JP2020196851A - Coating composition and coating agent - Google Patents

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JP2020196851A JP2019105638A JP2019105638A JP2020196851A JP 2020196851 A JP2020196851 A JP 2020196851A JP 2019105638 A JP2019105638 A JP 2019105638A JP 2019105638 A JP2019105638 A JP 2019105638A JP 2020196851 A JP2020196851 A JP 2020196851A
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西藪隆平
Ryuhei Nishiyabu
久保由治
Yoshiharu Kubo
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Abstract

To provide a coating composition and a coating agent each of which has excellent storage stability, can be used easily and conveniently, and can hydrophilize solid surface with high performance.SOLUTION: A coating composition described in a claim 1 contains a polyvinyl alcohol, a polyfunctional group-containing compound having two or more functional groups capable of reacting with a hydroxyl group, a water, and a volatile solvent. The coating composition has such a blending ratio of each component that the blending ratio of the volatile solvent and the water is volatile solvent: water=100: 25 to 400 (weight ratio), and the blending ratio of the volatile solvent and the water, the polyvinyl alcohol, and the polyfunctional group-containing compound is the volatile solvent and water: polyvinyl alcohol: polyfunctional group-containing compound=100: 0.1 to 5.0: 0.005 to 0.5 (weight ratio).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、簡易かつ簡便に物品表面を親水化することができるコーティング組成物及びコーティング剤に関する。 The present invention relates to a coating composition and a coating agent capable of easily and easily hydrophilizing the surface of an article.

固体表面を親水化する技術は、固体の接着性や密着性の制御、印刷性の制御、生体適合性の付与、タンパク質などの生体関連分子の非特異吸着の抑制等の目的で使用されている。
このような親水化する際に用いられる化合物としてポリビニルアルコール(PVA)が広く知られている。PVAは優れた加工性と機械的化学的安定性を有しており、生体適合性にも優れ、しかも安価であるため、各種分野で広く用いられている。しかし、PVAは水や有機溶媒に溶けやすいため、親水化皮膜を固体表面に形成してもすぐに溶解してしまうという問題がある。このため、PVAを用いて親水化皮膜を形成するためには、被膜を不溶化することが必要であり、このため種々提案がなされている。
例えば、特許文献1には、安価な材料から、特別な装置も使用せず常圧下で簡便に作製するができ、重金属イオンやリン酸イオンなどに対する吸着剤として好ましく用いることのできる新規高分子ゲルとして、水酸基を複数有する高分子物質の水酸基が、分子内に2個以上のボロン酸基を有する化合物のボロン酸基との反応によって、水酸基を複数有する高分子物質が架橋され、且つ前記水酸基を複数有する高分子物質の少なくとも1つの水酸基に、分子内に重金属イオンの捕捉部位を有し、且つ1個のボロン酸基を有する化合物及び/又は分子内にリン酸イオン類の捕捉部位を有し、且つ1個のボロン酸基を有する化合物のボロン酸基が結合されていることを特徴とする高分子ゲルが提案されている。
また、特許文献2及び3には、それぞれ、PVAの架橋剤が提案されている。
The technique of making a solid surface hydrophilic is used for the purpose of controlling the adhesiveness and adhesion of a solid, controlling the printability, imparting biocompatibility, suppressing non-specific adsorption of biorelated molecules such as proteins, and the like. ..
Polyvinyl alcohol (PVA) is widely known as a compound used for such hydrophilization. PVA is widely used in various fields because it has excellent processability and mechanical and chemical stability, is also excellent in biocompatibility, and is inexpensive. However, since PVA is easily dissolved in water or an organic solvent, there is a problem that even if a hydrophilic film is formed on the solid surface, it is immediately dissolved. Therefore, in order to form a hydrophilized film using PVA, it is necessary to insolubilize the film, and various proposals have been made for this purpose.
For example, Patent Document 1 describes a novel polymer gel that can be easily produced from an inexpensive material under normal pressure without using a special device, and can be preferably used as an adsorbent for heavy metal ions, phosphate ions, and the like. As a result, the hydroxyl group of the polymer substance having a plurality of hydroxyl groups is crosslinked by the reaction with the boronic acid group of the compound having two or more boronic acid groups in the molecule, and the hydroxyl group is cross-linked. At least one hydroxyl group of a plurality of polymer substances has a heavy metal ion trapping site in the molecule and a compound having one boronate group and / or a phosphate ion trapping site in the molecule. Moreover, a polymer gel characterized in that the boronic acid group of a compound having one boronic acid group is bonded has been proposed.
Further, Patent Documents 2 and 3 propose cross-linking agents for PVA, respectively.

特開2012-46596号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-46596 特開2012-184198号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-184198 WO2014/199870号公報WO2014 / 199870

しかしながら、上述の提案にかかる架橋剤を用いた組成物では未だ不溶化の点で問題があると共に、保存安定性の点でも問題があった。すなわち組成物を混合状態で保存すると常温環境下において架橋反応が進行してしまい、被膜形成用の組成物として使用することができなくなるという問題があった。
また、保存安定性を向上させた場合には、特別な試薬の添加や加熱処理工程の追加、副生成物の除去工程の追加など、使用時における工程の増加による仕様の煩雑さが増すという問題もあった。
したがって、本発明の目的は、保存安定性に優れ、簡易かつ簡便に使用することができ、高性能に固体表面を親水化することができるコーティング組成物及びコーティング剤を提供することにある。
However, the composition using the cross-linking agent according to the above proposal still has a problem in terms of insolubilization and a problem in terms of storage stability. That is, if the composition is stored in a mixed state, the cross-linking reaction proceeds in a normal temperature environment, and there is a problem that the composition cannot be used as a film-forming composition.
In addition, when the storage stability is improved, there is a problem that the specification becomes complicated due to the increase in the process at the time of use, such as the addition of a special reagent, the addition of a heat treatment process, and the addition of a process for removing by-products. There was also.
Therefore, an object of the present invention is to provide a coating composition and a coating agent which are excellent in storage stability, can be used easily and easily, and can hydrophilize a solid surface with high performance.

本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討した結果、PVAに架橋剤としてのジボロン酸を加えると共に,反応競争剤としてはたらく水を添加しておくことにより保存安定性が向上することを知見し、更に検討を進めることで本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の各発明を提供するものである。
1.ポリビニルアルコールと、水酸基と反応しうる官能基を2以上有する多官能基含有化合物と、水と、
揮発性溶剤とを含有するコーティング組成物。
2.各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤:水=100:25〜450(重量比)であり、
上記揮発性溶剤及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶剤及び水:ポリビニルアルコール:多官能基含有化合物=100:0.1〜5.0:0.005〜0.5(重量比)であることを特徴とする1記載のコーティング組成物。
3.1記載のコーティング組成物を用いてなるコーティング剤。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the storage stability is improved by adding diboronic acid as a cross-linking agent to PVA and water acting as a reaction competitor. The present invention has been completed by discovering and further studying.
That is, the present invention provides the following inventions.
1. 1. Polyvinyl alcohol, a polyfunctional group-containing compound having two or more functional groups capable of reacting with a hydroxyl group, water, and
A coating composition containing a volatile solvent.
2. 2. The mixing ratio of each ingredient is
The mixing ratio of the volatile solvent and the water is volatile solvent: water = 100: 25 to 450 (weight ratio).
The mixing ratio of the volatile solvent, the water, polyvinyl alcohol, and the polyfunctional group-containing compound is
The coating composition according to 1, wherein the volatile solvent and water: polyvinyl alcohol: a polyfunctional group-containing compound = 100: 0.1 to 5.0: 0.005 to 0.5 (weight ratio). ..
A coating agent using the coating composition described in 3.1.

本発明のコーティング組成物及びコーティング剤は、保存安定性に優れ、簡易かつ簡便に使用することができ、高性能に固体表面を親水化することができるものである。 The coating composition and coating agent of the present invention have excellent storage stability, can be used easily and easily, and can hydrophilize a solid surface with high performance.

図1は、実施例1で得られたコーティング剤による親水性確認の写真(図面代用写真)であり、図1(a)はコーティング前、(b)はコーティング後を示す。FIG. 1 is a photograph (drawing substitute photograph) for confirming hydrophilicity with the coating agent obtained in Example 1, FIG. 1 (a) shows before coating, and FIG. 1 (b) shows after coating. 図2は、実施例7における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での1日静置した際の状態を示す写真(図面代用写真)である。FIG. 2 is a photograph (drawing substitute photograph) showing a state when the solution is allowed to stand for one day in a test for confirming the fluidity of the solution due to the addition of water in Example 7. 図3は、実施例7における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での7日静置した際の状態を示す写真(図面代用写真)である。FIG. 3 is a photograph (drawing substitute photograph) showing the state when the solution was allowed to stand for 7 days in the test for confirming the fluidity of the solution due to the addition of water in Example 7. 図4は、実施例7における水の添加による溶液の流動性を確認する試験での31日静置した際の状態を示す写真(図面代用写真)である。FIG. 4 is a photograph (drawing substitute photograph) showing the state when the solution was allowed to stand for 31 days in the test for confirming the fluidity of the solution due to the addition of water in Example 7.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明のコーティング組成物は、ポリビニルアルコール(PVA)と、水酸基と反応しうる官能基を2以上有する多官能基含有化合物と、水と、揮発性溶剤とを含有することを特徴とする。
以下に更に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The coating composition of the present invention is characterized by containing polyvinyl alcohol (PVA), a polyfunctional group-containing compound having two or more functional groups capable of reacting with a hydroxyl group, water, and a volatile solvent.
It will be described in more detail below.

<ポリビニルアルコール(PVA)>
本発明においては用いられるPVAは、通常固体表面の親水化に際して用いられるものであれば特に制限なく用いることができるが、本発明においては、けん化度が40%〜100%であるPVAが好ましく用いられる。けん化度が40%未満であると、十分な親水化効果や防護性、有機溶剤耐性が得られない場合があるので、上記範囲内とするのが好ましい。
<Polyvinyl alcohol (PVA)>
The PVA used in the present invention can be used without particular limitation as long as it is usually used for hydrophilization of the solid surface, but in the present invention, PVA having a saponification degree of 40% to 100% is preferably used. Be done. If the saponification degree is less than 40%, sufficient hydrophilicity effect, protective property, and organic solvent resistance may not be obtained, so it is preferably within the above range.

<ジオール部位とボロン酸エステル反応しうる官能基を2以上有する多官能基含有化合物(以下、単に「多官能基含有化合物」と称する)>
上記多官能基含有化合物は、PVAの水酸基と反応しうる官能基を複数有する化合物であれば特に制限されず種々化合物を用いることができるが、好ましくは、芳香族骨格を有する2官能基化合物である。具体的には例えば、ベンゼン-1,4-ジボロン酸やベンゼン-1,3-ジボロン酸(例えば炭素数が6以下で、分子内にボロン酸基を2つ持つ化合物)、を挙げることができる。また、3官能基化合物であるベンゼン-1,3,5-トリボロン酸等を上記多官能基含有化合物として挙げることができる。
<Multifunctional group-containing compound having two or more functional groups capable of reacting with a diol moiety and a boronic acid ester (hereinafter, simply referred to as "polyfunctional group-containing compound")>
The polyfunctional group-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound having a plurality of functional groups capable of reacting with the hydroxyl group of PVA, and various compounds can be used, but a bifunctional compound having an aromatic skeleton is preferable. is there. Specific examples thereof include benzene-1,4-diboronic acid and benzene-1,3-diboronic acid (for example, a compound having 6 or less carbon atoms and having two boronic acid groups in the molecule). .. Further, benzene-1,3,5-triboronic acid and the like, which are trifunctional group compounds, can be mentioned as the polyfunctional group-containing compound.

<水>
本発明のコーティング組成物においては、水を加えるが、水の存在が非常に重要である。通常、上記多官能基含有化合物、例えばジボロン酸とPVAとを混合すると、ボロン酸と水酸基との反応により副生物として水が発生するが、もとから組成物における成分として水を存在させることにより、多官能基含有化合物とPVAの水酸基との反応を抑制し、本発明のコーティング組成物の混合系における保存安定性を向上させる。
<Water>
In the coating compositions of the present invention, water is added, but the presence of water is very important. Normally, when the above polyfunctional group-containing compound, for example, diboronic acid and PVA are mixed, water is generated as a by-product by the reaction between boronic acid and a hydroxyl group, but by allowing water to exist as a component in the composition from the beginning. , The reaction between the polyfunctional group-containing compound and the hydroxyl group of PVA is suppressed, and the storage stability of the coating composition of the present invention in the mixed system is improved.

<揮発性溶剤>
上記揮発性溶剤としては、蒸気圧が常温で1kPa以上である溶剤を好ましく用いることができ、具体的には、エタノール、メタノール、プロパノール等を挙げることができる。
<Volatile solvent>
As the volatile solvent, a solvent having a vapor pressure of 1 kPa or more at room temperature can be preferably used, and specific examples thereof include ethanol, methanol, and propanol.

<量比>
各成分の配合割合は、上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤:水=100:20〜450(重量比)であるのが好ましい。また、上記揮発性溶剤及び上記水の合計量に対する上記ポリビニルアルコールと上記多官能基含有化合物との配合割合が、含水揮発性溶媒:ポリビニルアルコール:多官能基含有化合物=100:0.1〜5.0:0.005〜0.5(重量比)とするのが好ましく、100:0.5〜4.0:0.03〜0.3(重量比)とするのが更に好ましい。また、揮発性溶剤の組成物全体における配合割合は、80重量%以下とするのが好ましく、60重量%以下とするのがさらに好ましい。
各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤:水=100:25〜450(重量比)であり、
上記揮発性溶媒及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶媒及び水:ポリビニルアルコール:多官能基含有化合物=100:0.5〜4.0:0.03〜0.3(重量比)であることを特徴とする請求項1記載のコーティング組成物。
水の配合割合を上述の範囲内とすることにより保存安定性が向上し、また揮発性溶剤の配合割合を上述の範囲内とすることで組成物ひいては後述する本発明のコーティング剤の取扱が容易となり、簡易かつ簡便な固体表面の親水化処理が可能となるので、上述の範囲内とするのが好ましい。
<Quantity ratio>
As for the blending ratio of each component, the blending ratio of the volatile solvent and the water is preferably volatile solvent: water = 100: 20 to 450 (weight ratio). Further, the mixing ratio of the polyvinyl alcohol and the polyfunctional group-containing compound to the total amount of the volatile solvent and water is the water-containing volatile solvent: polyvinyl alcohol: polyfunctional group-containing compound = 100: 0.1 to 5. It is preferably 0.0: 0.005 to 0.5 (weight ratio), and more preferably 100: 0.5 to 4.0: 0.03 to 0.3 (weight ratio). The blending ratio of the volatile solvent in the entire composition is preferably 80% by weight or less, more preferably 60% by weight or less.
The mixing ratio of each ingredient is
The mixing ratio of the volatile solvent and the water is volatile solvent: water = 100: 25 to 450 (weight ratio).
The mixing ratio of the volatile solvent, the water, polyvinyl alcohol, and the polyfunctional group-containing compound is
The coating according to claim 1, wherein the volatile solvent and water: polyvinyl alcohol: a polyfunctional group-containing compound = 100: 0.5 to 4.0: 0.03 to 0.3 (weight ratio). Composition.
Storage stability is improved by setting the blending ratio of water within the above range, and handling of the composition and the coating agent of the present invention described later is easy by setting the blending ratio of the volatile solvent within the above range. Therefore, a simple and simple hydrophilization treatment of the solid surface becomes possible, and therefore, it is preferably within the above range.

<他の成分>
本発明のコーティング組成物においては、上述の各成分に加えてこの種の固体表面のコーティング剤に用いられる添加剤やボロン酸基その類縁基を分子内にひとつ有している化合物を本発明の所望の効果を損なわない範囲で用いることができる。
<Other ingredients>
In the coating composition of the present invention, in addition to the above-mentioned components, an additive used for this kind of solid surface coating agent and a compound having one boronic acid group and a related group in the molecule are defined in the present invention. It can be used within a range that does not impair the desired effect.

<使用方法・効果>
本発明のコーティング組成物は、適宜混合して混合物、即ち本発明のコーティング剤とすることにより使用に供することができる。
そして、本発明のコーティング組成物は、すべてを混合しても長期間保存でき、構造が単純なボロン酸類等を用いるので原料の入手が容易であり、また官能基を保護基で保護する必要がないので簡易に使用することができ、製造も簡易であり、水以外に副生成物が出ないので副生物による影響を考慮せずに使用することができる。
(コーティング剤)
本発明のコーティング剤は、上述の本発明のコーティング組成物を混合してなる混合物により形成されるものである。したがって、必須の構成成分は上述のコーティング組成物と同じであり、各成分の配合割合も同じである。
本発明のコーティング剤は、上述のコーティング組成物の各成分を混合することにより得ることができるが、好ましくは、PVAと水と揮発性溶剤とを混合しておき、得られた混合溶液と多官能基含有化合物の溶液とを混合することにより得るのが好ましい。なお、これらの混合においては、常温常圧で行うことができる。
本発明のコーティング剤は、常法にしたがって使用することができ、上述のコーティング組成物の奏する効果と同様の効果を奏するものであるが、好ましくは以下のように使用することができる。
保存安定性に優れるので、塗料として長期間保存でき、塗布のたびに混合溶液を作製する必要が無く、大面積をコーティングできる。このため、スプレー法、キャスト法、ディップ法、スタンプ法、インクジェット法など様々な手法で塗布でき、使用対象も様々な素材(樹脂、ガラス、セラミック、金属、天然高分子(セルロースなど))、様々な形状(板、紙(繊維表面)、不織布(ナノファイバー表面)、管(キャピラリー内部)、ろ紙、ガラスろ紙、多孔質体)に適用可能である。
このような効果のある本発明のコーティング剤は、以下のように使用することができ、以下の各用途に応用可能である。
生化学用器具や医療用器具等へのタンパク質や細胞の付着を防止するためのコーティング剤、ペーパーマイクロ分析チップ用コーティング剤、船底防汚用塗料、防雲用コーティング剤、帯電防止用コーティング剤、耐有機溶剤用コーティング剤、固体表面に機能性分子を化学修飾するためのインターフェース層作製用塗料(以下その応用例)、不均一系触媒担体、分離材担体、固体型化学センサー担体(重金属イオン検出等)、水質汚染物質吸着材/資源回収用吸着材用担体
<Usage / effect>
The coating composition of the present invention can be used by appropriately mixing to obtain a mixture, that is, the coating agent of the present invention.
The coating composition of the present invention can be stored for a long period of time even if all of them are mixed, and since boronic acids having a simple structure are used, raw materials are easily available, and it is necessary to protect functional groups with protecting groups. Since it does not exist, it can be used easily, it is easy to manufacture, and since no by-products are produced other than water, it can be used without considering the influence of by-products.
(Coating agent)
The coating agent of the present invention is formed by a mixture obtained by mixing the above-mentioned coating composition of the present invention. Therefore, the essential constituents are the same as the above-mentioned coating composition, and the blending ratio of each component is also the same.
The coating agent of the present invention can be obtained by mixing each component of the above-mentioned coating composition, but preferably PVA, water and a volatile solvent are mixed, and the obtained mixed solution and a large amount are used. It is preferably obtained by mixing with a solution of a functional group-containing compound. In addition, these mixing can be carried out at normal temperature and pressure.
The coating agent of the present invention can be used according to a conventional method, and has the same effect as that of the above-mentioned coating composition, but is preferably used as follows.
Since it has excellent storage stability, it can be stored as a paint for a long period of time, and it is not necessary to prepare a mixed solution each time it is applied, and a large area can be coated. Therefore, it can be applied by various methods such as spray method, casting method, dip method, stamp method, inkjet method, etc., and can be used for various materials (resin, glass, ceramic, metal, natural polymer (cellulose, etc.)). It can be applied to various shapes (plate, paper (fiber surface), non-woven fabric (nanofiber surface), tube (inside capillary), filter paper, glass filter paper, porous body).
The coating agent of the present invention having such an effect can be used as follows, and can be applied to each of the following applications.
Coating agent to prevent the adhesion of proteins and cells to biochemical equipment and medical equipment, coating agent for paper micro analysis chip, antifouling paint on ship bottom, cloudproof coating agent, antistatic coating agent, Coating agent for organic solvent resistant, paint for forming interface layer for chemically modifying functional molecules on solid surface (hereinafter referred to as application example), heterogeneous catalyst carrier, separator carrier, solid chemical sensor carrier (heavy metal ion detection) Etc.), Water pollutant adsorbent / Carrier for adsorbent for resource recovery

以下、実施例により本発明を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 specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕コーティング膜の作製および耐水性
水とエタノールの混合溶媒のPVA(けん化度80%、M.W.=9,000〜10,000)溶液(PVA濃度1.8重量%、エタノール濃度49.2重量%、水濃度49.0重量%)100重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-1,4-ジボロン酸のエタノール溶液(ベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度0.8重量%)30重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物としての混合物を得た(最終濃度:エタノール濃度51.3重量%、水濃度47.1重量%、PVA濃度1.4重量%、ベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度0.2重量%、なお最終濃度は、最終的に得られているコーティング組成物における各成分の含有量を重量%で表したものである)。
この混合物を本発明のコーティング剤として、ポリスチレンシャーレ下皿内底面のコーティングをおこなった。架橋膜の形成およびコーティング膜の耐水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件:ポリスチレンシャーレ(直径9cm)の下皿に上記混合物(2.4mL)を注ぎ、空気中、室温で乾燥し、下皿の底面内側に作製された膜を水で充分すすいだ。
<架橋膜形成の確認>
架橋膜形成の確認条件:得られた膜の赤外吸収スペクトルを全反射法(ATR法)で測定した。
測定結果:薄膜の赤外吸収スペクトルにおいて、PVAがもつ水酸基、カルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ3400cm−1と1700cm−1付近に観察されるとともに、ボロン酸が持つホウ素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークが1300cm−1付近に観測された。また、660cm−1付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。このデータは膜内でボロン酸基がポリビニルアルコールの水酸基とボロン酸エステル結合を形成していることを示している。
<耐水性の確認>
耐水性の確認条件:下皿の底面内側をコーティングしたポリスチレンシャーレ(直径9cm)に水(20mL)を注ぎ、12時間後、24時間後、48時間後および72時間浸漬後に水を除いて、膜の乾燥重量を測定することで、水への溶解の有無を確認した。
測定結果:浸漬前後における膜の乾燥重量は、それぞれ、25.8 mg(浸漬前)、26.0 mg(12時間浸漬後)、26.2 mg(24時間浸漬後)、25.5 mg(48時間浸漬後)および25.6 mg(72時間浸漬後)となり、72時間浸漬後においても膜の乾燥重量に変化が認められなかったことから、得られた膜は水に不溶で、高い耐水性をもつことが示された。
[Example 1] Preparation of coating film and PVA (saponification degree 80%, MW = 9,000 to 10,000) solution (PVA concentration 1.8% by weight, ethanol) of a mixed solvent of water resistant water and ethanol Concentration 49.2% by weight, water concentration 49.0% by weight) 100 parts by weight and ethanol solution of benzene-1,4-diboronic acid as a polyfunctional group-containing compound (benzene-1,4-diboronic acid concentration 0. 30 parts by weight (8% by weight) was mixed to obtain a mixture as the coating composition of the present invention (final concentration: ethanol concentration 51.3% by weight, water concentration 47.1% by weight, PVA concentration 1.4). %% by weight, 0.2% by weight of benzene-1,4-diboronic acid concentration, and the final concentration is the content of each component in the finally obtained coating composition expressed in% by weight).
Using this mixture as the coating agent of the present invention, the inner bottom surface of the polystyrene petri dish was coated. The following tests were conducted to form a crosslinked film and confirm the water resistance of the coating film. The results are shown below.
Coating conditions: The above mixture (2.4 mL) was poured into a polystyrene petri dish (9 cm in diameter) lower plate, dried in air at room temperature, and the membrane formed inside the bottom surface of the lower plate was thoroughly rinsed with water.
<Confirmation of crosslinked film formation>
Confirmation conditions for crosslinked film formation : The infrared absorption spectrum of the obtained film was measured by the total reflection method (ATR method).
Measurement Results: In the infrared absorption spectrum of a thin film, hydroxyl groups PVA has, carbonyl carbon - with the absorption peak of the stretching vibration of the oxygen bond is observed near 3400 cm -1 and 1700 cm -1 respectively, boron having boronic acid - oxygen The absorption peak of the expansion and contraction vibration of the bond was observed around 1300 cm -1 . In addition, an absorption peak characteristic of the boronic acid ester bond was observed near 660 cm- 1 . This data indicates that the boronic acid group forms a boronic acid ester bond with the hydroxyl group of polyvinyl alcohol in the membrane.
<Confirmation of water resistance>
Confirmation condition of water resistance : Pour water (20 mL) into a polystyrene petri dish (diameter 9 cm) coated on the inside of the bottom surface of the lower plate, remove water after 12 hours, 24 hours, 48 hours and 72 hours soaking, and remove the film. By measuring the dry weight of the product, it was confirmed whether or not it was dissolved in water.
Measurement results : The dry weight of the membrane before and after immersion was 25.8 mg (before immersion), 26.0 mg (after 12 hours immersion), 26.2 mg (after 24 hours immersion), and 25.5 mg (after immersion), respectively. (After 48 hours of immersion) and 25.6 mg (after 72 hours of immersion), and no change was observed in the dry weight of the film even after 72 hours of immersion. Therefore, the obtained film was insoluble in water and had high water resistance. It was shown to have sex.

〔試験例1〕コーティング膜の親水性
実施例1で得た本発明のコーティング剤を用いて、各種固体基板のコーティングを行った。コーティングの対象物としてポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTEF)、ポリエチレンテレプタラート(PET)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレスSUS404(SUS)、シリコン(Si)、ガラス(Glass)の基板(いずれもタテ50mm×ヨコ10mm、厚さ1mm)を用い、以下の条件でコーティングを行った。親水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件:上述の各対象物からなる固体基板を上記の本発明のコーティング剤に浸したのちに、引き上げ、空気中室温で乾燥させた。得られたサンプルの赤外吸収スペクトルをATR法で測定したところ、PVAの水酸基およびカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ3400cm−1と1700cm−1付近に観察されるとともに、ボロン酸がもつホウ素‐酸素結合の伸縮振動の吸収に由来するピークが1300cm−1付近に観測された。また、660cm−1付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。以上のことから、ベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールでコーティングされていることがわかる。
また、得られた基板を水に浸漬した後でも、その赤外吸収スペクトルにおいてベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールに由来するピークが確認されたことから、得られた膜に耐水性が付与されていることがわかる。
親水性試験の条件:接触角測定装置を用いて基板上に滴下した水の接触角を測定した。
親水性試験の結果:コーティング前(左)およびコーティング後(右)におけるポリスチレン基板上に滴下された水滴写真を図1に示す。
また、各対象物の固体基板におけるコーティング前とコーティング後での水の接触角を表1に示す。
[Test Example 1] Hydrophilicity of coating film Various solid substrates were coated with the coating agent of the present invention obtained in Example 1. Polyethylene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polytetrafluoroethylene (PTEF), polyethylene terephthal as coating objects. Using a substrate of tarato (PET), aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel SUS404 (SUS), silicon (Si), and glass (Glass) (all 50 mm long x 10 mm wide, 1 mm thick), the following Coating was performed under the conditions. The following tests were conducted to confirm the hydrophilicity. The results are shown below.
Coating conditions: A solid substrate composed of the above-mentioned objects was immersed in the above-mentioned coating agent of the present invention, then pulled up and dried in air at room temperature. The infrared absorption spectrum of the resulting samples was measured by ATR method, hydroxyl groups and carbonyl carbon of PVA - with the absorption peak of the stretching vibration of the oxygen bond is observed near 3400 cm -1 and 1700 cm -1 respectively, boronic acid A peak derived from the absorption of the expansion and contraction vibration of the boron-oxygen bond was observed around 1300 cm- 1 . In addition, an absorption peak characteristic of the boronic acid ester bond was observed near 660 cm- 1 . From the above, it can be seen that it is coated with polyvinyl alcohol crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid.
Further, even after the obtained substrate was immersed in water, a peak derived from polyvinyl alcohol crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid was confirmed in the infrared absorption spectrum of the obtained substrate. It can be seen that water resistance is imparted.
Conditions for hydrophilicity test: The contact angle of water dropped on the substrate was measured using a contact angle measuring device.
Results of hydrophilicity test: Photographs of water droplets dropped on the polystyrene substrate before coating (left) and after coating (right) are shown in FIG.
Table 1 shows the contact angles of water before and after coating on the solid substrate of each object.

以上の結果から、コーティング処理を施した各固体基板の接触角は平均で49±9度となり、親水性を示す値となっていることがわかる。このことから、得られた膜は親水性であり、本発明のコーティング剤は親水化効果があることがわかる。 From the above results, it can be seen that the contact angle of each coated solid substrate is 49 ± 9 degrees on average, which is a value indicating hydrophilicity. From this, it can be seen that the obtained film is hydrophilic and the coating agent of the present invention has a hydrophilic effect.

〔試験例2〕コーティング剤の保存安定性
実施例1で得られたコーティング剤の保存安定性を確認するために以下の条件で保存安定性試験を行った。
保存安定性試験の条件:調製した混合物の調製直後および調製後1ヶ月経過した混合物の動粘度を、オストワルド型粘度計を用いて測定した。
結果:調製後1ヵ月後においても混合物に沈澱の生成は認められなかった。また調製直後の溶液の動粘度は4cStで、1ヵ月後の動粘度も4cStとなり、1ヵ月経過しても混合物の粘度に変化は認められず、当該混合物の高い保存安定性を有することがわかる。
[Test Example 2] Storage stability of coating agent In order to confirm the storage stability of the coating agent obtained in Example 1, a storage stability test was conducted under the following conditions.
Conditions for storage stability test : The kinematic viscosity of the prepared mixture immediately after preparation and one month after preparation was measured using an Ostwald viscometer.
Results : No precipitation was observed in the mixture even 1 month after preparation. Further, the kinematic viscosity of the solution immediately after preparation is 4 cSt, and the kinematic viscosity after 1 month is also 4 cSt, and no change is observed in the viscosity of the mixture even after 1 month, indicating that the mixture has high storage stability. ..

〔試験例3〕コーティング膜の防雲性
実施例1で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ(直径4cm)の上皿(フタ)の内側にコーティング処理を施し、以下の防雲性試験を行った。
コーティング条件:ポリスチレンシャーレ(直径4cm)の上皿(フタ)の内側にコーティング剤(0.45mL)を塗布し、空気中室温で乾燥した。得られた上皿(フタ)を水ですすぎ、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を上皿(フタ)の内側に得た。
防雲性試験の条件:ポリスチレンシャーレの下皿に40℃の水を注ぎ、未処理のポリスチレンシャーレ上皿(フタ)およびコーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿で、それぞれフタをしたときの、上皿(フタ)内側の曇りを、光透過率の測定より判断した。
観察結果:未処理のシャーレ上皿(フタ)では、その内側が曇り、光透過率の減少が見られたが、コーティング処理をおこなったシャーレ上皿(フタ)では、光透過率の減少は見られず、その内側の曇りも認められなかった。このことから、本発明のコーティング剤が防雲性を有することがわかる。
[Test Example 3] Cloud-proof property of coating film Using the coating agent obtained in Example 1, a coating treatment was applied to the inside of an upper plate (lid) of a polystyrene petri dish (diameter 4 cm), and the following cloud-proof property test was performed. Was done.
Coating conditions : A coating agent (0.45 mL) was applied to the inside of an upper plate (lid) of a polystyrene petri dish (diameter 4 cm) and dried in air at room temperature. The obtained upper dish (lid) was rinsed with water to obtain an insoluble colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid inside the upper dish (lid).
Conditions for cloud-proof test : When water at 40 ° C is poured into the lower plate of the polystyrene petri dish and the upper plate of the untreated polystyrene petri dish (lid) and the upper plate of the coated polystyrene petri dish are covered, respectively. The cloudiness inside the upper plate (lid) was judged by measuring the light transmittance.
Observation results : In the untreated Petri dish upper plate (lid), the inside was cloudy and the light transmittance decreased, but in the coated Petri dish upper plate (lid), the light transmittance decreased. No cloudiness was observed inside it. From this, it can be seen that the coating agent of the present invention has cloud-proof properties.

〔試験例4〕コーティング膜の有機溶剤耐性
実施例1で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ(直径4cm)の上皿(フタ)の上面にコーティング剤(0.45mL)を塗布し、空気中室温で乾燥した。得られた上皿(フタ)を水ですすぎ、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を蓋の上面に得た。そして、以下の耐性試験を行った。
有機溶剤に対する耐性試験の条件:未処理ポリスチレンシャーレの上皿(フタ)およびコーティング処理を施したポリスチレンシャーレ上皿(フタ)の上面に、クロロホルム、ジクロロメタン、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランを、それぞれ0.15mL滴下し、溶剤蒸発後のサンプルの観察および光透過率測定をおこなった。
観察結果:未処理のポリスチレンシャーレでは、有機溶媒であるアセトンの乾燥過程において、ポリスチレンの溶解に起因する上皿(フタ)上面の白化が観察され、光透過率の著しい低下が観測された。一方、コーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿(フタ)では、アセトンが乾燥した後においても、白化は認められず、光透過率の減少も認められなかったことから、ポリスチレンの透明度が維持されていることが示された。他の上記有機溶剤を用いた場合においても、コーティング処理を施したポリスチレンシャーレの上皿(フタ)では、白化が観察されなかったことから、本発明のコーティング剤を用いて作製されるコーティング膜が有機溶剤に対する高い耐性を有することがわかる。
[Test Example 4] Organic solvent resistance of coating film Using the coating agent obtained in Example 1, a coating agent (0.45 mL) was applied to the upper surface of an upper plate (lid) of a polystyrene petri dish (diameter 4 cm). Dry in air at room temperature. The obtained upper dish (lid) was rinsed with water to obtain an insoluble colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid on the upper surface of the lid. Then, the following resistance test was conducted.
Conditions for resistance test to organic solvent : Chloroform, dichloromethane, acetone, ethyl acetate, and tetrahydrofuran were added to the upper surfaces of the untreated polystyrene petri dish upper plate (lid) and the coated polystyrene petri dish upper plate (lid). 15 mL was added dropwise, and the sample was observed and the light transmittance was measured after the solvent was evaporated.
Observation results : In the untreated polystyrene petri dish, whitening of the upper surface of the upper plate (lid) due to dissolution of polystyrene was observed during the drying process of acetone, which is an organic solvent, and a significant decrease in light transmittance was observed. On the other hand, in the coated polystyrene petri dish upper plate (lid), no whitening was observed and no decrease in light transmittance was observed even after the acetone was dried, so that the transparency of polystyrene was maintained. Was shown to be. Even when the above-mentioned other organic solvent was used, whitening was not observed in the coated polystyrene petri dish upper plate (lid), so that the coating film produced by using the coating agent of the present invention was obtained. It can be seen that it has high resistance to organic solvents.

〔試験例5〕コーティング膜のタンパク質吸着抑制特性
実施例1で得られたコーティング剤を用いて、試験例1で用いたものと同じポリスチレン(PS)基板に対して、以下の条件でコーティングを行った。そして、防汚性の確認として、タンパク質であるウシ血清アルブミン(BSA)を用いた以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件:PS基板を上記コーティング剤に浸したのち、取り出し、空気中、室温で乾燥することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜を得た。
タンパク質吸着試験の条件:未処理のポリスチレン基板およびコーティング処理を施した基板を、ウシ血清アルブミン(BSA)のリン酸緩衝液(pH:7.4、BSA:1mg/mL)にそれぞれ室温で浸漬した。24時間後、サンプルを取り出し、水ですすいだ後、室温で乾燥した。得られた基板をX線光電子分光法により分析し、窒素原子由来の光電子を検出することで、基板上に吸着したBSAの有無を調査した。
タンパク質吸着試験の結果:未処理のポリスチレン基板においては、398eV付近に窒素原子の1s軌道からの光電子に由来するシグナルが観測された。一方、コーティング処理を施したポリスチレン基板では、398eV付近にピークが確認されなかった。このことは、未処理のポリスチレン基板において確認された窒素原子由来のシグナルが基板表面に吸着したBSA由来のものであることを示すとともに、コーティング処理を施したポリスチレン基板にはBSAが吸着しないことを示している。このことから本発明のコーティング剤から作製されるコーティング膜が防汚性を有することがわかる。
〔試験例6〕コーティング膜の細胞吸着抑制特性
実施例1で得られたコーティング剤を用いて、ポリスチレン(PS)製24穴ウェルに対して、以下の条件でコーティングを行った。そして、防汚性の確認として、HeLa細胞を用いた以下の吸着試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件:24穴ウェルの各穴にコーティング剤(10マイクロリットル)を分注した。自然乾燥させた後、リン酸緩衝液(PBS)でウェル内をリンスすることで、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋された不溶性の無色透明膜をウェル底面に得た。
細胞吸着試験の条件:未処理のウェルとコーティング処理を施したウェルに、HeLa細胞を播種し、細胞培地(D−10)を加え、24時間培養をおこなった。ウェル内を顕微鏡観察するとともに、ウェル内の細胞について、トリパンブルー染色による細胞の生死判定をおこなった。
細胞吸着試験の結果:24時間培養後の未処理のポリスチレン基板では、ウェル底面に細胞が接着し、張り付いていることが顕微鏡観察により確かめられ、細胞の浮遊は認められなかった。一方、コーティング処理を施したウェルでは、細胞のウェル底面への接着は認められず、細胞は浮遊していた。また、コーティング処理を施したウェルにHeLa細胞を播種し(生存細胞率:87%、細胞数:1.07×10 cells/mL)、24時間後に観察された浮遊細胞について、トリパンブルー染色による細胞の生死判定をおこなったところ、生存細胞率は(87±5)%、細胞数は(1.80±0.05)×10 cells/mLとなった。コーティング処理を施したウェルで培養した細胞の生存率は、播種前の生存率からの変化はなく、培養後の細胞数は、播種した細胞数よりも増大していた。これらの結果から、本発明のコーディング剤を用いて形成したコーティング膜が極めて低い細胞吸着特性と高い生体適合性を持つことがわかる。
[Test Example 5] Protein adsorption inhibitory property of coating film Using the coating agent obtained in Example 1, the same polystyrene (PS) substrate used in Test Example 1 was coated under the following conditions. It was. Then, as confirmation of antifouling property, the following test using bovine serum albumin (BSA), which is a protein, was performed. The results are shown below.
Coating conditions : The PS substrate was immersed in the above coating agent, taken out, and dried in air at room temperature to obtain an insoluble colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid.
Conditions for protein adsorption test : The untreated polystyrene substrate and the coated substrate were immersed in bovine serum albumin (BSA) phosphate buffer (pH: 7.4, BSA: 1 mg / mL) at room temperature, respectively. .. After 24 hours, the sample was removed, rinsed with water and dried at room temperature. The obtained substrate was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy, and the presence or absence of BSA adsorbed on the substrate was investigated by detecting photoelectrons derived from nitrogen atoms.
Results of protein adsorption test : In the untreated polystyrene substrate, a signal derived from photoelectrons from the 1s orbital of the nitrogen atom was observed near 398 eV. On the other hand, in the polystyrene substrate subjected to the coating treatment, no peak was confirmed in the vicinity of 398 eV. This indicates that the signal derived from nitrogen atoms confirmed on the untreated polystyrene substrate is derived from BSA adsorbed on the substrate surface, and that BSA is not adsorbed on the coated polystyrene substrate. Shown. From this, it can be seen that the coating film produced from the coating agent of the present invention has antifouling properties.
[Test Example 6] Cell Adsorption Inhibition Characteristics of Coating Film Using the coating agent obtained in Example 1, a polystyrene (PS) 24-well well was coated under the following conditions. Then, as confirmation of antifouling property, the following adsorption test using HeLa cells was performed. The results are shown below.
Coating conditions : A coating agent (10 microliters) was dispensed into each hole of the 24-well well. After air-drying, the well was rinsed with phosphate buffer (PBS) to obtain an insoluble colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid on the bottom surface of the well.
Conditions for cell adsorption test : HeLa cells were seeded in untreated wells and coated wells, cell medium (D-10) was added, and the cells were cultured for 24 hours. The inside of the well was observed under a microscope, and the cells in the well were judged to be alive or dead by trypan blue staining.
Results of cell adsorption test : In the untreated polystyrene substrate after culturing for 24 hours, it was confirmed by microscopic observation that the cells adhered and adhered to the bottom surface of the well, and no floating cells were observed. On the other hand, in the coated well, no adhesion of cells to the bottom surface of the well was observed, and the cells were floating. Also, seeded HeLa cells in wells coated treatment (cell viability: 87%, number of cells: 1.07 × 10 6 cells / mL ), the suspension cells observed after 24 hours, by trypan blue staining was subjected to determining the viability of the cells, the cell viability (87 ± 5)%, the cell number became (1.80 ± 0.05) × 10 6 cells / mL. The viability of the cells cultured in the coated wells did not change from the viability before seeding, and the number of cells after culture was higher than the number of seeded cells. From these results, it can be seen that the coating film formed by using the coating agent of the present invention has extremely low cell adsorption characteristics and high biocompatibility.

〔試験例7〕コーティング膜表面の化学修飾
実施例1で得られたコーティング剤を用い、試験例1で用いたものと同じポリエチレン基板(白色:タテ50mm×ヨコ10mm、厚さ1mm)に以下の条件でコーティング処理を施した。
コーティング条件:基板を上記混合物に浸したのち、取り出し、空気中室温で乾燥することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋された水に不溶な無色透明な膜を得た。
化学修飾実験の条件:下記式(I)に示すボロン酸基をアンカー部位として持つボロンジピロメテン色素を化学修飾剤とするエタノール溶液(0.1 mM)に、コーティングを施した基板を室温で浸漬した。浸漬後、基板を溶液から取出し、エタノールですすいだ。対照実験として、ボロン酸基を持たないボロンジビロメテン色素(式(II)に示す)を用いて同様の実験をおこなった。
化学修飾実験の結果:ボロン酸基をアンカー部位として持つボロンジピロメテン色素エタノール溶液に浸漬した基板は当該色素由来の橙色を呈した。一方、ボロン酸基を持たないボロンジピロメテン色素エタノール溶液に浸漬した基板では呈色は認められず、白色のままであった。このことは、コーティング膜を構成するPVAと、化学修飾剤として用いたボロンジピロメテン色素が持つボロン酸基とがボロン酸エステル結合を介して結合していることを示しており、ボロン酸基をもつ化合物を化学修飾剤として用いることで、本発明のコーティング剤を用いてコーティングされた基板を温和な条件で簡便に化学修飾できることがわかる。
また、以下の参考合成例1及び式(III)に示す蛍光性のクマリン色素にボロン酸基を導入した化合物や重金属イオンに対して比色応答性を示すアゾ色素にボロン酸基を導入した化合物(式(v)に示す)を、ボロンジピロメテン色素に代えて用いた場合においても同様に、簡便に化学修飾でき、化学修飾後の基板は、それぞれ、クマリン由来の蛍光性およびアゾ色素由来の金属イオンに対する比色応答性を示した。
[Test Example 7] Chemical modification of the surface of the coating film Using the coating agent obtained in Example 1, the following polyethylene substrate (white: vertical 50 mm × horizontal 10 mm, thickness 1 mm) used in Test Example 1 was used. Coating treatment was applied under the conditions.
Coating conditions : The substrate was immersed in the above mixture, taken out, and dried in air at room temperature to obtain a colorless and transparent film insoluble in water in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid.
Conditions for chemical modification experiment : Immerse the coated substrate in an ethanol solution (0.1 mM) containing a borondipyrromethene dye having a phenylboronic acid group represented by the following formula (I) as an anchor site as a chemical modification agent at room temperature. did. After immersion, the substrate was removed from the solution and rinsed with ethanol. As a control experiment, a similar experiment was carried out using a borondivirometen dye (represented in formula (II)) having no boronic acid group.
Results of chemical modification experiment : The substrate immersed in the ethanol solution of borondipyrromethene dye having a boronic acid group as an anchor site exhibited an orange color derived from the dye. On the other hand, no coloration was observed on the substrate immersed in the borondipyrromethene dye ethanol solution having no boronic acid group, and the substrate remained white. This indicates that the PVA constituting the coating film and the boronic acid group of the borondipyrromethene dye used as the chemical modifier are bonded via a boronic acid ester bond, and the boronic acid group is bonded. It can be seen that the substrate coated with the coating agent of the present invention can be easily chemically modified under mild conditions by using the compound as a chemical modifier.
In addition, a compound in which a boronic acid group is introduced into a fluorescent coumarin dye shown in Reference Synthesis Example 1 and Formula (III) below, or a compound in which a boronic acid group is introduced into an azo dye having a specific color responsiveness to heavy metal ions. Similarly, when (shown in the formula (v)) is used in place of the borondipyrromethene dye, the chemical modification can be easily performed, and the chemically modified substrate is derived from the fluorescent dye derived from coumarin and the dye derived from the azo dye, respectively. It showed a specific color response to metal ions.

[参考合成例]
ボロン酸基をもつ蛍光性クマリン色素の合成
[Reference composition example]
Synthesis of Fluorescent Coumarin Dye with Boronic Acid Group

窒素雰囲気下、3-アミノフェニルボロン酸 (0.16 g, 1.17 mmol) および7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸 (0.30 g, 1.15 mmol) を脱水ジクロロメタン (20 mL) に加え、溶液を氷浴で冷却した。この溶液に1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-ベンゾトリアゾリウム3-オキシドヘキサフルオロホスファート (HBTU, 0.46 g, 1.20 mmol) およびジイソプロピルエチルアミン (DIPEA, 0.19 g, 1.5 mmol) を加え、室温で攪拌した。12時間後、反応溶液にジクロロメタン (200 mL) を加え、飽和塩化アンモニウム水溶液 (150 mL) で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで脱水した。ロータリーエバポレーターで結果の黄色溶液を濃縮し、生成した析出物をろ過により集めることで、目的物を黄色固体として得た。(収量 0.23 g, 収率 57%)
スペクトルデータ:1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.69 (d, 1H, J = 2.2 Hz), 6.86 (dd, 1H, J = 2.4 and 9.1 Hz), 7.34 (dd, 1H, J = 7.7 and 7.7 Hz), 7.53 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.75 (d, 1H, J = 9.1 Hz), 7.83 (s, 1H), 7.99 (d, 1H, J = 9.3 Hz), 7.83 (s, 1H), 8.10 (s, 2H), 8.78 (s, 1H), 10.76 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 12.2, 44.3, 95.8, 107.8, 109.0, 110.3, 119.6, 123.7, 128.9, 131.8, 138.2, 148.1, 152.7, 157.3, 160.6, 162.1; HRMS (ESI): m/z [M + H]+ calcd. for C20H22BN2O5, 381.1620; found, 381.1621.
Under a nitrogen atmosphere, add 3-aminophenylboronic acid (0.16 g, 1.17 mmol) and 7- (diethylamino) coumarin-3-carboxylic acid (0.30 g, 1.15 mmol) to dehydrated dichloromethane (20 mL) and bathe the solution in an ice bath. Cooled with. To this solution is added 1- [bis (dimethylamino) methylene] -1H-benzotriazolium 3-oxide hexafluorophosphate (HBTU, 0.46 g, 1.20 mmol) and diisopropylethylamine (DIPEA, 0.19 g, 1.5 mmol). , Stirred at room temperature. After 12 hours, dichloromethane (200 mL) was added to the reaction solution, the mixture was washed with saturated aqueous ammonium chloride solution (150 mL), and the organic layer was dehydrated with sodium sulfate. The resulting yellow solution was concentrated on a rotary evaporator and the resulting precipitate was collected by filtration to give the desired product as a yellow solid. (Yield 0.23 g, Yield 57%)
Spectral data: 1 H NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.69 (d, 1H) , J = 2.2 Hz), 6.86 (dd, 1H, J = 2.4 and 9.1 Hz), 7.34 (dd, 1H, J = 7.7 and 7.7 Hz), 7.53 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.75 (d , 1H, J = 9.1 Hz), 7.83 (s, 1H), 7.99 (d, 1H, J = 9.3 Hz), 7.83 (s, 1H), 8.10 (s, 2H), 8.78 (s, 1H), 10.76 (s, 1H); 13 C NMR (125 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 12.2, 44.3, 95.8, 107.8, 109.0, 110.3, 119.6, 123.7, 128.9, 131.8, 138.2, 148.1, 152.7, 157.3, 160.6, 162.1; HRMS (ESI): m / z [M + H] + calcd. For C 20 H 22 BN 2 O 5 , 381.1620; found, 381.1621.

下記反応式に従った、参照化合物として用いたクマリン色素の合成Synthesis of coumarin dye used as a reference compound according to the following reaction formula

窒素雰囲気下、アニリン (0.05 g, 0.55 mmol)、7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸 (0.15 g, 0.57 mmol) ,1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-ベンゾトリアゾリウム 3-オキシドヘキサフルオロフォスファート (HBTU, 0.23 g, 0.61 mmol) およびジイソプロピルエチルアミン (DIPEA, 0.05 g, 0.40 mmol) を脱水ジメチルホルムアミド (10 mL) に加えた。結果の黄色溶液を室温で撹拌した。12時間後、黄色の反応溶液を水 (100 mL) に注ぎ、析出した固体をろ過で集めた。結果の固体を、1%炭酸ナトリウム水溶液および水で洗うことで黄色の固体を得た。(収量 0.14 g, 収率 76%)
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.68 (d, 1H, J = 1.8 Hz), 6.85 (dd, 1H, J = 2.0 and 9.0 Hz), 7.11 (t, 1H, J = 7.3 Hz), 7.37 (dd, 1H, J = 7.8 and 7.8 Hz), 7.71 (d, 2H, J = 8.3 Hz), 7.74 (d, 1H, J = 9.0 Hz), 8.77 (s, 1H), 10.74 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 12.3, 54.9, 95.9, 107.9, 109.1, 110.4, 121.4, 125.4, 128.1, 129.7, 131.8, 135.1, 137.5, 148.1, 152.8, 157.4, 160.5, 162.4; 11B NMR (160 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 28.1; HRMS (ESI): m/z [M + Na]+ calcd. for C20H20N2O3Na, 359.1366; found, 359.1364.
Aniline (0.05 g, 0.55 mmol), 7- (diethylamino) coumarin-3-carboxylic acid (0.15 g, 0.57 mmol), 1- [bis (dimethylamino) methylene] -1H-benzotriazolium 3 in a nitrogen atmosphere -Oxidehexafluorophosphate (HBTU, 0.23 g, 0.61 mmol) and diisopropylethylamine (DIPEA, 0.05 g, 0.40 mmol) were added to dehydrated dimethylformamide (10 mL). The resulting yellow solution was stirred at room temperature. After 12 hours, the yellow reaction solution was poured into water (100 mL) and the precipitated solid was collected by filtration. The resulting solid was washed with 1% aqueous sodium carbonate solution and water to give a yellow solid. (Yield 0.14 g, Yield 76%)
1 H NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 1.16 (t, 6H, J = 7.0 Hz), 3.51 (q, 4H, J = 7.0 Hz), 6.68 (d, 1H, J = 1.8 Hz), 6.85 (dd, 1H, J = 2.0 and 9.0 Hz), 7.11 (t, 1H, J = 7.3 Hz), 7.37 (dd, 1H, J = 7.8 and 7.8 Hz), 7.71 (d, 2H, J = 8.3 Hz), 7.74 (d, 1H, J = 9.0 Hz), 8.77 (s, 1H), 10.74 (s, 1H); 13 C NMR (125 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 12.3, 54.9, 95.9, 107.9, 109.1, 110.4, 121.4, 125.4, 128.1, 129.7, 131.8, 135.1, 137.5, 148.1, 152.8, 157.4, 160.5, 162.4; 11 B NMR (160 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 28.1; HRMS (ESI): m / z [M + Na] + calcd. For C 20 H 20 N 2 O 3 Na, 359.1366; found, 359.1364.

下記反応式に従った、重金属イオンに対して比色応答性を示すアゾ色素にボロン酸基を導入した化学修飾剤の合成Synthesis of a chemical modifier in which a boronic acid group is introduced into an azo dye showing colorimetric response to heavy metal ions according to the following reaction formula.

窒素雰囲気下、ピリジルアゾレゾルシン (0.20 g, 0.94 mmol) ,3-ブロモメチルフェニルボロン酸 (0.20 g, 0.93 mmol) および炭酸水素ナトリウム (0.39 g, 4.7 mmol) を脱水ジメチルホルムアミド (10 mL) に加えて室温で三日間撹拌した。反応の進行を確認後, ジメチルホルムアミドの減圧留去を行った。得られた固体をテトラヒドロフランとジクロロメタンの混合溶媒に加えたのち、塩化アンモニウムナトリウム水溶液を用いて、分液操作により洗浄を行った。結果の有機相を硫酸ナトリウムで乾燥し,溶媒を留去することで固体を得た。得られた固体をカラムクロマトグラフィー (順相シリカゲル, ジクロロメタン/メタノール = 49/1 (v/v)) により精製することで赤色固体を得た。(収量 0.04 g, 収率 12%)
スペクトルデータ:1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 5.21 (s, 2H), 6.71 (dd, 1H, J = 2.6 and 9.2 Hz), 7.39 (t, 1H, J = 7.5 Hz) , 7.45 (ddd, 1H, J = 1.0, 4.9 and 7.4 Hz) , 7.51 (d, 1H, J = 7.7 Hz), 7.66 (d, 1H, J = 9.2 Hz), 7.78 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.84 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.88 (s, 1H), 8.00 (td, 1H, J = 1.8 and 7.8 Hz), 8.10 (d, 2H, J = 5.6), 8.61 (dd, 1H, J = 1.0 amd 4.8 Hz), 13.65 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) = 70.6, 102.9, 111.5, 112.6, 124.4, 124.4, 127.8, 130.0, 130.1, 133.4, 133.9, 134.1, 135.1, 139.2, 149.3, 160.0, 162.8, 165.3; HRMS (ESI): m/z [M+H]+ calcd. for C18H17BN3O4, 350.1310; found, 350.1307.
In a nitrogen atmosphere, pyridylazoresorcin (0.20 g, 0.94 mmol), 3-bromomethylphenylboronic acid (0.20 g, 0.93 mmol) and sodium hydrogen carbonate (0.39 g, 4.7 mmol) were added to dehydrated dimethylformamide (10 mL). Stirred at room temperature for 3 days. After confirming the progress of the reaction, dimethylformamide was distilled off under reduced pressure. The obtained solid was added to a mixed solvent of tetrahydrofuran and dichloromethane, and then washed with a sodium chloride aqueous solution by a liquid separation operation. The resulting organic phase was dried over sodium sulfate and the solvent was evaporated to give a solid. The obtained solid was purified by column chromatography (normal phase silica gel, dichloromethane / methanol = 49/1 (v / v)) to obtain a red solid. (Yield 0.04 g, Yield 12%)
Spectral data: 1 H NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 5.21 (s, 2H), 6.71 (dd, 1H, J = 2.6 and 9.2 Hz), 7.39 (t, 1H, J = 7.5 Hz), 7.45 (ddd, 1H, J = 1.0, 4.9 and 7.4 Hz), 7.51 (d, 1H, J = 7.7 Hz), 7.66 (d, 1H, J = 9.2 Hz), 7.78 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.84 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.88 (s, 1H), 8.00 (td, 1H, J = 1.8 and 7.8 Hz), 8.10 (d, 2H, J = 5.6), 8.61 (dd, 1H, J = 1.0 amd 4.8 Hz), 13.65 (s, 1H); 13 C NMR (125 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 70.6, 102.9, 111.5, 112.6, 124.4, 124.4 , 127.8, 130.0, 130.1, 133.4, 133.9, 134.1, 135.1, 139.2, 149.3, 160.0, 162.8, 165.3; HRMS (ESI): m / z [M + H] + calcd. For C 18 H 17 BN 3 O 4 , 350.1310; found, 350.1307.

〔試験例8〕ガラスろ紙のコーティング
実施例1で得られたコーティング剤を用いて、ガラスろ紙(21mm径、商品名「ガラスろ紙」アドバンテック社製)に下記条件にてコーティング処理を施した。
コーティング条件:ガラスろ紙(21mm径)をコーティング剤に浸した。30秒後、コーティング剤からガラスろ紙を取り出し、セルロース性のろ紙を用いて、ガラスろ紙から余分なコーティング剤を吸い取った。
コーティングの結果:コーティングを施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙の走査型電子顕微鏡測定をおこなったところ、ガラスろ紙を構成するファイバー構造の形態に差異は認められなかった。一方、コーティングを施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙の赤外吸収スペクトルを全反射法(ATR法)で測定したところ、コーティングを施したガラスろ紙の赤外吸収スペクトルにおいて、PVAに由来する水酸基とカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ3400cm−1と1700cm−1付近に観察されるとともに、1300cm−1付近にボロン酸のホウ素‐酸素結合の伸縮振動吸収に由来するピークが観測された。また、660cm−1付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。以上のことから、ベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋されたポリビニルアルコールでガラスろ紙がコーティングされていることが示された。
コーティング処理を施したガラスろ紙の化学修飾:コーティング処理を施したガラスろ紙にPVAがコーティングされている確証を得るため、下記式に示すボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素を化学修飾剤に用いて、コーティング処理を施したガラスろ紙の化学修飾をおこなった。また、対照実験として、未処理のガラスろ紙を用いて同様の実験をおこなった。
[Test Example 8] Coating of glass filter paper Using the coating agent obtained in Example 1, a glass filter paper (21 mm diameter, trade name "glass filter paper" manufactured by Advantech Co., Ltd.) was coated under the following conditions.
Coating conditions : Glass filter paper (21 mm diameter) was immersed in a coating agent. After 30 seconds, the glass filter paper was removed from the coating agent, and the excess coating agent was sucked from the glass filter paper using a cellulosic filter paper.
Coating Results : Scanning electron microscopy measurements of the coated and untreated glass filter papers showed no difference in the morphology of the fiber structures that make up the glass filter paper. On the other hand, when the infrared absorption spectra of the coated glass filter paper and the untreated glass filter paper were measured by the total internal reflection method (ATR method), the hydroxyl group derived from PVA was measured in the infrared absorption spectrum of the coated glass filter paper. the carbonyl carbon - with the absorption peak of the stretching vibration of the oxygen bond is observed near 3400 cm -1 and 1700 cm -1 respectively, boron acid in the vicinity of 1300 cm -1 - peak derived from stretching vibration absorption of oxygen bond observed Was done. In addition, an absorption peak characteristic of the boronic acid ester bond was observed near 660 cm- 1 . From the above, it was shown that the glass filter paper was coated with polyvinyl alcohol crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid.
Chemical modification of coated glass filter paper : In order to obtain confirmation that the coated glass filter paper is coated with PVA, an azo dye having a boronate group shown in the following formula as an anchor site is used as a chemical modification agent. Then, the coated glass filter paper was chemically modified. In addition, as a control experiment, a similar experiment was performed using untreated glass filter paper.

ボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素の化学構造 Chemical structure of azo dye having a boronic acid group as an anchor site

化学修飾の条件:ボロン酸基をアンカー部位として持つアゾ色素のエタノール溶液(0.1mM)に、コーティング処理を施したガラスろ紙および未処理のガラスろ紙をそれぞれ室温で浸漬した。そのガラスろ紙を溶液から取り出し、メタノールですすぐことで化学修飾をおこなった。
化学修飾実験の結果:本発明のコーティング剤によるコーティング処理を施したガラスろ紙は、アゾ色素由来の黄色を呈した。一方、未処理のガラスろ紙を用いた場合においては呈色が認められなかった。このことから、実施例1で得られたコーティング剤およびボロン酸基を持つ化合物を化学修飾剤に用いることでガラスろ紙の表面を簡便に化学修飾できることがわかる。
Conditions for chemical modification : The coated glass filter paper and the untreated glass filter paper were immersed in an ethanol solution (0.1 mM) of an azo dye having a phenylboronic acid group as an anchor site at room temperature. The glass filter paper was removed from the solution and rinsed with methanol for chemical modification.
Results of Chemical Modification Experiment : The glass filter paper coated with the coating agent of the present invention exhibited a yellow color derived from the azo dye. On the other hand, no coloration was observed when untreated glass filter paper was used. From this, it can be seen that the surface of the glass filter paper can be easily chemically modified by using the coating agent obtained in Example 1 and the compound having a phenylboronic acid group as the chemical modification agent.

〔実施例2〕けん化88%PVAを用いたコーティング膜の作製および耐水性
PVAとして、PVA(けん化度88%、M.W.=146,000〜186,000)溶液(PVA濃度1.8重量%を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例1と同様にして、本発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件(各成分の含有比率で示す):エタノール濃度51.4重量%、水濃度47.2重量%、PVA濃度1.32重量%、ベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度0.05重量%。
得られた本発明のコーティング剤を用いて、ポリスチレンシャーレ下皿底面内側の以下のコーティング条件でコーティングを行った。ついでコーティング膜の耐水性の確認として、以下の試験を行った。その結果を以下に示す。
コーティング条件:ポリスチレンシャーレ(直径9cm)の下皿に上記混合物(2.4mL)を注ぎ、空気中、室温で乾燥した。コーティングを施したシャーレに水(20mL)注ぎ、室温で30分静置することで膜を洗浄することで、無色透明の膜を得た。得られた膜の赤外吸収スペクトルを全反射法(ATR法)で測定したところ、PVAに由来する水酸基およびカルボニル炭素‐酸素結合の伸縮振動の吸収ピークがそれぞれ3400cm−1と1700cm−1付近に観察されるとともに、1300cm−1付近にボロン酸のホウ素‐酸素結合の伸縮振動吸収に由来するピークが観測され、660cm−1付近にボロン酸エステル結合に特徴的な吸収ピークが観測された。得られた赤外吸収スペクトルの結果は、得られた膜において、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,4-ジボロン酸で架橋されていることを示している。
<耐水性の確認>
耐水性の確認条件:上記で得られた、下皿内側の底面をコーティングしたポリスチレンシャーレ(直径9cm)に水(20mL)を注ぎ、12時間後、24時間後、48時間後および72時間浸漬後に水を除いて、膜の乾燥重量を測定することで、溶解の有無を確認した。
測定結果:浸漬後における膜の乾燥重量は、それぞれ、19.5 mg(12時間浸漬後)、19.6 mg(24時間浸漬後)、19.1 mg(48時間浸漬後)および19.3 mg(72時間浸漬後)となった。乾燥重量に変化が認められなかったことから、本発明のコーティング剤による処理によって高い耐水性をもつ膜が得られることがわかった。
[Example 2] Preparation of a coating film using saponified 88% PVA and as a water resistant PVA, a PVA (saponification degree 88%, MW = 146,000 to 186,000) solution (PVA concentration 1.8 weight) The coating composition of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of each component was adjusted so as to obtain the following final concentration conditions using%.
Final concentration conditions (indicated by the content ratio of each component) : Ethanol concentration 51.4% by weight, water concentration 47.2% by weight, PVA concentration 1.32% by weight, benzene-1,4-diboronic acid concentration 0.05% by weight %.
Using the obtained coating agent of the present invention, coating was performed under the following coating conditions on the inside of the bottom surface of the polystyrene petri dish. Next, the following tests were conducted to confirm the water resistance of the coating film. The results are shown below.
Coating conditions : The above mixture (2.4 mL) was poured into a lower plate of a polystyrene petri dish (diameter 9 cm) and dried in air at room temperature. A colorless and transparent film was obtained by pouring water (20 mL) into a coated petri dish and allowing it to stand at room temperature for 30 minutes to wash the film. Total reflection method infrared absorption spectrum of the film obtained was measured by (ATR method), hydroxyl groups and carbonyl carbon derived from PVA - absorption peak stretching vibration of oxygen bond in the vicinity of 3400 cm -1 and 1700 cm -1, respectively while being observed, boron acid in the vicinity of 1300 cm -1 - are observed peaks derived from stretching vibration absorption of oxygen binding, characteristic absorption peaks in the boronic acid ester bond was observed near 660 cm -1. The results of the obtained infrared absorption spectrum show that polyvinyl alcohol is crosslinked with benzene-1,4-diboronic acid in the obtained membrane.
<Confirmation of water resistance>
Confirmation condition of water resistance : After pouring water (20 mL) into the polystyrene petri dish (diameter 9 cm) obtained above and coating the bottom surface inside the lower plate, after 12 hours, 24 hours, 48 hours and 72 hours of immersion. The presence or absence of dissolution was confirmed by measuring the dry weight of the membrane after removing water.
Measurement results : The dry weight of the membrane after immersion was 19.5 mg (after 12 hours immersion), 19.6 mg (after 24 hours immersion), 19.1 mg (after 48 hours immersion) and 19.3, respectively. It was mg (after immersion for 72 hours). Since no change was observed in the dry weight, it was found that a film having high water resistance can be obtained by the treatment with the coating agent of the present invention.

〔実施例3〕けん化99%PVAを用いたコーティング膜の作製および耐水性
PVAとして、PVA(けん化度99%、M.W.=89,000〜98,000)溶液(PVA濃度1.6重量%)を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例1と同様にして得た発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件:エタノール濃度20.6重量%、水濃度78.2重量%、PVA濃度1.25重量%、ベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度0.04重量%。
得られた本発明のコーティング剤(2.4mL)を用いて、実施例2と同様にして試験を行った。その結果を以下に示す。
測定結果:浸漬後における膜の乾燥重量は、それぞれ、16.8 mg(12時間浸漬後)、17.1 mg(24時間浸漬後)、16.3 mg(48時間浸漬後)および16.4 mg(72時間浸漬後)となった。乾燥重量に変化が認められなかったことから、高い耐水性をもつ膜が得られることがわかった。
[Example 3] Preparation of a coating film using 99% saponified PVA and as a water resistant PVA, a PVA (saponification degree 99%, MW = 89,000-98,000) solution (PVA concentration 1.6 weight) %) Was used to obtain the coating composition of the invention obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of each component was adjusted so as to obtain the following final concentration conditions.
Final concentration conditions : ethanol concentration 20.6% by weight, water concentration 78.2% by weight, PVA concentration 1.25% by weight, benzene-1,4-diboronic acid concentration 0.04% by weight.
The test was carried out in the same manner as in Example 2 using the obtained coating agent of the present invention (2.4 mL). The results are shown below.
Measurement results : The dry weight of the membrane after immersion was 16.8 mg (after 12 hours immersion), 17.1 mg (after 24 hours immersion), 16.3 mg (after 48 hours immersion) and 16.4, respectively. It was mg (after immersion for 72 hours). Since no change was observed in the dry weight, it was found that a film having high water resistance could be obtained.

〔実施例4〕けん化40%PVAを用いたコーティング膜の作製および耐水性
PVAとして、PVA(けん化度40%、M.W.=72,000)溶液(PVA濃度3.9重量%)を用い、以下の最終濃度条件となるように各成分の配合量を調整した以外は実施例1と同様にして、本発明のコーティング組成物を得た。
最終濃度条件:エタノール濃度73.7重量%、水濃度23.3重量%、PVA濃度2.9重量%、ベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度0.1重量%。
得られた本発明のコーティング剤(2.4mL)を用いて、実施例2と同様にして試験を行った。その結果を以下に示す。
測定結果:浸漬前後における膜の乾燥重量は、それぞれ、41.0 mg(浸漬前)、41.0 mg(12時間浸漬後)、41.0 mg(24時間浸漬後)、40.4 mg(48時間浸漬後)および40.9 mg(72時間浸漬後)となり、72時間経過後においても乾燥重量に変化が認められなかったことから、得られた膜は水に不溶で、高い耐水性をもつことが示された。
[Example 4] Preparation of coating film using 40% saponified PVA and as a water resistant PVA, a PVA (saponification degree 40%, MW = 72,000) solution (PVA concentration 3.9% by weight) was used. The coating composition of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of each component was adjusted so as to have the following final concentration conditions.
Final concentration conditions: ethanol concentration 73.7% by weight, water concentration 23.3% by weight, PVA concentration 2.9% by weight, benzene-1,4-diboronic acid concentration 0.1% by weight.
The test was carried out in the same manner as in Example 2 using the obtained coating agent of the present invention (2.4 mL). The results are shown below.
Measurement results : The dry weight of the membrane before and after immersion was 41.0 mg (before immersion), 41.0 mg (after 12 hours immersion), 41.0 mg (after 24 hours immersion), and 40.4 mg (after immersion). (After 48 hours of immersion) and 40.9 mg (after 72 hours of immersion), and no change was observed in the dry weight even after 72 hours, so the obtained membrane was insoluble in water and had high water resistance. It was shown to have.

〔実施例5〕「多官能基含有化合物」としてベンゼン-1,3-ジボロン酸を用いたコーティング剤の調製
水とエタノールの混合溶媒(エタノール濃度49重量%、水濃度49重量%)のPVA(けん化80%)溶液(PVA濃度2重量%)100重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-1,3-ジボロン酸(市販品)のエタノール溶液(ベンゼン-1,3-ジボロン酸濃度0.8重量%)30重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物を得た(最終濃度条件:エタノール濃度51.3重量%、水濃度47.1重量%、PVA濃度1.4重量%、ベンゼン-1,3-ジボロン酸濃度0.2重量%)。
得られた本発明のコーティング剤を用いて、実施例1と同様の調製法により、することで、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,3-ジボロン酸で架橋された無色透明な膜を得た。作製されたれた膜は水に対して高い安定性を示した。
[Example 5] Preparation of coating agent using benzene-1,3-diboronic acid as a "polyfunctional group-containing compound" PVA (ethanol concentration 49% by weight, water concentration 49% by weight) of a mixed solvent of water and ethanol 80% saponification) solution (PVA concentration 2% by weight) 100 parts by weight and ethanol solution (benzene-1,3-diboronic acid concentration 0) of benzene-1,3-diboronic acid (commercially available) as a polyfunctional group-containing compound .8% by weight) 30 parts by weight was mixed to obtain the coating composition of the present invention (final concentration conditions: ethanol concentration 51.3% by weight, water concentration 47.1% by weight, PVA concentration 1.4% by weight). %, benzene-1,3-diboronic acid concentration 0.2% by weight).
By using the obtained coating agent of the present invention by the same preparation method as in Example 1, a colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,3-diboronic acid was obtained. The membrane produced showed high stability to water.

〔実施例6〕「多官能基含有化合物」としてベンゼン-1,3,5-トリボロン酸を用いたコーティング剤の調製
水とエタノールの混合溶媒(エタノール濃度49重量%、水濃度49重量%)のPVA(けん化80%M.W.=90,000〜100,000)溶液(PVA濃度2重量%)100重量部と、多官能基含有化合物としてのベンゼン-1,3,5-トリボロン酸のエタノール溶液(ベンゼン-1,3,5-トリボロン酸濃度0.7重量%)100重量部とを混合して、本発明のコーティング組成物を得た
最終濃度条件:エタノール濃度51.4重量%、水濃度47.1重量%、PVA濃度1.35重量%、ベンゼン-1,3,5-トリボロン酸濃0.16重量%
得られた本発明のコーティング剤を用いて、実施例1と同様の調製法により、ポリビニルアルコールがベンゼン-1,3,5-トリボロン酸で架橋された無色透明な膜を得た。作製されたれた膜は水に対して高い安定性を示した。
[Example 6] Preparation of a coating agent using benzene-1,3,5-triboronic acid as a "polyfunctional group-containing compound" A mixed solvent of water and ethanol (ethanol concentration 49% by weight, water concentration 49% by weight) Ethanol of 100 parts by weight of PVA (saponification 80% MW = 90,000 to 100,000) solution (PVA concentration 2% by weight) and benzene-1,3,5-triboronic acid as a polyfunctional group-containing compound The coating composition of the present invention was obtained by mixing with 100 parts by weight of a solution (benzene-1,3,5-triboronic acid concentration 0.7% by weight).
Final concentration conditions : ethanol concentration 51.4% by weight, water concentration 47.1% by weight, PVA concentration 1.35% by weight, benzene-1,3,5-triboronic acid concentration 0.16% by weight
Using the obtained coating agent of the present invention, a colorless transparent film in which polyvinyl alcohol was crosslinked with benzene-1,3,5-triboronic acid was obtained by the same preparation method as in Example 1. The membrane produced showed high stability to water.

〔実施例7〕水の添加によるコーティング剤の保存安定性向上に関する試験
水とエタノールの混合溶媒のPVA(けん化度80%、M.W.=9,000〜10,000)とベンゼン-1,4-ジボロン酸からなる溶液において、水とエタノールの組成比を変えたときに得られる溶液の流動性を調べることで、溶液のコーティング剤としての保存性を調査した。水とエタノールの体積比が5:95、10:90、20:80および40:60の混合溶媒のPVA濃度1.1重量体積パーセントおよびベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度1.7重量体積%の溶液(1mL)を、ガラス製サンプル瓶(外径15mm、高さ35mm、容量2mL)にてそれぞれ調製し、ポリ栓でサンプル瓶にフタをして、室温で静置した。1日後、7日後、31日後にサンプルを逆さにすることで、溶液の流動性を確認した。本試験においては、サンプルを逆さにしたときに、溶液が落ちないときに溶液が流動性を失ったと判断した。
1日後、7日後、31日後それぞれ図2、図3、図4に示す。また、図2〜4において、左から水とエタノールの体積比が5:95、10:90、20:80および40:60の混合溶媒のPVA濃度1.1重量体積パーセントおよびベンゼン-1,4-ジボロン酸濃度1.7重量体積%の溶液(1mL)の状態を示す。
図2に示すように、1日後、水とエタノールの体積比が5:95の混合溶媒の溶液は流動性を失い、水とエタノールの体積比が10:90、20:80および40:60の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。図3に示すように、7日後、水とエタノールの体積比が5:95の混合溶媒の溶液に加えて、水とエタノールの体積比が10:90の混合溶媒の溶液が流動性を失い、水とエタノールの体積比が20:80および40:60の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。図4に示すように、31日後、水とエタノールの体積比が20:80および40:60の混合溶媒の溶液は流動性を維持していた。以上の結果は、PVAとボロン酸系架橋剤を含む溶液に水を添加しておくことで、溶液中でのボロン酸エステル結合の形成が抑制され、その結果、コーティング剤の保存安定性が向上することを示している。

[Example 7] Test on improvement of storage stability of coating agent by addition of water PVA (saponification degree 80%, MW = 9,000 to 10,000) and benzene-1, which are mixed solvents of water and ethanol. In a solution consisting of 4-diboronic acid, the storage stability of the solution as a coating agent was investigated by examining the fluidity of the solution obtained when the composition ratio of water and ethanol was changed. PVA concentration 1.1% by volume and benzene-1,4-diboronic acid concentration 1.7% by volume of mixed solvent with water to ethanol volume ratios of 5:95, 10:90, 20:80 and 40:60. The solution (1 mL) was prepared in a glass sample bottle (outer diameter 15 mm, height 35 mm, volume 2 mL), the sample bottle was covered with a poly stopper, and the mixture was allowed to stand at room temperature. The fluidity of the solution was confirmed by turning the sample upside down after 1, 7, and 31 days. In this test, when the sample was turned upside down, it was judged that the solution lost its fluidity when the solution did not fall.
It is shown in FIGS. 2, 3 and 4, respectively, after 1 day, 7 days, and 31 days. Further, in FIGS. 2 to 4, from the left, the PVA concentration of the mixed solvent having a volume ratio of water to ethanol of 5:95, 10:90, 20:80 and 40:60 is 1.1 by volume and benzene-1,4. -The state of a solution (1 mL) having a diboronic acid concentration of 1.7% by volume is shown.
As shown in FIG. 2, after one day, the solution of the mixed solvent having a volume ratio of water to ethanol of 5:95 loses fluidity, and the volume ratio of water to ethanol is 10:90, 20:80 and 40:60. The mixed solvent solution maintained its fluidity. As shown in FIG. 3, after 7 days, in addition to the solution of the mixed solvent having a volume ratio of water and ethanol of 5:95, the solution of the mixed solvent having a volume ratio of water to ethanol of 10:90 lost its fluidity. The mixed solvent solution with a volume ratio of water to ethanol of 20:80 and 40:60 maintained fluidity. As shown in FIG. 4, after 31 days, the solution of the mixed solvent having a volume ratio of water to ethanol of 20:80 and 40:60 maintained the fluidity. The above results show that by adding water to the solution containing PVA and a boronic acid-based cross-linking agent, the formation of boronic acid ester bonds in the solution is suppressed, and as a result, the storage stability of the coating agent is improved. Indicates to do.

Claims (3)

ポリビニルアルコールと、水酸基と反応しうる官能基を2以上有する多官能基含有化合物と、水と、
揮発性溶剤とを含有するコーティング組成物。
Polyvinyl alcohol, a polyfunctional group-containing compound having two or more functional groups capable of reacting with a hydroxyl group, water, and
A coating composition containing a volatile solvent.
各成分の配合割合は、
上記揮発性溶剤と上記水の配合割合が、揮発性溶剤:水=100:25〜400(重量比)であり、
上記揮発性溶剤及び上記水と、ポリビニルアルコールと、多官能基含有化合物との配合割合が、
上記揮発性溶剤及び水:ポリビニルアルコール:多官能基含有化合物=100:0.1〜5.0:0.005〜0.5(重量比)であることを特徴とする請求項1記載のコーティング組成物。
The mixing ratio of each ingredient is
The mixing ratio of the volatile solvent and the water is volatile solvent: water = 100: 25 to 400 (weight ratio).
The mixing ratio of the volatile solvent, the water, polyvinyl alcohol, and the polyfunctional group-containing compound is
The coating according to claim 1, wherein the volatile solvent and water: polyvinyl alcohol: a polyfunctional group-containing compound = 100: 0.1 to 5.0: 0.005 to 0.5 (weight ratio). Composition.
請求項1記載のコーティング組成物を用いてなるコーティング剤。
A coating agent using the coating composition according to claim 1.
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