JP3207925B2 - 感温性ハイドロゲル - Google Patents
感温性ハイドロゲルInfo
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- JP3207925B2 JP3207925B2 JP16007492A JP16007492A JP3207925B2 JP 3207925 B2 JP3207925 B2 JP 3207925B2 JP 16007492 A JP16007492 A JP 16007492A JP 16007492 A JP16007492 A JP 16007492A JP 3207925 B2 JP3207925 B2 JP 3207925B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、感温性ハイドロゲルに
関する。感温性ハイドロゲルとは、ある一定の温度以上
では収縮し水を排水し、この温度以下では膨潤し水を吸
水するもので、更に詳しくは、本発明は、一定温度を境
に大きく吸水性が変化するため膨潤，収縮するものであ
り、かつ温度変化により可逆的に吸水、排水を繰り返す
感温性ハイドロゲルに関する。
関する。感温性ハイドロゲルとは、ある一定の温度以上
では収縮し水を排水し、この温度以下では膨潤し水を吸
水するもので、更に詳しくは、本発明は、一定温度を境
に大きく吸水性が変化するため膨潤，収縮するものであ
り、かつ温度変化により可逆的に吸水、排水を繰り返す
感温性ハイドロゲルに関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
等を原料としたハイドロゲルは広く知られており、これ
らは高吸水性ポリマーとして紙オムツ等の分野に利用さ
れている。これらのハイドロゲルは、水との接触により
大量の水を吸水するという単一の機能を有する。近年、
更に他の機能を付加した高機能性ハイドロゲルとして、
例えば特開昭６１−５５１８０号にみられるように、温
度の変化に対し吸排水を可逆的に繰り返す非イオン性ハ
イドロゲルが報告されている。。しかし、このハイドロ
ゲルは非イオン性であるため、その吸水量は小さい。こ
の欠点を克服するものとして、アクリル酸ナトリウム等
のイオン性単量体との共重合ハイドロゲルも報告されて
いる。（例えば、Ｓ．Ｈｉｒｏｔｓｕ，Ｙ．Ｈｉｒｏｋ
ａｗａ，ａｎｄＴ．Ｔａｎａｋａ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈ
ｙｓ．８７（２），１５（１９８７）等）
等を原料としたハイドロゲルは広く知られており、これ
らは高吸水性ポリマーとして紙オムツ等の分野に利用さ
れている。これらのハイドロゲルは、水との接触により
大量の水を吸水するという単一の機能を有する。近年、
更に他の機能を付加した高機能性ハイドロゲルとして、
例えば特開昭６１−５５１８０号にみられるように、温
度の変化に対し吸排水を可逆的に繰り返す非イオン性ハ
イドロゲルが報告されている。。しかし、このハイドロ
ゲルは非イオン性であるため、その吸水量は小さい。こ
の欠点を克服するものとして、アクリル酸ナトリウム等
のイオン性単量体との共重合ハイドロゲルも報告されて
いる。（例えば、Ｓ．Ｈｉｒｏｔｓｕ，Ｙ．Ｈｉｒｏｋ
ａｗａ，ａｎｄＴ．Ｔａｎａｋａ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈ
ｙｓ．８７（２），１５（１９８７）等）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
イオン性単量体との共重合ハイドロゲルは、吸水量を上
げるためイオン性単量体の含有量を高くしていくと下限
臨界共溶温度は高くなり、更に、ある限界を越えると吸
排水を示さなくなるという欠点を有する。一方、下限臨
界共溶温度を目的とする温度に設定する場合、用いるイ
オン性単量体の使用量が限定され、所望の吸水量を得る
ことが難しいという欠点がある。従って、これらハイド
ロゲルは、高機能性とはいえ、水との接触により大量の
水を吸水するという単一の機能を有するだけであった。
イオン性単量体との共重合ハイドロゲルは、吸水量を上
げるためイオン性単量体の含有量を高くしていくと下限
臨界共溶温度は高くなり、更に、ある限界を越えると吸
排水を示さなくなるという欠点を有する。一方、下限臨
界共溶温度を目的とする温度に設定する場合、用いるイ
オン性単量体の使用量が限定され、所望の吸水量を得る
ことが難しいという欠点がある。従って、これらハイド
ロゲルは、高機能性とはいえ、水との接触により大量の
水を吸水するという単一の機能を有するだけであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らかかる欠点を
有しない、感温性を有し、かつ高吸水性能を有するゲル
を得るべく鋭意研究を重ねた結果、下限臨界共溶温度を
持つＮ−アルキル（メタ）アクリルアミド誘導体ポリマ
ーを主成分としたハイドロゲル中にカルボン酸基を導入
することにより、本来のＮアルキル（メタ）アクリルア
ミド誘導体ポリマーの持つ下限臨界共溶温度を大きく変
えることなく、この温度を境に大きく吸水性が変化し、
さらに温度により可逆的に吸水、排水を繰り返す性質を
有するハイドロゲルが得られることを見いだし本発明に
至った。
有しない、感温性を有し、かつ高吸水性能を有するゲル
を得るべく鋭意研究を重ねた結果、下限臨界共溶温度を
持つＮ−アルキル（メタ）アクリルアミド誘導体ポリマ
ーを主成分としたハイドロゲル中にカルボン酸基を導入
することにより、本来のＮアルキル（メタ）アクリルア
ミド誘導体ポリマーの持つ下限臨界共溶温度を大きく変
えることなく、この温度を境に大きく吸水性が変化し、
さらに温度により可逆的に吸水、排水を繰り返す性質を
有するハイドロゲルが得られることを見いだし本発明に
至った。
【０００５】すなわち、本発明は、（ａ）そのポリマー
が水に対して下限臨界共溶温度を持つＮアルキル（メ
タ）アクリルアミド誘導体および（ｂ）カルボン酸基を
持つビニル単量体、必要に応じ（ｃ）これと共重合可能
なビニル単量体とを架橋剤存在下重合してなる感温性ハ
イドロゲルを与えるものである。
が水に対して下限臨界共溶温度を持つＮアルキル（メ
タ）アクリルアミド誘導体および（ｂ）カルボン酸基を
持つビニル単量体、必要に応じ（ｃ）これと共重合可能
なビニル単量体とを架橋剤存在下重合してなる感温性ハ
イドロゲルを与えるものである。
【０００６】本発明に用いられるそのポリマーが水に対
して下限臨界共溶温度を持つＮアルキル（メタ）アクリ
ルアミド誘導体としては、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）ア
クリルアミド，Ｎ−イソプロピルアクリルアミド，Ｎ−
シクロプロピルアクリルアミド，Ｎ−ｎ−エチルアクリ
ルアミド等があげられるが、中でも、温度に対する鋭敏
な応答性、下限臨界共溶温度が３２℃付近ということか
らＮ−イソプロピルアクリルアミドが最も好ましい。
して下限臨界共溶温度を持つＮアルキル（メタ）アクリ
ルアミド誘導体としては、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）ア
クリルアミド，Ｎ−イソプロピルアクリルアミド，Ｎ−
シクロプロピルアクリルアミド，Ｎ−ｎ−エチルアクリ
ルアミド等があげられるが、中でも、温度に対する鋭敏
な応答性、下限臨界共溶温度が３２℃付近ということか
らＮ−イソプロピルアクリルアミドが最も好ましい。
【０００７】本発明の一方の原料であるカルボン酸基を
持つビニル単量体の具体例としては、アクリル酸，メタ
クリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸，フタル酸，
イタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。これら単量
体の使用量は、前記Ｎアクリル（メタ）アクリルアミド
誘導体に対して０．０１モル％〜５０モル％が好まし
く、さらに好ましくは、０．１モル％〜３０モル％であ
る。カルボン酸基を持つ共重合可能なビニル単量体の添
加量が０．０１モル％以下では吸水能の向上がみられ
ず、また添加量が５０モル％以上では下限臨界共溶温度
を大きく変えてしまい、さらにその下限臨界共溶温度が
不明確となってしまう場合もある。
持つビニル単量体の具体例としては、アクリル酸，メタ
クリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸，フタル酸，
イタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。これら単量
体の使用量は、前記Ｎアクリル（メタ）アクリルアミド
誘導体に対して０．０１モル％〜５０モル％が好まし
く、さらに好ましくは、０．１モル％〜３０モル％であ
る。カルボン酸基を持つ共重合可能なビニル単量体の添
加量が０．０１モル％以下では吸水能の向上がみられ
ず、また添加量が５０モル％以上では下限臨界共溶温度
を大きく変えてしまい、さらにその下限臨界共溶温度が
不明確となってしまう場合もある。
【０００８】本発明では、重合するに際し、共重合可能
なビニル単量体を使用することができる。使用できる単
量体としては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アク
リル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、スチレ
ン、酢酸ビニル等を挙げることができる。使用する単量
体の親、疎水性により感温点は変化し得る。例えば、親
水性単量体を共重合すると、下限臨界共溶温度は上昇
し、逆に疎水性単量体を共重合すると下限臨界共溶温度
は低下する。このためハイドロゲルの感温温度は任意に
コントロールでき、前記Ｎアルキル（メタ）アクリルア
ミド誘導体ポリマーはその下限臨界共溶温度が０から１
００℃の間になくても、他のモノマーと共重合すること
により利用できる。
なビニル単量体を使用することができる。使用できる単
量体としては、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アク
リル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、スチレ
ン、酢酸ビニル等を挙げることができる。使用する単量
体の親、疎水性により感温点は変化し得る。例えば、親
水性単量体を共重合すると、下限臨界共溶温度は上昇
し、逆に疎水性単量体を共重合すると下限臨界共溶温度
は低下する。このためハイドロゲルの感温温度は任意に
コントロールでき、前記Ｎアルキル（メタ）アクリルア
ミド誘導体ポリマーはその下限臨界共溶温度が０から１
００℃の間になくても、他のモノマーと共重合すること
により利用できる。
【０００９】ハイドロゲルの作成法としては、前記単量
体を重合する際に架橋性単量体を共重合する方法、また
重合後電子線等の照射により架橋させる等がありその方
法はとくに限定されない。共重合される架橋性単量体と
しては、水混和性または水溶性ジビニル化合物、例えば
Ｎ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド，ジ（メ
タ）アクリル酸テトラエチレングリコール，ジ（メタ）
アクリル酸デカエチレングリコール等が挙げられるが、
Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドが工業的に好まし
い。
体を重合する際に架橋性単量体を共重合する方法、また
重合後電子線等の照射により架橋させる等がありその方
法はとくに限定されない。共重合される架橋性単量体と
しては、水混和性または水溶性ジビニル化合物、例えば
Ｎ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド，ジ（メ
タ）アクリル酸テトラエチレングリコール，ジ（メタ）
アクリル酸デカエチレングリコール等が挙げられるが、
Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドが工業的に好まし
い。
【００１０】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。 実施例１ ５００ｍｌセパラブルフラスコの中にＮ−イソプロピル
アクリルアミド２２．５８ｇ、アクリル酸０．７６ｇ、
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．４０ｇと純
水３００ｍｌを加えた。次に窒素雰囲気下で１０℃で、
開始剤として過硫酸アンモニウム０．２４ｇ、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン０．３０ｍ
ｌを加え重合を開始させ、１０時間保持した。この時、
内径５．６ｍｍのガラス管を入れておき、このガラス管
から生成したゲルを取り出し、純水中に２４時間室温に
て洗浄した。このゲルを、各温度に設定された水浴にゲ
ルを７２時間以上浸漬させ、ゲルの径変化を測定し、数
１によりゲルの膨潤度を算出した。結果を表１に示す。
本ゲルを各温度に設定された水浴にゲルを７２時間以上
浸漬させ膨潤度を算出し、吸水、排水を繰り返すことを
確認した（表２参照）。
る。 実施例１ ５００ｍｌセパラブルフラスコの中にＮ−イソプロピル
アクリルアミド２２．５８ｇ、アクリル酸０．７６ｇ、
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．４０ｇと純
水３００ｍｌを加えた。次に窒素雰囲気下で１０℃で、
開始剤として過硫酸アンモニウム０．２４ｇ、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン０．３０ｍ
ｌを加え重合を開始させ、１０時間保持した。この時、
内径５．６ｍｍのガラス管を入れておき、このガラス管
から生成したゲルを取り出し、純水中に２４時間室温に
て洗浄した。このゲルを、各温度に設定された水浴にゲ
ルを７２時間以上浸漬させ、ゲルの径変化を測定し、数
１によりゲルの膨潤度を算出した。結果を表１に示す。
本ゲルを各温度に設定された水浴にゲルを７２時間以上
浸漬させ膨潤度を算出し、吸水、排水を繰り返すことを
確認した（表２参照）。
【００１１】
【数１】膨潤度＝（測定ゲルの径）3 ／５．６3
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】比較例１ 実施例１において、アクリル酸を使用せず、Ｎ−イソプ
ロピルアクリルアミドを２２．５８ｇに代えて２３．７
０ｇ用いた以外は以外は実施例１と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
ロピルアクリルアミドを２２．５８ｇに代えて２３．７
０ｇ用いた以外は以外は実施例１と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
【００１５】比較例２ 実施例１において、アクリル酸に代えてアクリル酸ナト
リウム１．０８ｇを、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
を２２．５８ｇに代えて２２．０７ｇ用いた以外は実施
例１と同様に処理することによりゲルを得、同様に膨潤
度を算出した。結果を表１に示す。
リウム１．０８ｇを、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
を２２．５８ｇに代えて２２．０７ｇ用いた以外は実施
例１と同様に処理することによりゲルを得、同様に膨潤
度を算出した。結果を表１に示す。
【００１６】実施例２ 実施例１において、アクリル酸に代えてイタコン酸１．
３７ｇを用いた以外は実施例１と同様に処理することに
よりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１に
示す。
３７ｇを用いた以外は実施例１と同様に処理することに
よりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１に
示す。
【００１７】実施例３ ５００ｍｌセパラブルフラスコの中にＮ−イソプロピル
アクリルアミド１６．６３ｇ、アクリル酸４．５４ｇ、
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．４０ｇと純
水３００ｍｌを加えた。次に窒素雰囲気下で１０℃で、
開始剤として過硫酸アンモニウム０．０２ｇ、亜硫酸水
素ナトリウム０．０２ｇを加え重合を開始させた。以下
実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。
アクリルアミド１６．６３ｇ、アクリル酸４．５４ｇ、
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．４０ｇと純
水３００ｍｌを加えた。次に窒素雰囲気下で１０℃で、
開始剤として過硫酸アンモニウム０．０２ｇ、亜硫酸水
素ナトリウム０．０２ｇを加え重合を開始させた。以下
実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。
【００１８】比較例３ 実施例３において、アクリル酸を使用せず、Ｎ−イソプ
ロピルアクリルアミドを１６．６３ｇに代えて２２．６
３ｇ用いた以外は以外は実施例３と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
ロピルアクリルアミドを１６．６３ｇに代えて２２．６
３ｇ用いた以外は以外は実施例３と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
【００１９】実施例４ 実施例３において、アクリル酸に代えてマレイン酸１．
２２ｇを、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを１６．６
３ｇに代えて２２．５８ｇ用いた以外は以外は実施例３
と同様に処理することによりゲルを得、同様に膨潤度を
算出した。結果を表１に示す。
２２ｇを、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを１６．６
３ｇに代えて２２．５８ｇ用いた以外は以外は実施例３
と同様に処理することによりゲルを得、同様に膨潤度を
算出した。結果を表１に示す。
【００２０】実施例５ 実施例１においてＮ−イソプロピルアクリルアミドを用
いる代わりにＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミドを２２．
５０ｇ用いたこと以外は実施例１と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
いる代わりにＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミドを２２．
５０ｇ用いたこと以外は実施例１と同様に処理すること
によりゲルを得、同様に膨潤度を算出した。結果を表１
に示す。
【００２１】実施例６ ５００ｍｌセパラブルフラスコの中にＮ−イソプロピル
アクリルアミド２０．５９ｇ、アクリル酸０．６９ｇ、
エチルアクリレート２．０６ｇ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビ
スアクリルアミド０．４０ｇと純水３００ｍｌを加え
た。次に窒素雰囲気下で１０℃で、開始剤として過硫酸
アンモニウム０．０２ｇ、亜硫酸水素ナトリウム０．０
２ｇを加え重合を開始させた。以下実施例１と同様の操
作を行った。結果を表１に示す。
アクリルアミド２０．５９ｇ、アクリル酸０．６９ｇ、
エチルアクリレート２．０６ｇ、Ｎ，Ｎ’−メチレンビ
スアクリルアミド０．４０ｇと純水３００ｍｌを加え
た。次に窒素雰囲気下で１０℃で、開始剤として過硫酸
アンモニウム０．０２ｇ、亜硫酸水素ナトリウム０．０
２ｇを加え重合を開始させた。以下実施例１と同様の操
作を行った。結果を表１に示す。
【００２２】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明で提供
される感温性ハイドロゲルは、一定温度を境に大きく吸
水性が変化し、さらに温度により可逆的に吸水、排水を
繰り返す性質を有し、センサー素子，オムツ用吸水剤等
として、あるいは観用植物への温度による施水剤等にも
利用が可能である。さらに、高温時の排水性が良いこと
から、使用ハイドロゲルの焼却処分時の燃焼コストを低
減するなどの効果もある。
される感温性ハイドロゲルは、一定温度を境に大きく吸
水性が変化し、さらに温度により可逆的に吸水、排水を
繰り返す性質を有し、センサー素子，オムツ用吸水剤等
として、あるいは観用植物への温度による施水剤等にも
利用が可能である。さらに、高温時の排水性が良いこと
から、使用ハイドロゲルの焼却処分時の燃焼コストを低
減するなどの効果もある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｇ０１Ｎ 25/02 Ｇ０１Ｎ 25/02 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 33/02 C08L 33/24 B01J 20/26 C09K 3/00 G01N 25/02 ＣＡ，ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (3)
- 【請求項１】 （ａ）そのポリマーが水に対して下限臨
界共溶温度を持つＮアルキル（メタ）アクリルアミド誘
導体および（ｂ）カルボン酸基を持つビニル単量体とを
架橋剤存在下重合してなり、（ｂ）のビニル単量体の使
用量が、（ａ）のＮアルキル（メタ）アクリルアミド誘
導体に対して０．０１〜５０モル％である感温性ハイド
ロゲル。 - 【請求項２】 （ａ）そのポリマーが水に対して下限臨
界共溶温度を持つＮアルキル（メタ）アクリルアミド誘
導体、（ｂ）カルボン酸基を持つビニル単量体および
（ｃ）これと共重合可能なビニル単量体とを架橋剤存在
下重合して重合してなり、（ｂ）のビニル単量体の使用
量が、（ａ）のＮアルキル（メタ）アクリルアミド誘導
体に対して０．０１〜５０モル％である感温性ハイドロ
ゲル。 - 【請求項３】 そのポリマーが水に対して下限臨界共溶
温度を持つＮアルキル（メタ）アクリルアミド誘導体
が、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドである請求項１又
は２記載の感温性ハイドロゲル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16007492A JP3207925B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 感温性ハイドロゲル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16007492A JP3207925B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 感温性ハイドロゲル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331448A JPH05331448A (ja) | 1993-12-14 |
| JP3207925B2 true JP3207925B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=15707325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16007492A Expired - Lifetime JP3207925B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 感温性ハイドロゲル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3207925B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114573756B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-06-02 | 福州大学 | 一种用于智能窗户的热敏性凝胶材料及其制备方法 |
| JP7128979B1 (ja) * | 2022-03-30 | 2022-08-31 | Ｓｄｐグローバル株式会社 | 吸水性樹脂組成物、並びにこれを用いた吸収体及び吸収性物品、並びに吸水性樹脂組成物の製造方法 |
| CN115381948A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-11-25 | 浙江蓝禾医疗用品有限公司 | 一种载盐酸氨酮戊酸温敏水凝胶的制备方法 |
| CN115850571A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-28 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种聚酰胺类水凝胶吸附材料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP16007492A patent/JP3207925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05331448A (ja) | 1993-12-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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