JP4549410B2 - Polymer gel composite and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、高分子ゲル複合体、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer gel composite and a method for producing the same.

高分子ゲルは、高分子が架橋した三次元の網目構造を有しており、その内部に多量の液体を含む物質である。これにより固体と液体との中間的な状態にある高分子ゲルは、非流動的でありながらゴムに近い弾力性を持ち、さらには透過性や柔軟性を含む固体材料にはない優れた特性を有している。また、生体に対する毒性の低さ、すなわち生体適合性が良好である。そのため、高分子ゲルは粘着シートや吸水素材、或いはコンタクトレンズなど、工業用から医用分野に至るまで広く利用されている。   The polymer gel has a three-dimensional network structure in which polymers are cross-linked, and is a substance containing a large amount of liquid inside. As a result, the polymer gel in an intermediate state between solid and liquid has non-fluid but elastic properties similar to rubber, and also has excellent properties not found in solid materials including permeability and flexibility. Have. Further, the toxicity to the living body is low, that is, the biocompatibility is good. Therefore, polymer gels are widely used from industrial to medical fields such as adhesive sheets, water-absorbing materials, or contact lenses.

また、高分子ゲルは他の固体材料に比べて表面における摩擦係数が非常に小さい。そのため、低摩擦性を必要とするベアリングや人工関節への高分子ゲルの応用が期待されている。なかでも、人工関節のように生体適合性が求められる生体材料にとって高分子ゲルは有用である。このように、最近では、高分子ゲルを単体ではなく、ベアリングを構成するエンジニアリングプラスチック(エンプラ)部材や人工関節における軟骨のような各種ポリマー基材と接着し、高分子ゲル複合体として用いる様々な検討が行われている。以下の説明では、ポリマー基材を単に基材と称する。   Further, the polymer gel has a very small friction coefficient on the surface as compared with other solid materials. Therefore, application of polymer gel to bearings and artificial joints that require low friction is expected. Among these, polymer gels are useful for biomaterials that require biocompatibility such as artificial joints. As described above, recently, various polymer gels are used as polymer gel composites by bonding polymer gels to various polymer base materials such as engineering plastic (engineering plastic) members constituting bearings and cartilage in artificial joints instead of simple substances. Consideration is being made. In the following description, the polymer substrate is simply referred to as a substrate.

高分子ゲル複合体では、高分子ゲルと基材との接着強度の程度が重要となる。例えば、ベアリングや人工関節の摺動部分では、常に高い荷重がかかるため、その荷重に耐え得るほどの接着強度を保つ必要がある。ところが、弾力性や変形性に富むなどの特性を持つ高分子ゲルは、形状が不安定である他、非常に湿潤状態にあるので、汎用の接着剤によって基材と接着することが難しい。   In the polymer gel composite, the degree of adhesive strength between the polymer gel and the substrate is important. For example, since a high load is always applied to a sliding portion of a bearing or an artificial joint, it is necessary to maintain an adhesive strength that can withstand the load. However, a polymer gel having characteristics such as elasticity and deformability is not only unstable in shape but also in a very wet state, so that it is difficult to adhere to a substrate with a general-purpose adhesive.

汎用の接着剤の中には、外科手術において組織を接着するための特殊用途の接着剤のように、ゲルの接着に使用できる可能性がある剤もある。しかしながら高分子ゲルは、その分子構造上、接着剤を吸収しやすい。そのため、高分子ゲルの内部に浸透した接着剤が固化することによって高分子ゲルの組成が変わり、特性や外観が著しく損なわれるという問題が生じる。したがって高分子ゲル複合体を、接着剤を使用することなく作製することが好ましい。   Some general purpose adhesives may be used to adhere gels, such as special purpose adhesives for attaching tissue in surgery. However, the polymer gel easily absorbs the adhesive due to its molecular structure. For this reason, the adhesive that has penetrated into the interior of the polymer gel is solidified to change the composition of the polymer gel, resulting in a problem that properties and appearance are significantly impaired. Therefore, it is preferable to produce the polymer gel composite without using an adhesive.

このように接着剤を用いずに基材と高分子ゲルとを接着する方法が望まれている。例えば、ハイドロゲル形成ポリマーと光重合開始剤とを含む組成物を基材の表面に塗布した後、紫外から可視光までの電磁放射線を照射することにより、基材の表面に高分子ゲルを形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特表2006−504451号公報
Thus, a method for bonding a substrate and a polymer gel without using an adhesive is desired. For example, after applying a composition containing a hydrogel-forming polymer and a photopolymerization initiator to the surface of the substrate, a polymer gel is formed on the surface of the substrate by irradiating electromagnetic radiation from ultraviolet to visible light. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP-T-2006-504451

しかしながら、特許文献1に記載された手段は、基材の表面に配置されたハイドロゲルを固定化する方法であるが、基材とハイドロゲルとの接着強度を十分に高めることができない。つまり特許文献1は、例えば、カテーテルやステントのような基材の生体適合性や濡れ性の向上などのように、接着強度があまり問題とはならない基材の表面改質などには好適な方法であるが、その一方で、摺動部分のように継続的に高荷重がかかるため高接着強度が求められるような高分子ゲル複合体の接着技術として応用することは難しい。   However, the means described in Patent Document 1 is a method of immobilizing the hydrogel disposed on the surface of the base material, but cannot sufficiently increase the adhesive strength between the base material and the hydrogel. In other words, Patent Document 1 discloses a method suitable for surface modification of a base material in which adhesive strength is not a problem, such as biocompatibility and wettability of a base material such as a catheter or a stent. However, on the other hand, since a high load is continuously applied like a sliding part, it is difficult to apply as an adhesion technique for a polymer gel composite that requires high adhesive strength.

したがって本発明の目的は、接着剤を用いることなく、既製の基材と高分子ゲルとを接着して高分子ゲル複合体を製造する方法を提供することである。そして、その方法を用いることにより、基材と高分子ゲルが強固に接着された高分子ゲル複合体が提供されうる。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a polymer gel composite by adhering a ready-made substrate and a polymer gel without using an adhesive. By using this method, a polymer gel composite in which the base material and the polymer gel are firmly bonded can be provided.

本発明者らは、鋭意検討の結果、重合開始剤が配置された基材表面に、モノマーを含浸させた架橋ポリマーを配置して;架橋ポリマーに含浸されたモノマーを重合させることによって、基材と高分子ゲルが接着した「高分子ゲル複合体」が得られることを見出して、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have arranged a cross-linked polymer impregnated with a monomer on the surface of the base material on which a polymerization initiator is arranged; by polymerizing the monomer impregnated with the cross-linked polymer, The present invention was completed by finding that a “polymer gel composite” in which the polymer gel was bonded to the polymer gel was obtained.

本発明の第一は、以下に示す高分子ゲル複合体に関する。
[1]ポリマー基材、および前記ポリマー基材に接着されたIPN構造を有する高分子ゲルを含む高分子ゲル複合体であって、以下の方法によって測定される、前記ポリマー基材と前記高分子ゲルとの接着強度Aが、0.5N/cm〜50N/cmである高分子ゲル複合体。
[接着強度Aの測定方法]
大気環境下における高分子ゲル複合体に含まれる高分子ゲルと、前記ポリマー基材との接着部の端部を剥がし;
前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記ポリマー基材との間隙に、先端が鋭角(10°)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;
前記剥ぎ取り部材を、前記高分子ゲルとポリマー基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記ポリマー基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記ポリマー基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;
測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値M(N)から下式(1)を用いて計算した結果を接着強度Aとする。
接着強度A(N/cm)=M×tan10°/L …(1)
ただしM:押圧力平均値(N)、L:剥ぎ取られた接着部の幅(cm)とする。
[2]ポリマー基材、および前記ポリマー基材に接着されたIPN構造を有する高分子ゲルを含む高分子ゲル複合体であって、以下の方法によって測定される、前記ポリマー基材と前記高分子ゲルとの接着強度Bが、0.1N/cm〜25N/cmである高分子ゲル複合体。
[接着強度Bの測定方法]
高分子ゲル複合体に含まれる高分子ゲルに含水させて平衡膨潤とし;
前記平衡膨潤させた高分子ゲルと、前記ポリマー基材との接着部の端部を剥がし;
前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記ポリマー基材との間隙に、先端が鋭角(10°)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;
前記剥ぎ取り部材を、前記平衡膨潤させた高分子ゲルとポリマー基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記ポリマー基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記ポリマー基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;
測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値M(N)から下式(2)を用いて計算した結果を接着強度Bとする。
接着強度B(N/cm)=M×tan10°/L …(2)
ただしM:押圧力平均値(N)、L:剥ぎ取られた接着部の幅(cm)とする。
[3]前記ポリマー基材と前記高分子ゲルとの間には水不溶性ポリマーが存在する、[1]または[2]に記載の高分子ゲル複合体。
[4]前記高分子ゲルの含水率が10重量%〜99重量%である、[1]から[3]のいずれかに記載の高分子ゲル複合体。
[5]前記高分子ゲルは水を含む、[1]から[4]のいずれかに記載の高分子ゲル複合体。
[6]前記高分子ゲルはグリセリンなどの不揮発性液体を含む、[1]から[4]のいずれかに記載の高分子ゲル複合体。
[7]前記高分子ゲルは、架橋構造を有するポリマーに加え、前記ポリマーとは独立した架橋構造または非架橋構造を有するポリマーとを含むIPN構造である、[1]から[6]のいずれかに記載の高分子ゲル複合体。
The first of the present invention relates to the polymer gel composite shown below.
[1] A polymer gel composite comprising a polymer substrate and a polymer gel having an IPN structure adhered to the polymer substrate, the polymer substrate and the polymer being measured by the following method A polymer gel composite having an adhesive strength A with a gel of 0.5 N / cm to 50 N / cm.
[Measurement method of adhesive strength A]
Peeling off an end portion of an adhesive portion between the polymer gel contained in the polymer gel composite in an atmospheric environment and the polymer substrate;
Inserting a stripping member with a sharp tip (10 °) into the gap between the polymer gel at the peeled end and the polymer substrate;
By pressing the stripping member against the site where the polymer gel and the polymer base material have been peeled off, all of the polymer gel is stripped from the polymer base material. Measuring the pressing force until all of the molecular gel is removed from the polymer substrate;
The result of calculation using the following formula (1) from the average value M (N) of the maximum value and the minimum value of the measured pressing force is defined as adhesive strength A.
Adhesive strength A (N / cm) = M × tan 10 ° / L (1)
However, M is an average pressing force value (N), and L is a width (cm) of the peeled adhesive portion.
[2] A polymer gel composite comprising a polymer substrate and a polymer gel having an IPN structure adhered to the polymer substrate, the polymer substrate and the polymer being measured by the following method A polymer gel composite having an adhesive strength B with a gel of 0.1 N / cm to 25 N / cm.
[Measurement method of adhesive strength B]
The polymer gel contained in the polymer gel composite is hydrated to achieve equilibrium swelling;
Peeling off the end of the bonded portion between the equilibrium swollen polymer gel and the polymer substrate;
Inserting a stripping member with a sharp tip (10 °) into the gap between the polymer gel at the peeled end and the polymer substrate;
By pressing the stripping member against the site where the equilibrium swollen polymer gel and the polymer substrate are peeled off, the polymer gel is completely peeled off from the polymer substrate, and the pressing of the stripping member is started. To measure the pressing force until all of the polymer gel is peeled off from the polymer substrate;
The result of calculation using the following equation (2) from the average value M (N) of the maximum value and the minimum value of the measured pressing force is defined as adhesive strength B.
Adhesive strength B (N / cm) = M × tan 10 ° / L (2)
However, M is an average pressing force value (N), and L is a width (cm) of the peeled adhesive portion.
[3] The polymer gel composite according to [1] or [2], wherein a water-insoluble polymer exists between the polymer substrate and the polymer gel.
[4] The polymer gel composite according to any one of [1] to [3], wherein the water content of the polymer gel is 10% by weight to 99% by weight.
[5] The polymer gel composite according to any one of [1] to [4], wherein the polymer gel contains water.
[6] The polymer gel composite according to any one of [1] to [4], wherein the polymer gel includes a non-volatile liquid such as glycerin.
[7] Any one of [1] to [6], wherein the polymer gel has an IPN structure including a polymer having a crosslinked structure and a polymer having a crosslinked structure or a non-crosslinked structure independent of the polymer. The polymer gel composite according to 1.

本発明の第二は、以下に示す高分子ゲル複合体の製造方法に関する。
[8]ポリマー基材、および前記ポリマー基材に接着されたIPN構造を有する高分子ゲルを含む高分子ゲル複合体の製造方法であって、
モノマーと重合開始剤および液体、さらに必要に応じて架橋剤とが含浸された架橋ポリマーを含む第1の成形物を準備する工程;少なくとも一部の表面が光重合開始剤を含む膜で覆われた第2の成形物を準備する工程;および前記光重合開始剤を含む膜に重ねられた前記第1の成形物に、重合に必要な波長を有する光を照射する工程を含む、高分子ゲル複合体の製造方法。
[9]前記モノマーは非電解質である、[8]に記載の高分子ゲル複合体の製造方法。
The second of the present invention relates to a method for producing a polymer gel composite shown below.
[8] A method for producing a polymer gel composite comprising a polymer substrate and a polymer gel having an IPN structure adhered to the polymer substrate,
Preparing a first molded article comprising a crosslinked polymer impregnated with a monomer, a polymerization initiator and a liquid, and optionally a crosslinking agent; at least a part of the surface is covered with a film containing a photopolymerization initiator Preparing a second molded product; and irradiating the first molded product overlaid on the film containing the photopolymerization initiator with light having a wavelength necessary for polymerization. A method for producing a composite.
[9] The method for producing a polymer gel composite according to [8], wherein the monomer is a non-electrolyte.

本発明により、接着剤を用いることなくポリマー基材と高分子ゲルとを接着することができる。本発明により、高接着強度を示す高分子ゲル複合体を得ることもできる。本発明により得られる高分子ゲル複合体は、高分子ゲルに由来する低摩擦性を有し、かつ高接着強度をも有しうる。よって、高荷重がかかる人工関節やベアリングの摺動部材としても有用である。   According to the present invention, a polymer substrate and a polymer gel can be bonded without using an adhesive. According to the present invention, a polymer gel composite exhibiting high adhesive strength can also be obtained. The polymer gel composite obtained by the present invention has low friction derived from the polymer gel and can also have high adhesive strength. Therefore, it is also useful as a sliding member for artificial joints and bearings that are subjected to high loads.

図1は、本発明に係る高分子ゲル複合体の一例の概略図である。複合体10は、基材11と高分子ゲル12とから構成されている。以下の説明では、本発明の高分子ゲル複合体を、単に「複合体」とも称する。   FIG. 1 is a schematic view of an example of a polymer gel composite according to the present invention. The composite 10 is composed of a base material 11 and a polymer gel 12. In the following description, the polymer gel composite of the present invention is also simply referred to as “composite”.

基材11は、成形されたポリマー部材であり、高分子ゲル12を固定するための支持体としても作用する。基材11の材質であるポリマーは特に限定されず、複合体10の用途などに応じて適宜選択されうる。かかるポリマーの例には、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)などの汎用プラスチックが含まれる。また、複合体10を人工関節のような医用部品に用いる場合には、基材11を超高分子量ポリエチレンなどにすることが好ましく;複合体10を工業用品に用いる場合には、基材11をエンプラやスーパーエンプラなどにすることが好ましい。   The base material 11 is a molded polymer member, and also acts as a support for fixing the polymer gel 12. The polymer that is the material of the substrate 11 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the use of the composite 10. Examples of such polymers include general purpose plastics such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polystyrene (PS), polypropylene (PP). In addition, when the composite 10 is used for a medical part such as an artificial joint, the base 11 is preferably made of ultrahigh molecular weight polyethylene or the like; when the composite 10 is used for an industrial article, the base 11 is used. It is preferable to use engineering plastics or super engineering plastics.

エンプラは、通常、耐熱温度が100℃以上で、かつ一定の機械強度を有する樹脂であり;スーパーエンプラは、エンプラの中でも耐熱温度が150℃以上の樹脂を意味する。本発明で好適なエンプラの例には、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、GF強化ポリエチレンテレフタレート(GF−PET)、超高分子量ポリエチレン(UHPE)が含まれる。   Engineering plastic is usually a resin having a heat resistance temperature of 100 ° C. or higher and a certain mechanical strength; super engineering plastic means a resin having a heat resistance temperature of 150 ° C. or higher among engineering plastics. Examples of engineering plastics suitable for the present invention include polyacetal (POM), polyamide (PA), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), GF reinforced polyethylene terephthalate (GF-PET). ), Ultra high molecular weight polyethylene (UHPE).

また、スーパーエンプラの例には、ポリアリレート(PAR)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、フッ素樹脂、液晶ポリマー(LCP)が含まれる。   Examples of super engineering plastics include polyarylate (PAR), polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), polyetherimide ( PEI), fluororesin, and liquid crystal polymer (LCP).

高分子ゲル12はIPN構造を有する。IPN構造とは、2種以上のポリマーが互いに化学結合をつくることなく相互に入り組んだ構造をいう。高分子ゲル12は、架橋構造を有するポリマー(架橋ポリマー)同士を組み合わせたIPN構造;または架橋ポリマーと非架橋構造のポリマー(非架橋ポリマー)とを組み合わせたIPN構造を有しうる。IPN構造を有する高分子ゲル12は、網目状の架橋ポリマーにその他のポリマーが絡み合った状態にあるため、変形性に富むなどの高分子ゲルとしての特性を保ちながらも高強度を示しうる。なかでも、剛直である網目状の架橋ポリマーに、柔軟な鎖状の非架橋ポリマーが絡み付いたIPN構造を有する高分子ゲル12は、非常に高強度となりうるので、複合体10を人工関節やベアリングのような高荷重のかかる摺動部分などへ適用する場合に有用である。   The polymer gel 12 has an IPN structure. The IPN structure refers to a structure in which two or more kinds of polymers are intermingled with each other without forming a chemical bond with each other. The polymer gel 12 can have an IPN structure in which polymers having a crosslinked structure (crosslinked polymers) are combined; or an IPN structure in which a crosslinked polymer and a polymer having a non-crosslinked structure (noncrosslinked polymer) are combined. Since the polymer gel 12 having an IPN structure is in a state in which another polymer is entangled with a network-like cross-linked polymer, the polymer gel 12 can exhibit high strength while maintaining characteristics as a polymer gel such as high deformability. Among them, the polymer gel 12 having an IPN structure in which a flexible, chain-like non-crosslinked polymer is entangled with a rigid network-like crosslinked polymer can have very high strength. This is useful when applied to a sliding part where a high load is applied.

高分子ゲル12の厚みt1は、1×10−3mm以上であることが好ましい。厚みが1×10−3mm未満であると、耐摩耗性の観点から、高分子ゲル12の特性を長期にわたって保持することが難しいことがある。厚みt1の上限は特に限定されず、複合体の用途に応じて、適宜に設定すればよい。 The thickness t1 of the polymer gel 12 is preferably 1 × 10 −3 mm or more. If the thickness is less than 1 × 10 −3 mm, it may be difficult to maintain the characteristics of the polymer gel 12 over a long period of time from the viewpoint of wear resistance. The upper limit of the thickness t1 is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the use of the composite.

高分子ゲル12には、液体(溶媒)が含まれている。高分子ゲル12の液体は特に限定されず、複合体の用途に応じて適宜選択すればよい。複合体を生体材料に適用する場合には生体適合性の高い液体、たとえば水(特に純水や生理食塩水)を選択すればよい。
また、高分子ゲル12の液体を、グリセリンなどの不揮発性液体としてもよい。不揮発性液体を選択すれば、高分子ゲルの内部の湿潤状態を長時間維持することができるので、乾燥しづらくなる。そのため、湿度が低く乾燥している環境下での使用が考えられる工業用途の複合体とする場合には、これらの高沸点液体を高分子ゲルの液体とすることが好ましい。グリセリンは生体適合性が求められる生体材料には不向きであるから、生体適合性が求められる場合には使用を控えることが好ましい。
不揮発性液体を含む高分子ゲル12は、不揮発性液体の原液または水溶液に、水を含む高分子ゲル12を有する複合体10を浸漬させて、高分子ゲル12の水を不揮発性液体(グリセリン)に部分置換または全置換することによって得られる。
The polymer gel 12 contains a liquid (solvent). The liquid of the polymer gel 12 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the use of the composite. When the composite is applied to a biomaterial, a liquid having high biocompatibility, for example, water (particularly pure water or physiological saline) may be selected.
The liquid of the polymer gel 12 may be a non-volatile liquid such as glycerin. If a non-volatile liquid is selected, the wet state inside the polymer gel can be maintained for a long period of time, making it difficult to dry. Therefore, in the case of a composite for industrial use that can be used in a dry environment with low humidity, it is preferable to use these high-boiling liquids as polymer gel liquids. Since glycerin is unsuitable for biomaterials that require biocompatibility, it is preferable to refrain from use when biocompatibility is required.
The polymer gel 12 containing the non-volatile liquid is obtained by immersing the composite 10 having the polymer gel 12 containing water in a non-volatile liquid stock solution or an aqueous solution, and rinsing the water of the polymer gel 12 with a non-volatile liquid (glycerin). Can be obtained by partial or total substitution.

また、高分子ゲル12に含まれる液体の割合は、特に限定されないが、例えば、含水率(高分子ゲルに含まれる水の割合)は10重量%以上99重量%以下であることが好ましい。さらに高分子ゲル12の含水率は、50重量%以上であることが好ましく、さらに高くてもよい。含水率が50重量%以上の高分子ゲル12は、非常に高い湿潤状態が保持されている。水によって平衡膨潤させた高分子ゲル12は、膨潤度が2以上となり、その含水率が50重量%以上となることが好ましい。   Moreover, the ratio of the liquid contained in the polymer gel 12 is not particularly limited, but for example, the water content (the ratio of water contained in the polymer gel) is preferably 10% by weight or more and 99% by weight or less. Furthermore, the water content of the polymer gel 12 is preferably 50% by weight or more, and may be even higher. The polymer gel 12 having a water content of 50% by weight or more maintains a very high wet state. The polymer gel 12 that has been swelled in equilibrium with water preferably has a degree of swelling of 2 or more and a water content of 50% by weight or more.

高分子ゲル12の含水率は乾量基準(乾量基準含水率)で示される。乾量基準で示される含水率とは、含水させた状態の高分子ゲル12の重量に対する、高分子ゲル12に含まれている水分重量の割合(重量%)を意味する。含水率の測定は、例えば、高分子ゲル12の一部分をサンプルとして採取し;このサンプルを秤量(W1重量)し;サンプルをオーブンなどの加熱乾燥装置で乾燥し;乾燥後のサンプルを秤量(W2重量)する。乾燥時間や温度は、特に限定されない。高分子ゲルの乾量基準の含水率は、{(W2−W1)/W1}×100の式から算出される。   The moisture content of the polymer gel 12 is shown on a dry basis (dry basis moisture content). The moisture content shown on a dry basis means the ratio (% by weight) of the weight of water contained in the polymer gel 12 with respect to the weight of the polymer gel 12 in a water-containing state. The moisture content is measured, for example, by taking a part of the polymer gel 12 as a sample; weighing this sample (W1 weight); drying the sample with a heat drying apparatus such as an oven; weighing the sample after drying (W2). Weight). The drying time and temperature are not particularly limited. The moisture content based on the dry weight of the polymer gel is calculated from the formula {(W2-W1) / W1} × 100.

一方、高分子ゲルの膨潤度は、液体を含まない乾燥状態の高分子ゲル12の重量をx1とし、液体(例えば、水)を含む状態の高分子ゲル12の重量をx2とするときに、「x2/x1」で算出される。   On the other hand, the swelling degree of the polymer gel is such that the weight of the dry polymer gel 12 containing no liquid is x1, and the weight of the polymer gel 12 containing a liquid (for example, water) is x2. Calculated as “x2 / x1”.

高分子ゲルのIPN構造を構成する一成分である架橋ポリマーは、好ましくは、反応性が異なる2種類以上のモノマーをラジカル共重合させることにより製造されうる。また、良溶媒による架橋ポリマーの平衡膨潤度は5〜1000であり、良溶媒の重量含有率が50〜99.9重量%であることが好ましい。
架橋ポリマーの平衡膨潤度や剛直性は、架橋度の調整によって制御されうる。架橋度は、架橋剤の量によって調節すればよい。例えば、光重合開始剤を含むモノマー組成物に光を照射して重合させた架橋ポリマーを用いる場合には、そのモノマー組成物に含まれる架橋剤の濃度を適宜調節することで架橋度を制御することができる。
The crosslinked polymer which is one component constituting the IPN structure of the polymer gel can be preferably produced by radical copolymerization of two or more types of monomers having different reactivities. Moreover, it is preferable that the equilibrium swelling degree of the crosslinked polymer by a good solvent is 5-1000, and the weight content rate of a good solvent is 50-99.9 weight%.
The equilibrium swelling degree and rigidity of the crosslinked polymer can be controlled by adjusting the degree of crosslinking. What is necessary is just to adjust a crosslinking degree with the quantity of a crosslinking agent. For example, in the case of using a crosslinked polymer obtained by irradiating light to a monomer composition containing a photopolymerization initiator, the degree of crosslinking is controlled by appropriately adjusting the concentration of the crosslinking agent contained in the monomer composition. be able to.

非架橋ポリマーは、架橋剤を使用せず、また自己架橋性のないモノマーやポリマーを使用して得た重合体を意味する。架橋ポリマーおよび非架橋ポリマーの架橋度は、モノマーを重合する際に添加される架橋剤の量から算出される。   The non-crosslinked polymer means a polymer obtained by using a monomer or polymer that does not use a crosslinking agent and does not have self-crosslinking property. The degree of crosslinking of the crosslinked polymer and the non-crosslinked polymer is calculated from the amount of the crosslinking agent added when the monomer is polymerized.

基材11は、高分子ゲル12と接着される表面に重合層14を有していてもよい。重合層14とは、基材11の表面層であって、高分子ゲル12を構成するポリマーの一部によって内部に侵入されている層である。基材11と高分子ゲル12とは、重合層14が橋架けとなって接着される。そのため、重合層14が互いを強固に接着させることもできる。複合体10の基材11と高分子ゲル12とのせん断接着強度は、0.1N/cm以上50N/cm以下の範囲内で調整することができ、高接着強度にすることもできる。せん断接着強度は、JIS−K−6850(1999)に準じて測定されうる。図1には、重合層14と、基材11および高分子ゲル12との間の境界線が示されているが、上記のように重合層14は基材11と高分子ゲル12とに入り組んだ状態で存在するため、実際には明確な境界線を確認することは難しい場合がある。   The substrate 11 may have a polymerization layer 14 on the surface to be bonded to the polymer gel 12. The polymerization layer 14 is a surface layer of the base material 11 and is a layer that is invaded by a part of the polymer constituting the polymer gel 12. The base material 11 and the polymer gel 12 are bonded to each other with the polymer layer 14 as a bridge. Therefore, the superposition | polymerization layer 14 can also mutually adhere firmly. The shear bond strength between the base material 11 and the polymer gel 12 of the composite 10 can be adjusted within the range of 0.1 N / cm or more and 50 N / cm or less, and can also be made high adhesive strength. The shear bond strength can be measured according to JIS-K-6850 (1999). In FIG. 1, the boundary line between the polymer layer 14 and the base material 11 and the polymer gel 12 is shown. As described above, the polymer layer 14 enters the base material 11 and the polymer gel 12. In reality, it may be difficult to confirm a clear boundary line.

また重合層14に、高分子ゲル12を構成するポリマーが侵入しているか否かは、複合体10から高分子ゲル12を除去して、基材11の高分子ゲル12との接着界面を露出させ、露出した界面をIR測定することにより確認されうる。   Whether or not the polymer constituting the polymer gel 12 has invaded the polymer layer 14 is determined by removing the polymer gel 12 from the composite 10 and exposing the adhesive interface between the base material 11 and the polymer gel 12. And the exposed interface can be confirmed by IR measurement.

本発明の複合体は、ポリマー基材の表面に、高分子ゲルが接着されていればよく、ポリマー基材の両面に高分子ゲルが接着されていてもよく;2つのポリマー基材が、高分子ゲルを介して互いに接着されていてもよく;2以上のポリマー基材と2以上の高分子ゲルとが、交互に積層されていてもよく;他の構造であってもよい。   In the composite of the present invention, the polymer gel only needs to be adhered to the surface of the polymer substrate, and the polymer gel may be adhered to both surfaces of the polymer substrate; Two or more polymer substrates and two or more polymer gels may be laminated alternately; other structures may be adhered to each other via a molecular gel.

また、基材11と高分子ゲル12とが接着する界面付近には、水不溶性ポリマーが存在していてもよい。水不溶性ポリマーは、本発明の複合体の製造プロセス(後述)において、接着前の基材11の表面に重合開始剤を配置するために用いられるポリマーである。水不溶性ポリマーの例には、ポリ酢酸ビニルが含まれる。   Further, a water-insoluble polymer may be present near the interface where the substrate 11 and the polymer gel 12 are bonded. The water-insoluble polymer is a polymer used for disposing a polymerization initiator on the surface of the substrate 11 before adhesion in the production process (described later) of the composite of the present invention. Examples of water insoluble polymers include polyvinyl acetate.

複合体10の高分子ゲル12と基材11との接着強度は、適宜に調整されうる。例えば後述するように、基材11に配置する重合開始剤の量を調整することによって、接着強度を調整することができる。例えば、以下の手順で測定される2種類の接着強度(接着強度A、および接着強度B)を、任意の強さに調整することができる。接着強度Aは、通常の環境下での本発明の複合体の接着強度を示している。例えば接着強度Aは、複合体の製造直後における接着強度であったり、大気雰囲気下に長時間放置された複合体(ほぼ乾燥状態であってもよい)の接着強度であったりする。接着強度Bは、本発明の複合体の高分子ゲルが含水されて平衡膨潤にあるときの接着強度を示している。接着強度Bは、例えば水環境下において使用されている複合体の接着強度を含み、つまり、生体内で人工関節の部材として使用されている複合体の接着強度を含む。   The adhesive strength between the polymer gel 12 of the composite 10 and the substrate 11 can be adjusted as appropriate. For example, as will be described later, the adhesive strength can be adjusted by adjusting the amount of the polymerization initiator disposed on the substrate 11. For example, two types of adhesive strength (adhesive strength A and adhesive strength B) measured by the following procedure can be adjusted to arbitrary strengths. The adhesive strength A indicates the adhesive strength of the composite of the present invention under a normal environment. For example, the adhesive strength A may be an adhesive strength immediately after production of the composite or an adhesive strength of a composite (which may be in a substantially dry state) left for a long time in an air atmosphere. The adhesive strength B indicates the adhesive strength when the polymer gel of the composite of the present invention is hydrated and in equilibrium swelling. The adhesive strength B includes, for example, the adhesive strength of a composite used in an aqueous environment, that is, the adhesive strength of a composite used as a member of an artificial joint in vivo.

接着強度Aを、少なくとも0.1〜10N/cmとすることができ、0.1〜25N/cmとすることができ、さらに0.1〜50N/cmとすることも可能である。一方、接着強度Bを、少なくとも0.1N/cm〜5N/cmとすることができ、0.1N/cm〜15N/cm以下とすることもでき、さらに0.1N/cm〜25N/cm以下とすることも可能である。   The adhesive strength A can be at least 0.1 to 10 N / cm, can be 0.1 to 25 N / cm, and can also be 0.1 to 50 N / cm. On the other hand, the adhesive strength B can be at least 0.1 N / cm to 5 N / cm, can also be 0.1 N / cm to 15 N / cm or less, and further can be 0.1 N / cm to 25 N / cm or less. It is also possible.

接着強度Aおよび接着強度Bを高くするには、後述するように、ポリマー基材の表面に配置される光重合開始剤の量や濃度を高める(過剰に高めると逆に接着強度が低下することがある)ほか;第一の成型物である架橋ポリマーのモノマー濃度(例えば、重合液に含まれるモノマーの濃度)や架橋密度を高める(過剰に高めると逆に接着強度が低下することがある);第一の成型物に含浸されるモノマーの種類を変えたり、あるいはモノマーの濃度または架橋剤の濃度を高める(過剰に高めると逆に接着強度が低下することがある);ラジカル重合の阻害要因となる溶存酸素の除去レベルの向上(例えば、真空チャンバー内を高真空にしたのち、不活性ガスで置換して重合系から酸素を除去する);接着工程において高分子ゲルとポリマー基材との密着性を高めること、などの手段を採用すればよい。   In order to increase the adhesive strength A and the adhesive strength B, as will be described later, the amount and concentration of the photopolymerization initiator disposed on the surface of the polymer substrate are increased. Other: Increase the monomer concentration of the cross-linked polymer that is the first molded product (for example, the concentration of the monomer contained in the polymerization solution) and the cross-linking density (If excessively increased, the adhesive strength may decrease on the contrary) Changing the type of monomer impregnated in the first molded product, or increasing the concentration of the monomer or the crosslinking agent (if excessively increased, the adhesive strength may decrease); Improvement of the level of removal of dissolved oxygen (for example, after making the inside of the vacuum chamber a high vacuum, replace with an inert gas to remove oxygen from the polymerization system); polymer gel and polymer group in the bonding process To increase the adhesion between, it may be employed means such as.

接着強度Aの測定手順は、大気環境下における高分子ゲル複合体に含まれる高分子ゲルと、前記ポリマー基材との接着部の端部を剥がし;前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記ポリマー基材との間隙に、先端が鋭角(10°とする)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;前記剥ぎ取り部材を、前記高分子ゲルとポリマー基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記ポリマー基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記ポリマー基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値M(N)を、以下の式(1)に代入して接着強度Aを求める。式(1)において、剥ぎ取り部材で剥ぎ取られた接着部の幅(剥ぎ取り部材の先端と接触する接着部の長さ)をL(cm)とする。

接着強度A(N/cm)=M×tan10°/L …(1)
The procedure for measuring the adhesive strength A is as follows: the polymer gel contained in the polymer gel composite in the atmospheric environment is peeled off the end of the bonded portion with the polymer substrate; the polymer gel at the peeled end; Then, a stripping member having a sharp tip (set to 10 °) is inserted into the gap with the polymer substrate; and the stripping member is pressed against the site where the polymer gel and the polymer substrate are stripped. To measure all the polymer gel from the polymer substrate, and measure the pressing force from the start of pressing the stripping member until all of the polymer gel is separated from the polymer substrate; The average value M (N) of the maximum value and the minimum value of the pressed force is substituted into the following formula (1) to determine the adhesive strength A. In the formula (1), the width of the adhesive part peeled off by the peeling member (the length of the adhesive part in contact with the tip of the peeling member) is defined as L (cm).

Adhesive strength A (N / cm) = M × tan 10 ° / L (1)

接着強度Bの測定手順は、高分子ゲル複合体の高分子ゲルに含水させて平衡膨潤とし;前記平衡膨潤させた高分子ゲルと、前記ポリマー基材との接着部の端部を剥がし;前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記ポリマー基材との間隙に、先端が鋭角(10°とする)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;前記剥ぎ取り部材を、前記平衡膨潤させた高分子ゲルとポリマー基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記ポリマー基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記ポリマー基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値Mを、以下の式(2)に代入して接着強度Bを求める。式(2)において、剥ぎ取り部材で剥ぎ取られた接着部の幅(剥ぎ取り部材の先端と接触する接着部の長さ)をL(cm)とする。

接着強度B(N/cm)=M×tan10°/L …(2)
The procedure for measuring the adhesive strength B is as follows: the polymer gel of the polymer gel composite is hydrated to achieve equilibrium swelling; the end of the adhesion portion between the equilibrium swollen polymer gel and the polymer substrate is peeled off; A stripping member having a sharp tip (set to 10 °) is inserted into the gap between the polymer gel at the peeled end and the polymer base material; the stripping member is subjected to the equilibrium swelling By pressing against the site where the molecular gel and the polymer substrate are peeled off, all of the polymer gel is peeled from the polymer substrate, and from the start of pressing of the stripping member, all of the polymer gel is The pressing force until peeling from the material is measured; the average value M of the measured maximum and minimum values of the pressing force is substituted into the following formula (2) to determine the adhesive strength B. In the formula (2), the width of the adhesive part peeled off by the peeling member (the length of the adhesive part in contact with the tip of the peeling member) is defined as L (cm).

Adhesive strength B (N / cm) = M × tan 10 ° / L (2)

以下に、接着強度Aおよび接着強度Bの測定方法を、より具体的に説明する。   Below, the measuring method of adhesive strength A and adhesive strength B is demonstrated more concretely.

[接着強度Aおよび接着強度Bの測定]
接着強度Aおよび接着強度Bの測定は、図2(a)に示される装置を用いて行なわれる。測定装置20は、上下自在に変動可能な移動台21に固定されたロードセル22;接着強度測定用のサンプルであり、高分子ゲルとポリマー基材とで構成された複合体23が固定されるT字冶具24;ポリマー基材から高分子ゲルを剥ぎ取るスクレーパ26;スクレーパ26が固定された固定台28を備える。
[Measurement of adhesive strength A and adhesive strength B]
The measurement of the adhesive strength A and the adhesive strength B is performed using the apparatus shown in FIG. The measuring device 20 is a load cell 22 fixed to a movable table 21 that can be freely moved up and down; a sample for measuring adhesive strength, and a T on which a composite 23 composed of a polymer gel and a polymer substrate is fixed. A jig 24; a scraper 26 for stripping a polymer gel from a polymer substrate; and a fixing base 28 to which the scraper 26 is fixed.

測定サンプルである複合体23は、後述する複合体の製造方法によって得られる。接着強度Aを測定する場合には、製造直後の複合体をサンプルとして用いたり、通常の大気環境下にある複合体を測定サンプルとしたりすればよい。また、接着強度Bを測定する場合には、測定前に複合体23を水に浸漬させて、平衡膨潤するまで高分子ゲルに含水させて測定サンプルとすればよい。高分子ゲルを水の中に浸漬させる時間は特に限定されず、高分子ゲルの容積などに応じて適宜決定される。高分子ゲルを十分に含水させて平衡膨潤とするためには、ゲルの厚さやこれを構成するポリマーの性質にもよるが、例えば強電解質を主成分とし、2mm程度の厚みの場合であれば、複合体23を約1日間、水の中に浸漬させればよい。   The complex 23 as a measurement sample is obtained by a complex production method described later. When measuring the adhesive strength A, a composite immediately after production may be used as a sample, or a composite in a normal atmospheric environment may be used as a measurement sample. Moreover, when measuring the adhesive strength B, the composite 23 may be immersed in water before the measurement, and the polymer gel may be hydrated until equilibrium swelling is obtained as a measurement sample. The time for immersing the polymer gel in water is not particularly limited, and is appropriately determined according to the volume of the polymer gel. In order to sufficiently hydrate the polymer gel to achieve equilibrium swelling, depending on the thickness of the gel and the properties of the polymer constituting the gel, for example, if the main component is a strong electrolyte and the thickness is about 2 mm The composite 23 may be immersed in water for about 1 day.

また接着強度の測定前に、高分子ゲル(接着強度Bの場合には平衡膨潤されている)と、ポリマー基材との接着面の端部を剥がす。この剥がされた端部の高分子ゲルとポリマー基材との間隙に、スクレーパ26の先端が押し当てられる。高分子ゲルをポリマー基材から剥がすには、カッターなどを用いて適宜に行えばよい。接着面の端部を剥がすことにより、引き剥がし部材(例えば、スクレーパ26)を押し当てることができる隙間を形成すればよい。   Further, before measuring the adhesive strength, the end portion of the adhesive surface between the polymer gel (equilibrium swollen in the case of the adhesive strength B) and the polymer substrate is peeled off. The tip of the scraper 26 is pressed against the gap between the polymer gel and the polymer substrate at the peeled end. What is necessary is just to perform suitably using a cutter etc. in order to peel a polymer gel from a polymer base material. It is only necessary to form a gap that can press the peeling member (for example, the scraper 26) by peeling off the end of the bonding surface.

複合体23の接着強度を測定する場合には、先ず、T字冶具24の所定の位置に複合体23が取り付けられる。複合体23の幅方向とスクレーパ26の幅方向とが略平行となるように調節して取り付けることが好ましい。続いて、図2(b)に示されるように、剥がされた高分子ゲルとポリマー基材との間隙に、スクレーパ26の先端を押し当てる。このとき、スクレーパ26の先端を、剥がされた部位に対して強く押し当てる必要はなく、その先端を軽く触れさせればよい。   When measuring the adhesive strength of the composite body 23, first, the composite body 23 is attached to a predetermined position of the T-shaped jig 24. It is preferable to adjust and attach so that the width direction of the composite 23 and the width direction of the scraper 26 are substantially parallel. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the tip of the scraper 26 is pressed against the gap between the peeled polymer gel and the polymer substrate. At this time, it is not necessary to strongly press the tip of the scraper 26 against the peeled portion, and the tip may be lightly touched.

次に、移動台21を徐々に下降させる(矢印方向)ことにより、スクレーパ26でポリマー基材から高分子ゲルを剥がす。移動台21の下降は、高分子ゲルの全てがポリマー基材から剥がれるまで行われる。移動台21の下降を開始(押圧開始)してから、ポリマー基材から高分子ゲルの全てが剥がれるまでの間の押圧力を測定する。測定された押圧力の最大値m1と最小値m2の平均値を接着強度とする。また、上記の押圧力がフリーになったときが、ポリマー基材から高分子ゲルの全てが剥がれたことを意味する。   Next, the moving base 21 is gradually lowered (in the direction of the arrow), and the polymer gel is peeled off from the polymer base material by the scraper 26. The moving table 21 is lowered until all of the polymer gel is peeled off from the polymer substrate. The pressing force is measured after the moving table 21 starts to descend (starts pressing) until all of the polymer gel is peeled off from the polymer substrate. The average value of the maximum value m1 and the minimum value m2 of the measured pressing force is defined as the adhesive strength. Further, when the above pressing force becomes free, it means that all of the polymer gel is peeled off from the polymer substrate.

接着強度を測定する場合に、押圧開始直後から一定時間が経過するまでは、ポリマー基材と高分子ゲルとの接着界面が安定せず、測定される押圧力にブレが生じることがある。そのため、接着強度を求めるための押圧力の最大値m1と最小値m2は、押圧開始から一定時間経過後に、押圧力のブレがない安定状態で測定された押圧力から得ることが好ましい。   When the adhesive strength is measured, the adhesive interface between the polymer substrate and the polymer gel is not stable until a certain time has elapsed from the start of pressing, and the measured pressing force may be blurred. Therefore, it is preferable that the maximum value m1 and the minimum value m2 of the pressing force for obtaining the adhesive strength are obtained from the pressing force measured in a stable state with no pressing force fluctuation after a certain time has elapsed from the start of pressing.

図3に示されるように、接着強度の測定に用いられるスクレーパ26は、金属またはプラスチックを材質とした剥がし部材である。スクレーパ26の先端の角度θは鋭角にされており、ポリマー基材から高分子ゲルを剥がしやすくしている。先端の角度θは、直角よりも小さい角度であればよく特に限定されないが、通常は10°とする。   As shown in FIG. 3, the scraper 26 used for measuring the adhesive strength is a peeling member made of metal or plastic. The angle θ of the tip of the scraper 26 is an acute angle, which facilitates peeling of the polymer gel from the polymer substrate. The tip angle θ is not particularly limited as long as it is smaller than a right angle, but is usually 10 °.

スクレーパ26の幅L1は、測定サンプルとなる複合体を構成する高分子ゲルの幅と略同一もしくはそれ以上であることが好ましい。これにより、ポリマー基材から高分子ゲルの全幅域を均一に剥がすことができるので、測定される押圧力のバラツキを抑えることができる。スクレーパ26の厚みt3およびその先端の刃の厚みt2も特に限定されず、使用する高分子ゲルの厚みなどに応じて適宜設定すればよい。   The width L1 of the scraper 26 is preferably substantially the same as or larger than the width of the polymer gel that constitutes the composite to be the measurement sample. Thereby, since the whole width | variety area of a polymer gel can be peeled uniformly from a polymer base material, the variation in the measured pressing force can be suppressed. The thickness t3 of the scraper 26 and the thickness t2 of the blade at the tip thereof are not particularly limited, and may be set as appropriate according to the thickness of the polymer gel used.

本発明の複合体は、本発明の効果を損なわない限り任意の方法で製造されうるが、例えば、以下に示される方法で製造される。   Although the composite_body | complex of this invention can be manufactured by arbitrary methods, as long as the effect of this invention is not impaired, it is manufactured by the method shown below, for example.

本発明の複合体の製造方法は、ポリマー基材に、IPN構造を有する高分子ゲルが接着された高分子ゲル複合体の製造方法であって、(1)モノマーと重合開始剤および液体、また必要に応じて架橋剤とが含浸された架橋ポリマーを含む第1の成形物を準備する工程、(2)少なくとも一部の表面が光重合開始剤を含む膜で覆われた第2の成形物を準備する工程、および(3)前記膜の表面に重ねられた前記第1の成形物に光を照射する工程、を含む。   The method for producing a composite according to the present invention is a method for producing a polymer gel composite in which a polymer gel having an IPN structure is bonded to a polymer substrate, wherein (1) a monomer, a polymerization initiator and a liquid, A step of preparing a first molded article containing a crosslinked polymer impregnated with a crosslinking agent if necessary; (2) a second molded article in which at least a part of the surface is covered with a film containing a photopolymerization initiator; And (3) irradiating light onto the first molded product overlaid on the surface of the film.

(1)の工程において、モノマーと重合開始剤および液体、また必要に応じて架橋剤とが含浸された架橋ポリマーを含む第1の成形物を準備する。第1の成形物を、所定の処理が施された基材に重ねて;基材に重ねられた第1の成形物に光を照射すると、上記モノマーの重合体であるポリマーが、架橋ポリマーに絡み付き、IPN構造を有する高分子ゲルとなる。第1の成形物は、モノマーと重合開始剤および液体、また必要に応じて架橋剤とが含浸された架橋ポリマーであってもよく、またはモノマーと重合開始剤および液体、また必要に応じて架橋剤とを含浸されたIPN構造を有する架橋ポリマーであってもよい。IPN構造を有する架橋ポリマーとは、架橋ポリマーに他のポリマーが絡み合ったポリマーを意味する。   In the step (1), a first molded product containing a crosslinked polymer impregnated with a monomer, a polymerization initiator and a liquid, and, if necessary, a crosslinking agent is prepared. When the first molded product is stacked on the base material that has been subjected to the predetermined treatment; and when the first molded product stacked on the base material is irradiated with light, the polymer that is a polymer of the monomer is converted into a crosslinked polymer. The polymer gel is entangled and has an IPN structure. The first molded product may be a crosslinked polymer impregnated with a monomer, a polymerization initiator and a liquid, and if necessary, a crosslinking agent, or the monomer, the polymerization initiator and a liquid, and optionally crosslinked. It may be a crosslinked polymer having an IPN structure impregnated with an agent. The crosslinked polymer having an IPN structure means a polymer in which another polymer is entangled with the crosslinked polymer.

第1の成形物に含まれる架橋ポリマーの例には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、アクリルアミド(AAm)、アクリル酸(AA)、メタクリル酸、N−イソプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル、ジメチルシロキサン、スチレン(St)、メチルメタクリレート(MMA)、トリフルオロエチルアクリレート(TFE)、スチレンスルホン酸(SS)、ジメチルアクリルアミド(DMAAm)、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)などのモノマーの架橋重合体、およびポリビニルアルコールなどのポリマーを後架橋した架橋重合体が含まれる。   Examples of the crosslinked polymer contained in the first molded product include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS), acrylamide (AAm), acrylic acid (AA), methacrylic acid, N-isopropylacrylamide, and vinylpyridine. , Hydroxyethyl acrylate, vinyl acetate, dimethylsiloxane, styrene (St), methyl methacrylate (MMA), trifluoroethyl acrylate (TFE), styrene sulfonic acid (SS), dimethylacrylamide (DMAAm), hydroxyethyl methacrylate (HEMA), etc. And a crosslinked polymer obtained by post-crosslinking a polymer such as polyvinyl alcohol.

また、第1の成形物に含まれる架橋ポリマーは、ジェラン、ヒアルロン酸、カラギーナン、キチン又はアルギン酸などの多糖類、またはゼラチンやコラーゲンなどのタンパク質であってもよい。これらを用いれば、得られる複合体の生体適合性を向上させることができる。   Further, the crosslinked polymer contained in the first molded product may be a polysaccharide such as gellan, hyaluronic acid, carrageenan, chitin or alginic acid, or a protein such as gelatin or collagen. If these are used, the biocompatibility of the obtained composite can be improved.

架橋ポリマーは、好ましくは、反応性が異なる2種類以上のモノマーをラジカル共重合させることにより製造されうる。また架橋ポリマーは、良溶媒による平衡膨潤度が5〜1000であり、良溶媒の重量含有率が50〜99.9重量%であることが好ましい。   The crosslinked polymer can be preferably produced by radical copolymerization of two or more monomers having different reactivities. The crosslinked polymer preferably has an equilibrium swelling degree of 5 to 1000 with a good solvent and a weight content of the good solvent of 50 to 99.9% by weight.

架橋ポリマーの架橋様式は、必ずしも共有結合による化学架橋である必要はない。例えば、水素結合やイオン結合などによる物理的な架橋結合であってもよい。水素結合による架橋が可能なポリマー(例えば、ポリビニルアルコール(PVA))を架橋ポリマーとして含む第一の成形物を準備する場合、当該ポリマーと架橋を形成するのに必要な溶媒(水に限定されない)とを含む溶液を調製し、この溶液に含まれるポリマーを凍結解凍法などにより架橋させればよい。
一方、水素結合による架橋が可能な多糖類またはタンパク質(例えば、寒天やゼラチン)を架橋ポリマーとして含む第一の成形物を準備する場合、当該多糖類またはタンパク質と架橋を形成するのに必要な溶媒とを含む溶液を調製し、この溶液を冷却して溶液に含まれる多糖類またはタンパク質を架橋させればよい。
The cross-linking mode of the cross-linked polymer is not necessarily a chemical cross-linking by a covalent bond. For example, physical cross-linking by hydrogen bond or ionic bond may be used. When preparing a first molded article containing a polymer capable of crosslinking by hydrogen bonding (for example, polyvinyl alcohol (PVA)) as a crosslinked polymer, a solvent (not limited to water) necessary to form a crosslinking with the polymer. And a polymer contained in the solution may be cross-linked by a freeze-thaw method or the like.
On the other hand, when preparing a first molded product containing a polysaccharide or protein (for example, agar or gelatin) capable of crosslinking by hydrogen bonding as a crosslinked polymer, a solvent necessary for forming a crosslink with the polysaccharide or protein. Is prepared, and this solution is cooled to crosslink the polysaccharide or protein contained in the solution.

前述の通り第1の成形物に含まれる架橋ポリマーは、他のポリマーと絡み合うことによって、IPN構造となっていてもよい。他のポリマーの例には、非電解質の非架橋ポリマーが含まれる。この非架橋ポリマーを形成するモノマーの例には、フッ素含有モノマー、具体的には2,2,2−トリフルオロエチルメチルアクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、3−(ペルフルオロブチル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノニメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,3,4,5,6−ペンタフルオロスチレンおよびフッ化ビニリデンが含まれる。   As described above, the crosslinked polymer contained in the first molded product may have an IPN structure by being intertwined with another polymer. Examples of other polymers include non-electrolyte non-crosslinked polymers. Examples of monomers that form this non-crosslinked polymer include fluorine-containing monomers, specifically 2,2,2-trifluoroethyl methyl acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl methacrylate, 3- (Perfluorobutyl) -2-hydroxypropyl methacrylate, 1H, 1H, 9H-hexadecafluorononimethacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,3,4,5,6-pentafluorostyrene and fluoride Contains vinylidene.

第1の成形物に含浸されるモノマーの例には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)、アクリルアミド(AAm)、アクリル酸(AA)、メタクリル酸、N−イソプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル、ジメチルシロキサン、スチレン(St)、メチルメタクリレート(MMA)、トリフルオロエチルアクリレート(TFE)、スチレンスルホン酸(SS)およびジメチルアクリルアミドが含まれる。   Examples of monomers impregnated in the first molded product include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS), acrylamide (AAm), acrylic acid (AA), methacrylic acid, N-isopropylacrylamide, and vinylpyridine. , Hydroxyethyl acrylate, vinyl acetate, dimethylsiloxane, styrene (St), methyl methacrylate (MMA), trifluoroethyl acrylate (TFE), styrene sulfonic acid (SS) and dimethylacrylamide.

また、前記モノマー溶液には、用途に応じて架橋剤や光重合開始剤を含ませることもできる。ただし製造される複合体の高分子ゲルの低摩擦性を得るためには、架橋剤を用いないか、または架橋剤の濃度を低くするほうがよい。架橋ポリマーと非架橋ポリマーからなるIPN構造を有する高分子ゲルであると、低摩擦性が得られるからである。光重合開始剤及び架橋剤は特に限定されず、公知のものが用いられる。架橋剤は、第1の成形物に含まれるモノマーを架橋できればよく、その例には、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAA)やエチレングリコールジメタクリレートが含まれる。一方、前記モノマー溶液に含まれる光重合開始剤は、(2)の工程で基材に配置される光重合開始剤(後述)と同様の剤であってもよく、その他の開始剤(ベンゾインメチルエーテルや2−オキソグルタル酸:2−OGAなど)であってもよい。   In addition, the monomer solution may contain a crosslinking agent or a photopolymerization initiator depending on the application. However, in order to obtain low friction of the polymer gel of the composite to be produced, it is better not to use a crosslinking agent or to lower the concentration of the crosslinking agent. This is because a low friction property can be obtained when the polymer gel has an IPN structure composed of a crosslinked polymer and a non-crosslinked polymer. A photoinitiator and a crosslinking agent are not specifically limited, A well-known thing is used. The crosslinking agent only needs to be able to crosslink the monomer contained in the first molded product, and examples thereof include N, N′-methylenebisacrylamide (MBAA) and ethylene glycol dimethacrylate. On the other hand, the photopolymerization initiator contained in the monomer solution may be the same agent as the photopolymerization initiator (described later) disposed on the substrate in the step (2), or other initiator (benzoin methyl). Ether and 2-oxoglutaric acid: 2-OGA).

架橋ポリマーにモノマーを含浸させる方法は特に限定されないが、例えば、モノマーを含む溶液に、架橋ポリマーなどのモノマー含浸対象物を一定時間浸漬させればよい。モノマー含浸対象物をモノマー溶液に浸漬させる時間は、モノマー含浸対象物の体積などに応じて適宜決設定すればよい。   The method for impregnating the crosslinked polymer with the monomer is not particularly limited. For example, the monomer-impregnated object such as the crosslinked polymer may be immersed in a solution containing the monomer for a certain period of time. The time for immersing the monomer-impregnated object in the monomer solution may be appropriately determined according to the volume of the monomer-impregnated object.

第1の成形物に含まれる液体は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよいが、その例には水が含まれる。   The liquid contained in the first molded product is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application, but examples include water.

後述の(3)の工程において、第1の成形物に含まれるモノマーを重合させて高分子ゲルを形成する。その高分子ゲルを高強度にするには、第1の成形物に含まれるモノマーを非電解質モノマーとするか、または(3)の工程で重合されるポリマーを非架橋ポリマーとする(つまり、第1の成形物に架橋剤を加えない)ことが好ましい。   In the step (3) described later, a monomer contained in the first molded product is polymerized to form a polymer gel. In order to increase the strength of the polymer gel, the monomer contained in the first molded product is a non-electrolytic monomer, or the polymer polymerized in the step (3) is a non-crosslinked polymer (that is, the first It is preferable that no cross-linking agent is added to the molded product 1.

(2)の工程において、高分子ゲルを接着させる面が光重合開始剤を含む膜で覆われた第2の成形物を準備する。第2の成形物は、高分子ゲルと接着させるためのポリマー基材である。前記膜は、光重合開始剤を含む乾燥状態の樹脂膜などである。以下の説明では、高分子ゲルを接着させるための基材の被接着面を単に「被接着面」とも称する。   In the step (2), a second molded product is prepared in which the surface to which the polymer gel is adhered is covered with a film containing a photopolymerization initiator. The second molded product is a polymer substrate for bonding with the polymer gel. The film is a resin film in a dry state containing a photopolymerization initiator. In the following description, the adherend surface of the substrate for adhering the polymer gel is also simply referred to as “adherence surface”.

被接着面に光重合開始剤を含む膜を形成する方法の例には、所定のコーティング液を被接着面に塗布したり、コーティング液を吹き付けたり、または被接着面をコーティング液に浸漬させたりして液膜を形成した後に、乾燥状態の皮膜とする方法が含まれる。被接着面に液膜を形成する方法は特に限定されないが、被接着面をムラなく覆って、できる限り厚みが均一な液膜とすることが好ましい。基材の表面のうち、少なくとも被接着面に液膜を形成すればよい。   Examples of methods for forming a film containing a photopolymerization initiator on the adherend surface include applying a predetermined coating solution to the adherend surface, spraying the coating solution, or immersing the adherend surface in the coating solution. Then, after forming a liquid film, a method of forming a dry film is included. The method for forming the liquid film on the adherend surface is not particularly limited, but it is preferable to cover the adherend surface without unevenness to obtain a liquid film having a uniform thickness as much as possible. What is necessary is just to form a liquid film in the to-be-adhered surface at least among the surfaces of a base material.

所定のコーティング液とは、溶媒および光重合開始剤が混合された混合液である。コーティング液に含まれる光重合開始剤は、特に限定されるものではなく、適宜選択すればよい。具体的な例には、ベンゾフェノンやリボフラビンなどが含まれる。製造される複合体を、人工関節のような生体材料に適用する場合には、リボフラビン、ニコチン酸アミド(ビタミンB3)、チオキサントンなどのような非毒性あるいは生理学的に安全性の高い光重合開始剤を選択することが好ましい。   The predetermined coating liquid is a mixed liquid in which a solvent and a photopolymerization initiator are mixed. The photopolymerization initiator contained in the coating liquid is not particularly limited and may be appropriately selected. Specific examples include benzophenone and riboflavin. When the manufactured complex is applied to a biomaterial such as an artificial joint, a non-toxic or physiologically safe photopolymerization initiator such as riboflavin, nicotinamide (vitamin B3), thioxanthone, etc. Is preferably selected.

コーティング液に含まれる溶媒は、使用する光重合開始剤の種類などに応じて適宜選択されうるが、添加剤に対して良溶媒であることが好ましい。良溶媒とは、溶質である添加剤の溶解度が高い溶媒を意味する。溶媒の具体例には、アセトンやメタノールが含まれる。また、沸点が低い溶媒や、揮発性が高い溶媒を用いれば、液膜を乾燥する際に溶媒を容易に除去することができる。   The solvent contained in the coating liquid can be appropriately selected according to the type of the photopolymerization initiator used, but is preferably a good solvent for the additive. A good solvent means a solvent having high solubility of an additive which is a solute. Specific examples of the solvent include acetone and methanol. If a solvent having a low boiling point or a solvent having high volatility is used, the solvent can be easily removed when the liquid film is dried.

また、均一な膜厚の液膜を形成するためには、溶媒の量を調節して、塗布しやすい濃度のコーティング液を調製することが好ましい。また溶媒によっては、基材を溶かすことがあるため、基材の材質に対する溶媒の溶解性を考慮しながら、適宜溶媒種などの選択を行う。   In order to form a liquid film having a uniform film thickness, it is preferable to adjust the amount of the solvent to prepare a coating liquid having a concentration that can be easily applied. In addition, depending on the solvent, the base material may be dissolved. Therefore, the solvent species and the like are appropriately selected in consideration of the solubility of the solvent with respect to the material of the base material.

コーティング液には、水不溶性ポリマーを含ませてもよい。このように光重合開始剤と水不溶性ポリマーとを併用すれば、被接着面に光重合開始剤を効率よくかつ効果的に配置することができる。水不溶性ポリマーは、コーティング液に用いた溶媒に溶解することが好ましい。具体的には、有機溶剤やアルコールなどへの溶解性が高いポリ酢酸ビニルなどが好ましい。   The coating liquid may contain a water-insoluble polymer. Thus, if a photoinitiator and a water-insoluble polymer are used together, a photoinitiator can be efficiently and effectively arranged on the adherend surface. The water-insoluble polymer is preferably dissolved in the solvent used for the coating solution. Specifically, polyvinyl acetate having high solubility in an organic solvent or alcohol is preferable.

コーティング液の液膜で覆われた被接着面を乾燥する。乾燥によって液膜中の溶媒が蒸発して膜が形成される。このような膜で被接着面を覆うことにより、被接着面に光重合開始剤が配置される。乾燥によって液膜の溶液は除去されるが、被接着面に配置された光重合開始剤の量は変化しない。液膜を乾燥する手段の例には、膜に向かって温調した乾燥風を供給する送風装置や加熱ヒータが含まれるが、特に限定されない。前述の通り、コーティング液に揮発性の高い溶媒を用いれば、常温常圧下に液膜を放置するだけで、液膜中から溶媒のみを容易に除去することができる。   The adherend surface covered with the liquid film of the coating solution is dried. By drying, the solvent in the liquid film evaporates to form a film. By covering the adherend surface with such a film, the photopolymerization initiator is disposed on the adherend surface. Although the liquid film solution is removed by drying, the amount of the photopolymerization initiator disposed on the adherend surface does not change. Examples of means for drying the liquid film include, but are not limited to, a blower and a heater for supplying dry air whose temperature is adjusted toward the film. As described above, when a highly volatile solvent is used for the coating liquid, only the solvent can be easily removed from the liquid film only by leaving the liquid film under normal temperature and pressure.

コーティング液の液膜形成から、乾燥状態の膜を形成するまでの作業は、紫外領域にある光を遮断した環境下で行うことが好ましい。これにより、光重合開始剤の特性を損なうことなく作業を進めることができる。   The operation from the formation of the coating liquid film to the formation of a dry film is preferably performed in an environment where light in the ultraviolet region is blocked. Thereby, work can be advanced without impairing the characteristics of the photopolymerization initiator.

(3)の工程において、光重合開始剤を含む膜の表面に、第1の成形物を重ねる。このとき、第1の成形物と膜の表面とを、密着させることが好ましい。第1の成形物と膜の表面との密着度を上げるには、光を透過するガラス基板などによって第1の成形物とポリマー基材を含む構造体を挟み込み、この構造体の両側から荷重をかければよい。   In the step (3), the first molded product is overlaid on the surface of the film containing the photopolymerization initiator. At this time, it is preferable that the first molded product and the surface of the film are brought into close contact with each other. In order to increase the degree of adhesion between the first molded product and the surface of the film, the structure including the first molded product and the polymer substrate is sandwiched by a glass substrate that transmits light, and a load is applied from both sides of the structure. It's fine.

次に、ポリマー基材に重ねられた第1の成形物に光を照射する。照射する光の波長は、光重合開始剤(ポリマー基材に形成された膜に含まれる重合開始剤など)に応じて選択すればよい。使用時の安全性などを考えると紫外線が好適である。光の照射により、第1の成形物に含浸されたモノマーが重合してポリマーとなる。その結果、第1の成形物は、新たに形成されたポリマーと架橋ポリマーとが絡み付いたIPN構造の高分子ゲルとなる。また、新たに形成されたポリマーの一部が第2の成形物に侵入する。このポリマーが橋架けとなり、第1の成形物と第2の成形物とが接着される。そのため、製造された複合体のポリマー基材と高分子ゲルとが非常に高強度に接着されうる。   Next, light is irradiated to the 1st molded object piled up on the polymer base material. What is necessary is just to select the wavelength of the light to irradiate according to a photoinitiator (polymerization initiator etc. which are contained in the film | membrane formed in the polymer base material). Considering safety during use, ultraviolet rays are preferable. By irradiation with light, the monomer impregnated in the first molded product is polymerized into a polymer. As a result, the first molded product becomes a polymer gel having an IPN structure in which a newly formed polymer and a crosslinked polymer are entangled. In addition, a part of the newly formed polymer enters the second molded product. This polymer serves as a bridge, and the first molded product and the second molded product are bonded. Therefore, the polymer base material and polymer gel of the manufactured composite can be bonded with very high strength.

以下、本発明の実施例及び比較例を参照して、本発明をさらに具体的に説明する。ここに示す例は、本発明の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. The example shown here is an example of the present invention and does not limit the scope of the present invention.

[実施例1]
第1の成形物の調製
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS、20.725g)、メチレンビスアクリルアミド(MBAA、0.617g)、2−オキソグルタル酸(2−OGA、0.014g)および水からなるAMPS溶液を用意した。具体的には、200mlビーカーに、薬さじによってAMPS溶液の各種原料を添加し;これらを純水で溶解してモノマー水溶液として;モノマー溶液中にアルゴンガスでバブリングを行いながら(約1/4秒間の間隔で気泡を発生させた)、テフロン(登録商標)コーディングされた攪拌子とマグネティックスターラーを用いてモノマー水溶液を1時間攪拌して、100mlのAMPS溶液を得た。
[Example 1]
Preparation of first molding 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS, 20.725 g), methylenebisacrylamide (MBAA, 0.617 g), 2-oxoglutaric acid (2-OGA, 0.014 g) and An AMPS solution consisting of water was prepared. Specifically, various raw materials of AMPS solution are added to a 200 ml beaker with a spoonful; these are dissolved in pure water to form a monomer aqueous solution; while bubbling with argon gas in the monomer solution (for about 1/4 second) The monomer aqueous solution was stirred for 1 hour using a Teflon (registered trademark) coded stirrer and a magnetic stirrer to obtain 100 ml of AMPS solution.

ガラス板(縦150mm、横150mm)に、シリコン枠(厚さ0.5mm、縦150mm、横150mm、幅10mm)をのせ、さらにガラス板を被せて、重合容器を作製した。この重合容器中に、前記AMPS溶液(8ml)を気泡が入らないように注入した。AMPS溶液を注入した重合容器をアルゴンガス雰囲気のグローブボックス内に入れた。グローブボックス内の重合容器に波長365nmの紫外線を15時間、照射して重合を行った。紫外線は、グローブボックスから約20cmの距離から照射した。その結果、厚さ0.5mm×縦100mm×横130mmのPAMPSゲルが得られた。   A silicon frame (thickness 0.5 mm, length 150 mm, width 150 mm, width 10 mm) was placed on a glass plate (length 150 mm, width 150 mm), and further covered with a glass plate to prepare a polymerization vessel. Into this polymerization vessel, the AMPS solution (8 ml) was poured so as not to contain bubbles. The polymerization vessel into which the AMPS solution was injected was placed in a glove box with an argon gas atmosphere. Polymerization was carried out by irradiating the polymerization vessel in the glove box with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm for 15 hours. Ultraviolet rays were irradiated from a distance of about 20 cm from the glove box. As a result, a PAMPS gel having a thickness of 0.5 mm × length 100 mm × width 130 mm was obtained.

次にジメチルアクリルアミド(DMAAm、89.217g)、メチレンビスアクリルアミド(MBAA、0.046g)、2−オキソグルタル酸(2−OGA、0.043g)および水からなるDMAAm溶液を用意した。具体的には500mlビーカーに薬さじによってDMAAm溶液の各種原料を添加し;これらを純水で溶解してモノマー溶液として;モノマー溶液中にアルゴンガスでバブリングを行いながら(約1/4秒間の間隔で気泡を発生させた)、テフロン(登録商標)コーティングされた攪拌子とマグネティックスターラーを用いてモノマー溶液を1時間攪拌して、300mlのDMAAm溶液を得た。
AMPSをモノマー原料とするPAMPSゲルを、3MのDMAAm溶液に浸漬させたのち、縦30mm×横25mmの大きさに切り取り、第1の成形物を得た。
Next, a DMAAm solution consisting of dimethylacrylamide (DMAAm, 89.217 g), methylenebisacrylamide (MBAA, 0.046 g), 2-oxoglutaric acid (2-OGA, 0.043 g) and water was prepared. Specifically, various raw materials of the DMAAm solution are added to a 500 ml beaker with a spoonful; these are dissolved in pure water to form a monomer solution; while bubbling with argon gas in the monomer solution (at intervals of about 1/4 second) The monomer solution was stirred for 1 hour using a Teflon (registered trademark) -coated stirrer and a magnetic stirrer to obtain 300 ml of DMAAm solution.
A PAMPS gel using AMPS as a monomer raw material was immersed in a 3M DMAAm solution, and then cut into a size of 30 mm long × 25 mm wide to obtain a first molded product.

第2の成形物の調製
幅30mm×長さ70mm×厚さ1mの低分子量ポリエチレン基材(LDPE基材)を準備した。十分に洗浄したLDPE基材を、後述のコーティング液中に、一定時間(10分間)浸漬させた。LDPE基材をコーティング液から取り出して、ドライヤーを用いて空気中にて乾燥させた。これにより、表面が乾燥状態の膜で被覆されたLDPE基材を作製して、第2の成形物とした。
Preparation of second molded article A low molecular weight polyethylene substrate (LDPE substrate) having a width of 30 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 1 m was prepared. The sufficiently cleaned LDPE substrate was immersed in a coating solution described later for a fixed time (10 minutes). The LDPE substrate was removed from the coating solution and dried in air using a dryer. In this way, an LDPE base material whose surface was coated with a dry film was produced to obtain a second molded product.

コーティング液
φ150mmのシャーレに、所定量のベンゾフェノンおよびポリ酢酸ビニルを加え、さらにアセトンを加えて全量を100gとした。ベンゾフェノンおよびポリ酢酸ビニルを完全に溶解させてコーティング液を調製した。ポリ酢酸ビニルの配合量は、コーティング液100重量部に対して6重量部とした。ベンゾフェノンの濃度は、0.2重量%、0.5重量%、1.0重量%として、3種類の濃度のコーティング液を調製した。
A predetermined amount of benzophenone and polyvinyl acetate were added to a petri dish with a coating liquid of φ150 mm, and acetone was further added to make a total amount of 100 g. A coating solution was prepared by completely dissolving benzophenone and polyvinyl acetate. The compounding amount of polyvinyl acetate was 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating liquid. The concentrations of benzophenone were 0.2 wt%, 0.5 wt%, and 1.0 wt%, and three types of coating solutions were prepared.

複合体の製造
DMAAm溶液によって平衡膨潤状態のPAMPSゲル(第1の成形物)を、第2の成形物であるLDPE基材の中央部分にのせた。その両面をガラス板で挟み、クリップで固定した。
Production of Composite A PAMPS gel (first molding) in a state of equilibrium swelling with a DMAAm solution was placed on the central portion of the LDPE substrate as the second molding. Both sides were sandwiched between glass plates and fixed with clips.

ガラス板で挟まれた第1の成形物と第2の成形物との積層体を、窒素ガス雰囲気のグローブボックス内においた。グローブボックス内の積層体に、紫外線(波長 365nm)を15時間照射して光重合を行った。これにより、第1の成型物に含浸されたDMAAmが重合される。DMAAmの重合体はPAMPSゲルに絡み付き、IPN構造の高分子ゲルが形成され、複合体が得られた。   The laminate of the first molded product and the second molded product sandwiched between glass plates was placed in a glove box in a nitrogen gas atmosphere. Photopolymerization was performed by irradiating the laminate in the glove box with ultraviolet rays (wavelength 365 nm) for 15 hours. Thereby, the DMAAm impregnated in the first molded product is polymerized. The polymer of DMAAm was entangled with the PAMPS gel to form a polymer gel having an IPN structure, and a composite was obtained.

接着強度の測定
得られた複合体を、1日間、水に浸漬させることにより高分子ゲルを平衡膨潤させた。平衡膨潤した高分子ゲルをLDPE基材から、その接着部の一端部だけをカッターで剥がした。具体的には、3cmの接着幅のうち、端から内側に向かって約1cmだけを剥がした。
Measurement of Adhesive Strength The resulting composite was immersed in water for 1 day to equilibrate and swell the polymer gel. The equilibrium swollen polymer gel was peeled off from the LDPE substrate only with one end of the bonded portion. Specifically, only about 1 cm of the adhesive width of 3 cm was peeled from the end toward the inside.

接着強度の測定は、図2(a)に示される装置を用いて行なった。先ず、T字冶具24の所定の位置に、接着部の端部を剥がした複合体を取り付けた。このとき、複合体の幅方向とスクレーパ26の幅方向とを略平行とした。また、スクレーパ26は、図3に示されるように、先端の角度θが10°の鋭角であり、その幅L1が42mm、厚みt1が1.7mm、先端の刃の厚みt2が0.3mmのものを使用した。   The measurement of the adhesive strength was performed using the apparatus shown in FIG. First, the composite body which peeled off the edge part of the adhesion part was attached to the predetermined position of the T-shaped jig 24. At this time, the width direction of the composite and the width direction of the scraper 26 were made substantially parallel. Further, as shown in FIG. 3, the scraper 26 has an acute angle with a tip angle θ of 10 °, a width L1 of 42 mm, a thickness t1 of 1.7 mm, and a tip blade thickness t2 of 0.3 mm. I used something.

続いて、図2(b)に示されるように、スクレーパ26の先端を、高分子ゲルと基材とが剥がされた部分に軽く触れる程度に押し当てた。そして、移動台21を徐々に下降させることによってスクレーパ26でポリエチレン基材から高分子ゲルを剥がした。このときの移動台21の下降速度を10mm/分とした。   Subsequently, as shown in FIG. 2B, the tip of the scraper 26 was pressed to such an extent that the portion where the polymer gel and the substrate were peeled off was touched lightly. And the polymer gel was peeled from the polyethylene base material with the scraper 26 by lowering the moving stand 21 gradually. The descending speed of the movable table 21 at this time was 10 mm / min.

移動台21の下降を開始(押圧開始)してから、LDPE基材から高分子ゲルの全てが剥がされるまでの押圧力を測定した。そして、測定された押圧力のうち、最大値m1と最小値m2の平均値を接着強度とした。   The pressing force from when the moving table 21 started to descend (start of pressing) until all of the polymer gel was peeled off from the LDPE substrate was measured. And among the measured pressing force, the average value of the maximum value m1 and the minimum value m2 was made into adhesive strength.

測定された接着強度は、ベンゾフェノン濃度が0.2重量%のコーティング液を用いた場合には0.2N/cm;0.5重量%の場合には0.8N/cm;1.0重量%の場合には2.5N/cmとなった。これらの結果から、光重合開始剤の濃度によって、接着強度が適宜調整されることが確認された。ベンゾフェノンの濃度が高まるほど、複合体の接着強度が高くなることがわかるが、ただしベンゾフェノンの濃度が過剰に高いと接着強度が下がることもある。もちろん、さらに強い接着強度とすることもできる。   The measured adhesive strength is 0.2 N / cm when using a coating solution having a benzophenone concentration of 0.2% by weight; 0.8 N / cm when using 0.5% by weight; 1.0% by weight In this case, it was 2.5 N / cm. From these results, it was confirmed that the adhesive strength was appropriately adjusted depending on the concentration of the photopolymerization initiator. It can be seen that as the concentration of benzophenone increases, the adhesive strength of the composite increases. However, if the concentration of benzophenone is excessively high, the adhesive strength may decrease. Of course, it can also be set to a stronger adhesive strength.

[実施例2]
第1の成形物の調製
実施例1と同様の手順でPAMPSゲルを調製した。
[Example 2]
Preparation of first molded product A PAMPS gel was prepared in the same manner as in Example 1.

DMAAm溶液を準備した。DMAAm溶液は、モノマーであるDMAAmに、架橋剤であるMBAA(0.1mol%)、光重合開始剤である2−OGA(0.1mol%)を含む混合溶液である。DMAAm溶液に、前述のPAMPSゲルを24時間浸漬して、第1の成形物を得た。   A DMAAm solution was prepared. The DMAAm solution is a mixed solution containing DMAAm as a monomer, MBAA (0.1 mol%) as a crosslinking agent, and 2-OGA (0.1 mol%) as a photopolymerization initiator. The aforementioned PAMPS gel was immersed in the DMAAm solution for 24 hours to obtain a first molded product.

コーティング液
2種類の光重合開始剤(ポリ酢酸ビニルおよびベンゾフェノン)を用いて、2種類のコーティング液aおよびコーティング液bをそれぞれ準備した。コーティング液aは、ポリ酢酸ビニルの配合量が調節されたコーティング液であって、ポリ酢酸ビニルの濃度を2重量%、6重量%、10重量%である3種類とした(ベンゾフェノンの濃度は、1.0重量%で一定とした)。コーティング液bは、ベンゾフェノンの配合量が調節されたコーティング液であって、ベンゾフェノンの濃度を0.1重量%、0.3重量%、0.5重量%、1.0重量%である4種類とした(ポリ酢酸ビニルの濃度は、6重量%で一定とした)。
Coating liquid Two kinds of coating liquids a and b were prepared using two kinds of photopolymerization initiators (polyvinyl acetate and benzophenone). The coating liquid a is a coating liquid in which the blending amount of polyvinyl acetate is adjusted, and the concentration of polyvinyl acetate is 3 types of 2%, 6%, and 10% by weight (the concentration of benzophenone is 1.0% by weight). The coating liquid b is a coating liquid in which the blending amount of benzophenone is adjusted, and the concentration of benzophenone is 0.1% by weight, 0.3% by weight, 0.5% by weight, and 1.0% by weight. (The concentration of polyvinyl acetate was constant at 6% by weight).

コーティング液aおよびコーティング液bのそれぞれに、LDPE基材(縦30mm×横70mm、厚さ1mm)を一定時間(10分間)浸漬させ、空気中にて乾燥させた。これにより表面が乾燥状態の膜で被覆されたLDPE基材を作製して、第2の成形物とした。   In each of the coating liquid a and the coating liquid b, an LDPE substrate (length 30 mm × width 70 mm, thickness 1 mm) was immersed for a predetermined time (10 minutes) and dried in air. In this way, an LDPE substrate whose surface was coated with a dry film was produced to obtain a second molded product.

複合体の作製
DMAAm溶液を含浸させたPAMPSゲル(第1の成形物)を、各コーティング液の皮膜で被覆されたLDPE基材の上にのせた。そこに紫外線(波長365nm)を照射して、第1の成形物に含浸されたモノマーを重合させて、高分子ゲルとPDEL基材とが接着してなる複合体を作製した。
Preparation of Composite A PAMPS gel (first molded product) impregnated with a DMAAm solution was placed on an LDPE substrate coated with a film of each coating solution. The composite was formed by irradiating ultraviolet rays (wavelength 365 nm) to polymerize the monomer impregnated in the first molded product and bonding the polymer gel and the PDEL substrate.

接着強度の評価
得られた各複合体の接着強度を、以下の方法によって測定した。各複合体を水に浸漬させて、その高分子ゲルを膨潤させた。膨潤させた高分子ゲルとLDPE基材との接着具合を目視観察した。高分子ゲルとLDPE基材との間の剥がれ具合を以下の基準にしたがって判断し、複合体の接着強度を3段階で評価した。
高分子ゲルを含水させて膨潤状態とした後に、高分子ゲルとLDPE基材とが剥がれずに接着している場合を○;高分子ゲルを含水させて膨潤状態とした後に、高分子ゲルとLDPE基材とが部分的に剥がれている場合を△:含水させて膨潤状態とした後に、高分子ゲルとLDPE基材とが完全に剥がれている場合を×とした。
Evaluation of Adhesive Strength The adhesive strength of each composite obtained was measured by the following method. Each composite was immersed in water to swell the polymer gel. The adhesion between the swollen polymer gel and the LDPE substrate was visually observed. The degree of peeling between the polymer gel and the LDPE substrate was judged according to the following criteria, and the adhesive strength of the composite was evaluated in three stages.
A case where the polymer gel and the LDPE base material are bonded without being peeled after the polymer gel is hydrated; ○; after the polymer gel is hydrated and swelled, A case where the LDPE base material is partially peeled: Δ: A case where the polymer gel and the LDPE base material are completely peeled after being hydrated to obtain a swollen state is indicated as x.

ポリ酢酸ビニルの濃度が調整されたコーティング液(コーティング液a)を用いて製造された複合体の接着強度を表1に;ベンゾフェノンの濃度が調整されたコーティング液(コーティング液b)を用いて製造された複合体の接着強度を表2に示す。   Table 1 shows the adhesive strength of the composite prepared using the coating liquid (coating liquid a) with the adjusted polyvinyl acetate concentration; manufactured with the coating liquid (coating liquid b) with the adjusted benzophenone concentration Table 2 shows the adhesive strength of the resulting composite.

Figure 0004549410
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Figure 0004549410
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表1に示されたようにコーティング液の一成分である水不溶性ポリマー(ポリ酢酸ビニル)の濃度によらず、高分子ゲルとポリマー基材とを接着させることができ、高分子ゲルが膨潤してもはがれないことがわかる。ポリ酢酸ビニルの濃度が高いほど、コーティング液は若干乾燥されにくくなり、コーティング液による皮膜のムラが低減されることが確認された。   As shown in Table 1, regardless of the concentration of the water-insoluble polymer (polyvinyl acetate), which is a component of the coating liquid, the polymer gel and the polymer substrate can be adhered, and the polymer gel swells. It turns out that it cannot be removed. It was confirmed that the higher the concentration of polyvinyl acetate, the slightly harder the coating solution was dried, and the reduction in film unevenness due to the coating solution.

また表2に示されたように、コーティング液の一成分である光重合開始剤(ベンゾフェノン)の濃度によって、高分子ゲルとポリマー基材との接着の程度が制御できることがわかる。つまり、コーティング液中の光重合開始剤の濃度が高くなるほど、複合体の接着強度が高くなることが確認された。   Further, as shown in Table 2, it can be seen that the degree of adhesion between the polymer gel and the polymer substrate can be controlled by the concentration of the photopolymerization initiator (benzophenone) which is one component of the coating liquid. That is, it was confirmed that the higher the concentration of the photopolymerization initiator in the coating solution, the higher the adhesive strength of the composite.

[実施例3]
第1の成形物の調製
実施例1と同様の手順でPAMPSゲルを調製した。
[Example 3]
Preparation of first molded product A PAMPS gel was prepared in the same manner as in Example 1.

モノマー溶液として、実施例2と同様のAAm溶液およびDMAAm溶液を準備した。前述のPAMPSゲルを、AAm溶液またはDMAA溶液に一定時間(24時間)浸漬させて、PAMPSゲルにモノマー溶液を含浸させて第1の成形物を得た。   As the monomer solution, the same AAm solution and DMAAm solution as in Example 2 were prepared. The above-mentioned PAMPS gel was immersed in an AAm solution or DMAA solution for a predetermined time (24 hours), and the PAMPS gel was impregnated with the monomer solution to obtain a first molded product.

第2の成形物の調製
LDPE基材の表面を、コーティング液(ポリ酢酸ビニルを6重量%、ベンゾフェノンを0.5重量%含むアセトン溶液)に一定時間(10分間)浸漬させ、空気中にて乾燥させた。これにより表面が乾燥状態の膜で被覆されたLDPE基材を作製して、第2の成形物とした。
Preparation of Second Molded Article The surface of the LDPE substrate was immersed in a coating solution (acetone solution containing 6% by weight of polyvinyl acetate and 0.5% by weight of benzophenone) for a certain period of time (10 minutes) in the air. Dried. In this way, an LDPE substrate whose surface was coated with a dry film was produced to obtain a second molded product.

複合体の作製
第1の成形物と、皮膜で被覆されたLDPE基材(第2の成形物)とを貼り合わせた。これに紫外線(波長 365nm)を16時間照射して、高分子ゲルとポリマー基材とが接着された複合体を得た。
Production of Composite A first molded product and an LDPE substrate (second molded product) coated with a film were bonded together. This was irradiated with ultraviolet rays (wavelength 365 nm) for 16 hours to obtain a composite in which the polymer gel and the polymer substrate were adhered.

得られた各複合体の接着強度を、実施例2と同様に評価した。その結果、含水させて平衡膨潤とした高分子ゲルとポリマー基材との間には剥がれが確認されず、非常に高い接着強度であることが示唆された。   The adhesive strength of each obtained composite was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, no separation was confirmed between the polymer gel containing water and the equilibrium swelling, and the polymer substrate, suggesting a very high adhesive strength.

[実施例4]
第1の成形物の調製
実施例1と同様に、シート状のPAMPSゲル(縦130mm×横130mm)を準備し、実施例1と同様にDMAAm溶液に浸漬させて平衡膨潤させた後、縦15mm×横130mmに切り取って、第1の成形物を得た。
[Example 4]
Preparation of First Molded Product In the same manner as in Example 1, a sheet-like PAMPS gel (length 130 mm × width 130 mm) was prepared, immersed in a DMAAm solution and balanced and swollen in the same manner as in Example 1, and then length 15 mm. X Cut to a width of 130 mm to obtain a first molded product.

第2の成形物の調製
縦100mm×横130mmに切断した、厚さ1mmのLDPE基材を2枚用意した。LDPE基材をアセトンに入れて、50℃で煮沸しながら攪拌することによりLDPE基材を洗浄して、風乾した。
Preparation of Second Molded Product Two LDPE base materials having a thickness of 1 mm and cut into a length of 100 mm and a width of 130 mm were prepared. The LDPE substrate was placed in acetone and stirred while boiling at 50 ° C. to wash the LDPE substrate and air dried.

コーティング液として、重合開始剤とポリ酢酸ビニルとを含むアセトン溶液を準備した。重合開始剤をベンゾフェノンとして、その濃度が異なる2種類のコーティング液(0.5重量%、および0.3重量%)を準備した(ポリ酢酸ビニルの濃度を6重量%とした)。LDPE基材をそれぞれのコーティング液に一定時間(10分間)浸漬させ、ドライヤーにより空気中にて乾燥させた。これにより表面が乾燥された膜で被覆されたLDPE基材(2枚)を作製して第2の成形物とした。   As a coating solution, an acetone solution containing a polymerization initiator and polyvinyl acetate was prepared. Two kinds of coating liquids (0.5 wt% and 0.3 wt%) having different concentrations of benzophenone as a polymerization initiator were prepared (the concentration of polyvinyl acetate was 6 wt%). The LDPE substrate was immersed in each coating solution for a fixed time (10 minutes) and dried in the air with a dryer. In this way, LDPE base materials (two sheets) coated with a film whose surface was dried were produced as a second molded product.

複合体の製造
第2の成形物である2枚のLDPE基材のうちの1枚の端に、モノマー溶液を含浸させたPAMPSゲルである第1の成形物をのせた。さらに第1の成形物の上に、もう1枚のLDPE基材を被せた。一方のLDPE基材の端部と、もう一方のLDPE基材の端部だけが互いに重なり合い、その重なり部分で第1の成形物が挟み込まれている。
Production of Composite The first molded product, which was a PAMPS gel impregnated with a monomer solution, was placed on the end of one of the two LDPE substrates that were the second molded product. Furthermore, another LDPE substrate was put on the first molded product. Only the end portion of one LDPE substrate and the end portion of the other LDPE substrate overlap each other, and the first molded product is sandwiched between the overlapping portions.

第1の成形物を挟み込む2枚のLDPE基材を、2枚のガラス板で挟んだ。2枚のガラス板をクリップで固定して、ゲル状物質が破壊されない程度の圧力をかけて、LDPE基材とゲル状物質とを互いに密着させた。このときガラス板が歪まないように、適当な厚みのシリコンゴムシートをスペーサとして用いた。   Two LDPE substrates sandwiching the first molded product were sandwiched between two glass plates. The two glass plates were fixed with clips, and pressure was applied to the extent that the gel-like substance was not destroyed, so that the LDPE substrate and the gel-like substance were brought into close contact with each other. At this time, a silicon rubber sheet having an appropriate thickness was used as a spacer so that the glass plate was not distorted.

2枚のガラス板で挟まれた重ね合わせ体を、窒素ガス雰囲気下のグローブボックス内に入れた。グローブボックス内の重ね合わせ体に、15時間、365nmの紫外線を照射して、第1の成形物に含浸されたモノマーを重合させた。所定時間(15時間)の紫外線照射後にクリップの固定を開放した。2枚のLDPE基材を純水に浸漬し、含水させることにより高分子ゲルの未反応モノマーを除去して複合体を得た。   The stacked body sandwiched between two glass plates was placed in a glove box under a nitrogen gas atmosphere. The laminated body in the glove box was irradiated with ultraviolet rays of 365 nm for 15 hours to polymerize the monomer impregnated in the first molded product. The clip was released after ultraviolet irradiation for a predetermined time (15 hours). Two LDPE base materials were immersed in pure water and allowed to contain water, thereby removing unreacted monomers of the polymer gel to obtain a composite.

[実施例5]
第1の成形物の調製
実施例1と同様の手順でPAMPSゲルを調製した。但し紫外線照射時間は6時間とした。
[Example 5]
Preparation of first molded product A PAMPS gel was prepared in the same manner as in Example 1. However, the ultraviolet irradiation time was 6 hours.

DMAAm(89.217g)、MBAA(0.046g)、2−OGA(0.043g)および水からなるDMAAm溶液を調製した。具体的には、500mlビーカーに、薬さじでDMAAm溶液の各種原料を添加し;これらを純水で溶解してモノマー水溶液として;モノマー溶液を、アルゴンガスでバブリングしながら(約1/4秒間の間隔で気泡を形成させた)、テフロン(登録商標)コーディングされた攪拌子とマグネティックスターラーを用いてモノマー溶液を1時間攪拌して、300mlのDMAAm溶液を得た。   A DMAAm solution consisting of DMAAm (89.217 g), MBAA (0.046 g), 2-OGA (0.043 g) and water was prepared. Specifically, in a 500 ml beaker, various raw materials of the DMAAm solution are added with a spoonful; these are dissolved in pure water to form a monomer aqueous solution; while the monomer solution is bubbled with argon gas (for about 1/4 second) The monomer solution was stirred for 1 hour using a Teflon-coded stir bar and a magnetic stirrer to obtain 300 ml of DMAAm solution.

前記PAMPSゲル(厚さ0.5mm×縦100mm×横130mm)を、カミソリで切断して、縦40mm×横60mmのサイズとした。切断されたゲル片を、縦150mm×横200mm×深さ55mmのポリプロピレン容器の内部に貯留されたDMAAm溶液に浸漬させて、15時間静置した。この後、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内のゲル片に、波長365nmの紫外線を6時間照射して、ゲル片に含浸されたDMAAmを重合させた。紫外線は、グローブボックスから約20cm離れた位置から照射した。これにより、PAMPSの架橋構造に、PDMAAmが絡みついたIPN構造のゲル状物質を得た。得られたゲル状物質の大きさは、厚さ1mm×縦80mm×横120mmであった。   The PAMPS gel (thickness 0.5 mm × length 100 mm × width 130 mm) was cut with a razor to obtain a size of length 40 mm × width 60 mm. The cut gel piece was immersed in a DMAAm solution stored in a polypropylene container having a length of 150 mm, a width of 200 mm, and a depth of 55 mm, and allowed to stand for 15 hours. Thereafter, the gel piece in the glove box in an argon gas atmosphere was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm for 6 hours to polymerize the DMAAm impregnated in the gel piece. Ultraviolet rays were irradiated from a position about 20 cm away from the glove box. As a result, a gel-like substance having an IPN structure in which PDMAAm was entangled with the crosslinked structure of PAMPS was obtained. The size of the obtained gel-like substance was 1 mm thick × 80 mm long × 120 mm wide.

得られたゲル状物質から縦50mm×横50mmの切断片を切り出した。縦150mm×横200mm×深さ55mmのポリプロピレン容器に貯留された前記DMAAm溶液に、切断片を浸漬させて6時間放置した。これにより、DMAAm溶液を含浸させた第1の成形物を得た。   A cut piece having a length of 50 mm and a width of 50 mm was cut out from the obtained gel-like substance. The cut piece was immersed in the DMAAm solution stored in a polypropylene container having a length of 150 mm, a width of 200 mm, and a depth of 55 mm, and left for 6 hours. As a result, a first molded article impregnated with the DMAAm solution was obtained.

第2の成形物の調製
厚さ1mm×縦70mm×横70mmのポリエチレン基材を準備した。アルミホイルで遮光した環境下にて、ピンセットを用いてポリエチレン基材を以下のコーティング液に入れた後、10分間放置した。ポリエチレン基材をコーティング液から取り出して、空気中で乾燥することにより、光重合開始剤を含む膜で被覆されたポリエチレン基板を得て、第2の成形物とした。
Preparation of Second Molded Article A polyethylene substrate having a thickness of 1 mm × length 70 mm × width 70 mm was prepared. In an environment shielded from light with aluminum foil, the polyethylene substrate was put into the following coating solution using tweezers and allowed to stand for 10 minutes. The polyethylene substrate was taken out from the coating liquid and dried in the air to obtain a polyethylene substrate coated with a film containing a photopolymerization initiator, which was used as a second molded product.

コーティング液
φ150mmのシャーレに、スパーテルを用いてベンゾフェノンを0.3g;薬さじを用いてポリ酢酸ビニルを2.0g添加した。これらにメタノールを加えて、ガラス棒で撹拌して溶液として、100gのコーティング液を調製した。
Coating liquid To a petri dish with a diameter of 150 mm, 0.3 g of benzophenone was added using a spatula; 2.0 g of polyvinyl acetate was added using a spoon. Methanol was added to these and stirred with a glass rod to prepare a solution of 100 g as a solution.

複合体の製造
前記第1の成形物、および第2の成形物を用いて複合体を形成した。先ず、第2の成形物をガラス板にのせて、さらにその上に第1の成形物をのせた。第1の成形物の上にさらにガラス基板をのせて積層体を得た。得られた積層体を、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内に入れた。グローブボックス内の積層体に、波長365nmの紫外線を、約20cm離れた位置から6時間照射して、モノマーを重合させた。それにより、ポリエチレン基材と、高分子ゲル(第1の成形物のモノマーが重合して形成された)とが接着されて複合体が製造された。複合体を構成する高分子ゲルは、架橋構造を有するPAMPSと、架橋構造を有するPDMAAmからなるIPNゲルに、さらにPDMAAmからなる架橋ポリマーが絡み付いたIPNゲルである。
Production of Composite A composite was formed using the first molded product and the second molded product. First, the 2nd molding was put on the glass plate, and also the 1st molding was put on it. A glass substrate was further placed on the first molded product to obtain a laminate. The obtained laminate was placed in a glove box with an argon gas atmosphere. The laminate in the glove box was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm for 6 hours from a position approximately 20 cm away to polymerize the monomer. Thereby, the polyethylene base material and the polymer gel (formed by polymerization of the monomer of the first molded product) were adhered to produce a composite. The polymer gel constituting the composite is an IPN gel in which a PAMPS having a crosslinked structure and an IPN gel composed of PDMAAm having a crosslinked structure are further entangled with a crosslinked polymer composed of PDMAAm.

得られた複合体を水に浸漬し、高分子ゲルを含水させて平衡膨潤とした後に、平衡膨潤させた高分子ゲルとポリマー基材とを手で引き剥がすことにより複合体の接着強度を評価した。その結果、力の加減によっては高分子ゲルが壊れそうになるほど、高分子ゲルとポリマー基材とが強固に接着していることが確認された。   The obtained composite is immersed in water, the polymer gel is hydrated to obtain an equilibrium swelling, and then the equilibrium swelling of the polymer gel and the polymer substrate are manually peeled off to evaluate the adhesive strength of the composite. did. As a result, it was confirmed that the polymer gel and the polymer substrate were firmly bonded to such an extent that the polymer gel was likely to break depending on the force.

[実施例6]
第1の成形物を変更した以外は、実施例5と同様にして複合体を製造した。
PAMPSゲルから縦50mm×横50mmのサイズに切り出した切断片を、縦150mm×横200mm×深さ55mmのポリプロピレン容器に貯留されたDMAAm溶液(300ml)に浸漬させて、15時間放置した。DMAAm溶液が含浸したPAMPSゲルを第1の成形物とした。
得られた第1の成型物を用いて、実施例5と同様にして複合体を作製した。作製された複合体を構成する高分子ゲルは、架橋ポリマーのPAMPSの架橋構造に、PDMAAmからなる架橋ポリマーが絡み付いたIPN構造を有する。
[Example 6]
A composite was produced in the same manner as in Example 5 except that the first molded product was changed.
A cut piece cut out from a PAMPS gel to a size of 50 mm long × 50 mm wide was immersed in a DMAAm solution (300 ml) stored in a polypropylene container 150 mm long × 200 mm wide × 55 mm deep and left for 15 hours. A PAMPS gel impregnated with the DMAAm solution was used as the first molded product.
A composite was produced in the same manner as in Example 5 using the obtained first molded product. The polymer gel composing the prepared composite has an IPN structure in which a crosslinked polymer made of PDMAAm is entangled with a crosslinked structure of a crosslinked polymer PAMPS.

完成した複合体を水に浸漬し、高分子ゲルを含水させて平衡膨潤とした後に、この平衡膨潤とした高分子ゲルとポリマー基材とを手で引き剥がすことにより複合体の接着強度を評価した。その結果、力の加減によっては高分子ゲルが壊れそうになるほど、高分子ゲルとポリマー基材とが強固に接着していることが確認された。   After immersing the finished composite in water and imbibing the polymer gel to equilibrate swelling, the adhesive strength of the composite is evaluated by manually peeling the polymer gel and the polymer substrate that have undergone equilibrium swelling. did. As a result, it was confirmed that the polymer gel and the polymer substrate were firmly bonded to such an extent that the polymer gel was likely to break depending on the force.

[実施例7]
第2の成形物として、シート状のポリプロピレン基材を使用する以外は、実施例5と同様にして複合体を作製した。ポリプロピレン基材の大きさは実施例5と同じである。実施例7の複合体を構成する高分子ゲルは、架橋ポリマーのPAMPSの架橋構造に、PDMAAmからなる架橋ポリマーが絡み付いたIPN構造を有する。
[Example 7]
A composite was produced in the same manner as in Example 5 except that a sheet-like polypropylene substrate was used as the second molded product. The size of the polypropylene substrate is the same as in Example 5. The polymer gel constituting the composite of Example 7 has an IPN structure in which a crosslinked polymer composed of PDMAAm is entangled with the crosslinked structure of the crosslinked polymer PAMPS.

完成した複合体を水に浸漬し、高分子ゲルを含水させて平衡膨潤とした後に、この平衡膨潤とした高分子ゲルとポリマー基材とを手で引き剥がすことにより複合体の接着強度を評価した。その結果、力の加減によっては高分子ゲルが壊れそうになるほど、高分子ゲルとポリマー基材とが強固に接着していることが確認された。   After immersing the finished composite in water and imbibing the polymer gel to equilibrate swelling, the adhesive strength of the composite is evaluated by manually peeling the polymer gel and the polymer substrate that have undergone equilibrium swelling. did. As a result, it was confirmed that the polymer gel and the polymer substrate were firmly bonded to such an extent that the polymer gel was likely to break depending on the force.

[実施例8]
第2の成形物として、シート状のポリスチレン基材を使用する以外は、実施例5と同様にして複合体を作製した。ポリスチレン基材の大きさは実施例5と同じである。実施例8の複合体を構成する高分子ゲルは、架橋ポリマーのPAMPSの架橋構造に、PDMAAmからなる架橋ポリマーが絡み付いたIPN構造を有する。
[Example 8]
A composite was produced in the same manner as in Example 5 except that a sheet-like polystyrene substrate was used as the second molded product. The size of the polystyrene substrate is the same as in Example 5. The polymer gel constituting the composite of Example 8 has an IPN structure in which a crosslinked polymer made of PDMAAm is entangled with the crosslinked structure of the crosslinked polymer PAMPS.

得られた複合体を水に浸漬し、高分子ゲルを含水させて平衡膨潤とした。平衡膨潤とした高分子ゲルとポリマー基材とを手で引き剥がすことにより複合体の接着強度を評価した。その結果、力の加減によっては高分子ゲルが壊れそうになるほど、高分子ゲルとポリマー基材とが強固に接着していることが確認された。   The obtained composite was immersed in water, and the polymer gel was hydrated to achieve equilibrium swelling. The adhesive strength of the composite was evaluated by manually peeling the polymer gel and the polymer substrate that had been subjected to equilibrium swelling. As a result, it was confirmed that the polymer gel and the polymer substrate were firmly bonded to such an extent that the polymer gel was likely to break depending on the force.

[実施例9]
第1の成形物の調製
ポリビニルアルコール(PVA)の水溶液を用意した。具体的には、100mlのガラスビーカーに約5℃の冷水90mlを入れ;重合度2000のPVAの粉体10gを分散させ;このPVA分散液を湯浴(水温100℃)により加熱してPVAを完全に溶解させて、10重量%のPVA水溶液を得た。
[Example 9]
Preparation of first molded product An aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) was prepared. Specifically, 90 ml of cold water of about 5 ° C. is placed in a 100 ml glass beaker; 10 g of PVA powder having a polymerization degree of 2000 is dispersed; this PVA dispersion is heated in a hot water bath (water temperature 100 ° C.) to It was completely dissolved to obtain a 10 wt% PVA aqueous solution.

平滑な底面を有する直径20mm、高さ30mmの容器中に、前記PVA水溶液(10ml)を気泡が入らないように注いだ。PVA水溶液を注いだ容器を−20℃の冷凍庫に入れ、2時間以上静置した。PVA水溶液が完全に凍結したことを確認した後、室温で解凍した。この冷凍−解凍のステップを合計5回繰り返した。その結果、弾力を有する高分子ゲル(PVA凍結解凍ゲル)が得られた。   The PVA aqueous solution (10 ml) was poured into a container having a smooth bottom surface and a diameter of 20 mm and a height of 30 mm so that no bubbles would enter. The container into which the PVA aqueous solution was poured was put in a freezer at −20 ° C. and allowed to stand for 2 hours or more. After confirming that the PVA aqueous solution was completely frozen, it was thawed at room temperature. This freeze-thaw step was repeated a total of 5 times. As a result, an elastic polymer gel (PVA freeze-thaw gel) was obtained.

次に、モノマーであるAAmに、架橋剤であるMBAA(0.1mol%)、光重合開始剤である2−OGA(0.1mol%)を含むAAm溶液を用意した。前記AAm溶液に、前述のPVA凍結解凍ゲルを24時間浸漬して、第1の成形物を得た。   Next, an AAm solution containing MBA (0.1 mol%) as a crosslinking agent and 2-OGA (0.1 mol%) as a photopolymerization initiator was prepared in AAm as a monomer. The PVA freeze-thaw gel was immersed in the AAm solution for 24 hours to obtain a first molded product.

第2の成形物の調製
LDPE基材の表面を、コーティング液(ポリ酢酸ビニルを6重量%、ベンゾフェノンを0.5重量%含むアセトン溶液)に一定時間(10分間)浸漬させ、空気中にて乾燥させた。これにより表面が乾燥状態の膜で被覆されたLDPE基材を作製して、第2の成形物とした。
Preparation of Second Molded Article The surface of the LDPE substrate was immersed in a coating solution (acetone solution containing 6% by weight of polyvinyl acetate and 0.5% by weight of benzophenone) for a certain period of time (10 minutes) in the air. Dried. In this way, an LDPE substrate whose surface was coated with a dry film was produced to obtain a second molded product.

複合体の作製
第1の成形物と、皮膜で被覆されたLDPE基材(第2の成形物)とを貼り合わせた。これに波長365nmの紫外線を16時間照射して、高分子ゲル(PVA凍結解凍ゲル)とポリマー(LDPE)基材とが接着された複合体を得た。
Production of Composite A first molded product and an LDPE substrate (second molded product) coated with a film were bonded together. This was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm for 16 hours to obtain a composite in which a polymer gel (PVA freeze-thaw gel) and a polymer (LDPE) substrate were bonded.

[比較例1]
AMPSモノマー、ならびにMBAA(4mol%)および2−OGA(0.1mol%)を含むAMPS溶液から、実施例1と同じ方法により、PAMPSゲルを作製した。PAMPSゲルは、架橋構造を有する高分子ゲルである。一方、ポリエチレン基材の表面を、実施例3で用いたコーティング液で被覆した。
PAMPSゲルを、コーティング液で被覆されたポリエチレン基材に重ねた。そこに紫外線を照射して、サンプルを得た。
[Comparative Example 1]
A PAMPS gel was prepared from an AMPS monomer and an AMPS solution containing MBAA (4 mol%) and 2-OGA (0.1 mol%) by the same method as in Example 1. The PAMPS gel is a polymer gel having a crosslinked structure. On the other hand, the surface of the polyethylene substrate was coated with the coating solution used in Example 3.
A PAMPS gel was overlaid on a polyethylene substrate coated with a coating solution. The sample was obtained by irradiating with ultraviolet rays.

得られたサンプルを水に浸漬し、PAMPSゲルに含水させることにより平衡膨潤させた。膨潤後のPAMPSゲルは、ポリエチレン基材に接着していたが、膨潤圧によって破壊されていた。手での引き剥がし試験を行うことはできなかった。   The obtained sample was immersed in water and equilibrated and swollen by allowing the PAMPS gel to contain water. The swollen PAMPS gel was adhered to the polyethylene substrate, but was destroyed by the swelling pressure. A manual peeling test could not be performed.

本発明は、弾力性や変形性、衝撃吸収性、表面摩擦特性、物質透過性、外部刺激応答性などの高分子ゲルの特性を活かして作られる部材などに有用である。本発明によって得られる高分子ゲルと支持体との複合材料は、工業分野から医用分野に至るまで幅広く利用することができる。例えば、工業分野では、ロボットのジョイント部において、低摩擦性とクッション性を兼ね備えた新しい衝撃吸収性ジョイントとしての適用や、オイルフリーの非金属製ベアリングなどへの応用が期待される。一方、医用分野では、人工関節の軟骨や、人工器官、人工声帯、人工血管を含むあらゆる生体材料への応用が期待される。また、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチックを支持体とすれば、これに高分子ゲルを接着、固定することで、例えば、エンジンやモーターなどの振動を吸収する振動吸収剤として利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for members made by taking advantage of the properties of polymer gels such as elasticity, deformability, impact absorption, surface friction characteristics, substance permeability, and external stimulus responsiveness. The composite material of the polymer gel and the support obtained by the present invention can be widely used from the industrial field to the medical field. For example, in the industrial field, it is expected that the joint part of a robot will be applied as a new shock absorbing joint having both low friction and cushioning properties, and oil-free non-metallic bearings. On the other hand, in the medical field, application to all biomaterials including cartilage of artificial joints, artificial organs, artificial vocal cords, and artificial blood vessels is expected. In addition, when an engineering plastic having excellent heat resistance is used as a support, a polymer gel can be bonded and fixed to the support, so that it can be used, for example, as a vibration absorber that absorbs vibrations of an engine or a motor.

本発明に係る高分子ゲル複合体の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the polymer gel composite_body | complex which concerns on this invention. 本発明に係る高分子ゲルの接着強度を測定する装置の一例の概略図である。It is the schematic of an example of the apparatus which measures the adhesive strength of the polymer gel which concerns on this invention. 接着強度を測定する装置に用いられるスクレーパの一例の概略図である。It is the schematic of an example of the scraper used for the apparatus which measures adhesive strength.

符号の説明Explanation of symbols

10 高分子ゲル複合体
11 基材
12 高分子ゲル
14 重合層
20 接着強度測定装置
26 スクレーパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polymer gel composite body 11 Base material 12 Polymer gel 14 Polymerization layer 20 Adhesive strength measuring apparatus 26 Scraper

Claims (8)

プラスチック基材と、
前記プラスチック基材に接着された液体を含浸する高分子ゲルであって、架橋構造を有するポリマー鎖と、前記ポリマー鎖とは独立した架橋構造または非架橋構造を有するポリマー鎖とを含むIPN構造を有する高分子ゲルと、
前記ポリマー基材と前記高分子ゲルとの間に配置され、重合開始剤を保持可能な水不溶性ポリマーと、を含む高分子ゲル複合体であって、
以下の方法によって測定される、前記プラスチック基材と前記高分子ゲルとの接着強度Bが、0.1N/cm〜25N/cmである高分子ゲル複合体。
[接着強度Bの測定方法]
高分子ゲル複合体に含まれる高分子ゲルに含水させて平衡膨潤とし;
前記平衡膨潤させた高分子ゲルと、前記プラスチック基材との接着部の端部を剥がし;
前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記プラスチック基材との間隙に、先端が鋭角(10°)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;
前記剥ぎ取り部材を、前記平衡膨潤させた高分子ゲルとプラスチック基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記プラスチック基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記プラスチック基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;
測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値M(N)から下式(2)を用いて計算した結果を接着強度Bとする。
接着強度B(N/cm)=M×tan10°/L …(2)
ただしM:押圧力平均値(N)、L:剥ぎ取られた接着部の幅(cm)とする
A plastic substrate ;
An IPN structure comprising a polymer gel impregnated with a liquid adhered to the plastic substrate , the polymer chain having a crosslinked structure, and a polymer chain having a crosslinked structure or a non-crosslinked structure independent of the polymer chain A polymer gel having
A water-insoluble polymer disposed between the polymer substrate and the polymer gel and capable of holding a polymerization initiator ,
The polymer gel composite whose adhesive strength B of the said plastic base material and the said polymer gel measured by the following method is 0.1 N / cm-25 N / cm .
[Measurement method of adhesive strength B]
The polymer gel contained in the polymer gel composite is hydrated to achieve equilibrium swelling;
Peeling off the end of the bonded portion between the equilibrium swollen polymer gel and the plastic substrate;
Inserting a stripping member having an acute angle (10 °) into the gap between the polymer gel at the peeled end and the plastic substrate;
By pressing the stripping member against the site where the equilibrium swollen polymer gel and the plastic substrate are peeled off, all of the polymer gel is stripped from the plastic substrate, and the pressing of the stripping member is started. To measure the pressing force until all of the polymer gel is peeled off from the plastic substrate;
The result of calculation using the following equation (2) from the average value M (N) of the maximum value and the minimum value of the measured pressing force is defined as adhesive strength B.
Adhesive strength B (N / cm) = M × tan 10 ° / L (2)
However, M is an average pressing force value (N), and L is a width (cm) of the peeled adhesive portion .
以下の方法によって測定される、前記プラスチック基材と前記高分子ゲルとの接着強度Aが、0.5N/cm〜50N/cmである、請求項1に記載の高分子ゲル複合体。
[接着強度Aの測定方法]
大気環境下における高分子ゲル複合体に含まれる高分子ゲルと、前記プラスチック基材との接着部の端部を剥がし;
前記剥がされた端部の高分子ゲルと、前記プラスチック基材との間隙に、先端が鋭角(10°)の剥ぎ取り部材を挿し当てて;
前記剥ぎ取り部材を、前記高分子ゲルとプラスチック基材とを剥がした部位に押圧することにより、前記高分子ゲルの全てを前記プラスチック基材から剥がし、前記剥ぎ取り部材の押圧開始から、前記高分子ゲルの全てが前記プラスチック基材より剥がれるまでの間の押圧力を測定し;
測定された前記押圧力の最大値と最小値の平均値M(N)から下式(1)を用いて計算した結果を接着強度Aとする。
接着強度A(N/cm)=M×tan10°/L …(1)
ただしM:押圧力平均値(N)、L:剥ぎ取られた接着部の幅(cm)とする
The polymer gel composite according to claim 1 , wherein an adhesive strength A between the plastic substrate and the polymer gel, measured by the following method, is 0.5 N / cm to 50 N / cm .
[Measurement method of adhesive strength A]
Peeling off the end of the adhesive portion between the polymer gel contained in the polymer gel composite in the atmospheric environment and the plastic substrate;
Inserting a stripping member having an acute angle (10 °) into the gap between the polymer gel at the peeled end and the plastic substrate;
By pressing the stripping member against the site where the polymer gel and the plastic substrate have been peeled off, all of the polymer gel is peeled off from the plastic substrate, and from the start of pressing the stripping member, Measuring the pressing force until all of the molecular gel is removed from the plastic substrate;
The result of calculation using the following formula (1) from the average value M (N) of the maximum value and the minimum value of the measured pressing force is defined as adhesive strength A.
Adhesive strength A (N / cm) = M × tan 10 ° / L (1)
However, M is an average pressing force value (N), and L is a width (cm) of the peeled adhesive portion .
前記ポリマー鎖とは独立した架橋構造または非架橋構造を有するポリマー鎖の一部が、前記プラスチック基材に侵入している、請求項1に記載の高分子ゲル複合体。The polymer gel composite according to claim 1, wherein a part of the polymer chain having a crosslinked structure or a non-crosslinked structure independent of the polymer chain has penetrated into the plastic substrate. 前記高分子ゲルに含浸された液体は水である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高分子ゲル複合体。 The polymer gel composite according to any one of claims 1 to 3 , wherein the liquid impregnated in the polymer gel is water . 前記高分子ゲルの含水率が、10重量%〜99重量%である、請求項4に記載の高分子ゲル複合体。 The polymer gel composite according to claim 4 , wherein the water content of the polymer gel is 10 wt% to 99 wt%. 前記高分子ゲルに含浸された液体は不揮発性液体である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高分子ゲル複合体。 The polymer gel composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid impregnated in the polymer gel is a non-volatile liquid . プラスチック基材と、前記プラスチック基材に接着され、液体を含浸するIPN構造を有する高分子ゲルと、前記プラスチック基材と前記高分子ゲルとの間に配置された重合開始剤を保持可能な水不溶性ポリマーと、を含む高分子ゲル複合体の製造方法であって、
モノマーと重合開始剤および液体、さらに必要に応じて架橋剤とが含浸された架橋ポリマーを含む第1の成形物を準備する工程、
少なくとも一部の表面が光重合開始剤を含む水不溶性ポリマーの膜で覆われたプラスチック基材を準備する工程、および
前記光重合開始剤を含む水不溶性ポリマーの膜に重ねられた前記第1の成形物に、光を照射する工程を含む、高分子ゲル複合体の製造方法。
A plastic substrate, is bonded to the plastic substrate, a polymer gel having an IPN structure impregnating liquid, water can hold the placed polymerization initiator between the polymer gel and the plastic substrate A method for producing a polymer gel composite comprising an insoluble polymer ,
Preparing a first molded article comprising a crosslinked polymer impregnated with a monomer, a polymerization initiator and a liquid, and optionally a crosslinking agent;
At least part of the surface is a step to prepare a plastic substrate covered with a film of water-insoluble polymer containing a photopolymerization initiator, and the photopolymerization initiator of the first superimposed on the film of the water-insoluble polymer comprising A method for producing a polymer gel composite, comprising a step of irradiating a molded product with light.
前記モノマーは非電解質である、請求項に記載の製造方法。
The manufacturing method according to claim 7 , wherein the monomer is a non-electrolyte.
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