JP3128781B2 - Manufacturing method of ultra-thin laminate - Google Patents

Manufacturing method of ultra-thin laminate

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JP3128781B2 JP04143298A JP14329892A JP3128781B2 JP 3128781 B2 JP3128781 B2 JP 3128781B2 JP 04143298 A JP04143298 A JP 04143298A JP 14329892 A JP14329892 A JP 14329892A JP 3128781 B2 JP3128781 B2 JP 3128781B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一層の厚さが分子レベ
ルであり、且つそれぞれの層が独立した構造をもつ超薄
膜積層体を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an ultra-thin film laminate having a thickness of one layer at a molecular level and each layer having an independent structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】分子レベルの厚みをもつ有機質薄膜を製
造する方法としては、LB法,無機層状化合物を利用す
る方法,真空蒸着法等が知られている。このような有機
質薄膜は、構成する有機化合物の特性を活用し、種々の
分野で使用され始めている。
2. Description of the Related Art As a method for producing an organic thin film having a molecular level thickness, an LB method, a method using an inorganic layered compound, a vacuum deposition method, and the like are known. Such organic thin films have begun to be used in various fields, utilizing the characteristics of the organic compounds constituting them.

【0003】LB法は、たとえば「表面・薄膜分子設計
シリーズ1 LB膜の分子デザイン」(昭和63年7月
1日 共立出版株式会社発行 入山啓治著)第37〜4
2頁に記載されているように、所定の化合物を有機溶媒
に溶解して調製した展開液を水等のサブフェーズ上に展
開することにより形成した単分子膜をガラス基板等の適
宜の基板に移し取ることによって作製される。
The LB method is described in, for example, “Surface / Thin Film Molecular Design Series 1 Molecular Design of LB Film” (Kiritsu Shuppan Co., Ltd., published on July 1, 1988) by Keiji Iriyama.
As described on page 2, a monomolecular film formed by developing a developing solution prepared by dissolving a predetermined compound in an organic solvent on a subphase such as water is applied to an appropriate substrate such as a glass substrate. It is made by transferring.

【0004】無機層状化合物を利用する方法では、たと
えば「化学総説 分子集合体 その組織化と機能・層間
化合物の構造と機能」(昭和58年5月25日発行 山
中昭司著)第65〜79頁に記載されているように、粘
土鉱物等の層状化合物の層間にモノマーを導入し、この
層間でモノマーを重合させることによって薄膜を作製し
ている。
A method using an inorganic layered compound is described in, for example, "Chemical Review: Molecular Assemblies, Their Organization and Function, Structure and Function of Intercalation Compounds" (published May 25, 1983, written by Yamanaka Shoji), pages 65-79. As described in (1), a thin film is prepared by introducing a monomer between layers of a layered compound such as a clay mineral and polymerizing the monomer between the layers.

【0005】LB法では、サブフェーズ上に展開された
単分子膜を一層づつ移し取っていくため、必要とする膜
厚を得るために多数の工程を繰り返すことが必要にな
り、生産性が悪い。しかも、装置自体も非常に高価なも
のである。そのため、LB法は、薄膜積層体の多量生産
には不向きである。
In the LB method, since the monomolecular film developed on the sub-phase is transferred one by one, it is necessary to repeat a number of steps to obtain a required film thickness, resulting in poor productivity. . Moreover, the apparatus itself is very expensive. Therefore, the LB method is not suitable for mass production of a thin film laminate.

【0006】他方、無機層状化合物を利用する方法で
は、層間でモノマーを重合することによって得られた複
合膜からポリマーを単離することが非常に困難である。
この点で、無機層状化合物を利用する方法は、広く採用
されるに至っていない。また、真空蒸着等によって薄膜
を製造するとき、得られる薄膜の厚みを分子レベルで制
御することが困難であり、装置自体も高価なものであ
る。
On the other hand, in a method using an inorganic layered compound, it is very difficult to isolate a polymer from a composite film obtained by polymerizing a monomer between layers.
In this regard, a method using an inorganic layered compound has not been widely adopted. Further, when a thin film is manufactured by vacuum deposition or the like, it is difficult to control the thickness of the obtained thin film on a molecular level, and the apparatus itself is expensive.

【0007】更に、有機物を反応場として利用する方
法、たとえば尿素,デオキシコール酸等の包接化合物に
モノマーを導入し重合反応を行わせる包接重合も知られ
ている。しかし、この方法で得られるポリマーは、リニ
アーなものであり、十分な面積をもった薄膜を得るまで
に至っていない。
Further, a method using an organic substance as a reaction field, for example, an inclusion polymerization in which a monomer is introduced into an inclusion compound such as urea or deoxycholic acid to carry out a polymerization reaction is also known. However, the polymer obtained by this method is linear, and it has not been possible to obtain a thin film having a sufficient area.

【0008】本発明者等は、これらの問題を解決する有
機質薄膜の製造方法として、両親媒性化合物が形成する
分子集合体を反応場として利用する方法を特願平1−5
8885号で提案した。この方法においては、二分子膜
形成能をもつ両親媒性化合物の分散液にラジカル重合性
モノマーを添加した展開液を調製する。この展開液を基
板上に展開することによって形成した液膜から溶媒を蒸
発させた後、得られた薄膜に含まれているモノマーを重
合させ、更に両親媒性化合物を抽出することにより超薄
膜積層体を製造している。このとき、両親媒性化合物が
形成する多層二分子膜の層間でラジカル重合反応が進行
するため、得られた薄膜は、分子レベルの厚さをもった
超薄膜積層体となる。また、重合したポリマーの単離等
も容易であり、操作性も優れている。
The present inventors have disclosed a method of using a molecular assembly formed by an amphiphilic compound as a reaction field as a method for producing an organic thin film which solves these problems.
No. 8885. In this method, a developing solution is prepared by adding a radical polymerizable monomer to a dispersion of an amphiphilic compound having a bilayer film forming ability. After evaporating the solvent from the liquid film formed by spreading this developing solution on the substrate, the monomers contained in the obtained thin film are polymerized, and then the amphiphilic compound is extracted to form an ultra-thin film stack. Manufacture the body. At this time, since the radical polymerization reaction proceeds between the layers of the multilayer bilayer formed by the amphiphilic compound, the obtained thin film becomes an ultrathin laminate having a molecular level thickness. Further, isolation of the polymerized polymer is easy, and operability is excellent.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ラジカル重合
性モノマーを添加した両親媒性化合物の分散液を展開液
として使用するとき、基板上で両親媒性化合物が会合し
て単分子膜となる過程でモノマーが分子集合体に取り込
まれるため、単分子膜構造の規則性が乱れ易い。また、
導入されたモノマーは、展開後の液膜から溶媒を蒸発さ
せて薄膜を作製する過程でも構造的な乱れを誘発させる
原因となる。その結果、各層が互いに独立した構造をも
つ超薄膜積層体を得ることが困難であった。特に両親媒
性化合物とモノマーとの相溶性が悪い場合には、両者が
相分離を起こし、膜全面にわたる積層構造が得られない
こともある。
However, when a dispersion of an amphipathic compound to which a radical polymerizable monomer is added is used as a developing solution, a process in which the amphiphilic compound associates on a substrate to form a monomolecular film. In this case, the monomer is taken into the molecular assembly, so that the regularity of the monomolecular film structure is easily disturbed. Also,
The introduced monomer causes structural disturbance even in the process of evaporating the solvent from the developed liquid film to form a thin film. As a result, it has been difficult to obtain an ultra-thin film laminate in which each layer has an independent structure. In particular, when the compatibility between the amphiphilic compound and the monomer is poor, phase separation occurs between the two, and a laminated structure over the entire surface of the film may not be obtained.

【0010】更に、ラジカル重合性モノマーとして揮発
性が高いスチレン等のモノマーを使用するとき、基板上
に形成した両親媒性化合物の液膜から溶媒を蒸発させる
過程でモノマーが蒸散し、目的とするポリマーフィルム
が得られない。この点、本出願人等は、イオン性の両親
媒性化合物から多層二分子膜薄膜を作製した後、イオン
交換法によって無機イオンを導入する方法を特願平2−
310734号で提案している。提案された方法では、
両親媒性化合物の対イオンのイオン交換反応を利用して
いることから、両親媒性化合物及び導入される無機化合
物共にイオン性のものであることが必要とされる。した
がって、この方法は、非イオン性のラジカル重合性モノ
マーからポリマー超薄膜積層体を製造することに適用で
きない。
Further, when a highly volatile monomer such as styrene is used as the radical polymerizable monomer, the monomer evaporates in the process of evaporating the solvent from the liquid film of the amphipathic compound formed on the substrate, and the desired monomer is evaporated. A polymer film cannot be obtained. In this regard, the present applicant has disclosed a method of preparing a multilayer bilayer thin film from an ionic amphiphilic compound and then introducing inorganic ions by an ion exchange method.
No. 310734. In the proposed method,
Since the ion exchange reaction of the counter ion of the amphiphilic compound is used, it is necessary that both the amphiphilic compound and the inorganic compound to be introduced are ionic. Therefore, this method cannot be applied to manufacture a polymer ultra-thin film laminate from a nonionic radically polymerizable monomer.

【0011】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、両親媒性化合物が分子配向した薄
膜を形成した後でラジカル重合性モノマーと接触処理さ
せることにより、両親媒性化合物本来の優れた規則性を
みだすことなく、分子レベルで構造制御され且つ各層が
互いに独立した構造をもつ超薄膜積層体を得ることを目
的とする。
The present invention has been devised in order to solve such a problem. An amphiphilic compound is formed by forming a thin film in which an amphiphilic compound is molecularly oriented and then subjected to a contact treatment with a radical polymerizable monomer to thereby form an amphiphilic compound. It is an object of the present invention to obtain an ultra-thin laminate in which the structure is controlled at the molecular level and each layer has a structure independent of each other, without finding the excellent regularity inherent in the active compound.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の超薄膜積層体製
造方法は、その目的を達成するため、二分子膜形成能を
有する両親媒性化合物の分散液を基板上に展開し、前記
分散液の溶媒を蒸発して得られた前記両親媒性化合物の
多層二分子膜薄膜をラジカル重合性モノマーを含む溶液
に接触させ、前記薄膜内に導入された前記モノマーを重
合させた後、前記両親媒性化合物を抽出することを特徴
とする。両親媒性化合物としては、疎溶媒部にフルオロ
カーボン鎖をもつものを使用することができる。
According to the present invention, there is provided a method for producing an ultra-thin film laminate, in which a dispersion of an amphipathic compound having a bilayer film forming ability is developed on a substrate, and After the solvent of the liquid is evaporated, the multilayer bilayer thin film of the amphipathic compound is brought into contact with a solution containing a radically polymerizable monomer to polymerize the monomer introduced into the thin film. It is characterized by extracting a solvent compound. As the amphiphilic compound, a compound having a fluorocarbon chain in the lyophobic portion can be used.

【0013】本発明で使用する両親媒性化合物は、同一
分子内に溶媒に対して親和性のない基(以下、これを疎
溶媒基という)及び親和性のある基(以下、これを親溶
媒基という)をもつ化合物である。水を溶媒とする場
合、親溶媒基としてはスルホン基,硫酸基,アンモニウ
ム基,カルボン酸基,スルホニウム塩,ホスホン酸塩,
ホスホニウム塩,ポリエーテル類,アルコール類,糖残
基類を含むポリオール類及びこれらの基の組合せがあ
り、疎溶媒基としてはアルキル基,アルキルアリル基,
脂環基,縮合多環基,これらの基にフルオロカーボン鎖
を含むもの及びこれらの基の組合せがある。
The amphiphilic compound used in the present invention includes a group having no affinity for a solvent (hereinafter referred to as a solvophobic group) and a group having an affinity for a solvent (hereinafter referred to as a lyophilic group). Group). When water is used as the solvent, sulfo groups, sulfate groups, ammonium groups, carboxylic acid groups, sulfonium salts, phosphonate salts,
There are phosphonium salts, polyethers, alcohols, polyols containing sugar residues, and combinations of these groups.
There are alicyclic groups, condensed polycyclic groups, those containing a fluorocarbon chain in these groups, and combinations of these groups.

【0014】この両親媒性化合物から安定な二分子膜を
形成する上では、たとえば二本以上のアルキル長鎖,ア
ゾベンゼン,ビフェニール等の剛いセグメントを含むア
ルキル長鎖,或いはこれらの基にフルオロカーボン鎖を
含むもの等が好ましい。この点、二分子膜構造をとる両
親媒性化合物の化学構造上の特徴及びこれによる薄膜形
成能が高い理由や代表的な化合物例等に関しては、特願
平1−58889号の明細書で詳細に説明しているの
で、ここでは省略する。
In order to form a stable bilayer from this amphiphilic compound, for example, two or more alkyl long chains, an alkyl long chain containing a rigid segment such as azobenzene, biphenyl or the like, or a fluorocarbon chain is added to these groups. Are preferred. In this respect, the characteristics of the chemical structure of the amphiphilic compound having a bimolecular film structure, the reason why the thin film forming ability is high, typical examples of the compounds, and the like are described in detail in the specification of Japanese Patent Application No. 1-58889. , So that the description is omitted here.

【0015】両親媒性化合物を分散させる溶媒として
は、水以外にも有機溶媒を使用することもできる。この
場合、両親媒性化合物の疎溶媒基には、前掲したものの
うちフルオロカーボン鎖を一部にもつ基及びそれらの組
合せが使用される。他方、親溶媒基としては、前掲した
ものに加えアルキル基,脂環基,縮合多環基及びこれら
の組合せを使用することができる。フルオロカーボン鎖
を含む両親媒性化合物には、特願平2−59019号で
紹介されているようなフルオロカーボン鎖とより分子配
向性が高い炭化水素鎖を組合せた両親媒性化合物が例示
される。
As a solvent in which the amphiphilic compound is dispersed, an organic solvent other than water can be used. In this case, as the lyophobic group of the amphiphilic compound, a group partially having a fluorocarbon chain among the groups described above and combinations thereof are used. On the other hand, as the solvent-philic group, an alkyl group, an alicyclic group, a condensed polycyclic group, and a combination thereof can be used in addition to those described above. Examples of the amphiphilic compound containing a fluorocarbon chain include an amphiphilic compound in which a fluorocarbon chain and a hydrocarbon chain having higher molecular orientation are combined as disclosed in Japanese Patent Application No. 2-59019.

【0016】両親媒性化合物の分散液は、所定量の両親
媒性化合物を溶媒に溶解或いは分散させることによって
調製される。溶媒としては、多くの場合に水が使用され
るが、フルオロカーボン鎖を含む両親媒性化合物を使用
するとき有機溶媒を使用することも可能である。このと
き使用される有機溶媒としては、アルコール類,エーテ
ル類,ケトン類,エステル類,ハロゲン化アルカン類,
ニトリル類,有機酸類,有機塩基類,芳香族炭化水素
類,飽和及び不飽和炭化水素類,或いはこれらの混合溶
媒等がある。なお、溶媒の種類は、調製した分散液を基
板上に展開し、溶媒を蒸発させた後に多層二分子膜が得
られる限り、特に制約を受けるものではない。
The dispersion of the amphiphilic compound is prepared by dissolving or dispersing a predetermined amount of the amphiphilic compound in a solvent. As a solvent, water is used in many cases, but when an amphiphilic compound containing a fluorocarbon chain is used, it is also possible to use an organic solvent. The organic solvents used at this time include alcohols, ethers, ketones, esters, halogenated alkanes,
Examples include nitriles, organic acids, organic bases, aromatic hydrocarbons, saturated and unsaturated hydrocarbons, and mixed solvents thereof. The type of the solvent is not particularly limited as long as the prepared dispersion is spread on a substrate and the solvent is evaporated to obtain a multilayer bilayer film.

【0017】分散液が展開される基板としては、ガラス
板,石英板,グラファイト板,シリコン板,テフロン
板,緻密ポリマーフィルム,多孔質ポリマーフィルム等
がある。基板の表面には、分散液の種類に応じて親水化
処理或いは疎水化処理を施すこともできる。
The substrate on which the dispersion is spread includes a glass plate, a quartz plate, a graphite plate, a silicon plate, a Teflon plate, a dense polymer film, a porous polymer film, and the like. The surface of the substrate may be subjected to a hydrophilic treatment or a hydrophobic treatment depending on the type of the dispersion.

【0018】基板上に展開された分散液から溶媒が除去
されると、両親媒性化合物の多層二分子膜が形成され
る。この溶媒が除去される過程で両親媒性化合物の分子
集合体の規則性を維持するため、溶媒の除去は可能な限
り徐々に行うことが好ましい。溶媒除去の条件は、展開
液の溶媒系にもよるが、水溶液系の場合の一例を示すと
温度25℃及び相対湿度60%に設定された恒温恒湿槽
内で3日間程度かけて行われる。このとき、分散液が展
開される基板の表面積,分散液中の両親媒性化合物の濃
度,分散液の液量等に応じて、作製される多層二分子膜
薄膜の膜厚が定まる。そして、最終的に製造されるポリ
マー超薄膜積層体の膜厚も決まる。
When the solvent is removed from the dispersion liquid spread on the substrate, a multilayer bilayer of an amphipathic compound is formed. In order to maintain the regularity of the molecular assembly of the amphiphilic compound in the process of removing the solvent, it is preferable to remove the solvent as slowly as possible. The conditions for removing the solvent depend on the solvent system of the developing solution, but in the case of an aqueous solution, for example, the removal is performed in a thermo-hygrostat set at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% for about 3 days. . At this time, the thickness of the formed multilayer bilayer thin film is determined according to the surface area of the substrate on which the dispersion is spread, the concentration of the amphipathic compound in the dispersion, the amount of the dispersion, and the like. Then, the film thickness of the finally manufactured polymer ultra-thin film laminate is also determined.

【0019】溶媒除去後に得られる多層二分子膜薄膜
は、基板に付着させた状態で、或いは基板から剥した状
態でラジカル重合性モノマー(以下、単にモノマーとい
う)を含む溶液に接触処理される。接触処理としては、
多層二分子膜薄膜をモノマー含有溶液に浸漬する方法,
モノマー含有溶液を多層二分子膜薄膜に塗布する方法等
がある。
The multilayer bilayer thin film obtained after the removal of the solvent is subjected to a contact treatment with a solution containing a radical polymerizable monomer (hereinafter simply referred to as a monomer) in a state of being attached to the substrate or being separated from the substrate. As contact processing,
A method of immersing a multilayer bilayer thin film in a monomer-containing solution,
There is a method of applying a monomer-containing solution to a multilayer bilayer thin film.

【0020】モノマーとしては、アクリル基,メタクリ
ル基,ビニルエーテル基,ビニルスルホン基,スチレン
基等の重合部位をもつモノマーが使用される。具体的に
は、次式(1)〜(11)で示す多官能モノマーがあ
る。これらのモノマーは、単独でも或いは数種類を共重
合させて使用しても良い。なお、式(1)〜(11)に
おけるRは、CH3 又はHを示す。
As the monomer, a monomer having a polymerization site such as an acryl group, a methacryl group, a vinyl ether group, a vinyl sulfone group, and a styrene group is used. Specifically, there are polyfunctional monomers represented by the following formulas (1) to (11). These monomers may be used alone or by copolymerizing several types. Note that R in Formulas (1) to (11) represents CH 3 or H.

【0021】[0021]

【化1】 Embedded image

【0022】[0022]

【化2】 Embedded image

【0023】[0023]

【化3】 Embedded image

【0024】また、式(1)〜(11)の多官能モノマ
ー以外にも、次式(12)〜(23)に示すような単官
能モノマーを式(1)〜(11)の多官能モノマーと共
存させて使用することもできる。
In addition to the polyfunctional monomers of the formulas (1) to (11), monofunctional monomers represented by the following formulas (12) to (23) may be used. Can also be used in coexistence.

【0025】[0025]

【化4】 Embedded image

【0026】[0026]

【化5】 Embedded image

【0027】多層二分子膜をモノマー含有液に浸漬する
ことによって接触処理を行う場合、浸漬条件下で液体状
態であるモノマーにあっては、そのまま接触処理液とし
て使用することができる。他方、モノマーが固体状であ
るとき、或いは多層二分子膜薄膜に対するモノマーの導
入速度が十分でないとき、溶媒に溶解した状態のモノマ
ーを使用する。このとき使用される溶媒としては、水溶
性のモノマーに対して多くの場合に水を使用することが
できる。また、フルオロカーボン鎖を含む両親媒性化合
物の場合、アルコール類,エーテル類,ケトン類,エス
テル類,ハロゲン化アルカン類,ニトリル類,有機酸
類,有機塩類,芳香族炭化水素類,飽和及び不飽和炭化
水素類或いはこれらの混合溶媒等の使用も可能である。
これらの中から、モノマー及び両親媒性化合物の種類に
応じ、モノマーを溶解し、両親媒性化合物を溶解及び構
造破壊しないものが溶媒として選択される。なお。モノ
マーを含む溶液に、適宜の重合開始剤を添加することも
できる。
When the contact treatment is performed by immersing the multilayer bilayer film in a monomer-containing liquid, the monomer which is in a liquid state under the immersion conditions can be used as it is as a contact treatment liquid. On the other hand, when the monomer is in a solid state or when the introduction rate of the monomer into the multilayer bilayer thin film is not sufficient, the monomer dissolved in the solvent is used. As the solvent used at this time, water can be used in many cases with respect to the water-soluble monomer. In the case of amphiphilic compounds containing a fluorocarbon chain, alcohols, ethers, ketones, esters, halogenated alkanes, nitriles, organic acids, organic salts, aromatic hydrocarbons, saturated and unsaturated carbon It is also possible to use hydrogens or a mixed solvent thereof.
Among these, a solvent that dissolves the monomer, does not dissolve the amphipathic compound and does not destroy the structure is selected as the solvent according to the types of the monomer and the amphiphilic compound. In addition. An appropriate polymerization initiator can be added to the solution containing the monomer.

【0028】モノマーを含む溶液に多層二分子膜薄膜を
浸漬するときの諸条件は、両親媒性化合物,モノマー,
溶媒の種類等に応じて異なるが、多層二分子膜薄膜内に
モノマーが十分に導入される限り特に制約を受けるもの
ではない。たとえば、モノマー浸漬浴のモノマー濃度
は、多くの場合にモノマーと溶媒とのモル比で1/10
0〜5/1が使用される。また、多層二分子膜薄膜の浸
漬時間は、多層二分子膜の漸次溶解を抑えながらモノマ
ーを十分に導入させるため、通常5時間〜10日間とさ
れる。浸漬処理は、常温・常圧下で通常行われる。しか
し、多層二分子膜薄膜へのモノマーの導入を促進するた
め、温度及び/又は圧力を上げて浸漬処理を行うことも
できる。
Conditions for immersing the multilayer bilayer thin film in a solution containing a monomer include an amphipathic compound, a monomer,
Although it differs depending on the type of the solvent, there is no particular limitation as long as the monomer is sufficiently introduced into the multilayer bilayer thin film. For example, the monomer concentration in a monomer immersion bath is often 1/10 the molar ratio of monomer to solvent.
0-5 / 1 is used. The immersion time of the multilayer bilayer thin film is usually 5 hours to 10 days in order to sufficiently introduce the monomer while suppressing the gradual dissolution of the multilayer bilayer. The immersion treatment is usually performed at normal temperature and normal pressure. However, in order to promote the introduction of the monomer into the multilayer bilayer thin film, the immersion treatment may be performed at an increased temperature and / or pressure.

【0029】モノマー含有溶液で接触処理した多層二分
子膜薄膜は、水又は適当な有機溶媒で表面を洗浄した
後、光重合,熱重合,放射線重合等の処理が施される。
これにより、導入されたモノマーは、多層二分子膜薄膜
を分子鋳型として重合し、多層二分子膜薄膜の空隙構造
を倣った形状でポリマーとして固定される。
After the surface of the multilayer bilayer thin film that has been contact-treated with the monomer-containing solution is washed with water or a suitable organic solvent, a treatment such as photopolymerization, thermal polymerization, or radiation polymerization is performed.
As a result, the introduced monomer is polymerized using the multilayer bilayer thin film as a molecular template, and fixed as a polymer in a shape following the void structure of the multilayer bilayer thin film.

【0030】引き続き、両親媒性化合物の種類に応じて
選択された溶媒を使用して、多層二分子膜とポリマーと
の複合薄膜から両親媒性化合物を抽出除去する。この処
理によって、一層の厚みが分子レベルで且つ各層が互い
に独立した構造をもつ超薄膜積層体が得られる。
Subsequently, the amphiphilic compound is extracted and removed from the composite thin film of the multilayer bilayer film and the polymer using a solvent selected according to the type of the amphiphilic compound. By this processing, an ultra-thin film laminate having one layer at a molecular level and each layer having a structure independent of each other is obtained.

【0031】[0031]

【作 用】同一分子内に疎溶媒基及び親溶媒基を併せも
つ両親媒性化合物のうち、ある種のものは、生体膜と同
様の二分子膜構造を有する分子集合体を形成する。この
二分子膜を形成する両親媒性化合物は、溶媒分散体とし
て得られるだけでなく、両親媒性化合物の分散液を固体
基板上に展開した後で、溶媒を徐々に除去することによ
って透明性の自己支持性をもつフィルム状の多層二分子
膜薄膜に形成することができる。そして、得られたフィ
ルム状の多層二分子膜薄膜内においても、両親媒性化合
物の規則的な二分子膜構造が維持されており、二次元平
面性の高いラメラ構造をとることが知られている[たと
えば、Thin Solid Films,121,L
89(1984)参照]。
[Action] Among amphiphilic compounds having both a lyophobic group and a lyophilic group in the same molecule, certain compounds form a molecular assembly having a bilayer structure similar to that of a biological membrane. The amphipathic compound that forms this bilayer is not only obtained as a solvent dispersion, but also after the solvent is gradually removed after the dispersion of the amphiphilic compound is spread on a solid substrate. It can be formed into a film-like multilayer bilayer thin film having self-supporting properties. It is known that the regular bilayer structure of the amphiphilic compound is maintained even in the obtained film-like multilayer bilayer thin film, and that it has a two-dimensional planar high lamellar structure. [Eg, Thin Solid Films, 121 , L
89 (1984)].

【0032】このラメラ構造は、モノマー等の異分子を
添加して調製した両親媒性化合物の分散液を固体基板上
に展開した後で、溶媒を徐々に除去することによって得
られた複合薄膜中でも維持されている。しかし、両親媒
性化合物単独の場合に比較し、異分子の混入に起因して
規則性の低下が避けられない。たとえば、モノマーを重
合させた後の超薄膜積層体を観察すると、各層が互いに
交錯した状態が見られる場合がある。すなわち、モノマ
ーの導入によって構造的な欠陥が誘発され、各層が互い
に独立した均一な超薄膜積層体を得ることが困難であっ
た。
This lamellar structure is maintained even in a composite thin film obtained by developing a dispersion of an amphiphilic compound prepared by adding a different molecule such as a monomer on a solid substrate and then gradually removing the solvent. Have been. However, compared to the case of the amphipathic compound alone, the lowering of the regularity due to the mixing of foreign molecules is inevitable. For example, when observing the ultra-thin film laminate after polymerizing the monomer, there may be a case where each layer intersects with each other. That is, structural defects are induced by the introduction of the monomer, and it is difficult to obtain a uniform ultra-thin film laminate in which each layer is independent of each other.

【0033】しかも、両親媒性化合物の分散液にモノマ
ーを添加する方法では、両親媒性化合物と相溶性の悪い
モノマーや揮発性の高いモノマーを使用する場合、膜全
面にわたる超薄膜の積層構造が得られない。
In addition, in the method of adding a monomer to a dispersion of an amphipathic compound, when a monomer having low compatibility with the amphipathic compound or a highly volatile monomer is used, a laminated structure of an ultrathin film over the entire surface of the film is obtained. I can't get it.

【0034】そこで、本発明者等は、両親媒性化合物単
独で作製した多層二分子膜薄膜の高い規則性に着目し、
一旦作製された両親媒性化合物単独の多層二分子膜薄膜
にモノマーを導入するとき、両親媒性化合物が作る二次
元平面性の高いラメラ構造を壊すことなく、一層が分子
レベルの厚みをもち且つ各層が互いに独立した均一な超
薄膜積層体が得られると考えた。この方法によるとき、
両親媒性化合物と相溶性の悪いモノマーや揮発性の高い
モノマーであっても、多層二分子膜薄膜に導入すること
ができ、ラメラ構造を倣った均一な超薄膜積層体が得ら
れることが予想される。
Therefore, the present inventors have paid attention to the high regularity of the multilayer bilayer thin film made of the amphiphilic compound alone.
When a monomer is introduced into a multilayer bilayer thin film made of an amphiphilic compound alone, one layer has a molecular-level thickness without breaking the two-dimensionally planar lamella structure created by the amphiphilic compound. It was considered that a uniform ultra-thin film laminate in which each layer was independent of each other could be obtained. When using this method,
Even monomers with low compatibility or high volatility with amphiphilic compounds can be introduced into multilayer bilayer thin films, and it is expected that uniform ultra-thin film laminates following the lamellar structure will be obtained. Is done.

【0035】本発明では、先ず両親媒性化合物単独で多
層二分子膜薄膜を作製する。モノマー等の異分子を含ま
ない分散液から薄膜が得られたものであるため、薄膜中
の両親媒性化合物は、二次元平面性の高いラメラ構造を
とっている。このラメラ構造は、溶媒に対する両親媒性
化合物の溶解度により変化するが、適当に選択した溶媒
に多層二分子膜薄膜を浸漬した状態でも維持される。
In the present invention, first, a multilayer bilayer thin film is prepared by using an amphiphilic compound alone. Since the thin film is obtained from a dispersion liquid containing no foreign molecules such as monomers, the amphiphilic compound in the thin film has a lamellar structure with high two-dimensional planarity. This lamellar structure changes depending on the solubility of the amphiphilic compound in the solvent, but is maintained even when the multilayer bilayer thin film is immersed in an appropriately selected solvent.

【0036】そこで、引き続き、多層二分子膜薄膜をモ
ノマー含有溶液に浸漬すると、モノマーは、二分子膜構
造を破壊することなく、積層された両親媒性化合物の層
間及び両親媒性化合物が層状に配列することによって形
成された二次元的な広がりをもつ空間に導入される。こ
のときのモノマー導入は、特願平2−310734号で
提案されているイオン交換法によらないため、両親媒性
化合物及びモノマー共にイオン性である必要がない。ま
た、モノマーは、主として多層二分子膜薄膜の側面から
侵入し、二分子膜層に沿って膜内部に導入される。
Then, when the multilayer bilayer thin film is subsequently immersed in the monomer-containing solution, the monomer is formed into layers between the stacked amphiphilic compounds and in a layered manner without destroying the bilayer structure. It is introduced into a space having a two-dimensional spread formed by the arrangement. Since the introduction of the monomer at this time is not based on the ion-exchange method proposed in Japanese Patent Application No. 23071034, both the amphiphilic compound and the monomer need not be ionic. Further, the monomer mainly penetrates from the side surface of the multilayer bilayer thin film and is introduced into the film along the bilayer layer.

【0037】モノマーの導入速度は、両親媒性化合物と
モノマーとの組合せに応じて変わる。しかし、一般的に
いって、モノマーのみからなる浸漬浴を使用する場合、
十分な導入速度が得られない。そこで、モノマーを適当
な溶媒に溶解した溶液を浸漬浴として使用することが好
ましい。溶媒は、二分子膜層間に侵入し、層間を押し広
げてモノマーの導入を促進する作用を呈するものと推察
される。
The rate of introduction of the monomer varies depending on the combination of the amphiphilic compound and the monomer. However, generally speaking, when using an immersion bath consisting of only monomers,
Sufficient introduction speed cannot be obtained. Therefore, it is preferable to use a solution in which the monomer is dissolved in an appropriate solvent as the immersion bath. It is presumed that the solvent penetrates between the bilayer layers and spreads the layers to promote the introduction of the monomer.

【0038】このように一旦作製された多層二分子膜薄
膜の層間にモノマーを導入するため、両親媒性化合物と
相溶性の悪いモノマーであっても、相分離を起こすこと
なく導入することができる。また、両親媒性化合物の分
散液から溶媒を蒸発させるとき、分散液にモノマーが含
まれていないので、単量体の状態でモノマーを長時間放
置しておくことがない。そのため、揮発性の高いモノマ
ーであっても、多層二分子膜薄膜に容易に導入すること
ができる。
Since the monomer is introduced between the layers of the multilayer bilayer thin film once formed as described above, a monomer having poor compatibility with the amphiphilic compound can be introduced without causing phase separation. . Further, when the solvent is evaporated from the dispersion of the amphipathic compound, the dispersion does not contain the monomer, so that the monomer is not left for a long time in the state of the monomer. Therefore, even a highly volatile monomer can be easily introduced into a multilayer bilayer thin film.

【0039】多層二分子膜薄膜に対するモノマーの導入
量は、浸漬浴のモノマー濃度,浸漬時間等によって制御
することができる。導入量が少なすぎると、重合後に二
分子膜薄膜の全面にわたる薄膜が得られない。逆に導入
量が極端に多くなると、分子レベルで構造制御された超
薄膜積層体が得られない。そのため、両親媒性化合物及
びモノマーの分子断面積にもよるが、両親媒性化合物と
当量程度にモノマーが導入される条件を設定することが
一般的に好ましい。
The amount of the monomer introduced into the multilayer bilayer thin film can be controlled by the monomer concentration in the immersion bath, the immersion time, and the like. If the amount is too small, a thin film over the entire surface of the bilayer thin film cannot be obtained after polymerization. Conversely, if the amount of introduction is extremely large, an ultra-thin laminate whose structure is controlled at the molecular level cannot be obtained. Therefore, although it depends on the molecular cross-sectional area of the amphipathic compound and the monomer, it is generally preferable to set conditions under which the monomer is introduced in an equivalent amount to the amphipathic compound.

【0040】接触処理によって多層二分子膜薄膜に取り
込まれているモノマーは、光重合,熱重合,放射線重合
等によって重合される。このとき、モノマーの重合反応
は、モノマーが取り込まれている平面内でのみ進行す
る。そのため、二次元的に架橋した超薄膜ポリマーの積
層体が多層二分子膜薄膜の内部に形成される。そこで、
熱水或いはエタノール等の有機溶媒で両親媒性化合物を
抽出除去すると、超薄膜ポリマーの積層体が得られる。
The monomer incorporated in the multilayer bilayer thin film by the contact treatment is polymerized by photopolymerization, thermal polymerization, radiation polymerization or the like. At this time, the polymerization reaction of the monomer proceeds only in a plane in which the monomer is taken. Therefore, a laminate of a two-dimensionally crosslinked ultrathin polymer is formed inside the multilayer bilayer thin film. Therefore,
When the amphiphilic compound is extracted and removed with hot water or an organic solvent such as ethanol, a laminate of an ultra-thin polymer is obtained.

【0041】このようにして製造された超薄膜積層体
は、一旦両親媒性化合物から多層二分子膜薄膜を作製し
た後でモノマーを導入し、両親媒性化合物の規則的な層
状構造体を反応場として用いて重合されたものであるた
め、一層が分子レベルの基本的な厚みで且つ各層が互い
に独立した超薄膜積層構造をもっている。しかも、従来
の方法では薄膜化が困難であったポリマーについても、
この方法によって薄膜化することができ、用途の拡大や
機能性の向上等が期待される。
In the ultra-thin film laminate thus produced, a multilayer bilayer thin film is once formed from an amphipathic compound, and then a monomer is introduced thereinto to react a regular layered structure of the amphipathic compound. Since it is polymerized using as a field, one layer has a basic thickness of a molecular level and each layer has an ultrathin film laminated structure independent of each other. In addition, even for polymers that were difficult to make thin using conventional methods,
By this method, the film can be made thinner, and it is expected that the use thereof will be expanded and the functionality will be improved.

【0042】得られた超薄膜積層体は、その特徴的な層
状構造を活用し、選択分離膜材料として使用するとき、
分子レベルの薄膜層で分離機能が発現されることから極
めて優れた高透過性を呈する。また、導電体として使用
するとき、膜厚方向と膜面方向との間に異方性があるた
め、キャリアの移動度が大きく異なったものが得られ
る。更には、有機層状化合物として、層間に機能分子を
取り込ませ、光学的,電気的,磁気的に特徴をもった機
能性複合材料として使用することもできる。
When the obtained ultra-thin film laminate is used as a selective separation membrane material by utilizing its characteristic layered structure,
Since the separation function is exhibited by the thin film layer at the molecular level, it exhibits extremely excellent high permeability. In addition, when used as a conductor, there is anisotropy between the film thickness direction and the film surface direction, so that the carrier mobility is greatly different. Further, as an organic layered compound, a functional molecule can be incorporated between layers to be used as a functional composite material having optical, electrical, and magnetic characteristics.

【0043】[0043]

【実施例】【Example】

実施例1:二分子膜形成能を有する両親媒性化合物とし
て、次式(24)に示す化合物を使用した。
Example 1 A compound represented by the following formula (24) was used as an amphiphilic compound capable of forming a bilayer film.

【化6】 Embedded image

【0044】両親媒性化合物(24)を水に超音波分散
させ、30mMの分散液を調製した。この分散液を、展
開量0.42ml/cm2 で多孔質ポリテトラフルオロ
エチレンフィルム上に展開し、温度25℃及び相対湿度
60%の恒温恒湿雰囲気下で3日間乾燥した。得られた
多層二分子膜薄膜は、自己支持性がある半透明なフィル
ム状であった。
The amphiphilic compound (24) was ultrasonically dispersed in water to prepare a 30 mM dispersion. This dispersion was spread on a porous polytetrafluoroethylene film at a spread amount of 0.42 ml / cm 2 , and dried for 3 days in a constant temperature and humidity atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%. The obtained multilayer bilayer thin film was a translucent film having self-supporting properties.

【0045】式(1)のモノマー(n=14,R=H)
をモル比1/25で純水に溶解したモノマー溶液を用意
した。このモノマー溶液には、モノマー(1)の2モル
%に当る4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−
(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトンを重合開始剤
として添加した。
A monomer of the formula (1) (n = 14, R = H)
Was dissolved in pure water at a molar ratio of 1/25 to prepare a monomer solution. This monomer solution contains 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl-, which corresponds to 2 mol% of the monomer (1).
(2-Hydroxy-2-propyl) ketone was added as a polymerization initiator.

【0046】多層二分子膜薄膜をモノマー溶液に浸漬
し、24時間放置した後、モノマー溶液から多層二分子
膜薄膜を取り出した。膜面を純水で洗浄した後、低圧水
銀灯を使用して紫外線を多層二分子膜薄膜に照射し、モ
ノマーを架橋重合させた。重合反応後、多層二分子膜薄
膜をエタノール中に浸漬し、両親媒性化合物(24)を
抽出除去した。
After the multilayer bilayer thin film was immersed in the monomer solution and allowed to stand for 24 hours, the multilayer bilayer thin film was removed from the monomer solution. After the film surface was washed with pure water, the monomer was cross-linked and polymerized by irradiating the multilayer bilayer thin film with ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp. After the polymerization reaction, the multilayer bilayer thin film was immersed in ethanol to extract and remove the amphiphilic compound (24).

【0047】得られたフィルムは、ほぼ透明で自己支持
性があり、十分な柔軟性及び強度をもっていた。フィル
ムの断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したとこ
ろ、膜厚が約10μmであり、一層当りの厚さが約10
00Åの多層構造が膜面と平行に形成されていた。
The obtained film was almost transparent and self-supporting, and had sufficient flexibility and strength. When the cross section of the film was observed with a scanning electron microscope (SEM), the film thickness was about 10 μm, and the thickness per layer was about 10 μm.
A multilayer structure of 00 ° was formed parallel to the film surface.

【0048】実施例2:二分子膜形成能を有する両親媒
性化合物として、式(25)に示す構造をもった化合物
を使用した。
Example 2 A compound having a structure represented by the formula (25) was used as an amphiphilic compound capable of forming a bilayer film.

【化7】 Embedded image

【0049】両親媒性化合物(25)をシクロヘキシル
クロライドに超音波分散させ、120mMの分散液を調
製した。この分散液を、テフロン製のOリングで囲まれ
たテフロンシート上に展開量0.13ml/cm2 で展
開し、常温・常圧下に2日間静置することにより溶媒を
蒸発させた。得られた多層二分子膜薄膜は、自己支持性
がある半透明なフィルム状であった。
The amphiphilic compound (25) was ultrasonically dispersed in cyclohexyl chloride to prepare a 120 mM dispersion. The dispersion was spread on a Teflon sheet surrounded by a Teflon O-ring at a spread amount of 0.13 ml / cm 2 , and allowed to stand at normal temperature and normal pressure for 2 days to evaporate the solvent. The obtained multilayer bilayer thin film was a translucent film having self-supporting properties.

【0050】式(10)のモノマーをモル比1/2でシ
クロヘキシルクロライドに溶解したモノマー溶液を用意
した。このモノマー溶液には、1−ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン50重量%及びベンゾフェノン5
0重量%の混合物を、モノマー(10)の2モル%に当
る量で重合開始剤として添加した。
A monomer solution was prepared by dissolving the monomer of the formula (10) in cyclohexyl chloride at a molar ratio of 1/2. The monomer solution contained 50% by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 5 parts of benzophenone.
0% by weight of the mixture was added as polymerization initiator in an amount corresponding to 2 mol% of the monomer (10).

【0051】多層二分子膜薄膜をモノマー溶液に浸漬
し、3日間放置した後、モノマー溶液から多層二分子膜
薄膜を取り出した。膜面をメタノールで洗浄した後、低
圧水銀灯を使用して紫外線を多層二分子膜薄膜に照射
し、モノマーを架橋重合させた。重合反応後、多層二分
子膜薄膜をクロロホルム中に浸漬し、両親媒性化合物
(25)を抽出除去した。
After the multilayer bilayer thin film was immersed in the monomer solution and left for 3 days, the multilayer bilayer thin film was taken out of the monomer solution. After the membrane surface was washed with methanol, the multilayer bilayer thin film was irradiated with ultraviolet rays using a low-pressure mercury lamp to crosslink and polymerize the monomer. After the polymerization reaction, the multilayer bilayer thin film was immersed in chloroform to extract and remove the amphiphilic compound (25).

【0052】得られたフィルムは、ほぼ透明で自己支持
性があり、十分な柔軟性及び強度をもっていた。フィル
ムの断面をSEM観察した結果を図1に示す。膜厚は約
20μmであり、一層当りの厚さが約1000Åの多層
構造が膜面と平行に形成されていた。また、このフィル
ムをアセトンに浸漬し膨潤率を測定したところ、膨潤率
が膜面方向で16%,膜厚方向で86%と大きく異な
り、多層二分子膜の層状構造を反映した大きな異方性が
確認された。
The obtained film was almost transparent and self-supporting, and had sufficient flexibility and strength. FIG. 1 shows the result of SEM observation of the cross section of the film. The film thickness was about 20 μm, and a multilayer structure having a thickness of about 1000 ° per layer was formed parallel to the film surface. When this film was immersed in acetone and the swelling ratio was measured, the swelling ratio was significantly different from 16% in the film surface direction and 86% in the film thickness direction, indicating a large anisotropy reflecting the layered structure of the multilayer bilayer film. Was confirmed.

【0053】比較例1:実施例2と同じ重合開始剤をモ
ノマー(10)に対し2モル%含むモノマー溶液を石英
板の間に流延し、低圧水銀灯にて紫外線を照射し、モノ
マーを架橋重合させた。得られたポリマーフィルムは、
自己支持性はあるものの脆いものであった。断面をSE
M観察したところ、厚さが約150μmで、緻密な構造
体であった。また、実施例2と同様に膨潤率を測定した
ところ、膜面方向で9%、膜厚方向で10%と異方性の
ない薄膜であることが判った。
Comparative Example 1 A monomer solution containing the same polymerization initiator as in Example 2 in an amount of 2 mol% based on the monomer (10) was cast between quartz plates, and irradiated with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp to crosslink and polymerize the monomer. Was. The resulting polymer film is
It was self-supporting but brittle. SE section
M observation revealed a dense structure with a thickness of about 150 μm. When the swelling ratio was measured in the same manner as in Example 2, it was found that the thin film had no anisotropy of 9% in the film surface direction and 10% in the film thickness direction.

【0054】比較例2:両親媒性化合物(25)をシク
ロヘキシルクロライドに超音波分散させ、40mMの分
散液を調整した。この分散液に、両親媒性化合物(2
5)と等モル量のモノマー(10)を加え、更に実施例
2と同じ重合開始剤をモノマー(10)に対し2モル%
加えた。この分散液を、テフロン製のOリングで囲まれ
たテフロンシート上に展開量0.13ml/cm2 で展
開し、常温・常圧下に2日間静置することにより溶媒を
蒸発させた。得られた複合多層二分子膜薄膜に紫外線を
照射し、モノマーを架橋重合させた。重合反応後、複合
多層二分子膜薄膜をクロロホルム中に浸漬し、両親媒性
化合物(25)を抽出除去した。
Comparative Example 2: The amphiphilic compound (25) was ultrasonically dispersed in cyclohexyl chloride to prepare a 40 mM dispersion. This dispersion is added to the amphiphilic compound (2
5) and an equimolar amount of the monomer (10) were added, and the same polymerization initiator as in Example 2 was used in an amount of 2 mol% based on the monomer (10).
added. The dispersion was spread on a Teflon sheet surrounded by a Teflon O-ring at a spread amount of 0.13 ml / cm 2 , and allowed to stand at normal temperature and normal pressure for 2 days to evaporate the solvent. The resulting composite multilayer bilayer thin film was irradiated with ultraviolet light to crosslink and polymerize the monomer. After the polymerization reaction, the composite multilayer bilayer thin film was immersed in chloroform to extract and remove the amphiphilic compound (25).

【0055】得られたフィルムは、ほぼ透明で自己支持
性があり、十分な柔軟性及び強度をもっていた。フィル
ムの断面をSEM観察したところ、膜厚は約30μm
で、一層当りの厚さが約1000Åの多層構造が膜面と
平行に形成されていた。しかし、各層の間に、互いに交
錯した部分が観察された。このフィルムをアセトンに浸
漬し膨潤率を測定したところ、膨潤率が膜面方向で17
%,膜厚方向で41%と異方性が確認されたものの、そ
の値は実施例2のほぼ半分に過ぎなかった。
The obtained film was almost transparent and self-supporting, and had sufficient flexibility and strength. When the cross section of the film was observed by SEM, the film thickness was about 30 μm.
Thus, a multilayer structure having a thickness of about 1000 ° per layer was formed in parallel with the film surface. However, intersecting portions were observed between the layers. The film was immersed in acetone and the swelling ratio was measured.
%, And anisotropy of 41% in the film thickness direction was confirmed, but the value was almost half that of Example 2.

【0056】実施例3:モル比1:9でモノマー(8)
及びモノマー(20)を配合した混合物を使用し、両親
媒性化合物の抽出溶媒としてアセトンを使用した他は、
実施例1と同様にしてポリマーフィルムを作製した。得
られたフィルムは、半透明で自己支持性をもっていた。
フィルム断面をSEM観察したところ、膜厚は約5μm
で、一層当りの厚さが約100Åの多層構造が膜面と平
行に形成されていた。
Example 3 Monomer (8) in a molar ratio of 1: 9
And a mixture of the monomer and the monomer (20), and acetone was used as an extraction solvent for the amphipathic compound.
A polymer film was produced in the same manner as in Example 1. The resulting film was translucent and self-supporting.
When the cross section of the film was observed by SEM, the film thickness was about 5 μm.
Thus, a multilayer structure having a thickness per layer of about 100 ° was formed in parallel with the film surface.

【0057】比較例3:モル比1:9でモノマー(8)
及びモノマー(20)を配合した混合物を使用した他
は、比較例2と同様にして複合多層二分子膜薄膜を作製
した。この薄膜に紫外線を照射した後、アセトン中に浸
漬すると薄膜が完全に溶解し、ポリマーフィルムが得ら
れなかった。
Comparative Example 3: Monomer (8) in a molar ratio of 1: 9
A composite multilayer bilayer thin film was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that a mixture containing the monomer and the monomer (20) was used. When this thin film was irradiated with ultraviolet rays and then immersed in acetone, the thin film was completely dissolved and no polymer film was obtained.

【0058】実施例4:二分子膜形成能を有する両親媒
性化合物として、次式(26)に示す構造をもった化合
物を使用した。
Example 4: A compound having a structure represented by the following formula (26) was used as an amphiphilic compound having a bilayer film forming ability.

【化8】 Embedded image

【0059】両親媒性化合物(26)をヘキサフルオロ
ベンゼンに溶解し、150mMの分散液を調製した。こ
の分散液を、テフロン製のOリングで囲まれたテフロン
シート上に展開量0.20ml/cm2 で展開し、常温
・常圧下に1日間静置することにより溶媒を蒸発させ
た。得られた多層二分子膜薄膜は、自己支持性がある半
透明なフィルム状であった。
The amphiphilic compound (26) was dissolved in hexafluorobenzene to prepare a 150 mM dispersion. This dispersion was spread on a Teflon sheet surrounded by an O-ring made of Teflon at a spread amount of 0.20 ml / cm 2 , and allowed to stand at normal temperature and normal pressure for one day to evaporate the solvent. The obtained multilayer bilayer thin film was a translucent film having self-supporting properties.

【0060】式(1)のモノマーをモル比1/10で純
水に溶解したモノマー溶液を用意した。このモノマー溶
液には、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−
(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトンを、モノマー
(1)の2モル%に当る量で重合開始剤として添加し
た。
A monomer solution was prepared by dissolving the monomer of the formula (1) in pure water at a molar ratio of 1/10. This monomer solution contains 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl-
(2-Hydroxy-2-propyl) ketone was added as a polymerization initiator in an amount corresponding to 2 mol% of the monomer (1).

【0061】多層二分子膜薄膜をモノマー溶液に浸漬
し、2日間放置した後、モノマー溶液から多層二分子膜
薄膜を取り出した。膜面を純水で洗浄した後、紫外線照
射によりモノマーを架橋重合させた。重合反応後、多層
二分子膜薄膜をクロロホルム中に浸漬し、両親媒性化合
物(26)を抽出除去した。得られたフィルムは、ほぼ
透明で自己支持性があり、十分な柔軟性及び強度をもっ
ていた。フィルム断面をSEM観察したところ、膜厚は
約40μmで、一層当りの厚さが約1000Åの多層構
造が膜面と平行に形成されていた。
After the multilayer bilayer thin film was immersed in the monomer solution and allowed to stand for 2 days, the multilayer bilayer thin film was removed from the monomer solution. After washing the film surface with pure water, the monomers were cross-linked and polymerized by irradiation with ultraviolet rays. After the polymerization reaction, the multilayer bilayer thin film was immersed in chloroform to extract and remove the amphiphilic compound (26). The obtained film was almost transparent and self-supporting, and had sufficient flexibility and strength. When the cross section of the film was observed by SEM, a multilayer structure having a thickness of about 40 μm and a thickness of about 1000 ° per layer was formed parallel to the film surface.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、二分子膜形成能をもつ両親媒性化合物から一旦多層
二分子膜薄膜を作製し、この層間にモノマーを導入し、
多層二分子膜薄膜の層間を反応場としてモノマーを二次
元的に架橋重合させている。そのため、得られる薄膜
は、分子レベルの基本厚みをもち、各層が互いに独立し
た超薄膜の積層構造をもつ。このように多層二分子膜薄
膜の作製工程及びモノマーの導入工程を別個にすること
により、従来では困難であった両親媒性化合物との相溶
性が悪いモノマーや揮発性の高いモノマーからも、分子
レベルで構造制御された超薄膜積層体が作製される。こ
のようにして得られた超薄膜積層体は、その構造的な特
徴を活用し、物質分離膜,イオン交換膜,固体電解質,
有機層状化合物等として広範な分野において高機能材料
として使用される。
As described above, in the present invention, a multilayer bilayer thin film is once prepared from an amphiphilic compound capable of forming a bilayer, and a monomer is introduced between the layers.
Monomers are two-dimensionally cross-linked and polymerized using a reaction field between the layers of the multilayer bilayer thin film. Therefore, the obtained thin film has a basic thickness on a molecular level, and each layer has a laminated structure of ultrathin films independent of each other. In this way, by separating the process of preparing a multilayer bilayer thin film and the process of introducing a monomer, it is possible to convert a monomer having poor compatibility with an amphiphilic compound or a monomer having a high volatility, which was difficult in the past, from a monomer having a high volatility. An ultra-thin film stack whose structure is controlled at the level is produced. The ultra-thin laminate obtained in this way utilizes its structural features to provide a material separation membrane, ion exchange membrane, solid electrolyte,
It is used as a highly functional material in a wide range of fields as an organic layered compound and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例2で作製した超薄膜積層体のSEM写
FIG. 1 is an SEM photograph of an ultra-thin film laminate produced in Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−73206(JP,A) 特開 平5−5041(JP,A) 特開 平2−238030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/18 - 5/22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-73206 (JP, A) JP-A-5-5041 (JP, A) JP-A-2-238030 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) C08J 5/18-5/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 二分子膜形成能を有する両親媒性化合物
の分散液を基板上に展開し、前記分散液の溶媒を蒸発し
て得られた前記両親媒性化合物の多層二分子膜薄膜をラ
ジカル重合性モノマーを含む溶液に接触させ、前記薄膜
内に導入された前記モノマーを重合させた後、前記両親
媒性化合物を抽出することを特徴とする超薄膜積層体の
製造方法。
1. A multi-layer bilayer thin film of an amphiphilic compound obtained by spreading a dispersion of an amphiphilic compound capable of forming a bimolecular film on a substrate and evaporating a solvent of the dispersion. A method for producing an ultrathin film laminate, comprising contacting with a solution containing a radical polymerizable monomer, polymerizing the monomer introduced into the thin film, and extracting the amphiphilic compound.
【請求項2】 請求項1記載の両親媒性化合物は、疎溶
媒部にフルオロカーボン鎖をもつものであることを特徴
とする超薄膜積層体の製造方法。
2. The method for producing an ultra-thin film laminate according to claim 1, wherein the amphiphilic compound has a fluorocarbon chain in a lyophobic portion.
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