調整した純水懸濁液と、体積比で1:1になるよう混合した。
得られた混合液に、UVランプを照射し、目視による色変化の観察、ならびに、発光スペクトルの測定を行った。発光色の目視観察の評価結果を表1に、代表的な発光スペクトルの変化を図1〜2に示す。
[Test example]
The liquids obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were allowed to stand at room temperature for 2 days to allow aggregation to proceed. Each of these detection solutions was diluted 100-fold with pure water to a concentration of 10 μM in terms of coumarin D1421, and the fine particles were adjusted to 58 cm 2 / mL in terms of surface area with a pure water suspension and 1 in volume ratio. It was mixed so as to be 1: 1.
The obtained mixed solution was irradiated with a UV lamp, and the color change was visually observed and the emission spectrum was measured. Table 1 shows the evaluation results of visual observation of the emission color, and FIGS. 1 and 2 show typical changes in the emission spectrum.

Figure 2020134200
Figure 2020134200

表1に示すように、クマリンD1421や比較例1では微粒子が存在する場合と存在しない場合とで発光色の目視変化が見られなかったのに対し、実施例1〜3では特定の種類かつ特定の大きさの微粒子が存在する場合に発光色が変化していることがわかる。
具体的には、500nm以下のPS微粒子、25nmのPMMA微粒子、250nmのPLA微粒子存在時には発光色が変化し、大きいサイズのPS微粒子(1000nm)、PLA微粒子(2000nm)、全てのサイズのシリカ微粒子では発光色の変化が見られない。
発光色の変化は、本発明のネットワークPOSSが微粒子に吸着し、微粒子表面の親疎水性に応じて発光強度を変化させているためと考えられている。バルク接触角が、本発明に規定する60°以上のものは、そのような発光色の変化がみられるが、60°未満のものは、そのような発光色の変化はみられない。
As shown in Table 1, in Coumarin D1421 and Comparative Example 1, no visual change in emission color was observed between the presence and absence of fine particles, whereas in Examples 1 to 3, a specific type and specific were observed. It can be seen that the emission color changes in the presence of fine particles of the size of.
Specifically, the emission color changes in the presence of PS fine particles of 500 nm or less, PMMA fine particles of 25 nm, and PLA fine particles of 250 nm, and large size PS fine particles (1000 nm), PLA fine particles (2000 nm), and silica fine particles of all sizes. No change in emission color is seen.
It is considered that the change in the emission color is due to the network POSS of the present invention adsorbing on the fine particles and changing the emission intensity according to the affinity hydrophobicity on the surface of the fine particles. When the bulk contact angle is 60 ° or more as defined in the present invention, such a change in emission color is observed, but when the bulk contact angle is less than 60 °, such a change in emission color is not observed.

発光スペクトルの測定により、より詳細な分析が可能である。
図2に示すように、比較例1のクマリンPOSSを用いた場合では、いずれの微粒子を添加した場合においても発光スペクトルの変化が見られなかったのに対し、図1に示す実施例1で得られたネットワークPOSSを用いたでは、PS微粒子、PLA微粒子、PMMA微粒子を添加した場合に470nm付近の青色を示す発光ピークが上昇していることがわかり、これらの変化が表1の結果につながっている。
PS微粒子やPLA微粒子では粒径が大きくなるにしたがって青色発光ピークの増大は小さくなっていることが分かり、スペクトル分析により粒径の判別も可能である。
また、小さい微粒子であってもPMMA微粒子では青色発光の増大は小さく、シリカ微粒子においては変化が見られず、表面疎水性に応じて青色発光の増大程度を変化させているのがわかる。
これらの特徴は、本発明が水中にプラスチックの微粒子が存在しているかの判別する材料にとして有用であるだけでなく、その微粒子を構成するプラスチックの種類(表面特性)、粒子の粒径、粒子の量の判定にも有用であることを示している。
More detailed analysis is possible by measuring the emission spectrum.
As shown in FIG. 2, when the coumarin POSS of Comparative Example 1 was used, no change in the emission spectrum was observed when any of the fine particles was added, whereas it was obtained in Example 1 shown in FIG. It was found that when PS fine particles, PLA fine particles, and PMMA fine particles were added, the emission peak showing blue color around 470 nm increased when the network POSS was used, and these changes led to the results in Table 1. There is.
It can be seen that in the PS fine particles and the PLA fine particles, the increase in the blue emission peak decreases as the particle size increases, and the particle size can be determined by spectral analysis.
Further, it can be seen that even if the fine particles are small, the increase in blue light emission is small in the PMMA fine particles, no change is observed in the silica fine particles, and the degree of increase in blue light emission is changed according to the surface hydrophobicity.
These characteristics are not only useful as a material for determining whether or not plastic fine particles are present in water, but also the type (surface characteristics) of the plastic constituting the fine particles, the particle size of the particles, and the particles. It is also shown to be useful for determining the amount of.

以上開示事項から、本発明の第1の側面に係る発明のより具体的な態様として、例えば、下記のものが提供される。
(1)かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなるものであり、疎水性微粒子を検出するために使用されることを特徴とする、微粒子検出材料。
(2)ソルバトクロミック分子がねじれ型分子内電荷移動を示す分子であることを特徴とする、上記(1)に記載の微粒子検出材料。
(3)ソルバトクロミック分子がジアルキルアミノ基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の微粒子検出材料。
(4)ソルバトクロミック分子がカルボキシル基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、上記(1)〜(3)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(5)チレン鎖の炭素数が2〜8であることを特徴とする、上記(1)〜(4)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(6)POSSとメチレン鎖との架橋がアミド結合を介するものであることを特徴とする、上記(1)〜(5)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(7)POSSが頂点にアミノプロピル基を有するものであることを特徴とする、上記(1)〜(6)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(8)ソルバトクロミック分子のPOSSへの導入率が10%から30%であることを特徴とする、上記(1)〜(7)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(9)メチレン鎖によるPOSS間の架橋が10%から80%であることを特徴とする上記(1)〜(8)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(10)POSSネットワークポリマーが水溶性であることを特徴とする、上記(1)〜(9)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(11)疎水性微粒子が水接触角にして60°以上であることを特徴とする、上記(1)〜(10)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(12)前記疎水性微粒子が、ポリマー微粒子であることを特徴とする上記(1)〜(11)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(13)前記疎水性微粒子が、ポリメタクリル酸メチル、ポリ乳酸、ポリスチレン、それらの誘導体およびそれらの混合物からなるグループから選ばれる、上記(1)〜(12)いずれかに記載の微粒子検出材料。
(14)前記疎水性微粒子の大きさが、1μm未満であることを特徴とする上記(1)〜(13)いずれかに記載の微粒子検出材料。
From the above disclosure items, for example, the following is provided as a more specific aspect of the invention according to the first aspect of the present invention.
(1) A POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component is contained, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are connected to each other via a methylene chain. A fine particle detection material, which is obtained by cross-linking and is used for detecting hydrophobic fine particles.
(2) The fine particle detection material according to (1) above, wherein the solvertochromic molecule is a molecule showing staggered intramolecular charge transfer.
(3) The fine particle detection material according to (1) or (2) above, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a dialkylamino group.
(4) The fine particle detection material according to any one of (1) to (3) above, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a carboxyl group.
(5) The fine particle detection material according to any one of (1) to (4) above, wherein the chiren chain has 2 to 8 carbon atoms.
(6) The fine particle detection material according to any one of (1) to (5) above, wherein the cross-linking between POSS and the methylene chain is via an amide bond.
(7) The fine particle detection material according to any one of (1) to (6) above, wherein POSS has an aminopropyl group at the apex.
(8) The fine particle detection material according to any one of (1) to (7) above, wherein the introduction rate of the solvertochromic molecule into POSS is 10% to 30%.
(9) The fine particle detection material according to any one of (1) to (8) above, wherein the cross-linking between POSS by methylene chains is 10% to 80%.
(10) The fine particle detection material according to any one of (1) to (9) above, wherein the POSS network polymer is water-soluble.
(11) The fine particle detection material according to any one of (1) to (10) above, wherein the hydrophobic fine particles have a water contact angle of 60 ° or more.
(12) The fine particle detection material according to any one of (1) to (11) above, wherein the hydrophobic fine particles are polymer fine particles.
(13) The fine particle detection material according to any one of (1) to (12) above, wherein the hydrophobic fine particles are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polylactic acid, polystyrene, derivatives thereof and mixtures thereof.
(14) The fine particle detection material according to any one of (1) to (13) above, wherein the size of the hydrophobic fine particles is less than 1 μm.

また、本発明の第2の側面に係る発明のより具体的な態様として、例えば、下記のものが提供される。
(1)疎水性微粒子を検出する方法であって、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなる微粒子検出材料を使用することを特徴とする、上記疎水性微粒子を検出する方法。
(2)かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなることを特徴とする微粒子検出材料および水を含有する検出液を用意する検出液準備工程;
検出液準備工程で作製された検出液と、微粒子を含有するまたは微粒子を含有するか否かが判断される環境サンプル溶液とを混合して試料溶液を作製する試料溶液作製工程;
試料溶液作製工程で得られた試料溶液に光を照射する照射工程;および
照射工程によって、試料溶液から発せられる発光を解析する発光解析工程、
を含む、疎水性微粒子を検出する方法。
(3)ソルバトクロミック分子がねじれ型分子内電荷移動を示す分子であることを特徴とする、上記(1)または(2)記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(4)ソルバトクロミック分子がジアルキルアミノ基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、請求項〜3いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(5)ソルバトクロミック分子がカルボキシル基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、上記(1)〜(4)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(6)メチレン鎖の炭素数が2〜8であることを特徴とする、上記(1)〜(5)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(7)POSSとメチレン鎖との架橋がアミド結合を介するものであることを特徴とする、上記(1)〜(6)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(8)POSSが頂点にアミノプロピル基を有するものであることを特徴とする、上記(1)〜(7)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(9)ソルバトクロミック分子のPOSSへの導入数が10%から30%であることを特徴とする、上記(1)〜(8)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(10)メチレン鎖によるPOSS間の架橋が10%から80%であることを特徴とする、上記(1)〜(9)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(11)POSSネットワークポリマーが水溶性であることを特徴とする、上記(1)〜(10)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(12)疎水性微粒子が水接触角にして60°以上であることを特徴とする、上記(1)〜(11)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(13)前記疎水性微粒子が、ポリマー微粒子であることを特徴とする、上記(1)〜(12)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(14)前記疎水性微粒子が、ポリメタクリル酸メチル、ポリ乳酸、ポリスチレン、それらの誘導体およびそれらの混合物からなるグループから選ばれる、上記(1)〜(13)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(15)前記疎水性微粒子の大きさが、1μm未満であることを特徴とする、上記(1)〜(14)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(16)発光解析を、上記検出液発光と上記試料溶液発光の光を比較して行うことを特徴とする、上記(2)〜(15)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(17)発光解析を目視で行うことを特徴とする、上記(2)〜(16)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
(18)発光解析を分光光度計で行うことを特徴とする、上記(2)〜(16)いずれかに記載の疎水性微粒子を検出する方法。
Further, as a more specific aspect of the invention according to the second aspect of the present invention, for example, the following is provided.
(1) A method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism. The method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises using a fine particle detection material in which POSS are crosslinked with each other via a methylene chain.
(2) A POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component is contained, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are connected to each other via a methylene chain. Detection liquid preparation step of preparing a detection liquid containing a fine particle detection material and water, which is characterized by being crosslinked;
A sample solution preparation step of preparing a sample solution by mixing the detection solution prepared in the detection solution preparation step with an environmental sample solution containing fine particles or determining whether or not the fine particles are contained;
An irradiation step of irradiating the sample solution obtained in the sample solution preparation step with light; and a luminescence analysis step of analyzing the luminescence emitted from the sample solution by the irradiation step.
A method for detecting hydrophobic fine particles, including.
(3) The method for detecting hydrophobic fine particles according to (1) or (2) above, wherein the solvertochromic molecule is a molecule exhibiting staggered intramolecular charge transfer.
(4) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of claims to 3, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a dialkylamino group.
(5) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (4) above, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a carboxyl group.
(6) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (5) above, wherein the methylene chain has 2 to 8 carbon atoms.
(7) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (6) above, wherein the cross-linking between POSS and the methylene chain is via an amide bond.
(8) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (7) above, wherein the POSS has an aminopropyl group at the apex.
(9) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (8) above, wherein the number of solved chromic molecules introduced into POSS is 10% to 30%.
(10) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (9) above, wherein the cross-linking between POSS by methylene chains is 10% to 80%.
(11) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (10) above, wherein the POSS network polymer is water-soluble.
(12) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (11) above, wherein the hydrophobic fine particles have a water contact angle of 60 ° or more.
(13) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (12) above, wherein the hydrophobic fine particles are polymer fine particles.
(14) The hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (13) above, wherein the hydrophobic fine particles are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polylactic acid, polystyrene, derivatives thereof and mixtures thereof. How to detect.
(15) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (1) to (14) above, wherein the size of the hydrophobic fine particles is less than 1 μm.
(16) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (2) to (15) above, wherein the light emission analysis is performed by comparing the light emitted from the detection liquid and the light emitted from the sample solution.
(17) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (2) to (16) above, which comprises visually performing luminescence analysis.
(18) The method for detecting hydrophobic fine particles according to any one of (2) to (16) above, wherein the emission analysis is performed with a spectrophotometer.

Claims (16)

かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなるものであり、疎水性微粒子を検出するために使用されることを特徴とする、微粒子検出材料。 It contains a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are crosslinked with each other via a methylene chain. A fine particle detection material, characterized in that it is used for detecting hydrophobic fine particles. ソルバトクロミック分子がねじれ型分子内電荷移動を示す分子であることを特徴とする、請求項1記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to claim 1, wherein the solvertochromic molecule is a molecule that exhibits staggered intramolecular charge transfer. ソルバトクロミック分子がジアルキルアミノ基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、請求項1または2に記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to claim 1 or 2, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a dialkylamino group. ソルバトクロミック分子がカルボキシル基を有するクマリン誘導体であることを特徴とする、請求項1〜3いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 3, wherein the solvertochromic molecule is a coumarin derivative having a carboxyl group. メチレン鎖の炭素数が2〜8であることを特徴とする、請求項1〜4いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 4, wherein the methylene chain has 2 to 8 carbon atoms. POSSとメチレン鎖との架橋がアミド結合を介するものであることを特徴とする、請求項1〜5いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 5, wherein the cross-linking between the POSS and the methylene chain is via an amide bond. POSSが頂点にアミノプロピル基を有するものであることを特徴とする、請求項1〜6いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 6, wherein the POSS has an aminopropyl group at the apex. ソルバトクロミック分子のPOSSへの導入率が10%から30%であることを特徴とする、請求項1〜7いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 7, wherein the introduction rate of the solvertochromic molecule into POSS is 10% to 30%. メチレン鎖によるPOSS間の架橋が10%から80%であることを特徴とする請求項1〜8いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 8, wherein the cross-linking between POSS by a methylene chain is 10% to 80%. POSSネットワークポリマーが水溶性であることを特徴とする、請求項1〜9いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 9, wherein the POSS network polymer is water-soluble. 疎水性微粒子が水接触角にして60°以上であることを特徴とする、請求項1〜10いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 10, wherein the hydrophobic fine particles have a water contact angle of 60 ° or more. 前記疎水性微粒子が、ポリマー微粒子であることを特徴とする請求項1〜11いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 11, wherein the hydrophobic fine particles are polymer fine particles. 前記疎水性微粒子が、ポリメタクリル酸メチル、ポリ乳酸、ポリスチレン、それらの誘導体およびそれらの混合物からなるグループから選ばれる、請求項1〜12いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 12, wherein the hydrophobic fine particles are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polylactic acid, polystyrene, derivatives thereof, and mixtures thereof. 前記疎水性微粒子の大きさが、1μm未満であることを特徴とする請求項1〜13いずれかに記載の微粒子検出材料。 The fine particle detection material according to any one of claims 1 to 13, wherein the size of the hydrophobic fine particles is less than 1 μm. 疎水性微粒子を検出する方法であって、かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなる微粒子検出材料を使用することを特徴とする、上記疎水性微粒子を検出する方法。 A method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises a POSS network polymer containing cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, and the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism. , A method for detecting hydrophobic fine particles, which comprises using a fine particle detection material in which POSS are crosslinked with each other via a methylene chain. かご型シルセスキオキサン(POSS)を構成成分として含有するPOSSネットワークポリマーを含み、該POSSネットワークポリマーが、ソルバトクロミズムを示すクロミック分子を有し、かつ、POSS同士がメチレン鎖を介して架橋されてなることを特徴とする微粒子検出材料および水を含有する検出液を用意する検出液準備工程;
検出液準備工程で作製された検出液と、微粒子を含有するまたは微粒子を含有するか否かが判断される環境サンプル溶液とを混合して試料溶液を作製する試料溶液作製工程;
試料溶液作製工程で得られた試料溶液に光を照射する照射工程;および
照射によって試料溶液から発せられる発光を解析する発光解析工程、
を含む、疎水性微粒子を検出する方法。
It contains a POSS network polymer containing a cage-type silsesquioxane (POSS) as a constituent component, the POSS network polymer has a chromic molecule exhibiting solvatochromism, and POSS are crosslinked with each other via a methylene chain. Detection liquid preparation step of preparing a detection liquid containing a fine particle detection material and water, which is characterized by the above:
A sample solution preparation step of preparing a sample solution by mixing the detection solution prepared in the detection solution preparation step with an environmental sample solution containing fine particles or determining whether or not the fine particles are contained;
An irradiation step of irradiating the sample solution obtained in the sample solution preparation step with light; and a luminescence analysis step of analyzing the luminescence emitted from the sample solution by irradiation.
A method for detecting hydrophobic fine particles, including.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009167344A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Mitsui Chemicals Inc Polymer compound and organic electroluminescent element containing the same
JP2018030935A (en) * 2016-08-24 2018-03-01 矢崎総業株式会社 Curable resin composition and flexible membrane using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8029765B2 (en) 2003-12-24 2011-10-04 Masimo Laboratories, Inc. SMMR (small molecule metabolite reporters) for use as in vivo glucose biosensors
US20190049473A1 (en) 2016-02-28 2019-02-14 Standard Homeopathic Company Methods and compositions for using solvatochromic dyes to detect the presence of homeopathic potencies

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009167344A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Mitsui Chemicals Inc Polymer compound and organic electroluminescent element containing the same
JP2018030935A (en) * 2016-08-24 2018-03-01 矢崎総業株式会社 Curable resin composition and flexible membrane using the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAKUTA T , ET AL., JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, vol. 3, JPN6022016814, 2015, pages 12539 - 12545, ISSN: 0004766461 *
田中一生、中條善樹: "かご型シルセスキオキサン(POSS)元素ブロックを基盤としたデザイナブルハイブリッドの創出と応用", 高分子論文集, vol. 第74巻第3号, JPN6022016815, 6 March 2017 (2017-03-06), pages 145 - 161, ISSN: 0004766460 *

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