JP2023066720A - Self-repairing material - Google Patents

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Hiroki Saotome
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Abstract

To provide a self-repairing material which is hardly distorted when cutting.SOLUTION: A self-repairing material is composed of a gel containing a cross-linked structure and an aqueous medium, wherein the cross-linked structure consists of a linear polymer having mutually reversibly bondable side groups cross-linked by reversible bonding between the side groups and a structure originating from a cross-linking agent, the cross-linking agent has two or more polymerizable functional groups capable of forming a main chain of the linear polymer in one molecule together with a polymerizable functional group of a monomer forming the linear polymer, and the two or more polymerizable functional groups of the cross-linking agent includes two or more kinds of polymerizable functional groups with mutually different structures.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、自己修復性材料に関する。 The present invention relates to self-healing materials.

近年、自己修復性を有する材料が盛んに研究されている。このような材料として、直鎖状重合体を可逆的な結合で架橋させた高分子ゲルが知られている(例えば特許文献1)。可逆的な結合としては、ホスト-ゲスト相互作用、疎水性相互作用、水素結合、イオン結合、配位結合、π電子相互作用等の分子間相互作用がある。 In recent years, materials with self-healing properties have been extensively studied. As such a material, a polymer gel obtained by cross-linking a linear polymer with a reversible bond is known (for example, Patent Document 1). Reversible bonds include intermolecular interactions such as host-guest interactions, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, ionic bonds, coordinate bonds, and π-electron interactions.

国際公開第2013/162019号WO2013/162019

しかし、上記のような高分子ゲルは、柔らかく、タック性があるので、高分子ゲルを切断する際に刃物に付着して変形しやすく、切断面同士を再結合させたときに元の形状を再現しにくい。
本発明は、切断時に変形しにくい自己修復性材料を提供する。
However, since the polymer gel described above is soft and tacky, it easily adheres to a knife when cutting the polymer gel and is deformed. Hard to reproduce.
The present invention provides a self-healing material that resists deformation when cut.

本発明は以下の態様を有する。
[1]架橋構造体と水性媒体とを含むゲルで構成された自己修復性材料であって、
前記架橋構造体は、相互に可逆的に結合可能な側基を有する直鎖状重合体が、前記側基間の可逆的結合と、架橋剤に基づく構造とによって架橋されたものであり、
前記架橋剤は、前記直鎖状重合体を形成する単量体の重合性官能基と共に前記直鎖状重合体の主鎖を形成可能な重合性官能基を1分子中に2個以上有し、
前記架橋剤の2個以上の前記重合性官能基は、構造の異なる2種以上の重合性官能基を含む、自己修復性材料。
[2]前記直鎖状重合体と前記水性媒体との合計質量に対する前記架橋剤の割合が0.01~10質量%である前記[1]の自己修復性材料。
[3]硬さが、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの硬さに対し、110%以上である前記[1]又は[2]の自己修復性材料。
[4]付着力が、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの付着力に対し、90%以下である前記[1]~[3]のいずれかの自己修復性材料。
[5]自己修復能が、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの自己修復能に対し、60%以上である前記[1]~[4]のいずれかの自己修復性材料。
The present invention has the following aspects.
[1] A self-healing material composed of a gel containing a crosslinked structure and an aqueous medium,
The crosslinked structure is obtained by cross-linking a linear polymer having side groups that can reversibly bond to each other through reversible bonds between the side groups and a structure based on a cross-linking agent,
The cross-linking agent has, in one molecule, two or more polymerizable functional groups capable of forming the main chain of the linear polymer together with the polymerizable functional groups of the monomers forming the linear polymer. ,
The self-repairing material, wherein the two or more polymerizable functional groups of the cross-linking agent include two or more types of polymerizable functional groups having different structures.
[2] The self-repairing material according to [1], wherein the proportion of the cross-linking agent to the total weight of the linear polymer and the aqueous medium is 0.01 to 10% by weight.
[3] The self-repairing material of [1] or [2], which has a hardness of 110% or more of the hardness of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent.
[4] The self-healing material according to any one of [1] to [3], which has an adhesive force of 90% or less that of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent.
[5] The self-healing ability of any one of [1] to [4], which is 60% or more of the self-healing ability of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent. material.

本発明によれば、切断時に変形しにくい自己修復性材料を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the self-healing material which is hard to deform|transform at the time of cutting can be provided.

本発明における用語の意味や定義は以下の通りである。
「硬さ」は、JIS K 6253-3:2012に準じ、タイプEデュロメータを用い、25℃、50%RHにおいて測定されるデュロメータ硬さを意味する。
「付着力」は、25℃において、支持体の表面に自己修復性材料を配置し、もうひとつの支持体を相互に離れた状態から面接触させた後に、後退させて別離させ、後退を開始してから完全に別離するまでの接触点にかかる最大応力値(N)を意味する。具体的には、25℃において、自己修復性材料から縦20mm×横20mm×厚さ3mmのサンプルを切り出して支持体の表面に配置し、サンプルの表面に、もうひとつの支持体として直径5mmの円柱状のポリアセタール樹脂(デュポン社製のDelrin(登録商標))製プローブの先端面を接触させ、100gの荷重をかけ10秒保持した後に0.5mm/秒の速度で離したときの荷重変化をテクスチャーアナライザー(例えばStable Micro Systems社製のテクスチャーアナライザーTA.XTplus)を用いて測定し、最大応力値(N)を付着力とする。
「自己修復能」は、自己修復性材料から長さ60mm×幅10mm×厚さ3mmのサンプル2個を切り出し、一方のサンプルについて、長さ方向における25℃での破断伸びA(%)を測定し、他方のサンプルを、長さ方向の中央で、長さ方向に対して垂直に切断して2つに分けた後、切断面同士を25℃で5時間接触させて再結合し、再結合後(自己修復後)のサンプルについて、長さ方向における25℃での破断伸びB(%)を測定し、下式により算出される破断伸び維持率を意味する。
破断伸び維持率(%)=B/A×100
「破断伸び」は、25℃において、引張速度100mm/分の条件の引張試験により求められる。詳しくは後述する実施例に記載のとおりである。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
The meanings and definitions of the terms used in the present invention are as follows.
“Hardness” means durometer hardness measured at 25° C. and 50% RH using a type E durometer according to JIS K 6253-3:2012.
"Adhesion force" is measured by placing a self-repairing material on the surface of a support at 25 ° C., bringing another support into surface contact from a mutually separated state, then retreating and separating, and starting to retreat. It means the maximum stress value (N) applied to the contact point until it completely separates. Specifically, at 25 ° C., a sample of 20 mm length × 20 mm width × 3 mm thickness was cut out from the self-repairing material and placed on the surface of the support, and another support with a diameter of 5 mm was placed on the surface of the sample. The tip surface of a cylindrical polyacetal resin (Delrin (registered trademark) manufactured by DuPont) probe was brought into contact, a load of 100 g was applied, held for 10 seconds, and then released at a speed of 0.5 mm / sec. It is measured using a texture analyzer (for example, texture analyzer TA.XTplus manufactured by Stable Micro Systems), and the maximum stress value (N) is taken as the adhesion force.
"Self-healing ability" is obtained by cutting out two samples of length 60 mm x width 10 mm x thickness 3 mm from the self-healing material, and measuring the breaking elongation A (%) at 25 ° C. in the length direction for one sample. Then, the other sample was cut perpendicular to the length direction at the center of the length direction and divided into two, and then the cut surfaces were brought into contact with each other at 25 ° C. for 5 hours to rebond. The breaking elongation B (%) at 25° C. in the length direction is measured for the sample after (after self-healing), and means the breaking elongation retention rate calculated by the following formula.
Breaking elongation retention rate (%) = B/A x 100
"Breaking elongation" is determined by a tensile test at 25°C and a tensile speed of 100 mm/min. The details are as described in Examples described later.
"~" indicating a numerical range means that the numerical values before and after it are included as lower and upper limits.

本発明の一態様に係る自己修復性材料は、架橋構造体と水性媒体とを含むゲルで構成される。架橋構造体は、相互に可逆的に結合可能な側基を有する直鎖状重合体が、側基間の可逆的結合と、架橋剤に基づく構造とによって架橋されたものである。
直鎖状重合体、架橋剤、水性媒体については後で詳しく説明する。
A self-repairing material according to one aspect of the present invention is composed of a gel containing a crosslinked structure and an aqueous medium. The crosslinked structure is obtained by cross-linking a linear polymer having side groups that can reversibly bond to each other through reversible bonds between the side groups and a structure based on a cross-linking agent.
The linear polymer, cross-linking agent, and aqueous medium will be described later in detail.

自己修復性材料において、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する架橋剤の割合は、0.01~10質量%が好ましく、0.05~7質量%がより好ましく、0.1~5質量%がさらに好ましい。架橋剤の割合が前記下限値以上であれば、自己修復性材料の硬さがより硬く、タック性がより低くなり、切断時の変形抑制効果がより優れる。架橋剤の割合が前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。 In the self-healing material, the ratio of the cross-linking agent to the total mass of the linear polymer and the aqueous medium is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 7% by mass, and 0.1 to 5% by mass is more preferred. When the proportion of the cross-linking agent is at least the above lower limit, the hardness of the self-repairing material is higher, the tackiness is lower, and the effect of suppressing deformation during cutting is more excellent. If the ratio of the cross-linking agent is equal to or less than the above upper limit, the self-healing ability will be more excellent.

直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する直鎖状重合体の割合は、10~70質量%が好ましく、20~60質量%がより好ましく、30~50質量%がさらに好ましい。直鎖状重合体の割合が前記下限値以上であれば、自己修復性材料の硬さがより硬く、タック性がより低くなり、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。 The ratio of the linear polymer to the total mass of the linear polymer and the aqueous medium is preferably 10-70% by mass, more preferably 20-60% by mass, and even more preferably 30-50% by mass. If the proportion of the linear polymer is at least the above lower limit, the hardness of the self-healing material will be higher, the tackiness will be lower, and the effect of suppressing deformation during cutting will be more excellent. better self-healing ability.

自己修復性材料の硬さは、架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの硬さに対し、110%以上が好ましく、115%以上がより好ましく、120%以上がさらに好ましく、また、200%以下が好ましく、190%以下がより好ましく、180%以下がさらに好ましい。自己修復性材料の硬さが前記下限値以上であれば、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。 The hardness of the self-healing material is preferably 110% or more, more preferably 115% or more, further preferably 120% or more, relative to the hardness of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on a cross-linking agent. , is preferably 200% or less, more preferably 190% or less, even more preferably 180% or less. If the hardness of the self-repairing material is at least the lower limit, the effect of suppressing deformation during cutting will be more excellent, and if it is at most the upper limit, the self-repairing ability will be more excellent.

自己修復性材料の硬さ(タイプEデュロメータを用いて測定されるデュロメータ硬さ、実測値)は、30~90が好ましく、40~85がより好ましく、51~80がさらに好ましい。自己修復性材料の硬さが前記下限値以上であれば、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。
自己修復性材料の硬さは、例えば、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する架橋剤の割合、架橋剤の種類(例えば重合性官能基の数や種類)、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する直鎖状重合体の割合、直鎖状重合体の単量体種により調整できる。
The hardness of the self-healing material (durometer hardness measured using a type E durometer, actual value) is preferably 30-90, more preferably 40-85, even more preferably 51-80. If the hardness of the self-repairing material is at least the lower limit, the effect of suppressing deformation during cutting will be more excellent, and if it is at most the upper limit, the self-repairing ability will be more excellent.
The hardness of the self-healing material is determined, for example, by the ratio of the cross-linking agent to the total mass of the linear polymer and the aqueous medium, the type of the cross-linking agent (for example, the number and type of polymerizable functional groups), the linear polymer It can be adjusted by adjusting the ratio of the linear polymer to the total mass of the aqueous medium and the monomer species of the linear polymer.

「架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲル」は、自己修復性材料の製造において架橋剤を用いない以外は、自己修復性材料と同様にして製造される。このゲルは、自己修復性材料に用いられているのと同じ直鎖状重合体が側基間の可逆的結合のみによって架橋された架橋構造体と水性媒体とを含み、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する直鎖状重合体の割合は、自己修復性材料と同じである。 A "gel of the same composition but without a structure based on a cross-linking agent" is produced in the same manner as the self-healing material, except that no cross-linking agent is used in the production of the self-healing material. This gel contains a crosslinked structure in which the same linear polymer used in the self-healing material is crosslinked only by reversible bonds between side groups, and an aqueous medium. The ratio of the linear polymer to the total mass with the aqueous medium is the same as for the self-healing material.

自己修復性材料の付着力は、架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの付着力に対し、100%以下が好ましく、95%以下がより好ましく、90%以下がさらに好ましく、また、30%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましい。自己修復性材料の付着力が前記上限値以下であれば、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記下限値以上であれば、自己修復能がより優れる。 The adhesion of the self-repairing material is preferably 100% or less, more preferably 95% or less, even more preferably 90% or less, relative to the adhesion of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on a cross-linking agent. , is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more. If the adhesive force of the self-repairing material is equal to or less than the upper limit, the effect of suppressing deformation during cutting will be more excellent, and if it is equal to or more than the lower limit, the self-repairing ability will be more excellent.

自己修復性材料の付着力(実測値)は、0.1~0.8Nが好ましく、0.15~0.7Nがより好ましく、0.2~0.6Nがさらに好ましい。自己修復性材料の付着力が前記上限値以下であれば、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記下限値以上であれば、自己修復能がより優れる。
自己修復性材料の付着力は、例えば、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する架橋剤の割合、架橋剤の種類(例えば重合性官能基の数や種類)、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する直鎖状重合体の割合、直鎖状重合体の単量体種により調整できる。
The adhesive force (actually measured value) of the self-healing material is preferably 0.1 to 0.8N, more preferably 0.15 to 0.7N, even more preferably 0.2 to 0.6N. If the adhesive force of the self-repairing material is equal to or less than the upper limit, the effect of suppressing deformation during cutting will be more excellent, and if it is equal to or more than the lower limit, the self-repairing ability will be more excellent.
The adhesion of the self-healing material depends on, for example, the ratio of the cross-linking agent to the total mass of the linear polymer and the aqueous medium, the type of the cross-linking agent (for example, the number and type of polymerizable functional groups), the linear polymer It can be adjusted by adjusting the ratio of the linear polymer to the total mass of the aqueous medium and the monomer species of the linear polymer.

自己修復性材料の自己修復能は、架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの自己修復能に対し、40%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましい。自己修復能は高いほど好ましく、上限は特に限定されないが、例えば90%である。自己修復能が前記下限値以上であれば、自己修復性材料としての有用性が高い。 The self-repairing ability of the self-repairing material is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 60% or more, relative to the self-repairing ability of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on a cross-linking agent. . The higher the self-repairing ability, the better, and although the upper limit is not particularly limited, it is, for example, 90%. If the self-repairing ability is at least the above lower limit, the usefulness as a self-repairing material is high.

自己修復性材料の自己修復能(実測値)は、10%以上が好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上がさらに好ましい。自己修復能は高いほど好ましく、上限は特に限定されないが、例えば90%である。自己修復性材料の自己修復能が前記下限値以上であれば、自己修復性材料としての有用性が高い。
自己修復性材料の自己修復能は、例えば、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する架橋剤の割合、架橋剤の種類(例えば重合性官能基の数や種類)、直鎖状重合体と水性媒体との合計質量に対する直鎖状重合体の割合、直鎖状重合体の単量体種により調整できる。
The self-repairing ability (actual value) of the self-repairing material is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more. The higher the self-repairing ability, the better, and although the upper limit is not particularly limited, it is, for example, 90%. If the self-repairing ability of the self-repairing material is at least the above lower limit, it is highly useful as a self-repairing material.
The self-repairing ability of the self-repairing material is determined by, for example, the ratio of the cross-linking agent to the total mass of the linear polymer and the aqueous medium, the type of the cross-linking agent (for example, the number and type of polymerizable functional groups), the linear polymer It can be adjusted by adjusting the ratio of the linear polymer to the total mass of the coalescence and the aqueous medium and the monomer species of the linear polymer.

(直鎖状重合体)
直鎖状重合体は、重合性官能基を1つ有する単量体の重合体である。以下において「単量体」は、重合性官能基を1つ有するものを意味するものとする。
(linear polymer)
A linear polymer is a monomeric polymer having one polymerizable functional group. A "monomer" shall mean what has one polymerizable functional group below.

直鎖状重合体を形成する単量体の重合性官能基(以下、「重合性官能基A」とも記す。)は、重合反応(ラジカル重合、アニオン重合等)により直鎖状重合体の主鎖を形成する。重合性官能基Aとしては、例えばアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、ビニル基、アリル基、エポキシ基が挙げられる。
直鎖状重合体を形成する単量体が2種以上である場合、2種以上の単量体それぞれが有する重合性官能基Aは、互いに重合反応可能であれば、異なっていてもよい。
重合性官能基Aとしては、重合時に加熱が不要のため熱的な変形を避けられる点から、光重合性官能基が好ましく、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、ビニル基、アリル基、エポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
The polymerizable functional group of the monomer forming the linear polymer (hereinafter also referred to as "polymerizable functional group A") becomes the main component of the linear polymer through a polymerization reaction (radical polymerization, anionic polymerization, etc.). form a chain. Examples of the polymerizable functional group A include an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acrylamide group, a methacrylamide group, a vinyl group, an allyl group, and an epoxy group.
When two or more types of monomers are used to form the linear polymer, the polymerizable functional groups A possessed by the two or more types of monomers may be different as long as they are capable of undergoing a polymerization reaction with each other.
The polymerizable functional group A is preferably a photopolymerizable functional group, such as an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acrylamide group, a methacrylamide group, and a vinyl group, since thermal deformation can be avoided because no heating is required during polymerization. , an allyl group, and an epoxy group.

直鎖状重合体は、相互に可逆的に結合可能な側基を有する。以下、相互に可逆的に結合可能な側基の一方を第1の側基、他方を第2の側基とも記す。第1の側基と第2の側基との間の結合は可逆的であるので、ゲルが自己修復性を示す。
可逆的な結合には、ホスト-ゲスト相互作用、疎水性相互作用、水素結合、イオン結合、配位結合、π電子相互作用等の分子間相互作用がある。第1の側基と第2の側基との間の結合は、これらのいずれか1種であってもよく、2種以上の組み合わせであってもよい。
第1の側基と第2の側基との組み合わせの例としては、ホスト基とゲスト基との組み合わせ、極性媒体中における疎水性置換基の組み合わせ、水素結合供与基と水素結合受容基との組み合わせ、カチオン性基とアニオン性基の組み合わせ、配位結合における電子供与基と電子受容基の組み合わせ、π電子を有する置換基の組み合わせ等が挙げられる。
Linear polymers have side groups that can reversibly bond to each other. Hereinafter, one of the side groups capable of reversibly bonding to each other is also referred to as the first side group, and the other as the second side group. Since the bond between the first side group and the second side group is reversible, the gel exhibits self-healing properties.
Reversible bonds include intermolecular interactions such as host-guest interactions, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, ionic bonds, coordinate bonds, and π-electron interactions. The bond between the first side group and the second side group may be one of these, or a combination of two or more.
Examples of combinations of first side groups and second side groups include combinations of host groups and guest groups, combinations of hydrophobic substituents in polar media, combinations of hydrogen bond donating groups and hydrogen bond accepting groups. combination, a combination of a cationic group and an anionic group, a combination of an electron-donating group and an electron-accepting group in a coordinate bond, a combination of substituents having π electrons, and the like.

第1の側基と第2の側基との組み合わせとしては、分子間相互作用の大きさの点から、ホスト基とゲスト基との組み合わせが好ましい。ホスト基とゲスト基とは、ホスト-ゲスト相互作用により可逆的結合を形成する。ホスト基とゲスト基は1つの直鎖状重合体に含まれていてもよく、異なる直鎖状重合体に含まれていてもよい。 As a combination of the first side group and the second side group, a combination of a host group and a guest group is preferable from the viewpoint of the magnitude of intermolecular interaction. The host group and guest group form a reversible bond through host-guest interaction. The host group and guest group may be contained in one linear polymer or may be contained in different linear polymers.

ホスト基としては、例えば、シクロデキストリン、カリックスアレーン、クラウンエーテル、シクロファン、ククルビットウリルの誘導体等の公知のホスト基が挙げられる。ホスト基の具体例としては、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン、カリックス[6]アレーンスルホン酸、カリックス[8]アレーンスルホン酸、12-クラウン-4、18-クラウン-6、[6]パラシクロファン、[2,2]パラシクロファン、ククルビット[6]ウリル、ククルビット[8]ウリルが挙げられる。上記例示列挙したホスト基は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。好ましいホスト基は、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、又はγ-シクロデキストリンである。 Examples of the host group include known host groups such as cyclodextrin, calixarene, crown ether, cyclophane, and cucurbituril derivatives. Specific examples of host groups include α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, calix[6]arenesulfonic acid, calix[8]arenesulfonic acid, 12-crown-4, 18-crown-6. , [6]paracyclophane, [2,2]paracyclophane, cucurbit[6]uril, and cucurbit[8]uril. The host groups exemplified above may be used singly or in combination of two or more. Preferred host groups are α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, or γ-cyclodextrin.

ゲスト基としては、対応するホスト基に対してゲスト基となり得る基であればよく、ホスト基に応じて適宜選定できる。ゲスト基の具体例としては、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。 The guest group may be any group that can serve as a guest group for the corresponding host group, and can be appropriately selected according to the host group. Specific examples of the guest group include an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, an optionally substituted aralkyl group, and an optionally substituted alkyl group. aryl groups that may be substituted.

直鎖状重合体は、典型的には、第1の側基を有する単量体(以下、「単量体(1)」とも記す。)に基づく単位と、第2の側基を有する単量体(以下、「単量体(2)」とも記す。)に基づく単位とを含む。直鎖状重合体は、第1の側基及び第2の側基を有さない単量体(以下、「単量体(3)」とも記す。)に基づく単位をさらに含んでいてもよい。 A linear polymer typically comprises a unit based on a monomer having a first side group (hereinafter also referred to as "monomer (1)") and a unit having a second side group. and a unit based on a monomer (hereinafter also referred to as "monomer (2)"). The linear polymer may further contain units based on a monomer having no first side group and no second side group (hereinafter also referred to as "monomer (3)"). .

単量体(1)としては、重合性官能基A及び第1の側基を有するものであればよい。単量体(1)が有する第1の側基は2個以上でもよい。
単量体(1)の好ましい一例として、下式1で表されるホスト基含有単量体が挙げられる。
CH=C(R)-C(=O)-Q-R ・・・式1
ただし、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Qは、O又はNHを示し、Rは、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン又はγ-シクロデキストリンを示す。
ホスト基含有単量体は、例えば、国際公開第2013/162019号や国際公開第2012/036069号に記載の方法により製造できる。
単量体(1)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Any monomer (1) may be used as long as it has a polymerizable functional group A and a first side group. The monomer (1) may have two or more first side groups.
A preferred example of the monomer (1) is a host group-containing monomer represented by the following formula 1.
CH 2 =C(R 1 )-C(=O)-QR 2 Formula 1
However, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, Q represents O or NH, and R 2 represents α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin.
The host group-containing monomer can be produced, for example, by the methods described in WO2013/162019 and WO2012/036069.
Monomer (1) may be used singly or in combination of two or more.

単量体(2)としては、重合性官能基A及び第2の側基を有するものであればよい。ゲスト基含有単量体が有する第2の側基は2個以上でもよい。
単量体(2)の好ましい一例として、下式2で表されるゲスト基含有単量体が挙げられる。
CH=C(R)-R ・・・式2
ただし、Rは、水素原子又はメチル基を示し、Rは、置換基を有していてもよいアリール基、C(=O)OR又はC(=O)NHRを示し、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を示す。
Any monomer (2) may be used as long as it has a polymerizable functional group A and a second side group. The guest group-containing monomer may have two or more second side groups.
A preferred example of the monomer (2) is a guest group-containing monomer represented by the following formula 2.
CH 2 =C(R 3 )-R 4 Formula 2
However, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 4 represents an optionally substituted aryl group, C(=O)OR 5 or C(=O)NHR 5 , and R 5 represents an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted cycloalkyl group, or an optionally substituted aralkyl group.

におけるアリール基は、単環式でも多環式でもよく、例えばフェニル基、トルイル基、キシリル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基が挙げられる。
アリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~18のアルキル基)、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子)、カルボキシ基、エステル基、アミド基、アリール基を有するアゾ基、保護されていてもよい水酸基が挙げられる。置換基の数は、例えば1~3個である。
The aryl group for R4 may be monocyclic or polycyclic, and includes, for example, phenyl, toluyl, xylyl, naphthyl, anthryl and phenanthryl groups.
The substituents that the aryl group may have include, for example, an alkyl group (eg, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms), a halogen atom (eg, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom), a carboxy group, an ester group, An amide group, an azo group having an aryl group, and a hydroxyl group which may be protected can be mentioned. The number of substituents is, for example, 1-3.

におけるアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。アルキル基の炭素数は例えば1~18である。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソへキシル基、ドデシル基、オクタデシル基が挙げられる。
アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、カルボキシ基、エステル基、アミド基、保護されていてもよい水酸基、フェロセン基が挙げられる。置換基の数は、例えば1~3個である。
The alkyl group at R5 may be linear or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group is, for example, 1-18. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, isohexyl group, dodecyl group , an octadecyl group.
Examples of substituents that the alkyl group may have include a halogen atom, a carboxy group, an ester group, an amide group, an optionally protected hydroxyl group, and a ferrocene group. The number of substituents is, for example, 1-3.

におけるシクロアルキル基は、単環式でも多環式でもよい。シクロアルキル基の炭素数は例えば3~18である。具体的には、シクロヘキシル基、アダマンチル基が挙げられる。
シクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~18のアルキル基)、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子)、カルボキシ基、エステル基、アミド基、保護されていてもよい水酸基、フェロセン基が挙げられる。置換基の数は、例えば1~3個である。
Cycloalkyl groups in R5 may be monocyclic or polycyclic. The cycloalkyl group has, for example, 3 to 18 carbon atoms. Specific examples include a cyclohexyl group and an adamantyl group.
Substituents that the cycloalkyl group may have include, for example, an alkyl group (eg, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms), a halogen atom (eg, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom), a carboxy group, and an ester group. , an amide group, an optionally protected hydroxyl group, and a ferrocene group. The number of substituents is, for example, 1-3.

におけるアラルキル基としては、例えば、炭素数1~3のアルキル基にアリール基が置換した基が挙げられる。アリール基としては、Rにおけるアリール基と同様のものが挙げられる。アラルキル基の具体例としては、ベンジル基、ナフチルメチル基、アントラセンメチル基、ピレンメチル基が挙げられる。
アラルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~18のアルキル基)、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子)、カルボキシ基、エステル基、アミド基、アリール基を有するアゾ基、保護されていてもよい水酸基が挙げられる。置換基の数は、例えば1~3個である。置換基を有するアラルキル基の例としては、ヒドロキシフェニルメチル基、メチルフェニルメチル基、ジメチルフェニルメチル基、トリメチルフェニルメチル基、カルボキシフェニルメチル基、ヒドロキシメチルフェニルメチル基、トリフェニルメチル基が挙げられる。
Examples of the aralkyl group for R 5 include groups in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is substituted with an aryl group. The aryl group includes the same aryl groups as those for R4 . Specific examples of aralkyl groups include benzyl, naphthylmethyl, anthracenemethyl, and pyrenemethyl groups.
Examples of substituents that the aralkyl group may have include an alkyl group (eg, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms), a halogen atom (eg, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom), a carboxy group, an ester group, An amide group, an azo group having an aryl group, and a hydroxyl group which may be protected can be mentioned. The number of substituents is, for example, 1-3. Examples of substituted aralkyl groups include hydroxyphenylmethyl, methylphenylmethyl, dimethylphenylmethyl, trimethylphenylmethyl, carboxyphenylmethyl, hydroxymethylphenylmethyl and triphenylmethyl groups.

上記ゲスト基含有単量体のなかでも、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、N-(1-アダマンチル)アクリルアミド、N-ベンジルアクリルアミド、N-1-ナフチルメチルアクリルアミド、スチレンが好ましい。
単量体(2)は2種以上を併用してもよい。
Among the guest group-containing monomers, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, N-(1-adamantyl)acrylamide, N-benzylacrylamide, N-1-naphthylmethylacrylamide, and styrene are preferred.
Two or more kinds of the monomer (2) may be used in combination.

単量体(3)としては、単量体(1)及び単量体(2)と共重合可能であればよいが、重合反応性の点から、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。
単量体(3)は2種以上を併用してもよい。
The monomer (3) may be copolymerizable with the monomers (1) and (2), but from the viewpoint of polymerization reactivity, acrylamide, methacrylamide, acrylic acid, and methacrylic acid. preferable.
Two or more of the monomers (3) may be used in combination.

単量体(1)に基づく単位の含有量は、直鎖状重合体を構成する全ての単量体に基づく単位の合計100モル%に対し、0.1~20モル%が好ましく、0.3~13モル%がより好ましい。
単量体(2)に基づく単位の含有量は、直鎖状重合体を構成する全ての単量体に基づく単位の合計100モル%に対し、0.1~20モル%が好ましく、0.3~13モル%がより好ましい。
単量体(3)に基づく単位の含有量は、直鎖状重合体を構成する全ての単量体に基づく単位の合計100モル%に対し、60~99.8モル%が好ましく、74~99.4モル%がより好ましい。
The content of the units based on the monomer (1) is preferably 0.1 to 20 mol% with respect to the total 100 mol% of the units based on all the monomers constituting the linear polymer, and 0.1 to 20 mol%. 3 to 13 mol % is more preferred.
The content of the units based on the monomer (2) is preferably 0.1 to 20 mol%, based on the total 100 mol% of the units based on all the monomers constituting the linear polymer, and 0.1 to 20 mol%. 3 to 13 mol % is more preferred.
The content of units based on the monomer (3) is preferably 60 to 99.8 mol%, preferably 74 to 99.4 mol % is more preferred.

(架橋剤)
架橋剤は、直鎖状重合体を形成する単量体の重合性官能基Aと共に直鎖状重合体の主鎖を形成可能な重合性官能基(以下、「重合性官能基B」とも記す。)を1分子中に2個以上有する。また、2個以上の重合性官能基Bは、構造の異なる2種以上の重合性官能基を含む。これにより、充分な自己修復能を保ちつつ、硬度を高く、タック性を低くでき、切断時に変形しにくくなる。
(crosslinking agent)
The cross-linking agent is a polymerizable functional group capable of forming the main chain of the linear polymer together with the polymerizable functional group A of the monomer forming the linear polymer (hereinafter also referred to as "polymerizable functional group B" ) in one molecule. Two or more polymerizable functional groups B include two or more polymerizable functional groups having different structures. As a result, while maintaining sufficient self-repairing ability, the hardness can be increased, the tackiness can be reduced, and deformation during cutting can be prevented.

重合性官能基Bとしては、重合性官能基Aと重合反応し得るものであればよく、例えば重合性官能基Aとして挙げた重合性官能基のなかから構造の異なる2種以上を適宜選択できる。構造の異なる2種以上の重合性官能基の組み合わせの例として、以下のものが挙げられる。
(1)アクリロイルオキシ基とアリル基との組み合わせ、
(2)アクリロイルオキシ基とアリル基とビニル基との組み合わせ、
(3)メタクリロイルオキシ基とアリル基との組み合わせ、
(4)メタクリロイルオキシ基とアリル基とビニル基との組み合わせ、
(5)ビニル基とアリル基との組み合わせ、
(6)アクリルアミド基とアリル基との組み合わせ、
(7)メタクリルアミド基とアリル基との組み合わせ、
(8)エポキシ基とアリル基との組み合わせ。
これらの中でも、切断時の変形抑制効果と自己修復能の両立の点から、(1)、(3)、(6)、(7)のいずれかの組み合わせが好ましく、(1)、(6)の組み合わせがより好ましい。
(1)の組み合わせにおいて、架橋剤1分子中のアクリロイルオキシ基、アリル基それぞれの数は1個でも2個以上でもよい。他の組み合わせにおいても同様である。
1分子中の重合性官能基Bの総数は、2~3個が好ましい。
The polymerizable functional group B may be any one capable of undergoing a polymerization reaction with the polymerizable functional group A. For example, two or more types of polymerizable functional groups having different structures can be appropriately selected from the polymerizable functional groups exemplified as the polymerizable functional group A. . Examples of combinations of two or more polymerizable functional groups having different structures include the following.
(1) a combination of an acryloyloxy group and an allyl group,
(2) a combination of an acryloyloxy group, an allyl group and a vinyl group;
(3) a combination of a methacryloyloxy group and an allyl group;
(4) a combination of a methacryloyloxy group, an allyl group and a vinyl group;
(5) a combination of a vinyl group and an allyl group;
(6) a combination of an acrylamide group and an allyl group;
(7) a combination of a methacrylamide group and an allyl group;
(8) A combination of an epoxy group and an allyl group.
Among these, the combination of any of (1), (3), (6), and (7) is preferable from the viewpoint of achieving both the effect of suppressing deformation during cutting and the self-healing ability, and (1), (6) is more preferred.
In combination (1), the number of acryloyloxy groups and allyl groups in one molecule of the cross-linking agent may be 1 or 2 or more. The same applies to other combinations.
The total number of polymerizable functional groups B in one molecule is preferably 2-3.

架橋剤の具体例としては、3-(トリアリルシリル)プロピルアクリレート(下式3で表される化合物)、1-エテニル-1-(2-プロペン-1-イル)-3-ブテン-1-イル-2-プロペノエイト(下式4で表される化合物)が挙げられる。
架橋剤は2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the cross-linking agent include 3-(triallylsilyl)propyl acrylate (compound represented by Formula 3 below), 1-ethenyl-1-(2-propen-1-yl)-3-butene-1- yl-2-propenoate (compound represented by the following formula 4).
Two or more cross-linking agents may be used in combination.

Figure 2023066720000001
Figure 2023066720000001

(水性媒体)
水性媒体としては、水、及び水と親水性有機溶剤との混合媒体が挙げられる。
親水性有機溶剤は、水と任意の割合で混和可能な有機溶剤である。親水性有機溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホオキシド(DMSO)、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、が挙げられる。これらの親水性有機溶剤は2種以上を併用してもよい。これらの中でも、経時変化による自己修復能低下抑制の点から、エチレングリコール、プロピレングリコールが好ましい。
上記混合媒体における水と親水性有機溶剤との質量比は、水:親水性有機溶剤=20:100~200:100が好ましく、40:100~160:100がより好ましい。
(aqueous medium)
The aqueous medium includes water and a mixed medium of water and a hydrophilic organic solvent.
A hydrophilic organic solvent is an organic solvent that is miscible with water in any proportion. Examples of hydrophilic organic solvents include N,N-dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin. , diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether, and ethylene glycol monomethyl ether. These hydrophilic organic solvents may be used in combination of two or more. Among these, ethylene glycol and propylene glycol are preferable from the viewpoint of suppressing deterioration of self-repairing ability due to aging.
The mass ratio of water to hydrophilic organic solvent in the mixed medium is preferably water:hydrophilic organic solvent=20:100 to 200:100, more preferably 40:100 to 160:100.

(自己修復性材料の製造方法)
自己修復性材料は、直鎖状重合体を形成する単量体及び架橋剤を、水性媒体の存在下で重合反応させる方法により製造できる。
重合反応は公知の方法により実施できる。例えば、重合性官能基A、Bが光重合可能なものである場合、単量体、架橋剤及び光重合開始剤を、水性媒体に溶解又は分散し、得られた混合物に放射線を照射することで、重合反応が進み、自己修復性材料が得られる。放射線としては、例えば紫外線、γ線、電子線が挙げられる。放射線の照射条件は、例えば波長365nmの紫外線の場合、積算光量が3000mJ/cm以上となるように照射することが好ましい。
(Method for producing self-healing material)
The self-repairing material can be produced by a method of polymerizing a monomer forming a linear polymer and a cross-linking agent in the presence of an aqueous medium.
A polymerization reaction can be carried out by a known method. For example, when the polymerizable functional groups A and B are photopolymerizable, a monomer, a cross-linking agent and a photopolymerization initiator are dissolved or dispersed in an aqueous medium, and the resulting mixture is irradiated with radiation. , the polymerization reaction proceeds and a self-repairing material is obtained. Radiation includes, for example, ultraviolet rays, gamma rays, and electron beams. As for irradiation conditions of radiation, for example, in the case of ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm, it is preferable to irradiate so that the integrated amount of light is 3000 mJ/cm 2 or more.

単量体と水性媒体との合計質量に対する架橋剤の割合は、0.01~10質量%が好ましく、0.05~7質量%がより好ましく、0.1~5質量%がさらに好ましい。架橋剤の割合が前記下限値以上であれば、自己修復性材料の硬さがより硬く、タック性がより低くなり、切断時の変形抑制効果がより優れる。架橋剤の割合が前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。 The ratio of the cross-linking agent to the total mass of the monomer and the aqueous medium is preferably 0.01-10% by mass, more preferably 0.05-7% by mass, and even more preferably 0.1-5% by mass. When the proportion of the cross-linking agent is at least the above lower limit, the hardness of the self-repairing material is higher, the tackiness is lower, and the effect of suppressing deformation during cutting is more excellent. If the ratio of the cross-linking agent is equal to or less than the above upper limit, the self-healing ability will be more excellent.

単量体と水性媒体との合計質量に対する単量体の割合は、10~70質量%が好ましく、20~60質量%がより好ましく、30~50質量%がさらに好ましい。単量体の割合が前記下限値以上であれば、自己修復性材料の硬さがより硬く、タック性がより低くなり、切断時の変形抑制効果がより優れ、前記上限値以下であれば、自己修復能がより優れる。 The ratio of the monomer to the total mass of the monomer and the aqueous medium is preferably 10-70% by mass, more preferably 20-60% by mass, and even more preferably 30-50% by mass. When the proportion of the monomer is at least the lower limit, the hardness of the self-healing material is higher, the tackiness is lower, and the effect of suppressing deformation during cutting is more excellent. Better self-healing ability.

(自己修復性材料の用途)
自己修復性材料は、微細形状を転写するモールド材等の用途に使用できる。複数の自己修復性材料同士を再結合することで大型化できる点、凹凸形状がある場合に切断による変形が生じにくい点、ある程度の硬さを持つ点から、大型のモールド材として有用である。
(Use of self-repairing material)
Self-repairing materials can be used for applications such as molding materials for transferring fine shapes. It is useful as a large mold material because it can be made larger by rebonding multiple self-repairing materials, it is less likely to be deformed by cutting when it has an uneven shape, and it has a certain degree of hardness.

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。「部」は「質量部」を示す。
例1~2、9は実施例であり、例3~8、10は比較例である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples. "Parts" means "mass parts".
Examples 1 to 2 and 9 are examples, and Examples 3 to 8 and 10 are comparative examples.

(評価方法)
<初期の引張強度及び破断伸び>
各例で得られた自己修復性材料から長さ60mm×幅10mm×厚さ3mmのサンプルを切り出し、25℃において、島津製作所社製「AUTOGRAPH AG―Xplus」を用いて引張試験を行い、自己修復性材料の破断点を観測した。引張試験は、サンプルの下端を固定し上端を引張速度100mm/分で稼働させるアップ方式で実施した。引張試験で得られたストローク試験力曲線において、破断点を終点として、終点までの最大応力値(kPa)を自己修復性材料の引張強度とした。また、下式により破断伸び(%)を算出した。
破断伸び(%)=(L-L)/L×100
は、引張試験前のサンプルの長さ(mm)を示し、Lは、引張試験でのサンプルの破断時の長さ(mm)を示す。
(Evaluation method)
<Initial tensile strength and elongation at break>
A sample of length 60 mm × width 10 mm × thickness 3 mm was cut out from the self-healing material obtained in each example, and a tensile test was performed at 25 ° C. using "AUTOGRAPH AG-Xplus" manufactured by Shimadzu Corporation, and self-healing was performed. The breaking point of the elastic material was observed. The tensile test was performed by an up method in which the lower end of the sample was fixed and the upper end was operated at a tensile speed of 100 mm/min. In the stroke test force curve obtained in the tensile test, the maximum stress value (kPa) up to the end point from the breaking point to the end point was taken as the tensile strength of the self-healing material. Also, the elongation at break (%) was calculated by the following formula.
Elongation at break (%) = (L-L 0 )/L 0 × 100
L0 indicates the length (mm) of the sample before the tensile test, and L indicates the length (mm) of the sample at break in the tensile test.

<自己修復後の引張強度及び破断伸び>
自己修復性材料から長さ60mm×幅10mm×厚さ3mmのサンプルを切り出し、長さ方向の中央で、長さ方向に対して垂直に切断して2つに分けた。次いで、切断面同士を25℃で5時間接触させることで再結合させた。再結合後(自己修復後)のサンプルについて、上記と同様にして引張強度及び破断伸びを求めた。
<Tensile strength and elongation at break after self-healing>
A 60 mm long by 10 mm wide by 3 mm thick sample was cut from the self-healing material and cut in two at the center of the length perpendicular to the length. The cut surfaces were then brought into contact with each other at 25° C. for 5 hours to rebond. The tensile strength and elongation at break of the sample after recombination (after self-healing) were determined in the same manner as described above.

<自己修復能(破断伸び維持率)>
下式により破断伸び維持率(%)を算出し、その値を自己修復能とした。
破断伸び維持率(%)=B/A×100
ここで、Aは初期の破断伸び(%)を示し、Bは自己修復後の破断伸び(%)を示す。
<Self-healing ability (breaking elongation retention rate)>
The breaking elongation retention rate (%) was calculated by the following formula, and the value was taken as the self-healing ability.
Breaking elongation retention rate (%) = B/A x 100
Here, A indicates the initial breaking elongation (%), and B indicates the breaking elongation (%) after self-healing.

<硬さ>
自己修復性材料の硬さは、JIS K 6253-3:2012に準じ、タイプEデュロメータ(新潟精機社製、アスカーゴム硬度計E型)を用い、25℃×50%RHで測定した。
<Hardness>
The hardness of the self-healing material was measured according to JIS K 6253-3:2012 at 25° C.×50% RH using a type E durometer (manufactured by Niigata Seiki Co., Ltd., Asker rubber hardness tester E type).

<タック性(付着力)>
各例で得られた自己修復性材料から縦20mm×横20mm×厚さ3mmのサンプルを切り出し、以下の機器及びプローブを用い、下記の測定条件で、25℃における付着力を測定した。具体的には、25℃において、サンプルを支持体の表面に配置し、サンプルの表面にプローブの先端面を接触させ、100gの荷重をかけ10秒保持した後に0.5mm/秒の速度で離したときの荷重変化を測定し、最大応力値(N)を付着力とした。
[測定機器]Stable Micro Systems社製「テクスチャーアナライザーTA. XTplus」。
[プローブ]直径5mm円柱状、材質:ポリアセタール。
[測定条件]Test Speed:0.5mm/sec, Applied Force:100g, Contact Time:10sec。
<Tackiness (adhesion)>
A sample of 20 mm long×20 mm wide×3 mm thick was cut out from the self-healing material obtained in each example, and the adhesive force at 25° C. was measured using the following equipment and probe under the following measurement conditions. Specifically, at 25° C., the sample was placed on the surface of the support, the tip of the probe was brought into contact with the surface of the sample, a load of 100 g was applied, held for 10 seconds, and then separated at a speed of 0.5 mm/second. The change in load was measured, and the maximum stress value (N) was taken as the adhesion force.
[Measuring instrument] "Texture Analyzer TA. XTplus" manufactured by Stable Micro Systems.
[Probe] Cylindrical shape with a diameter of 5 mm, material: polyacetal.
[Measurement Conditions] Test Speed: 0.5 mm/sec, Applied Force: 100 g, Contact Time: 10 sec.

(使用原料)
CD-AAm:モノ-6-(アクリルアミド)-β-シクロデキストリン、分子量1188、国際公開第2012/036069号の実施例に準じて製造した合成品。
AD-AAm:N-(1-アダマンチル)アクリルアミド、分子量204、国際公開第2012/036069号の実施例に準じて製造した合成品。
AAm:アクリルアミド、分子量71、富士フイルム和光純薬社製。
AA:アクリル酸、分子量100、富士フイルム和光純薬社製。
グリセリン:富士フイルム和光純薬社製。
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル、富士フイルム和光純薬社製。
(Raw materials used)
CD-AAm: mono-6-(acrylamide)-β-cyclodextrin, molecular weight 1188, synthetic product prepared according to the examples of WO2012/036069.
AD-AAm: N-(1-adamantyl)acrylamide, molecular weight 204, synthetic product prepared according to the examples of WO2012/036069.
AAm: acrylamide, molecular weight 71, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
AA: acrylic acid, molecular weight 100, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Glycerin: manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries.
AIBN: Azobisisobutyronitrile, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

架橋剤1:3-(トリアリルシリル)プロピルアクリレート、東京化成工業社製。
架橋剤2:1-エテニル-1-(2-プロペン-1-イル)-3-ブテン-1-イル-2-プロペノエイト、Chemieliva Pharmaceutical社製。
架橋剤3:N,N-ビス(2-アクリルアミドエチル)アクリルアミド、富士フイルム和光純薬社製。
架橋剤4:1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、東京化成工業社製。
架橋剤5:ペンタエリスリトールテトラアクリレート、新中村化学工業社製。
架橋剤6:トリイソプロピルシリルアクリレート、新中村化学工業社製。
架橋剤7:トリアリル(メチル)シラン、新中村化学工業社製。
Cross-linking agent 1: 3-(triallylsilyl)propyl acrylate, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Crosslinker 2: 1-ethenyl-1-(2-propen-1-yl)-3-buten-1-yl-2-propenoate, Chemieliva Pharmaceutical.
Cross-linking agent 3: N,N-bis(2-acrylamidoethyl)acrylamide, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Cross-linking agent 4: 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Cross-linking agent 5: Pentaerythritol tetraacrylate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Cross-linking agent 6: Triisopropylsilyl acrylate, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Cross-linking agent 7: triallyl(methyl)silane, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.

(例1~8)
CD-AAm、AD-AAm、AAm、純水及びグリセリンを表1に示す配合量(部)で容器に入れ、マグネチックスターラーにて60rpmで30分間攪拌した後、AIBNと表1に示す架橋剤とを表1に示す配合量(部)で添加し、得られた混合物の重合反応を行った。この重合反応は、ゴムシートで作製した100×70×3mmの大きさの鋳型に混合物を収容し、鋳型に蓋をするように混合物上部にポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡製「コスモシャインA4300」)を配置し、このPETフィルムの上から混合物に対し、高圧水銀ランプ(アズワン製「HLR100T-2」)を使用して紫外線を照射強度1.7mW/cmで5分間照射することで行った。この重合反応により、ゲル状の自己修復性材料を得た。
表2に、各例で使用した架橋剤に含まれる重合性官能基の種類数、得られた自己修復性材料の初期の破断伸び及び引張強度、自己修復後の破断伸び及び引張強度、自己修復能、硬さ及び付着力を示す。なお、例8の自己修復性材料は、例1~7の自己修復性材料の「架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲル」に相当する。
(Examples 1-8)
CD-AAm, AD-AAm, AAm, pure water and glycerin are placed in a container in the amounts (parts) shown in Table 1, stirred at 60 rpm for 30 minutes with a magnetic stirrer, and then AIBN and the cross-linking agent shown in Table 1 are added. was added in the amounts (parts) shown in Table 1, and the resulting mixture was subjected to a polymerization reaction. In this polymerization reaction, the mixture was placed in a mold with a size of 100×70×3 mm made of a rubber sheet, and a polyethylene terephthalate (PET) film (“Cosmoshine A4300” manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was placed over the mixture so as to cover the mold. ) was placed on the PET film, and a high-pressure mercury lamp (“HLR100T-2” manufactured by AS ONE) was used to irradiate the mixture with ultraviolet rays at an irradiation intensity of 1.7 mW/cm 2 for 5 minutes. . This polymerization reaction yielded a gel-like self-healing material.
Table 2 shows the number of types of polymerizable functional groups contained in the cross-linking agent used in each example, the initial breaking elongation and tensile strength of the obtained self-healing material, the breaking elongation and tensile strength after self-healing, self-healing strength, hardness and adhesion. The self-healing material of Example 8 corresponds to the "gel of the same composition except that it does not contain a structure based on a cross-linking agent" of the self-healing materials of Examples 1-7.

Figure 2023066720000002
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Figure 2023066720000003
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例1~2の自己修復性材料は、架橋剤を用いなかった例8の自己修復性材料に比べ、硬く、低タック性であり、切断時に変形しにくいものであった。また、例1~2の自己修復性材料は、例8の自己修復性材料の自己修復能に対して60%以上の自己修復能を保持していた。
一方、重合性官能基の種類が1種類の架橋剤を用いた例3~7の自己修復性材料は、切断時に変形しやすいか、又は自己修復能に劣っていた。具体的には、架橋剤3を用いた例3では、硬さとタック性は改善されたが、自己修復能が低下した。架橋剤4を用いた例4、架橋剤5を用いた例5も同様であった。架橋剤6を用いた例6は、例8よりも柔らかく、高タック性となった。架橋剤7を用いた例7は、例8よりも高タック性となった。
The self-healing materials of Examples 1 and 2 were harder, less tacky, and less deformable when cut than the self-healing material of Example 8, which did not use a cross-linking agent. In addition, the self-repairing materials of Examples 1 and 2 retained 60% or more of the self-repairing ability of the self-repairing material of Example 8.
On the other hand, the self-repairing materials of Examples 3 to 7 using a cross-linking agent having one type of polymerizable functional group were easily deformed when cut or had poor self-repairing ability. Specifically, in Example 3 using the cross-linking agent 3, the hardness and tackiness were improved, but the self-healing ability was lowered. Example 4 using the cross-linking agent 4 and Example 5 using the cross-linking agent 5 were the same. Example 6 using cross-linking agent 6 was softer than Example 8 and had high tackiness. Example 7 using cross-linking agent 7 had higher tackiness than Example 8.

(例9~10)
AAmの代わりにAAを用い、各原料の配合量を表3に示すように変更した以外は例1、例8と同様にして、ゲル状の自己修復性材料を得た。
表4に、各例で使用した架橋剤に含まれる重合性官能基の種類数、得られた自己修復性材料の初期の破断伸び及び引張強度、自己修復後の破断伸び及び引張強度、自己修復能、硬さ及び付着力を示す。なお、例10の自己修復性材料は、例9の自己修復性材料の「架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲル」に相当する。
(Examples 9-10)
A gel-like self-healing material was obtained in the same manner as in Examples 1 and 8 except that AA was used instead of AAm and the blending amount of each raw material was changed as shown in Table 3.
Table 4 shows the number of types of polymerizable functional groups contained in the cross-linking agent used in each example, the initial breaking elongation and tensile strength of the resulting self-healing material, the breaking elongation and tensile strength after self-healing, self-healing strength, hardness and adhesion. The self-healing material of Example 10 corresponds to the "gel of the same composition except that it does not contain a structure based on a cross-linking agent" of the self-healing material of Example 9.

Figure 2023066720000004
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Figure 2023066720000005
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例9の自己修復性材料は、架橋剤を用いなかった例10の自己修復性材料に比べ、硬く、低タック性であり、切断時に変形しにくいものであった。また、例9の自己修復性材料は、例10の自己修復性材料の自己修復能に対して60%以上の自己修復能を保持していた。 The self-healing material of Example 9 was harder, less tacky, and less deformable when cut than the self-healing material of Example 10, which did not use a cross-linking agent. In addition, the self-healing material of Example 9 retained 60% or more of the self-healing ability of the self-healing material of Example 10.

Claims (5)

架橋構造体と水性媒体とを含むゲルで構成された自己修復性材料であって、
前記架橋構造体は、相互に可逆的に結合可能な側基を有する直鎖状重合体が、前記側基間の可逆的結合と、架橋剤に基づく構造とによって架橋されたものであり、
前記架橋剤は、前記直鎖状重合体を形成する単量体の重合性官能基と共に前記直鎖状重合体の主鎖を形成可能な重合性官能基を1分子中に2個以上有し、
前記架橋剤の2個以上の前記重合性官能基は、構造の異なる2種以上の重合性官能基を含む、自己修復性材料。
A self-healing material composed of a gel containing a crosslinked structure and an aqueous medium,
The crosslinked structure is obtained by cross-linking a linear polymer having side groups that can reversibly bond to each other through reversible bonds between the side groups and a structure based on a cross-linking agent,
The cross-linking agent has, in one molecule, two or more polymerizable functional groups capable of forming the main chain of the linear polymer together with the polymerizable functional groups of the monomers forming the linear polymer. ,
The self-repairing material, wherein the two or more polymerizable functional groups of the cross-linking agent include two or more types of polymerizable functional groups having different structures.
前記直鎖状重合体と前記水性媒体との合計質量に対する前記架橋剤の割合が0.01~10質量%である請求項1に記載の自己修復性材料。 2. The self-healing material according to claim 1, wherein the ratio of said cross-linking agent to the total weight of said linear polymer and said aqueous medium is 0.01 to 10% by weight. 硬さが、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの硬さに対し、110%以上である請求項1又は2に記載の自己修復性材料。 3. The self-repairing material according to claim 1, wherein the hardness is 110% or more of the hardness of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent. 付着力が、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの付着力に対し、90%以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の自己修復性材料。 The self-repairing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the adhesive force is 90% or less of the adhesive force of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent. 自己修復能が、前記架橋剤に基づく構造を含まない以外は同じ組成のゲルの自己修復能に対し、60%以上である請求項1~4のいずれか一項に記載の自己修復性材料。 The self-repairing material according to any one of claims 1 to 4, wherein the self-repairing ability is 60% or more of the self-repairing ability of a gel having the same composition except that it does not contain a structure based on the cross-linking agent.
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