JP4155016B2 - 高分子ゲル組成物、並びに、それを用いた光学素子、樹脂組成物、及び光学フィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度変化により膨潤液体を吸収・放出して可逆的な体積変化する特性を有する高分子ゲルを含んで構成される高分子ゲル組成物、並びに、それを用いた光学素子、樹脂組成物、及び光学フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ｐＨ、イオン濃度強度、化学物質の吸脱着、溶媒の添加または熱、光、電流もしくは電界の付与等によって体積変化（膨潤、収縮）を起こす高分子ゲル（以下、刺激応答性高分子ゲルという）が知られており、その機能材料としての応用が期待されている。これらの材料は、例えば、「機能性高分子ゲル（シーエムシー出版）」に総説として記載されている。この刺激応答性高分子ゲルの用途としては、ドラッグデリバリーシステムなどの薬の担持体、医療材料、インクの添加剤、機能膜、人工筋肉、表示素子、記録素子、アクチュエータ、ポンプなどが検討されている。一般に、水や電解質等の液体中に存在する刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与することにより、該高分子ゲルは相転移等を起こし、ゲル内部への液体の吸収あるいは排出によって、体積、大きさ、形状を変化させることができる。
【０００３】
本発明者らは、これまでに、刺激応答性高分子ゲルと膨潤液体からなる高分子ゲル組成物をその製造法と共に提案し、さらに高分子ゲル組成物を表示素子、記録素子、調光素子やセンサーなどの光学素子として用いる提案を行ってきた（特開平１１−２３６５５９号公報、同１１−２２８８５０号公報）。また、水素結合基を有する高分子ゲルを含み、温度変化により水素結合性の変化や溶媒和の変化が起こり、高温で膨潤状態、低温で収縮状態をとる高分子ゲルを取り上げ、気温に応じて調光作用を示すガラスやフィルムなどの調光素子や熱応答性表示素子の材料として提案を行ってきた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３６５５９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２８８５０号公報
【非特許文献３】
機能性高分子ゲル（シーエムシー出版）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これら提案のように、本発明者らは優れた特性を有する高分子ゲルを提案してきたが、上述のように、様々な用途が期待されており、その用途によっては、従来以上に長期に渡って調光機能が低下しないように耐久性が要求されている。特に、水素結合基を有する高分子ゲルを含み、温度変化により水素結合性の変化や溶媒和の変化が起こり、高温で膨潤状態、低温で収縮状態をとる高分子ゲルでは、高温下に長期に放置される場合が想定され、体積変化量（高分子ゲルの加熱時の体積／高分子ゲルの冷却時の体積）が減少する、つまり調光性能が低下（特性劣化）しないよう、さらなる改善が望まれている。
【０００６】
従って、本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高温下においても長期渡って調光性能が低下しない耐久性に優れた高分子ゲル組成物、並びに、それを用いた光学素子、樹脂組成物、及び光学フィルムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、本発明は、
（１） 膨潤液体と、
温度変化により前記膨潤液体を吸収・放出して可逆的な体積変化する特性を有し、少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物とを含んで構成されるＩＰＮ体（相互侵入網目構造体）である高分子ゲルと、
を含む高分子ゲル組成物において、
前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体が、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体であり、
前記モノマー成分（Ａ）と前記モノマー成分（Ｂ）との量比（モノマー成分（Ａ）／モノマー成分（Ｂ））が、１００／１〜１／２であることを特徴とする高分子ゲル組成物。
（２） 前記膨潤液体のｐＨが２以上７以内であることを特徴とする（１）に記載の高分子ゲル組成物。
（３） 前記膨潤液体が少なくともアルコールを含み、前記高分子ゲルが前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物と、からなるＩＰＮ体であることを特徴とする（１）に記載の高分子ゲル組成物。
（４） 前記膨潤液体が少なくともカルボキシル基を持つポリマーを含み、前記高分子ゲルが前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物と、からなるＩＰＮ体であることを特徴とする（１）に記載の高分子ゲル組成物。
（５） 前記高分子ゲルが、調光用材料をその内部に含有していることを特徴とする（１）に記載の高分子ゲル組成物。
（６） （１）〜（５）のいずれかに記載の高分子ゲル組成物と、前記高分子ゲル組成物を挟持する一対の基板と、を備えることを特徴とする光学素子。
（７） （１）〜（５）のいずれかに記載の高分子ゲル組成物と、前記高分子ゲル組成物を分散する樹脂と、を備えることを特徴とする樹脂組成物。
（８） （１）〜（５）のいずれかに記載の高分子ゲル組成物及び前記高分子ゲル組成物を分散する樹脂を含んで構成される樹脂組成物と、表面上に前記樹脂組成物が設けられるフィルムと、とを備えることを特徴とする光学フィルム。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の高分子ゲル組成物は、膨潤液体と、温度変化により前記膨潤液体を吸収・放出して可逆的な体積変化する特性を有し、少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体を含んで構成されており、その高分子ゲルを構成する架橋体が、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体（以下、当該高分子を、「（メタ）アクリルアミド系高分子」ということがある。）であることを特徴としている。
【０００９】
少なくとも水素結合基を有する高分子の架橋体を含んで構成される高分子ゲルの体積変化における駆動のメカニズムは、異種高分子鎖間の水素結合の会合・解離であることが知られている（Ｔ． Ｔａｎａｋａ， Ｅ． Ｋｏｋｕｆｕｔａｅｔ ａｌ， Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ．３４９， ４００（１９９１）参照）。本発明者らは、高分子ゲル組成物の長期加熱によって体積変化量が減少する原因が、高分子ゲルの構成成分であるポリ（メタ）アクリルアミド鎖のアミド基の加水分解によって起こることを突き止めた。つまり、加水分解によって、水素結合力が低下するために特性劣化が起こったものと推定した。
【００１０】
そこで、この高温下（例えば加熱）による特性劣化を抑制するために、高分子ゲルを、ポリ（メタ）アクリルアミドまたはその１置換誘導体に、当該モノマー以外のモノマーを共重合した上記高分子架橋体を含んで構成させると、（メタ）アクリルアミド間の水素結合による自己会合を防ぎ、体積変化の駆動力である異種高分子鎖間の水素結合力を強化し（Ｔ．Ｏｋａｎｏ ｅｔ ａｌ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，Ｖｏｌ．２７，９４７（１９９４）参照）、または共重合モノマーの疎水相互作用が異種高分子鎖間の相互作用を強化する（Ｎ． Ｏｇａｔａ， Ｔ． Ｏｋａｎｏ ｅｔ ａｌ， Ｊ． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ， Ｖｏｌ．１６， ２１５（１９９１）参照）ものと予測される。このため、本発明では、加水分解が起こっても水素結合力が安定に保たれ、高温下においても特性劣化が少なくものるものと考えている。
【００１１】
また、後述するが、本発明の高分子ゲル組成物においては、膨潤液体のｐＨを２以上７以下としたり、当該膨潤液体へ水溶性の有機化合物（特に好適にはアルコール）を添加することで、より効果的に高温下においても特性劣化を防止することができる。これは、反応溶媒である膨潤液体の組成を高分子ゲルに含まれるアミド基の加水分解の起こりにくい条件へ制御することで、効果的に特性劣化を防止できると予測している。
【００１２】
（高分子ゲル）
高分子ゲルは、温度変化によって水素結合性や溶媒和が変化することで体積相転移特性を有するものである。高温時には膨潤液体を吸収して膨潤状態をとり、低温時には膨潤液体を脱離して収縮状態となるものが一般的であるが、その逆特性のものもあり得る。
【００１３】
このような高分子ゲルとしては、上述のように、（メタ）アクリルアミド系高分子（水素結合基を有する高分子の架橋体）を含んで構成され、具体的には、例えば、互いに水素結合する高分子の架橋体の相互侵入網目構造体（ＩＰＮ体）や、少なくとも互いに水素結合する高分子のブロック共重合体ゲルなどが挙げられるが、その中でも相互侵入網目構造体（ＩＰＮ体）が適用される。このＩＰＮ体としては、上記（メタ）アクリルアミド系高分子の架橋体と、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体との、少なくとも２成分の架橋体からなるゲルが適用される。また、高分子中のカルボキシル基は部分中和されていても構わない（部分中和物）。
【００１４】
（メタ）アクリルアミド系高分子は、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体である。
【００１５】
ここで、モノマー成分（Ａ）としての（メタ）アクリルアミドの１置換誘導体を例示すると、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００１７】
モノマー成分（Ｂ）として具体的に例示すると、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブチル（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリルアミドの１置換誘導体（１置換（メタ）アクリルアミド）、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジブチル（メタ）アクリルアミド等の２置換（メタ）アクリルアミド誘導体が挙げられる。なお、これらポリマーの架橋は、架橋剤等の共重合や化学反応、電子線等の放射線によって実施することができる。
【００１８】
なお、上記した各モノマーは各々複数種類使用しても構わない。また、本明細書において、（メタ）アクリルなる表現は、アクリルおよびメタアクリルのようにいずれの化合物も含むことを意味する。
【００１９】
（メタ）アクリルアミド系高分子において、上記各モノマー成分の共重合量比の範囲は、１００／１〜１／２（モノマー成分（Ａ）／モノマー成分（Ｂ））である。この量比が１００／１以下であると、耐熱性向上に効果がないという問題が生じることがあり、１／２以上であると所望の体積変化量が得られないという問題が生じることがある。
【００２０】
一方、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体を例示すると、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ−Ｌ−グルタミン酸、ポリマレイン酸、ポリフマル酸などの高分子の架橋体が挙げられる。これらカルボキシル基を有する高分子は他のモノマーを含む共重合体であっても構わない。また、これらのポリマー中のカルボキシル基は塩基等によって中和されていてもかまわない。例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン等によって中和することができる。好ましい中和の範囲は０〜２０ｍｏｌ％である。なお、これらポリマーの架橋は架橋剤等の共重合や化学反応、電子線等の放射線によって実施することができる。
【００２１】
互いに水素結合する高分子の架橋体の相互侵入網目構造体（ＩＰＮ体）の具体例としては、少なくとも（メタ）アクリルアミド及びＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドを含む共重合体の架橋体と（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの）、少なくとも（メタ）アクリルアミド及び（メタ）アクリル酸メチルを含む共重合体の架橋体と（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの）、少なくとも（メタ）アクリルアミド及び（メタ）アクリル酸エチルを含む共重合体の架橋体と（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの）、少なくとも（メタ）アクリルアミド及びエチル（メタ）アクリルアミドを含む共重合体の架橋体と（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの、少なくとも（メタ）アクリルアミド及びＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドを含む共重合体の架橋体とポリマレイン酸の架橋体とからなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの）、少なくとも（メタ）アクリルアミド及びＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドを含む共重合体の架橋体とポリフマル酸なの架橋体とからなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に塩としたもの）、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。但し、これらの相互侵入網目構造体（ＩＰＮ体）のうち、本発明においては、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体である（メタ）アクリルアミド系高分子を含むものである。
【００２２】
互いに水素結合する高分子のブロック共重合体ゲルの具体例としては、少なくとも（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド及び（メタ）アクリル酸を含む共重合体からなる架橋体、少なくとも（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド及びマレイン酸を含む共重合体からなる架橋体、少なくとも（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド及びフマル酸を含む共重合体からなる架橋体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。但し、これらのブロック共重合体ゲルのうち、本発明においては、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体である（メタ）アクリルアミド系高分子を含むものである。
【００２３】
高分子ゲルの刺激による体積変化量は、大きいものが調光特性上好ましく、膨潤時および収縮時の体積比が５以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１５以上のものである。
また、体積変化を示す温度（相転移温度）は膨潤液体に水溶性の有機化合物や酸性化合物を添加することで制御が可能である。これ以外にも、高分子ゲルの構造、組成により種々の設計も可能である。なお、好ましい相転移温度の範囲は−３０℃〜３００℃の範囲から選択され、特に好ましくは−１０℃から２００℃の範囲である。
【００２４】
高分子ゲルのその他の形態は、特に限定されないが、刺激応答特性を考慮すると、粒子の形態として使用することが特に好ましい。その粒子の形態も特に限定されないが、球体、楕円体、多面体、多孔質体、繊維状、星状、針状、中空状などのものを使用することができる。
【００２５】
高分子ゲルは、乾燥状態で平均粒径が０．０１μｍ〜５ｍｍの範囲、特に、０．０１μｍ〜１ｍｍの範囲の粒子であることが好ましい。平均粒子径が０．０１μｍ未満となると、光学的な特性を得ることができなくなり、凝集等を起こしやすくなり、かつ、使用する場合にその扱いが困難となることがある。一方、５ｍｍを超えると、応答速度が遅くなってしまう問題が生じることがある。
【００２６】
高分子ゲルの粒子は、高分子ゲルを物理的粉砕法等で粒子化する方法、架橋前の高分子を化学的粉砕法等によって粒子化した後に架橋して高分子ゲル粒子を得る方法、あるいは乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などの粒子化重合法などの一般的な粒子化方法によって製造することができる。また、架橋前の高分子をノズル口金等によって押し出して繊維化し、これを架橋した後に粉砕する方法、あるいは前記繊維を粉砕して粒子化した後に架橋する方法によって高分子ゲル粒子を製造することも可能である。
【００２７】
高分子ゲルは、それ自身でも体積変化にともない光散乱性が変化するという調光能を示すが、より大きな調光特性や色変化を発現するために調光用材料を高分子ゲルにその内部に添加することが好ましい。
【００２８】
添加する調光用材料としては、染料、顔料や光散乱材などが挙げられる。また調光用材料は高分子ゲルに物理的あるいは化学的に固定化されることが好ましい。
【００２９】
染料の好適な具体例としては、例えば、黒色のニグロシン系染料や赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラー染料であるアゾ染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、フタロシアニン系染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ベリノン染料などが挙げられ、特に光吸収係数が高いものが望ましい。例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１１、１２、２４、２６、２７、２８、３３、３９、４４、５０、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１５７、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３８、４４、７９、１２７、１４４、２４５、Ｃ．Ｉ．ベイシックイエロー１、２、１１、３４、Ｃ．Ｉ．フードイエロー４、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー３７、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー６、９、１７、３１、３５、１００、１０２、１０３、１０５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８５、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１１８、１３４、１５８、１８６、２４９、２５４、２８９、Ｃ．Ｉ．ベイシックレッド１、２、９、１２、１４、１７、１８、３７、Ｃ．Ｉ．フードレッド１４、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド２３、１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５、１６、１７、１８、１９、２２、２３、１４３、１４５、１４６、１４９、１５０、１５１、１５７、１５８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７８、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、２２、２３、２５、２９、４０、４１、４３、４５、７８、８０、８２、９２、９３、１２７、２４９、Ｃ．Ｉ．ベイシックブルー１、３、５、７、９、２２、２４、２５、２６、２８、２９、Ｃ．Ｉ．フードブルー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２２、６３、７８、８３〜８６、１９１、１９４、１９５、１０４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック２、７、１９、２２、２４、３２、３８、５１、５６、６３、７１、７４、７５、７７、１０８、１５４、１６８、１７１、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４４、４８、５０、５２、９４、Ｃ．Ｉ．ベイシックブラック２、８、Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック３１、Ｃ．Ｉ．フードバイオレット２、Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット３１、３３、３７、Ｃ．Ｉ．ソルベントグリーン２４、２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラウン３、９等が挙げられる。これらの染料は、単独で使用してもよく、さもなければ所望とする色を得るために混合して使用してもよい。
【００３０】
また、染料を高分子ゲルに固定化するために、不飽和二重結合基などの重合可能な基を有した構造の染料や高分子ゲルと反応可能ないわゆる反応性染料などが好ましく使用される。また、高分子ゲル中に含有させる染料の好ましい濃度は、３質量％から５０質量％の範囲であり、特に好ましくは５質量％から３０質量％の範囲である。このように染料濃度は少なくとも高分子ゲルの乾燥あるいは収縮状態において飽和吸収濃度以上であることが望ましい。ここで、飽和吸収濃度以上とは、特定の光路長のもとにおける染料濃度と光学濃度（あるいは光吸収量）の関係が一次直線の関係から大きく乖離するような高い染料濃度の領域を示す。
【００３１】
一方、顔料および光散乱材の好適な具体例としては、黒色顔料であるブロンズ粉、チタンブラック、各種カーボンブラック（チャネルブラック、ファーネスブラック等）、白色顔料である酸化チタン、シリカなどの金属酸化物、炭酸カルシウムや金属紛などの光散乱材やカラー顔料である例えば、フタロシアニン系のシアン顔料、ベンジジン系のイエロー顔料、ローダミン系のマゼンタ顔料、あるいはこの他にもアントラキノン系、アゾ系、アゾ金属錯体、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジゴ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アリルアミド系などの各種顔料や光散乱材を挙げることができる。
【００３２】
例えば、イエロー系顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。より詳細には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１２９、１４７、１６８等が好適に用いられる。
【００３３】
例えば、マゼンタ系顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、レーキ顔料、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。より詳細には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８；２、４８；３、４８；４、５７；１、８１；１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１、２５４が特に好ましい。
【００３４】
例えば、シアン系顔料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、例えば顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５；３、１５：４、６０、６２、６６等が特に好適に利用できる。
【００３５】
また、使用する顔料や光散乱材の粒径は、１次粒子の平均粒径で０．００１μｍ〜１μｍのものが好ましく、特に０．０１μｍ〜０．５μｍのものが好ましい。これは粒径が０．０１μｍ以下では高分子ゲルからの流出が起こりやすく、また、０．５μｍ以上では発色特性が悪くなる恐れを生じるためである。
また、前記したように顔料や光散乱材は高分子ゲル中に含有され、高分子ゲルから流出しないことが必要である。そのためには高分子ゲルの架橋密度を最適化して顔料や光散乱材を高分子網目中に物理的に閉じ込めること、高分子ゲルとの電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い顔料や光散乱材を用いること、表面を化学修飾した顔料や光散乱材を用いることなどが好ましい。例えば、表面を化学修飾した顔料や光散乱材としては、表面にビニル基などの不飽和基や不対電子（ラジカル）などの高分子ゲルと化学結合する基を導入したものや、高分子材料をグラフト結合したものなどが挙げられる。
【００３６】
高分子ゲル中に含有される顔料や光散乱材の量は、染料と同様に少なくとも液体を含まない状態の高分子ゲル中において飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）の濃度が好ましい。
【００３７】
ここで、飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）にするためには、顔料や光散乱材の光吸収係数や光散乱係数にも依存するが、一般的には３質量％〜９５質量％の範囲が好ましく、より好ましくは５質量％〜８０質量％の範囲である。顔料（あるいは光散乱材）の濃度が３質量％以下であると、飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）とはならず高分子ゲルの体積変化にともなう調光特性が得られない。一方、濃度が９５質量％以上の場合は高分子ゲルの応答速度や体積変化量が低下してしまう恐れがある。
【００３８】
このような調光用材料を含む高分子ゲルは、架橋前の高分子に調光用材料を均一に分散、混合した後に架橋する方法や重合時に高分子前駆体モノマ組成物に調光用材料を添加して重合する方法によって製造することができる。重合時において顔料や光散乱材を添加する場合には前記したように重合性基や不対電子（ラジカル）をもつ顔料や光散乱材を使用し、高分子ゲルに化学結合することも好ましく実施される。
【００３９】
また、調光用材料は、高分子ゲル中に極力均一に分散されていることが好ましい。特に、高分子への分散に際して、機械的混練法、攪拌法やあるいは分散剤などを利用して均一に分散させることが望ましい。
このような観点から、これらの調光用材料として、分子内に酸基、水酸基、アミノ基、チオール基、ハロゲン、ニトロ基、カルボニル基などの極性基を有し、高分子ゲル内において調光用材料濃度が高い場合に凝集体を形成しやすい特性のものも好ましく使用することができる。このような調光用材料の例としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基を有するフタロシアニン系顔料、アゾ系顔料等を挙げることができる。さらに、高分子ゲルに共有結合するための付加反応性基や重合性基を有する調光用材料や、高分子ゲルとイオン結合などの相互作用する基を有する調光用材料などの各種の化学修飾した調光用材料を用いることも好ましい。
【００４０】
（膨潤液体）
膨潤液体として好ましいものを例示すれば、水または、水溶性の有機化合物またはこれらの混合物に、さらに酸性化合物を含んだ混合物が好ましい。特に、水溶性の有機化合物を膨潤液体に添加することで、高分子ゲルに含まれるアミド基の加水分解を生じ難くすることができ、より好適に高温下における特性劣化を防止することができる。また、このような加水分解を生じ難い条件にするためには、膨潤液体のｐＨを調整することが好適であるが、このｐＨ調整材として、酸性化合物を含ませることが好適である。以降、水溶性の有機化合物、酸性化合物を詳細に説明する。
【００４１】
水溶性の有機化合物としては、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、アミドや、これらの官能基を繰り返し単位中に含む高分子等が挙げられる。具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのアルコール類、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類、ＴＨＦ、１，４−ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、尿素等が挙げられる。また、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリルアミドやその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシドやこれら高分子を含む共重合体を用いることも好ましい。これらのうち、特にメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテルなどアルコール類、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが好ましく、特に好ましくはアルコール類である。
【００４２】
水溶性の有機化合物の添加量は、５〜５０質量％程度であり、より好ましくは１０〜４０質量％であることが好ましい。
【００４３】
一方、酸性化合物としては、無機酸、有機酸、酸性高分子などが挙げられる。具体的には、塩酸、硫酸、リン酸、しょう酸等の無機酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、安息香酸、フェニル酢酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸等の有機酸、ポリビニルスルホン酸、ポリリン酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ−Ｌ−グルタミン酸、ポリマレイン酸、ポリフマル酸、またこれらを少なくとも含む共重合体等の酸性高分子が挙げられる。これらの中でもさらに、塩酸、リン酸等の無機酸や酢酸などの有機酸、例示した酸性高分子が好ましい。さらに好ましくは、繰り返し単位中にカルボキシル基を含むポリ（メタ）アクリル酸、ポリ−Ｌ−グルタミン酸、ポリマレイン酸、ポリフマル酸、ポリ（メタ）アクリル酸を含む共重合体等が好ましく用いられる。酸性高分子の分子量の好ましい範囲は、重量平均分子量で、５００〜２００００００、より好ましくは１０００〜１００００００の範囲内である。
【００４４】
酸性化合物の添加量は、０．００１〜５０質量％程度、より好ましくは０．０１〜３０質量％の範囲内である。
【００４５】
膨潤液体のｐＨ２以上７以下、より好ましくはｐＨ２以上５以下になることが好ましい。ｐＨをこのような範囲とすることで、好適に高温下における特性劣化を防止することが可能となる。
【００４６】
また、膨潤液体には高分子ゲルに吸脱する界面活性剤、溶液のｐＨ変化を促進するためのビオロゲン誘導体などの酸化還元剤、酸、アルカリ、塩、および分散安定剤、あるいは防腐剤、抗菌剤、酸化防止や紫外線吸収などの安定剤などを添加しても構わない。さらに、種々顔料や白色顔料や染料などの色素を添加することもできる。
【００４７】
ここで、高分子ゲルと膨潤液体との混合比は、質量比で１／２０００〜１／１（高分子ゲル／膨潤液体）の範囲とすることが好ましい。質量比が１／２０００を超えると、組成物の機械的強度などの物性低下の恐れがあり、１／１未満になると、刺激応答による体積変化の応答速度が低下する恐れがある
【００４８】
（高分子ゲル組成物の利用形態）
本発明の高分子ゲルの利用形態としては、例えば、高分子ゲル組成物を一対の基板間に挟持（封止）した形態（光学素子）や、高分子ゲル組成物を樹脂に分散した形態（樹脂組成物）や、当該高分子ゲルを分散した樹脂をフィルム上に形成した形態（光学フィルム）などが挙げられる。なお、高分子ゲル組成物を樹脂に分散する際には、高分子ゲル組成物をこれと非相溶な樹脂あるいは樹脂前駆体に混合し、樹脂を乾燥、重合あるいは硬化させることで作製することができる。また、高分子ゲル組成物を高分子膜でマイクロカプセル化して樹脂に分散してもよい。このように、高分子ゲル高分子ゲル組成物は、その利用形態を拡大することもできる。
【００４９】
以下、本発明の高分子ゲル組成物の利用形態を図面を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
【００５０】
図１に示す樹脂組成物１０は、樹脂１２中に高分子ゲル１４と膨潤液体１６とからなる高分子ゲル組成物１８を分散した形態である。なお、これ以外にもあらかじめ高分子ゲルと、水溶性の有機化合物、酸性化合物を含む膨潤液体１６からなる高分子ゲル組成物１８をマイクロカプセル化し、これを樹脂中に分散することも可能である。
【００５１】
ここで、樹脂１２と高分子ゲル組成物１８（例えば高分子ゲル１４＋水溶性の有機化合物、酸性化合物を含む膨潤液液体１６からなる組成物）との組成比はその質量比で１／５０〜５０／１［樹脂１２／（高分子ゲル１４＋水溶性の有機化合物、酸性化合物を含む膨潤液体１６）あるいは樹脂１２（マトリックス材料）／（高分子ゲル１４＋水溶性の有機化合物、酸性化合物を含む膨潤液体１６を含むカプセル）］の範囲が好ましい。
【００５２】
ここで、高分子ゲル組成物のマイクロカプセル化は、高分子材料の不溶化を利用したいわゆるコアセルベーション法、分散粒子の界面で重合を行いカプセル膜を形成するいわゆる界面重合マイクロカプセル化法、ｉｎ ｓｉｔｕマイクロカプセル化重合法、液中乾燥法、液中硬化被覆マイクロカプセル化法、気体中に液滴を噴霧することでその表面にカプセル膜を形成するスプレードライングマイクロカプセル化法などを用いて実施することができる。これら技術の詳細は「近藤保著、新版マイクロカプセル その製法・性質・応用 三共出版」などの成書に記述されている。カプセルを構成する高分子膜の厚みは、１ｎｍ〜２０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜１０μｍの範囲である。カプセルの好ましい大きさは平均粒径で１μｍ〜５ｍｍの範囲、より好ましくは１０μｍ〜２ｍｍの範囲である。
【００５３】
カプセル材料と高分子ゲル組成物（高分子ゲルと液体との混合物）との配合比はその質量比で１／２００〜５／１［カプセル材料／（高分子ゲル＋液体）］の範囲が好ましい。カプセル化した樹脂組成物はその形態のまま、あるいは他の樹脂中に分散することで様々な用途に応用できる。
【００５４】
上述した樹脂１２（マトリックス材料）としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリスチレンおよびその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、セルロース誘導体、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアセタール系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は光学的に透明なものが望ましい。また、これらの樹脂は樹脂と種々の溶剤との混合物やゲル状物であっても構わない。特に、光透過性の高い材料であることが好ましい。高分子ゲルを含む液体と前記樹脂の界面での光散乱を少なくして透明性を高くするために、高分子ゲルを含む液体と隔離部材の屈折率の差を０．２以下にすることが好ましい。より好ましくは屈折率の差が０．１以下、特に０．０１以下が好ましい。
【００５５】
このような樹脂組成物１０は、フイルム状、繊維状など様々な構造体として利用することができる。特にフイルムとする場合は、種々のフイルム基材上あるいは複数枚のフイルム基材間に本組成物を特定の厚みで形成することで、安定かつ耐久性に優れる調光フイルムを得ることができる。
【００５６】
図２に示す光学フイルム２０は、フイルム基材２２上に、高分子ゲル１４（図示せず）と膨潤液体１６（図示せず）とからなる高分子ゲル組成物１８が分散された樹脂組成物１０が層状に設けられた構成例である。また、この構成の他にも２枚のフイルム基材２２間に挟持された構成や保護層、膨潤液体１６の蒸発防止層などの他の構成層が形成させていても構わない。
【００５７】
フイルム基材２２としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、セルロース誘導体、フッ素樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアセタール系樹脂、金属フイルムなどが使用できる。
【００５８】
図２に示す光学フイルム２０において、各層の好ましい厚みを詳記すると、フィルム基材２２は、１０μｍ〜１０ｍｍの範囲から選択され、樹脂組成物１０層（調光用樹脂組成物層）は５μｍ〜１０ｍｍの範囲から選択される。また、図２に示す光学フイルム２０において、フィルム基材２２の代わりに、後述する基板３２を使用し、樹脂組成物１０を一対の基板３２間に挟持させる構成とし、光学素子とすることも可能である。
【００５９】
図３に示す光学素子３０は、２枚の基板３２間に、高分子ゲル１４と膨潤液体１６とからなる高分子ゲル組成物１８が封入されている構成例を示す。この構成では、高分子ゲル組成物１８中の複数種の高分子ゲル１４は基板３２上（あるいは後述する刺激付与手段上）に固定化されていることが好ましい。高分子ゲル１８（ゲル粒子）の固定化は、種々の二官能性化合物や接着剤を利用したり、あるいは物理的な手段で行うことができる。例えば、反応性シランカップリング剤により基板や刺激付与層上をあらかじめ処理することで官能基を導入し、これとゲル粒子の官能基とを反応させることにより共有結合等させることが可能である。その他にも、種々の多官能性化合物や接着剤により、化学結合（イオン結合、水素結合）によってゲル粒子を固定する方法や、基板上を立体的に加工したり、ゲル粒子の粘着性を利用し、物理的に固定化することも可能である。なお、ゲル粒子の固定化においては基板等と密着させすぎると、応答特性が低下する場合があるため、空間を空けるために基板等の表面を立体的に加工し、その凸部に結合させる手段や長鎖化合物（スペーサー）を介してゲル粒子を、空間を設けて結合させる手段も好ましく実施される。
【００６０】
基板３２としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアセタール系樹脂などの高分子のフイルムや板状基板、ガラス基板、金属基板、セラミック基板などの無機基板を使用することができる。
【００６１】
なお、少なくとも一方の基板３２は光学的に透明であることが必要である。また、透過型光学素子の場合は基板の全てが透明であるこが好ましい。
【００６２】
基板３２の厚みや大きさは所望の表示素子によって様々なものが利用でき、特に限定はしないが、厚みの好ましい範囲は１０μｍから２０ｍｍである。
【００６３】
図１に示す樹脂組成物、図２に示す光学フィルム、図３に示す光学素子は、例えば気温の変化、太陽光量の変化などの自然エネルギーによって調光や表示を行うことができるが、刺激付与手段を設けることで、能動的に調光することもできる。この場合、刺激付与手段は高分子ゲルに実質的に熱を付与するものであり、通電発熱抵抗体のほかに光付与、電磁波付与、磁場付与などの各種熱付与手段が挙げられる。なかでも特に通電発熱抵抗体が好ましく適用され、具体的にはＮｉ−Ｃｒ合金などに代表される金属層、硼化タンタル、窒化タンタル、酸化タンタル、やＩＴＯなどの金属酸化物層、カーボン層などに代表されるの発熱抵抗体層が好ましく用いられ、これらの層に配線し電流を付与することにより発熱させることができる。またその他にも、光付与の場合は、レーザー、ＬＥＤ、ＥＬなどの発光素子層を用いること、磁界や電磁波の付与は電磁コイル、電極等を設けることで実現できる。
【００６４】
また、熱刺激付与手段はパターン化、セグメント化させて任意の部位を調光させることも好ましく実施される。また、これらのパターンに対応して特定の特性の高分子ゲルを配置（固定化）することも好ましく実施される。
【００６５】
また、樹脂組成物、光学フィルム、光学素子には様々な構成層を形成しても構わない。例えば、保護を目的とした保護層、防汚染層、紫外線吸収層、帯電防止層などが挙げられる。
【００６６】
次に、図３の光学素子を事例に、その代表的な作製方法を説明する。なお、各部材の符号は省略して説明する。
【００６７】
まず、２枚の基板を用意し、この少なくとも一方の基板表面上に前記した方法で高分子ゲル（ゲル粒子）を固定化する。次に基板を他の基板と特定の間隔を設けて貼り合わせてセルを作製する。この時の基板間の間隔は一般的には、５μｍ〜１０ｍｍから選択される。このように２枚の基板の間隔を設定するためには、種々の大きさのスペーサ粒子を散布する、フィルムスペーサーを用いる、基板等上に形成された立体的な構造体などを利用することが好ましく実施される。なお、２枚の基板を貼り合わせる場合、特定の開口部を除き周囲をシール用樹脂や、接着剤、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂で封止することが好ましく実行される。一部に残された開口部から減圧注入法等で液体を注入し、その後、開口部を同様な樹脂で封止することで、光学素子を作製することができる。
【００６８】
【実施例】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
【００６９】
［実施例１］
（高分子ゲル粒子Ａの製造）
色材を含有した感熱型（高温膨潤型）高分子ゲルの粒子を以下のようなプロセスにより製造した。アクリルアミド０．８ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド０．２ｇ、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド１．０ｍｇに蒸留水０．５７５ｇ、色材として青色顔料（大日本インキ社製、マイクロカプセル化青色顔料）１３．５ｗｔ％の水分散液３．４２５ｇを攪拌混合した水溶液を調整した。ソルビトール系界面活性剤（ＳＯ−１５Ｒ：ニッコーケミカル（株）製）３．９ｇをシクロヘキサン３００ｍｌに溶解した溶液を窒素置換された反応容器に加え、これに、先に調製した水溶液を添加し、回転式攪拌羽根を用いて１２００ｒｐｍで３０分攪拌して懸濁させた。
【００７０】
上記の水溶液をフラスコ中に入れ、窒素置換により酸素を除いた後、重合開始剤である過硫酸アンモニウム０．００４ｇを水０．５ｍｌに溶解したものを添加後、６０℃に加熱して３時間、重合を行った。重合終了後、大量のアセトンで洗浄することで精製を行い、さらに乾燥させて色材を含有したアクリルアミドゲルを得た。次にアクリル酸１．５ｇ、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド０．００１５ｇおよび蒸留水５．５ｇを加え、これに窒素置換後、過硫酸アンモニウム０．００６ｇ水０．５ｇに溶解したもの添加した。この混合液にこのアクリルアミドゲルの粒子０．５ｇを加えて混合液を７０℃に加熱し、３時間重合を行いＩＰＮ高分子ゲルを調整した。大量の蒸留水中に投入し、加熱冷却を行いゲル粒子を膨潤収縮させ、これをろ過する操作を繰り返すことで精製を行った。得られた粒子の乾燥時の壁粒径は約１５μｍであった。このＩＰＮゲル粒子を大量の純水に加えて膨潤させた。温度、１０℃における平衡膨潤時の吸水量は約３ｇ／ｇであった。ところが、これを５０℃に加熱するとさらに膨潤し、約６０ｇ／ｇの吸水量を示すことがわかった。また、相転移点は４０−５０℃の温度範囲にあった。つまり、相転移点よりも高温では膨潤し、低温では、収縮する。この変化は可逆的であり、膨潤・収縮によって粒子の大きさは約２．７倍、すなわち体積で約２０倍の変化が得られた。
【００７１】
（高分子ゲル組成物及び光学素子Ｊ１の製造）
高分子ゲル組成物を用いた光学素子を以下のプロセスで作製した。
ガラス基板（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み３ｍｍ）を２枚用意した。一枚のガラス基板の表面にはゲル粒子との接着層としてγ−Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅを塗布、乾燥させることで形成した。一方、ゲル粒子を固定化するために、高分子ゲル粒子Ａを０．２ｗｔ％ポリアクリル酸（重量平均分子量２５０００）水溶液に含浸させ固形分として約１質量％の分散溶液とした。
【００７２】
接着層を形成したガラス基板面を上面としプラスチック容器内に配置した。これに先の分散溶液を加え、６０℃において１５時間静置したところ、ゲル粒子が基板面に固定化された。基板を０．２ｗｔ％ポリアクリル酸（重量平均分子量２５０００）水溶液で洗浄し、積層したゲル粒子を洗い落とし、略一層にゲル粒子が固定化されたガラス基板を得た。
【００７３】
ガラス基板上を顕微鏡観察すると、基板上の粒子の固定化された面積率は６０℃において約７０％であった。なお、面積率とは粒子の基板上への投射影の基板に占める面積率と定義する。
【００７４】
対向ガラス基板上に１００μｍの樹脂スペーサを散布した後、一部の開口部を除き外周部に紫外線硬化樹脂を塗布し、先のゲル粒子を固定化した基板と張り合わせ、紫外線を照射して接着させた。
【００７５】
次に、セル内部に高分子ゲルの膨潤液体として３ｇのメタノールと７ｇの、ＮａＯＨで３ｍｏｌ％中和した７ｗｔ％ポリアクリル酸（重量平均分子量２５０００）水溶液の混合溶液（膨潤液体：ｐＨ３）を注入後、開口部を封止し、光学素子Ｊ１を作製した。
【００７６】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ１は、１０℃において透明であったが、これを６０ ℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
【００７７】
［参考例２］
（高分子ゲル粒子Ｂ、光学素子Ｊ２の製造）
共重合モノマーとしてのＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを、アクリル酸メチルに変更した以外は、実施例１と同様にして高分子ゲル粒子Ｂを作成した。得られた粒子の乾燥時の壁粒径は約１５μｍであった。このＩＰＮゲル粒子を大量の純水に加えて膨潤させた。温度、１０℃における平衡膨潤時の吸水量は約２ｇ／ｇであった。ところが、これを５０℃に加熱するとさらに膨潤し、約２０ｇ／ｇの吸水量を示すことがわかった。また、相転移点は４０−５０℃の温度範囲にあった。つまり、相転移点よりも高温では膨潤し、低温では、収縮する。この変化は可逆的であり、膨潤・収縮によって粒子の大きさは約２．２倍、すなわち体積で約１０倍の変化が得られた。
【００７８】
そして、光学素子Ｊ２を、高分子ゲル粒子Ｂを使用した以外は実施例１と同様に作製した。
【００７９】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ２は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
【００８０】
［実施例３］
（高分子ゲル粒子Ｃ、光学素子Ｊ３の製造）
共重合モノマーとしてのＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを、Ｎ−エチルアクリルアミドに変更した以外は、実施例１と同様にして高分子ゲル粒子Ｃを作製した。得られた粒子の乾燥時の壁粒径は約１５μｍであった。このＩＰＮゲル粒子を大量の純水に加えて膨潤させた。温度、１０℃における平衡膨潤時の吸水量は約２ｇ／ｇであった。ところが、これを５０℃に加熱するとさらに膨潤し、約３０ｇ／ｇの吸水量を示すことがわかった。また、相転移点は４０−５０℃の温度範囲にあった。つまり、相転移点よりも高温では膨潤し、低温では、収縮する。この変化は可逆的であり、膨潤・収縮によって粒子の大きさは約２．５倍、すなわち体積で約１６倍の変化が得られた。
【００８１】
そして、光学素子Ｊ３を、高分子ゲル粒子Ｃを使用した以外は実施例１と同様に作製した。
【００８２】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ３は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
【００８３】
［実施例４］
（樹脂組成物Ｅの調製、光学素子Ｊ４の作製）
ポリアクリル酸（和光純薬製・重量平均分子量２５０，０００）の２０ｗｔ％水溶液、２０ｇに対し、メタクリル酸グリシジル０．５ｇを加え、室温で２４時間攪拌し反応させた。この溶液に対して光開始剤（チバスペシャリティケミカル製イルガキュア２９５９）を０．８ｇと純水４０ｇ及びメタノール２４ｇとを加え、樹脂組成物Ｅを調製した。このときの樹脂組成物のｐＨは約２．８であった（この樹脂組成物を硬化させた後に樹脂中に存在する液体（純水５６ｇにメタノールを２４ｇ添加した水溶液）が膨潤液体として機能する）。なお、この樹脂組成物Ｅを、ガラス基板間に１００μｍの厚さに保持したものを調整し、紫外線を照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ，１５０ｓｅｃ，照射距離４０ｃｍ）ところ、樹脂組成物全体がゲル化し自己保持製のある硬化物が得られた。
【００８４】
次に、実施例１で作製した高分子ゲル粒子Ａを一定濃度含む水分散液（ゲルの固形分濃度２．５％）を調製した。樹脂組成物Ｅ１０ｇに対し、先に調製した粒子Ａを含む水分散液１０ｍｌを加え、ウエーブローターで３時間分散して高分子ゲル粒子Ａを溶液中に均一に分散した（分散液Ａ）。
【００８５】
分散液Ａをブレードコーターを用いてＰＥＴ基板上に厚さ１５０μｍに成形し、もう一枚のＰＥＴフイルムでラミネートした。紫外線照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ，１２０秒間照射）によって硬化した。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製 ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、光学素子Ｊ４を作製した。
【００８６】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ４は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
【００８７】
［実施例５］
高分子ゲルの膨潤液体として、３ｇのエタノールと７ｇの０．２％ＰＡＡｃ（重量平均分子量２５００００）水溶液の混合溶液（ｐＨ３）を用いた以外は、実施例１と同様に光学素子Ｊ５を作製した。
【００８８】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ５は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
［実施例６］
高分子ゲルの膨潤液体として、３ｇのメタノールと７ｇの０．２％ＰＡＡｃ（重量平均分子量２５００００）水溶液の混合溶液（ｐＨ３）を用いた以外は、実施例１と同様に光学素子Ｊ６を作製した。
【００８９】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ６は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化し３０日間加熱前と同様の変化を示した。
【００９０】
［実施例７］
高分子ゲルの膨潤液体として、ＮａＯＨで３ｍｏｌ％中和した５ｗｔ％ポリアクリル酸（重量平均分子量２５０００）水溶液（ｐＨ３）を用いた以外は、実施例１と同様に光学素子Ｊ７を作製した。
【００９１】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ７は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に色変化しものの、見た目の色変下が若干ではあるが少なくなっていた。
【００９２】
［比較例１］
（非共重合 着色高分子ゲル粒子からなるガラスセル製造）
共重合モノマーとしてのＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドを加えず、アクリルアミドを１．０ｇ使用した以外は実施例１と同様にして高分子ゲル粒子、及び光学素子Ｊ７を作製した。
【００９３】
（機能評価）
得られた光学素子Ｊ７は、１０℃において透明であったが、これを６０℃に加熱すると青色状態になった。また、再び１０ ℃に冷却すると初期の透明状態に戻り、可逆的であることが判った。この光学素子を８０ ℃の水浴中に３０日間浸漬後、加熱冷却したところ、加熱、冷却にかかわらず青色のままであり、色変化を示さなくなった。
【００９４】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、高温下においても長期渡って調光性能が低下しない耐久性に優れた高分子ゲル組成物、並びに、それを用いた光学素子、樹脂組成物、及び光学フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の樹脂組成物の一例を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の光学フィルムの一例を示す概略構成図である。
【図３】 本発明の光学素子の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 樹脂組成物
１２ 樹脂（マトリックス材料）
１４ 高分子ゲル
１６ 膨潤液体
１８ 高分子ゲル組成物
２０ 光学フィルム
２２ フィルム基材
３０ 光学素子
３２ 基材

Claims (8)

1. 膨潤液体と、
   温度変化により前記膨潤液体を吸収・放出して可逆的な体積変化する特性を有し、少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物とを含んで構成されるＩＰＮ体（相互侵入網目構造体）である高分子ゲルと、
   を含む高分子ゲル組成物において、
   前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体が、モノマー成分（Ａ）として（メタ）アクリルアミドと、モノマー成分（Ｂ）として１置換（メタ）アクリルアミド又は２置換（メタ）アクリルアミドと、の少なくとも２つのモノマー成分の共重合体であり、
   前記モノマー成分（Ａ）と前記モノマー成分（Ｂ）との量比（モノマー成分（Ａ）／モノマー成分（Ｂ））が、１００／１〜１／２であることを特徴とする高分子ゲル組成物。
2. 前記膨潤液体のｐＨが２以上７以内であることを特徴とする請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
3. 前記膨潤液体が少なくともアルコールを含み、前記高分子ゲルが前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物と、からなるＩＰＮ体であることを特徴とする請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
4. 前記膨潤液体が少なくともカルボキシル基を持つポリマーを含み、前記高分子ゲルが前記少なくとも水素結合性基を有する高分子の架橋体と、少なくともカルボキシル基を有する高分子の架橋体またはその部分中和物と、からなるＩＰＮ体であることを特徴とする請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
5. 前記高分子ゲルが、調光用材料をその内部に含有していることを特徴とする請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の高分子ゲル組成物と、前記高分子ゲル組成物を挟持する一対の基板と、を備えることを特徴とする光学素子。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の高分子ゲル組成物と、前記高分子ゲル組成物を分散する樹脂と、を備えることを特徴とする樹脂組成物。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の高分子ゲル組成物及び前記高分子ゲル組成物を分散する樹脂を含んで構成される樹脂組成物と、表面上に前記樹脂組成物が設けられるフィルムと、とを備えることを特徴とする光学フィルム。

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