JP4868909B2 - Nanocomposite - Google Patents

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Description

本発明は、マトリックス樹脂にナノ粒子が分散したナノコンポジットに関する。   The present invention relates to a nanocomposite in which nanoparticles are dispersed in a matrix resin.

粒子がマトリックス樹脂に分散した樹脂組成物の中で、粒子径がナノオーダー(数nm〜数百nm)であるようなナノ粒子がマトリックス樹脂に分散した樹脂組成物はナノコンポジットと呼ばれている。ナノコンポジットは、光学材料、遮光材料、高強度材料、高耐熱性材料、難燃性材料、カラーフィルターなどに使用されている。   Among resin compositions in which particles are dispersed in a matrix resin, a resin composition in which nanoparticles having a particle size in the nano order (several nm to several hundred nm) are dispersed in a matrix resin is called a nanocomposite. . Nanocomposites are used for optical materials, light-shielding materials, high-strength materials, high heat-resistant materials, flame-retardant materials, color filters, and the like.

ナノ粒子は、粒子サイズが非常に小さいので、表面エネルギーが非常に大きい。このため、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散することは非常に難しく、これまでに様々な検討がなされている。   Nanoparticles have a very large surface energy due to their very small particle size. For this reason, it is very difficult to uniformly disperse the nanoparticles in the matrix resin, and various studies have been made so far.

ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散する手法の一つとして、ナノ粒子の粒子表面を化学修飾や物理修飾などで表面修飾する手法がある(特許文献1、2参照)。しかし、この手法は、ナノ粒子の粒子表面が反応活性な場合にのみ有効であり反応不活性な場合には適用できない。すなわち、ナノ粒子の粒子表面の状態に依存することなく適用できる手法ではないという問題がある。さらに、この手法は、表面修飾の手間がかかるという問題や、表面修飾中にナノ粒子が凝集しやすいという問題がある。   As a technique for uniformly dispersing the nanoparticles in the matrix resin, there is a technique in which the surface of the nanoparticles is modified by chemical modification or physical modification (see Patent Documents 1 and 2). However, this technique is effective only when the particle surface of the nanoparticles is reactive and cannot be applied when the reaction is inactive. That is, there is a problem that the technique is not applicable without depending on the state of the particle surface of the nanoparticle. Furthermore, this method has a problem that it takes time for surface modification and a problem that nanoparticles tend to aggregate during the surface modification.

ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散する別の手法として、分散剤を用いる手法がある(特許文献3、4参照)。しかし、この手法は、マトリックス樹脂と相溶性のある分散剤を準備しなければならないために手間がかかるという問題がある。   As another method for uniformly dispersing the nanoparticles in the matrix resin, there is a method using a dispersant (see Patent Documents 3 and 4). However, this method has a problem that it takes time since a dispersant compatible with the matrix resin has to be prepared.

特開2002−338775号公報JP 2002-338775 A 特開2003−73558号公報JP 2003-73558 A 特開2002−177757号公報JP 2002-177757 A 特開2005−8651号公報JP-A-2005-8651

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ナノ粒子の粒子表面の状態に依存することなく、且つ、生産性良く、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散させたナノコンポジットを提供することにある。また、そのようなマトリックス樹脂に好ましく適用できる、新規なグラフトポリマーを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to make the nanoparticles uniformly into the matrix resin without depending on the state of the surface of the nanoparticles and with good productivity. It is to provide dispersed nanocomposites. Another object of the present invention is to provide a novel graft polymer that can be preferably applied to such a matrix resin.

本発明のナノコンポジットは、マトリックス樹脂としてのグラフトポリマーにナノ粒子が分散したナノコンポジットである。   The nanocomposite of the present invention is a nanocomposite in which nanoparticles are dispersed in a graft polymer as a matrix resin.

好ましい実施形態においては、上記グラフトポリマーは、母ポリマー部分とグラフト鎖部分とからなり、グラフト鎖部分が酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する。より好ましい実施形態においては、上記母ポリマー部分は、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのいずれかに属する構造を有する。   In a preferred embodiment, the graft polymer comprises a mother polymer portion and a graft chain portion, and the graft chain portion is composed of an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group. It has at least one functional group selected. In a more preferred embodiment, the base polymer portion has a structure belonging to any of polyolefin, polyvinyl acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and polystyrene.

好ましい実施形態においては、上記グラフトポリマーは、ビニルモノマーが母ポリマーにグラフト重合されてなる。より好ましい実施形態においては、上記ビニルモノマーは、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する。より好ましい実施形態においては、上記母ポリマーは、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのホモポリマーまたは共重合体のいずれかである。   In a preferred embodiment, the graft polymer is obtained by graft polymerization of a vinyl monomer to a base polymer. In a more preferred embodiment, the vinyl monomer has at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group. In a more preferred embodiment, the mother polymer is any one of a homopolymer or copolymer of polyolefin, polyvinyl acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and polystyrene.

本発明のグラフトポリマーは、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのいずれかに属する構造を有する母ポリマー部分と、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するグラフト鎖部分とからなる。   The graft polymer of the present invention comprises a base polymer portion having a structure belonging to any of polyolefin, polyvinyl acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and polystyrene, an acidic functional group, and a basic functional group. A graft chain portion having at least one functional group selected from a group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group.

本発明の別のグラフトポリマーは、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニルモノマーが、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのホモポリマーまたは共重合体のいずれかである母ポリマーにグラフト重合されてなる。   Another graft polymer of the present invention includes a vinyl monomer having at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group. Acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and graft polymerized to a base polymer that is either a homopolymer or a copolymer of polystyrene.

本発明によれば、ナノ粒子の粒子表面の状態に依存することなく、例えば、ナノ粒子の粒子表面が反応活性な場合であっても反応不活性の場合であっても、生産性良く、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散させたナノコンポジットを提供することができる。本発明によれば、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散するために、マトリックス樹脂と相溶性のある分散剤をわざわざ準備する必要がない。本発明によれば、広範な種類の樹脂をマトリックス樹脂として利用できる。本発明によれば、用いるナノ粒子の種類に応じて、最大限の均一分散効果を発揮できるように、マトリックス樹脂を選択できる。本発明によれば、ナノ粒子をマトリックス樹脂に十分に均一に分散させることができるので、非常に透明性の高いナノコンポジットを提供することができる。また、本発明によれば、そのようなマトリックス樹脂に好ましく適用できる、新規なグラフトポリマーを提供することができる。   According to the present invention, without depending on the state of the nanoparticle surface, for example, the nanoparticle surface is reactive and inactive. A nanocomposite in which particles are uniformly dispersed in a matrix resin can be provided. According to the present invention, in order to uniformly disperse the nanoparticles in the matrix resin, there is no need to prepare a dispersant compatible with the matrix resin. According to the present invention, a wide variety of resins can be used as the matrix resin. According to the present invention, the matrix resin can be selected so that the maximum uniform dispersion effect can be exhibited according to the type of nanoparticles used. According to the present invention, since nanoparticles can be sufficiently uniformly dispersed in a matrix resin, a nanocomposite with very high transparency can be provided. Moreover, according to this invention, the novel graft polymer which can be applied preferably to such a matrix resin can be provided.

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。   Hereinafter, although preferable embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these embodiment.

〔ナノ粒子〕
本発明におけるナノ粒子としては、任意の適切なナノ粒子が採用できる。本発明におけるナノ粒子は、1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
[Nanoparticles]
Any appropriate nanoparticle can be adopted as the nanoparticle in the present invention. Only 1 type may be used for the nanoparticle in this invention, and 2 or more types may be used together.

本発明におけるナノ粒子の粒子径の上限は、ナノ粒子の形状にもよるが、その最大径が、好ましくは500nm以下、より好ましくは250nm以下、さらに好ましくは150nm以下である。本発明におけるナノ粒子の粒子径の下限は、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、さらに好ましくは5nm以上である。   The upper limit of the particle diameter of the nanoparticles in the present invention depends on the shape of the nanoparticles, but the maximum diameter is preferably 500 nm or less, more preferably 250 nm or less, and even more preferably 150 nm or less. The lower limit of the particle diameter of the nanoparticles in the present invention is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and further preferably 5 nm or more.

本発明におけるナノ粒子の材質は、特に限定されないが、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物;酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化銀などの金属酸化物;金、銀、銅などの金属;グラファイト、カーボンナノチューブなどの炭素材;ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリアミドなどのポリマー;色素、薬理活性物質などの有機化合物;などが挙げられる。   The material of the nanoparticles in the present invention is not particularly limited, but for example, metal hydroxides such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide; metals such as silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, yttrium oxide, zinc oxide and silver oxide Examples thereof include oxides; metals such as gold, silver and copper; carbon materials such as graphite and carbon nanotubes; polymers such as polystyrene, polyacrylate and polyamide; organic compounds such as dyes and pharmacologically active substances.

本発明におけるナノ粒子は、粒子表面が化学修飾や物理修飾などで表面修飾されていても良い。化学修飾や物理修飾としては、任意の適切な方法が採用できる。本発明におけるナノ粒子の形状は、特に限定されないが、例えば、針状、球状、棒状、板状、不定形、多面体状のいずれであってもよい。   The nanoparticles in the present invention may have their surfaces modified by chemical modification or physical modification. Any appropriate method can be adopted as the chemical modification or physical modification. Although the shape of the nanoparticle in this invention is not specifically limited, For example, any of needle shape, spherical shape, rod shape, plate shape, indeterminate shape, and polyhedron shape may be sufficient.

本発明におけるナノ粒子は、疎水基、親水基、およびそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1種の表面基を含有していても良い。   The nanoparticles in the present invention may contain at least one surface group selected from the group consisting of a hydrophobic group, a hydrophilic group, and a combination thereof.

〔マトリックス樹脂〕
本発明においては、マトリックス樹脂としてグラフトポリマーを用いることが重要である。グラフトポリマーを用いることによって、本発明の効果が発揮される。例えば、ナノ粒子の粒子表面の状態に依存することなく、具体的には例えば、ナノ粒子の粒子表面が反応活性な場合であっても反応不活性の場合であっても、生産性良く、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散させたナノコンポジットを提供することができる。
[Matrix resin]
In the present invention, it is important to use a graft polymer as a matrix resin. The effect of the present invention is exhibited by using the graft polymer. For example, without depending on the state of the particle surface of the nanoparticle, specifically, for example, whether the particle surface of the nanoparticle is reactive or inactive, the productivity is high. A nanocomposite in which particles are uniformly dispersed in a matrix resin can be provided.

特開2002−177757号公報(特許文献4)には、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散させたナノコンポジットにおいて、グラフトポリマーを「分散剤」として利用する技術は報告されている。本発明はこれとは全く異なる。本発明の重要な点は、グラフトポリマーを「分散剤」として利用するのではなく「マトリックス樹脂」そのものとして利用することである。これにより、例えば、ナノ粒子をマトリックス樹脂に均一に分散するために、マトリックス樹脂と相溶性のある分散剤をわざわざ準備する必要がない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-177757 (Patent Document 4) reports a technique of using a graft polymer as a “dispersant” in a nanocomposite in which nanoparticles are uniformly dispersed in a matrix resin. The present invention is completely different. An important aspect of the present invention is that the graft polymer is not used as a “dispersant” but as a “matrix resin” itself. Thereby, for example, in order to uniformly disperse the nanoparticles in the matrix resin, it is not necessary to prepare a dispersant compatible with the matrix resin.

上記グラフトポリマーは、好ましくは、ビニルモノマーが、母ポリマーにグラフト重合されてなる。   The graft polymer is preferably obtained by graft polymerization of a vinyl monomer to a base polymer.

上記母ポリマーは、上記ビニルモノマーがグラフト重合されることによって、上記グラフトポリマーにおける母ポリマー部分となる。上記ビニルモノマーは、上記母ポリマーにグラフト重合されることによって、上記グラフトポリマーにおけるグラフト鎖部分となる。すなわち、上記グラフトポリマーは、好ましくは、母ポリマー部分とグラフト鎖部分とからなる。   The mother polymer becomes a mother polymer portion in the graft polymer by graft polymerization of the vinyl monomer. The vinyl monomer becomes a graft chain portion in the graft polymer by being graft-polymerized to the mother polymer. That is, the graft polymer preferably comprises a base polymer portion and a graft chain portion.

グラフト鎖部分は、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有することが好ましい。これらの官能基を有することによって、ナノ粒子(好ましくは、ナノ粒子の粒子表面)との相互作用(好ましくは、電気的相互作用および水素結合的相互作用から選ばれる少なくとも1種)が生じ、例えば、分散剤を用いなくても、マトリックス樹脂へのナノ粒子の十分に均一な分散性を発現できる。   The graft chain portion preferably has at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group. By having these functional groups, an interaction (preferably at least one selected from an electrical interaction and a hydrogen bonding interaction) with a nanoparticle (preferably, the particle surface of the nanoparticle) occurs, for example, Even without the use of a dispersant, sufficiently uniform dispersibility of the nanoparticles in the matrix resin can be expressed.

上記酸性官能基としては、例えば、カルボキシル基(−COOH)、スルホン酸基(−SOH)、フェノール性水酸基(−Ph−OH)、エノール基(−CH=CR(OH))、メルカプト基(−SH)、酸イミド基(−CONHCOR)、オキシム基(−CH=NOH)、スルホンアミド基(−SONH)、リン酸基(−PO(OH))、リン酸エステル基(−OPO(OR)(OH))などが挙げられる。上記塩基性官能基としては、例えば、3級アミノ基、含窒素複素環基などが挙げられる。上記アミド基としては、通常のアミド基(−CONH)の他に、N置換アミド基(−CONRR’、−CONHR)、尿素基(−NHCONH)、アセトアミド基(−NHCOCH)、環状N置換アミド基などが挙げられる。 Examples of the acidic functional group include a carboxyl group (—COOH), a sulfonic acid group (—SO 3 H), a phenolic hydroxyl group (—Ph—OH), an enol group (—CH═CR (OH)), and a mercapto group. (—SH), acid imide group (—CONHCOR), oxime group (—CH═NOH), sulfonamide group (—SO 2 NH 2 ), phosphate group (—PO (OH) 2 ), phosphate ester group ( -OPO (OR) (OH)) and the like. Examples of the basic functional group include a tertiary amino group and a nitrogen-containing heterocyclic group. As the amide group, in addition to a normal amide group (—CONH 2 ), an N-substituted amide group (—CONRR ′, —CONHR), a urea group (—NHCONH 2 ), an acetamide group (—NHCOCH 3 ), a cyclic N Examples thereof include a substituted amide group.

上記ビニルモノマーとしては、任意の適切なビニルモノマーを採用することができる。好ましくは、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニルモノマーである。酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、スチレンスルホン酸等の酸性官能基含有ビニルモノマー;ビニルピリジン、ビニルトリアジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の塩基性官能基含有ビニルモノマー;塩化トリメチルアミノエチルメタクリレート、塩化N−メチルビニルピリジン等の4級アンモニウム基含有ビニルモノマー;ジ、トリ、またはヘキサエチレングリコールモノアクリレート、ジ、トリ、またはヘキサエチレングリコールモノメタクリレート、ジ、トリ、またはヘキサエチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ジ、トリ、またはヘキサエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート等のアルキルエーテル基含有ビニルモノマー;ビニルアセトアミド、ビニルピロリドン、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニル尿素、N−イソプロピルアクリルアミドなどのアミド基含有ビニルモノマー;ヒドロキシメチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有ビニルモノマー;などが挙げられる。   Any appropriate vinyl monomer can be adopted as the vinyl monomer. A vinyl monomer having at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group is preferable. Examples of vinyl monomers having at least one functional group selected from acidic functional groups, basic functional groups, quaternary ammonium groups, alkyl ether groups, amide groups, and hydroxyl groups include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, Vinyl monomers containing acidic functional groups such as maleic acid, fumaric acid and styrene sulfonic acid; vinyl monomers containing basic functional groups such as vinyl pyridine, vinyl triazine, vinyl imidazole and dimethylaminoethyl methacrylate; trimethylaminoethyl methacrylate chloride, N-chloride Quaternary ammonium group-containing vinyl monomers such as methyl vinyl pyridine; di, tri, or hexaethylene glycol monoacrylate, di, tri, or hexaethylene glycol monomethacrylate, di, tri, or hexaethylene glycol Alkyl ether group-containing vinyl monomers such as methyl ether acrylate, di, tri, or hexaethylene glycol methyl ether methacrylate; amide group-containing vinyl monomers such as vinyl acetamide, vinyl pyrrolidone, acrylamide, methacrylamide, vinyl urea, N-isopropylacrylamide; Hydroxyl group-containing vinyl monomers such as hydroxymethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxymethyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate; and the like.

上記母ポリマーは、ビニルモノマーのグラフト重合が可能なポリマーであれば特に限定されないが、好ましくは、ラジカルによる水素引抜反応の起こりやすい構造(例えば、3級炭素、二重結合、環状構造など)を有するポリマーである。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリシクロペンテン、ポリノルボルネン、ポリシクロヘキセンなどの鎖状または環状ポリオレフィン;ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール;ポリビニルアルコール;ポリビニルエーテル;エチレン酢酸ビニルなどのポリ酢酸ビニル;デキストリン、デンプン、キチンなどの多糖類;エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体;ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル;ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル;ポリスチレンまたはその共重合体;ポリメチルメタクリレートなどのポリ(メタ)アクリレートまたはその共重合体;ポリカーボネート;ポリアリレート;などを挙げることができる。   The base polymer is not particularly limited as long as it is a polymer capable of graft polymerization of a vinyl monomer, but preferably has a structure (for example, a tertiary carbon, a double bond, a cyclic structure, etc.) that is likely to cause a hydrogen abstraction reaction by a radical. It is a polymer having. Specifically, linear or cyclic polyolefin such as polyethylene, polypropylene, polyisoprene, polycyclopentene, polynorbornene, polycyclohexene; polyvinyl acetal such as polyvinyl butyral; polyvinyl alcohol; polyvinyl ether; polyvinyl acetate such as ethylene vinyl acetate; Polysaccharides such as dextrin, starch and chitin; Cellulose derivatives such as ethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; Aliphatic polyesters such as polylactic acid; Aromatic polyesters such as polybutylene terephthalate; Polystyrene or copolymers thereof; Polys such as polymethyl methacrylate (Meth) acrylate or a copolymer thereof; polycarbonate; polyarylate;

上記ポリカーボネートとしては、好ましくは、一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリマーである。

Figure 0004868909
一般式(1)中、Xは、脂肪族の2価基、環状脂肪族の2価基、一般式(2)で表される2価基から選ばれる少なくとも1種を示す。
Figure 0004868909
一般式(2)中、R1、R2は、それぞれ独立して置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、またはハロゲン原子を示す。Aは、単結合、炭素原子数1〜12の直鎖状、分岐状、または環状のアルキレン基を示す。 The polycarbonate is preferably a polymer having a repeating unit represented by the general formula (1).
Figure 0004868909
In general formula (1), X represents at least one selected from an aliphatic divalent group, a cycloaliphatic divalent group, and a divalent group represented by general formula (2).
Figure 0004868909
In general formula (2), R 1 and R 2 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, or halogen atom. A represents a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms.

上記ポリアリレートとしては、好ましくは、一般式(3)または(4)で表される繰り返し単位を有するポリマーである。

Figure 0004868909
Figure 0004868909
一般式(3)または(4)中、Xは、脂肪族の2価基、環状脂肪族の2価基、上記一般式(2)で表される2価基から選ばれる少なくとも1種を示す。Yは、置換もしくは無置換のアリレン基を示す。 The polyarylate is preferably a polymer having a repeating unit represented by the general formula (3) or (4).
Figure 0004868909
Figure 0004868909
In general formula (3) or (4), X represents at least one selected from an aliphatic divalent group, a cycloaliphatic divalent group, and a divalent group represented by general formula (2). . Y represents a substituted or unsubstituted arylene group.

上記一般式(1)、(3)、(4)中のXの具体例として、好ましくは、一般式(2a)〜(2n)で表される2価基である。

Figure 0004868909
Specific examples of X in the general formulas (1), (3), and (4) are preferably divalent groups represented by the general formulas (2a) to (2n).
Figure 0004868909

上記グラフトポリマーの製造方法としては、任意の適切な方法が採用できる。例えば、特開2002−143668号公報、特開2002−177757号公報(特許文献3)、特開2005−36220号公報、特開2005−42116号公報などに記載の方法が挙げられる。   Any appropriate method can be adopted as a method for producing the graft polymer. Examples thereof include methods described in JP-A Nos. 2002-143668, 2002-177757 (Patent Document 3), JP-A 2005-36220, JP-A 2005-42116, and the like.

上記グラフトポリマーの製造方法としては、好ましくは、上記母ポリマーを有機溶媒に溶解させ、過酸化物存在下で上記ビニルモノマーを接触させ、変性反応させる方法である。   The method for producing the graft polymer is preferably a method in which the base polymer is dissolved in an organic solvent, and the vinyl monomer is contacted in the presence of a peroxide to cause a modification reaction.

上記変性反応に使用する有機溶媒は、任意の適切な有機溶媒が採用できるが、上記母ポリマーを溶解できるものが好ましい。例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;n−ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノンなどのケトン類;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソールなどのエーテル類;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、N−フェニルピロリドン、N−ベンジルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド化合物;蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸アミル、乳酸エチル、炭酸ジメチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、γ−ブチルラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル、カプロニトリルなどのニトリル化合物;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド化合物;などが挙げられる。上記有機溶媒は、1種のみ単独で用いても良いし、2種以上を併用した混合溶媒として用いても良い。上記有機溶媒は、反応開始前から反応初期までは非極性溶媒単独でもよいが、高変性率で安定に反応させるためには、非極性溶媒に極性溶媒を添加して混合溶媒にするのが好ましい。好ましい非極性溶媒は、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、脂環式炭化水素類であり、好ましい極性溶媒はケトン類、エーテル類、エステル類である。   Any appropriate organic solvent can be adopted as the organic solvent used for the modification reaction, but a solvent capable of dissolving the mother polymer is preferable. For example, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene and t-butylbenzene; aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, hexane and heptane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; chlorobenzene, Halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene and trichlorobenzene; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, and benzophenone; ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, and anisole; N-methyl Pyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-phenylpyrrolidone, N-benzylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc. Mido compounds; methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, amyl butyrate, ethyl lactate And esters such as dimethyl carbonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, and γ-butyllactone; nitrile compounds such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, benzonitrile, and capronitrile; sulfoxide compounds such as dimethyl sulfoxide; and the like. The said organic solvent may be used individually by 1 type, and may be used as a mixed solvent which used 2 or more types together. The organic solvent may be a nonpolar solvent alone from the start of the reaction to the beginning of the reaction, but in order to react stably at a high denaturation rate, it is preferable to add a polar solvent to the nonpolar solvent to make a mixed solvent. . Preferred nonpolar solvents are aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, and alicyclic hydrocarbons, and preferred polar solvents are ketones, ethers, and esters.

上記変性反応に用いる過酸化物は、任意の適切な過酸化物が採用できる。例えば、ベンゾイルペルオキシド、ジクロルベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ペルオキシドベンゾエート)ヘキシン−3,1,4−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチルペルアセテート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3,2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、tert−ブチルペルベンゾエート、tert−ブチルベルフェニルアセテート、tert−ブチルペルイソブチレ−ト、tert−ブチルペル−sec−オクトエート、tert−ブチルペルピパレート、クミルペルピパレート、tert−ブチルペルジエチルアセテート、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3,α,α´−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、オクタノイルペルオキシド、イソブチリルペルオキシド、ペルオキシジカーボネートなどが挙げられる。上記過酸化物は、1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。   Any appropriate peroxide can be adopted as the peroxide used in the modification reaction. For example, benzoyl peroxide, dichlorobenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (peroxide benzoate) hexyne-3,1,4-bis (tert-butylperoxy) Isopropyl) benzene, lauroyl peroxide, tert-butyl peracetate, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3,2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) ) Hexane, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl perphenyl acetate, tert-butyl perisobutylate, tert-butyl per-sec-octoate, tert-butyl perpiparate, cumyl perpiparate, tert Butyl perdiethyl acetate, methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, t-butyl hydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3, α, α'-bis (t-butyl Peroxy-m-isopropyl) benzene, octanoyl peroxide, isobutyryl peroxide, peroxydicarbonate and the like. The peroxide may be used alone or in combination of two or more.

上記過酸化物の使用量は、変性率及び反応条件等により適宜選択できるが、上記ビニルモノマー100重量部に対して、通常1.0〜50重量部、好ましくは1.5〜40重量部、より好ましくは2.0〜30重量部の範囲である。過酸化物の使用量が過度に少ないと、変性率が上がらず、逆に、過度に多いとゲル化が進行し、いずれも好ましくない。反応系中への過酸化物の添加方法は、任意の適切な添加方法が採用できるが、変性反応開始時に一括して添加するよりも、反応中に、分割もしくは逐次的に添加することが高変性率でゲルのないグラフトポリマーを得ることができるために好ましい。変性反応の温度は、好ましくは0〜400℃、より好ましくは30〜350℃、さらに好ましくは60〜200℃である。変性反応終了後は、常法に従ってグラフトポリマーを単離する。例えば、反応液を貧溶媒に滴下して変性物を析出させて単離する。   The amount of the peroxide used can be appropriately selected depending on the modification rate, reaction conditions, and the like, but is usually 1.0 to 50 parts by weight, preferably 1.5 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the vinyl monomer. More preferably, it is the range of 2.0-30 weight part. If the amount of peroxide used is excessively small, the modification rate does not increase. Conversely, if the amount of peroxide is excessively large, gelation proceeds, which is not preferable. Any appropriate addition method can be adopted as the method for adding the peroxide to the reaction system, but it is more likely to be added in a divided or sequential manner during the reaction, rather than all at the beginning of the modification reaction. It is preferable because a graft polymer without gel can be obtained at a modification rate. The temperature of the modification reaction is preferably 0 to 400 ° C, more preferably 30 to 350 ° C, and still more preferably 60 to 200 ° C. After completion of the modification reaction, the graft polymer is isolated according to a conventional method. For example, the reaction solution is dropped into a poor solvent to precipitate the modified product and is isolated.

上記母ポリマーに結合した上記ビニルモノマーの総量(グラフト量)は、例えば、上記過酸化物の分解ラジカルによって、母ポリマー上に発生したラジカルの数とこのラジカルによって重合したビニルモノマーからなるグラフト鎖の長さで決まる。母ポリマー上に発生するラジカルの数は、母ポリマーに対して用いる過酸化物の量、分解温度、分解時間、および溶媒の種類に依存する。   The total amount (grafting amount) of the vinyl monomer bonded to the base polymer is, for example, the number of radicals generated on the base polymer by the decomposition radical of the peroxide and the graft chain composed of the vinyl monomer polymerized by the radical. Determined by length. The number of radicals generated on the base polymer depends on the amount of peroxide used for the base polymer, the decomposition temperature, the decomposition time, and the type of solvent.

母ポリマーに対する過酸化物の量は、母ポリマーに対して、好ましくは0.001重量%〜30重量%、より好ましくは0.005重量%〜20重量%、さらに好ましくは0.01重量%〜10重量%である。母ポリマーに対する過酸化物の量が、母ポリマーに対して0.001重量%より少ないと、グラフトの効果が現れにくい。母ポリマーに対する過酸化物の量が、母ポリマーに対して30重量%より多いと、母ポリマーの性質が失われるおそれがある。   The amount of peroxide with respect to the base polymer is preferably 0.001% to 30% by weight, more preferably 0.005% to 20% by weight, and still more preferably 0.01% by weight to the base polymer. 10% by weight. When the amount of the peroxide with respect to the base polymer is less than 0.001% by weight with respect to the base polymer, the effect of grafting hardly appears. If the amount of peroxide based on the base polymer is more than 30% by weight based on the base polymer, the properties of the base polymer may be lost.

分解温度と分解時間は、投入した過酸化物の、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上が分解する条件であれば、その温度と時間の組み合わせは任意に設定できる。分解する過酸化物が50重量%より少ないと、投入したモノマーだけからなるホモポリマーが多く生成して、グラフト効率が低下するおそれがある。   The decomposition temperature and the decomposition time are the combination of the temperature and the time as long as the conditions are such that 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and even more preferably 70% by weight or more of the introduced peroxide is decomposed. Can be set arbitrarily. If the peroxide to be decomposed is less than 50% by weight, a large amount of homopolymer consisting only of the introduced monomer is produced, and the graft efficiency may be lowered.

グラフト鎖の長さは、重合度nで表すと、好ましくは1≦n≦100、より好ましくは1≦n≦50、さらに好ましくは1≦n≦25である。nが100より大きいとグラフト鎖部分が相分離を起こしやすく、その場合、ナノ粒子の分散性が低下する。   The length of the graft chain is preferably 1 ≦ n ≦ 100, more preferably 1 ≦ n ≦ 50, and still more preferably 1 ≦ n ≦ 25, when expressed by the degree of polymerization n. When n is larger than 100, the graft chain portion tends to cause phase separation, and in this case, the dispersibility of the nanoparticles is lowered.

グラフト量は、グラフトしたモノマーユニットをH−NMR、13C−NMR、IRなどを用いて検出することにより定量できる。例えば、アクリレートをグラフトした場合、アクリレートユニットのカルボニル炭素を13C−NMRまたはカルボニルC=O伸縮振動をIRで定量可能である。 The amount of grafting can be quantified by detecting the grafted monomer unit using 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR or the like. For example, when acrylate is grafted, the carbonyl carbon of the acrylate unit can be quantified by 13 C-NMR or carbonyl C═O stretching vibration by IR.

母ポリマー上に発生したラジカルの数は、例えばフッ素化アルキルメルカプタン、フッ素化アルキルジスルフィド、フッ素化アリールジスルフィド、テトラアルキルチイラムジスルフィド、ニトロ基のような発色団を有するアリールジスルフィドのようなラベル化連鎖移動剤を用いて、このラジカルによって重合したモノマーからなるグラフト鎖末端をラベルすることにより、NMR、可視紫外吸収スペクトルなどの手段によって、間接的であるが、定量することができる。   The number of radicals generated on the base polymer can be labeled chains such as fluorinated alkyl mercaptans, fluorinated alkyl disulfides, fluorinated aryl disulfides, tetraalkylthiilam disulfides, aryl disulfides with chromophores such as nitro groups. By labeling a graft chain terminal composed of a monomer polymerized by this radical using a transfer agent, it can be quantified indirectly by means such as NMR or visible ultraviolet absorption spectrum.

グラフト鎖の長さは、実験的に求められたグラフト量とラジカルの数から算出できる。   The length of the graft chain can be calculated from the amount of grafts and the number of radicals obtained experimentally.

以上において説明したグラフトポリマー、すなわち、本発明のナノコンポジットのマトリックス樹脂として用いうるグラフトポリマーの中で、特に、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのいずれかに属する構造を有する母ポリマー部分と、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するグラフト鎖部分とからなる、グラフトポリマー、あるいは、酸性官能基、塩基性官能基、4級アンモニウム基、アルキルエーテル基、アミド基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するビニルモノマーが、ポリオレフィン、ポリビニルアセタール、セルロース誘導体、ポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、およびポリスチレンのホモポリマーまたは共重合体のいずれかである母ポリマーにグラフト重合されてなる、グラフトポリマーは、従来にない新規なグラフトポリマーであり、本発明のグラフトポリマーである。   Among the graft polymers described above, ie, graft polymers that can be used as the matrix resin of the nanocomposite of the present invention, in particular, polyolefin, polyvinyl acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and A graft polymer chain having a base polymer portion having a structure belonging to any of polystyrene and at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group A vinyl polymer having at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, a quaternary ammonium group, an alkyl ether group, an amide group, and a hydroxyl group. Graft polymer, which is graft polymerized to a base polymer that is either homopolymer or copolymer of olefin, polyvinyl acetal, cellulose derivative, polyester, poly (meth) acrylate, polycarbonate, polyarylate, and polystyrene, There is no novel graft polymer, and the graft polymer of the present invention.

〔ナノコンポジット〕
本発明のナノコンポジットは、マトリックス樹脂としてのグラフトポリマーにナノ粒子が、1次粒子レベルで均一分散したものである。さらに、好ましくは、分散剤などの添加剤を含まないため、ナノコンポジットは透光性を保ちながら様々な物性の向上が期待される。例えば、従来、無機フィラーを配合するとポリマーの耐熱性、機械的物性などが向上することは知られているが、不透明体となる。本発明のナノコンポジットでは、透明性を維持しながら、耐熱性、機械的物性の向上が可能となる。
[Nanocomposite]
The nanocomposite of the present invention is obtained by uniformly dispersing nanoparticles at a primary particle level in a graft polymer as a matrix resin. Furthermore, preferably, since the additive such as a dispersant is not included, the nanocomposite is expected to improve various physical properties while maintaining translucency. For example, conventionally, when an inorganic filler is blended, it is known that the heat resistance and mechanical properties of the polymer are improved, but it becomes an opaque body. The nanocomposite of the present invention can improve heat resistance and mechanical properties while maintaining transparency.

上記分散の方法は、任意の適切な方法が採用できる。好ましい方法としては、例えば、ナノ粒子を任意の適切な溶媒に分散あるいは溶解させたものと、グラフトポリマーを任意の適切な溶媒に溶解させたものとを混合して撹拌し、必要に応じて加熱を施し、その後、溶媒を除去する方法が挙げられる。   Any appropriate method can be adopted as the dispersion method. As a preferable method, for example, a dispersion of or dispersion of nanoparticles in any appropriate solvent and a dispersion of the graft polymer in any appropriate solvent are mixed and stirred, and heated as necessary. And then removing the solvent.

上記ナノ粒子を分散あるいは溶解させる溶媒としては、ナノ粒子に応じて、その表面と親和性があり、且つ、常温で液体である低分子有機化合物から選択される。具体的には、例えば、エタノールなどのアルコール;エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール;多価アルコールのアセテート、エーテル、エーテルアセテート;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの含酸素複素環化合物;ピリジン、ピペラジンなどの含窒素複素環化合物;モルホリンなどの含酸素窒素複素環化合物;酢酸などのカルボン酸;トリエチルアミンなどの3級アミン;塩化トリオクチルエチルアミンなどの4級アンモニウム化合物;アセトニトリルなどのニトリル化合物;N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド化合物;などを挙げることができる。   The solvent for dispersing or dissolving the nanoparticles is selected from low molecular weight organic compounds that have an affinity for the surface and are liquid at room temperature, depending on the nanoparticles. Specifically, for example, alcohols such as ethanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerol; acetates, ethers and ether acetates of polyhydric alcohols; oxygen-containing heterocyclic compounds such as tetrahydrofuran and dioxane; and pyridine and piperazine Nitrogen heterocyclic compounds; oxygen-containing nitrogen heterocyclic compounds such as morpholine; carboxylic acids such as acetic acid; tertiary amines such as triethylamine; quaternary ammonium compounds such as trioctylethylamine chloride; nitrile compounds such as acetonitrile; N, N-dimethyl Amide compounds such as formamide; and the like.

上記グラフトポリマーを溶解させる溶媒としては、ナノ粒子と親和性がなく、且つ、極性のない有機溶媒から選択される。ナノ粒子と親和性があるか、または、極性のある溶媒であると、グラフトポリマーとナノ粒子との相互作用が弱くなり、ナノ粒子の均一分散性が低下する。具体的には、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素;ヘキサン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素;塩化メチレンなどの塩素系化合物;フッ化ベンゼンなどのフッ素系化合物;などを挙げることができる。   The solvent for dissolving the graft polymer is selected from organic solvents having no affinity for nanoparticles and having no polarity. If the solvent is compatible with the nanoparticles or is a polar solvent, the interaction between the graft polymer and the nanoparticles becomes weak, and the uniform dispersion of the nanoparticles decreases. Specific examples include aromatic hydrocarbons such as toluene; aliphatic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane; chlorine-based compounds such as methylene chloride; fluorine-based compounds such as fluorinated benzene;

本発明のナノコンポジット中におけるナノ粒子の含有割合は、好ましくは0.01〜65体積%、より好ましくは0.1〜60体積%、さらに好ましくは0.5〜50体積%である。本発明のナノコンポジット中におけるナノ粒子の含有割合が0.01体積%より少ないと、ナノ粒子を配合したことによる効果が十分に発揮できないおそれがある。本発明のナノコンポジット中におけるナノ粒子の含有割合が65体積%より多いと、ナノコンポジットを形成することが困難となるおそれがある。   The content ratio of the nanoparticles in the nanocomposite of the present invention is preferably 0.01 to 65% by volume, more preferably 0.1 to 60% by volume, and still more preferably 0.5 to 50% by volume. When the content ratio of the nanoparticles in the nanocomposite of the present invention is less than 0.01% by volume, the effects due to the incorporation of the nanoparticles may not be sufficiently exhibited. If the content ratio of the nanoparticles in the nanocomposite of the present invention is more than 65% by volume, it may be difficult to form the nanocomposite.

ナノ粒子の均一分散のドライビングフォースは、母ポリマーに結合したグラフト鎖部分とナノ粒子表面との相互作用(電気的相互作用または水素結合的相互作用)である。従って、ナノ粒子表面の性質に合せてグラフト用のビニルモノマーを選択することで最大の分散効果が得られる。   The driving force of uniform dispersion of the nanoparticles is the interaction (electrical interaction or hydrogen bonding interaction) between the graft chain portion bonded to the mother polymer and the surface of the nanoparticle. Therefore, the maximum dispersion effect can be obtained by selecting a vinyl monomer for grafting in accordance with the properties of the nanoparticle surface.

ナノ粒子表面が有機溶媒中で電荷を持つ場合(基本的には、有機溶剤中での粒子のゼータ電位で判定できる)、反対電荷を有するビニルモノマーを用いることが好ましい。多くの場合、水酸基を有するビニルモノマー(ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)など)は汎用的に利用できる。   When the nanoparticle surface has a charge in an organic solvent (basically, it can be determined by the zeta potential of the particle in the organic solvent), it is preferable to use a vinyl monomer having an opposite charge. In many cases, vinyl monomers having a hydroxyl group (such as hydroxyethyl methacrylate (HEMA)) can be used for general purposes.

本発明のナノコンポジットは、マトリックス樹脂としてのグラフトポリマーとナノ粒子を含むが、本発明の効果を損なわない範囲で、これら以外の任意の適切な添加剤が含まれていても良い。添加剤としては、例えば、分散剤、着色剤、防腐剤、保湿剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、香料、グラフトポリマー以外のポリマーなどが挙げられる。   The nanocomposite of the present invention contains a graft polymer as a matrix resin and nanoparticles, but may contain any other appropriate additive as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the additive include a dispersant, a colorant, a preservative, a moisturizer, an ultraviolet absorber, an ultraviolet stabilizer, a fragrance, and a polymer other than a graft polymer.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例には限定されない。なお、特に示さない限り、実施例中の部およびパーセントは重量基準である。評価は以下のようにして行った。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise indicated, parts and percentages in the examples are based on weight. Evaluation was performed as follows.

(グラフト化ポリ乳酸(PLA−HEMA)の合成)
ポリ乳酸(PLA)3gとジオキサン27gの混合物をバイアル瓶に入れて封管後、内部を窒素置換し、100℃に加熱して溶解させた。これに窒素置換した過酸化ベンゾイル0.1g/ジオキサン1ml溶液を加えて100℃で1時間攪拌した。次いで、窒素置換したヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)0.3g/ジオキサン1ml溶液を加えてさらに17時間攪拌した。
反応液をメタノール100mlに投入して生成ポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収してテトラヒドロフラン30mlに溶解させ、これにメタノール100mlを加えてポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収し、60℃で10時間乾燥させた。これをPLA−HEMAとする。
IRスペクトルでは、PLAのC=O伸縮振動に帰属されるピークとは異なる新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、ヒドロキシエチルメタクリレートがポリ乳酸にグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polylactic acid (PLA-HEMA))
A mixture of 3 g of polylactic acid (PLA) and 27 g of dioxane was placed in a vial and sealed, and the interior was purged with nitrogen, and heated to 100 ° C. to dissolve. Nitrogen-substituted benzoyl peroxide 0.1 g / dioxane 1 ml solution was added thereto and stirred at 100 ° C. for 1 hour. Next, a nitrogen-substituted hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 0.3 g / dioxane 1 ml solution was added, and the mixture was further stirred for 17 hours.
The reaction solution was poured into 100 ml of methanol to precipitate the produced polymer. The precipitated polymer was recovered and dissolved in 30 ml of tetrahydrofuran, and 100 ml of methanol was added thereto to precipitate the polymer. The precipitated polymer was collected and dried at 60 ° C. for 10 hours. This is PLA-HEMA.
In the IR spectrum, a new peak attributed to C = O stretching vibration different from the peak attributed to PLA C = O stretching vibration was observed, confirming that hydroxyethyl methacrylate was grafted to polylactic acid. It was.

(グラフト化ポリ乳酸(PLA−DMAEMA)の合成)
実施例1においてヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)をジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)に代える以外は、実施例1と同様にして反応を行い、生成ポリマーを回収・乾燥させた。これをPLA−DMAEMAとする。
IRスペクトルでは、PLAのC=O伸縮振動に帰属されるピークとは異なる新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、ジメチルアミノエチルメタクリレートがポリ乳酸にグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polylactic acid (PLA-DMAEMA))
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was replaced with dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) in Example 1, and the produced polymer was recovered and dried. This is called PLA-DMAEMA.
In the IR spectrum, a new peak attributed to C = O stretching vibration different from the peak attributed to PLA C = O stretching vibration was observed, confirming that dimethylaminoethyl methacrylate was grafted to polylactic acid. It was done.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−HEMA)の合成)
ポリオレフィン(PO)(日本ゼオン製、ゼオネックス330R)3gと過酸化ベンゾイル0.1gとのトルエン40ml溶液をバイアル瓶に入れて封管後、内部を窒素置換し、100℃で1時間攪拌した。次いで、窒素置換したヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)0.3g/トルエン1ml溶液を加えてさらに17時間攪拌した。
反応液をメタノール100mlに投入して生成ポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収してトルエン30mlに溶解させ、これにメタノール100mlを加えてポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収し、60℃で10時間乾燥させた。これをPO−HEMAとする。
IRスペクトルでは、原料のポリオレフィンにはなかった新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、ヒドロキシエチルメタクリレートがポリオレフィンにグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-HEMA))
A 40 ml toluene solution of 3 g of polyolefin (PO) (Zeonex 330R, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and 0.1 g of benzoyl peroxide was placed in a vial and sealed, and the inside was purged with nitrogen, followed by stirring at 100 ° C. for 1 hour. Next, a nitrogen-substituted hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 0.3 g / toluene 1 ml solution was added, and the mixture was further stirred for 17 hours.
The reaction solution was poured into 100 ml of methanol to precipitate the produced polymer. The precipitated polymer was recovered and dissolved in 30 ml of toluene, and 100 ml of methanol was added thereto to precipitate the polymer. The precipitated polymer was collected and dried at 60 ° C. for 10 hours. This is referred to as PO-HEMA.
In the IR spectrum, a peak attributed to a new C═O stretching vibration that was not found in the raw material polyolefin was observed, and it was confirmed that hydroxyethyl methacrylate was grafted onto the polyolefin.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−DMAEMA)の合成)
実施例3においてヒドロキシエチルメタクリレートをジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)に代える以外は、実施例3と同様にして反応を行い、生成ポリマーを回収・乾燥させた。これをPO−DMAEMAとする。
IRスペクトルでは、原料のポリオレフィンにはなかった新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、ジメチルアミノエチルメタクリレートがポリオレフィンにグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-DMAEMA))
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that hydroxyethyl methacrylate was replaced with dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) in Example 3, and the produced polymer was recovered and dried. This is referred to as PO-DMAEMA.
In the IR spectrum, a new peak attributed to C = O stretching vibration that was not found in the raw polyolefin was observed, confirming that dimethylaminoethyl methacrylate was grafted onto the polyolefin.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−AA)の合成)
実施例3においてヒドロキシエチルメタクリレートをアクリル酸(AA)に代える以外は、実施例3と同様にして反応を行い、生成ポリマーを回収・乾燥させた。これをPO−AAとする。
IRスペクトルでは、原料のポリオレフィンにはなかった新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、アクリル酸がポリオレフィンにグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-AA))
The reaction was conducted in the same manner as in Example 3 except that hydroxyethyl methacrylate was replaced with acrylic acid (AA) in Example 3, and the produced polymer was recovered and dried. This is referred to as PO-AA.
In the IR spectrum, a peak attributed to a new C═O stretching vibration that was not found in the raw material polyolefin was observed, and it was confirmed that acrylic acid was grafted onto the polyolefin.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−HEA)の合成)
過酸化ベンゾイル(ナカライテスク製、水25%含有品)1gをトルエン14gに溶解し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。この過酸化ベンゾイルの5%トルエン溶液12gとトルエン48gを100mlバイアル瓶に入れ、これにシクロオレフィンポリマー(日本ゼオン製、ZEONEX330R)6gを溶解させた。さらに、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEA)0.2gを加え、封管した後、窒素を20分間バブリングして窒素置換した。
100℃のオイルバス中で4時間攪拌した。
反応液を室温に冷却後、メタノール500mlに投入して反応ポリマーを沈澱させて回収した。回収ポリマーを乾燥後、テトラヒドロフラン100mlに溶解し、アセトン500mlに投入して再沈澱させた。沈殿物を再びTHF100mlに溶解させ、アセトンに投入して沈澱させ、さらにアセトンで洗浄して、60℃の熱風乾燥機で乾燥させた。
得られたグラフトポリマーを重クロロホルムに溶解し、H−NMRでグラフト量を測定した。アクリル酸−2−ヒドロキシエチルの4.2ppmのピーク面積とシクロオレフィンポリマーの0.5〜2.0ppmのピーク面積の比から、ポリマー1g中のアクリル酸−2−ヒドロキシエチルモノマーユニットの量は、6×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-HEA))
1 g of benzoyl peroxide (manufactured by Nacalai Tesque, containing 25% water) was dissolved in 14 g of toluene and dried over anhydrous magnesium sulfate. 12 g of a 5% toluene solution of benzoyl peroxide and 48 g of toluene were placed in a 100 ml vial, and 6 g of a cycloolefin polymer (Zeonex 330R manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was dissolved therein. Further, 0.2 g of 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) was added and sealed, and nitrogen was bubbled for 20 minutes to replace the nitrogen.
The mixture was stirred for 4 hours in an oil bath at 100 ° C.
The reaction solution was cooled to room temperature and then poured into 500 ml of methanol to precipitate and collect the reaction polymer. The recovered polymer was dried, dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran, and poured into 500 ml of acetone for reprecipitation. The precipitate was dissolved again in 100 ml of THF, poured into acetone for precipitation, further washed with acetone, and dried with a hot air dryer at 60 ° C.
The obtained graft polymer was dissolved in deuterated chloroform, and the graft amount was measured by 1 H-NMR. From the ratio of 4.2 ppm peak area of 2-hydroxyethyl acrylate to 0.5-2.0 ppm peak area of cycloolefin polymer, the amount of 2-hydroxyethyl acrylate monomer units in 1 g of polymer is: It calculated with 6 * 10 <-5> mol.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−VP)の合成)
実施例6においてアクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEA)をビニルピリジン(VP)に代える以外は実施例6と同様にして反応させ、反応ポリマーを回収・乾燥させた。
H−NMRでピリジン環(8.3ppm)のピーク面積とシクロオレフィンポリマーの0.5〜2.0ppmのピーク面積の比から、ポリマー1g中のビニルピリジンモノマーユニットの量は、9×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-VP))
The reaction polymer was recovered and dried in the same manner as in Example 6 except that 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) was replaced with vinylpyridine (VP) in Example 6.
From the ratio of the peak area of the pyridine ring (8.3 ppm) and the peak area of 0.5 to 2.0 ppm of the cycloolefin polymer in 1 H-NMR, the amount of vinylpyridine monomer units in 1 g of the polymer was 9 × 10 Calculated as 5 mol.

(グラフト化ポリオレフィン(PO−MPS)の合成)
実施例6においてアクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEA)をアクリル酸−3−(トリメトキシシリル)プロピル(MPS)(東京化成工業製)1.2gに代える以外は実施例6と同様にして反応させ、反応ポリマーを回収・乾燥させた。
H−NMRでアクリル酸−3−(トリメトキシシリル)プロピルの4.02ppmのピーク面積とシクロオレフィンポリマーの0.5〜2.5ppmのピーク面積の比から、ポリマー1g中のアクリル酸−3−(トリメトキシシリル)プロピルの量は、13×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polyolefin (PO-MPS))
The reaction was conducted in the same manner as in Example 6 except that, in Example 6, 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) was replaced with 1.2 g of acrylic acid-3- (trimethoxysilyl) propyl (MPS) (manufactured by Tokyo Chemical Industry). The reaction polymer was recovered and dried.
From the ratio of the peak area of 4.02-ppm of acrylic acid-3- (trimethoxysilyl) propyl and the peak area of 0.5-2.5 ppm of cycloolefin polymer by 1 H-NMR, acrylic acid-3 in 1 g of polymer The amount of-(trimethoxysilyl) propyl was calculated as 13 × 10 −5 mol.

(グラフト化ポリカーボネート(PC−VP)の合成)
50mlバイアル瓶中で、ポリカーボネート(PC)(帝人化成製、パンライトTS2050)3g、乾燥過酸化ベンゾイル0.1g、およびビニルピリジン(VP)0.3gをトルエン30mlに溶解した後、バイアル瓶を封管して窒素置換(20分バブリング)した。
オイルバスにて、100℃で攪拌しながら5時間反応させた。
反応液をメタノール150mlに投入してポリマーを沈澱。次いで、沈澱ポリマーをTHF40mlに溶解させた後、再びメタノール150mlに投入して沈澱させた。この操作を2回繰り返した後、沈澱ポリマーをジエチルエーテルで洗浄し、60℃の通風乾燥機で6時間乾燥した。
H−NMRでピリジン環(8.3ppm)のピーク面積とポリカーボネートの7.0〜7.5ppmのベンゼン環のピーク面積の比から、ポリマー1g中のビニルピリジンモノマーユニットの量は、1.4×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polycarbonate (PC-VP))
In a 50 ml vial, 3 g of polycarbonate (PC) (manufactured by Teijin Chemicals, Panlite TS2050), 0.1 g of dried benzoyl peroxide, and 0.3 g of vinylpyridine (VP) are dissolved in 30 ml of toluene, and then the vial is sealed. The tube was purged with nitrogen (20 minutes bubbling).
The mixture was reacted for 5 hours while stirring at 100 ° C. in an oil bath.
The reaction solution was poured into 150 ml of methanol to precipitate the polymer. Next, the precipitated polymer was dissolved in 40 ml of THF and then poured again into 150 ml of methanol for precipitation. After this operation was repeated twice, the precipitated polymer was washed with diethyl ether and dried for 6 hours in a draft dryer at 60 ° C.
From the ratio of the peak area of the pyridine ring (8.3 ppm) and the peak area of the 7.0 to 7.5 ppm benzene ring of the polycarbonate by 1 H-NMR, the amount of vinylpyridine monomer unit in 1 g of the polymer was 1.4. It calculated with x10 <-5> mol.

(グラフト化ポリカーボネート(PC−HEA)の合成)
実施例9においてビニルピリジン(VP)をアクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEA)に代える以外は実施例9と同様にして反応させ、反応ポリマーを回収・乾燥させた。
H−NMRでアクリル酸−2−ヒドロキシエチルの4.2ppmのピーク面積とポリカーボネートの7.0〜7.5ppmのベンゼン環のピーク面積の比から、ポリマー1g中のアクリル酸−2−ヒドロキシエチルモノマーユニットの量は、1.1×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polycarbonate (PC-HEA))
The reaction was conducted in the same manner as in Example 9 except that vinylpyridine (VP) was replaced with 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) in Example 9, and the reaction polymer was recovered and dried.
From the ratio of the peak area of 4.2 ppm of 2-hydroxyethyl acrylate to the peak area of 7.0 to 7.5 ppm of benzene ring in polycarbonate by 1 H-NMR, 2-hydroxyethyl acrylate in 1 g of polymer The amount of monomer units was calculated to be 1.1 × 10 −5 mol.

(グラフト化ポリカーボネート(PC2−VP)の合成)
50mlバイアル瓶中で、ポリカーボネート(PC2)(帝人化成製、パンライトL1225L)3g、乾燥過酸化ベンゾイル0.1g、およびビニルピリジン(VP)0.3gをトルエン30mlに溶解した後、バイアル瓶を封管して窒素置換(20分バブリング)した。
オイルバスにて、100℃で攪拌しながら5時間反応させた。
反応液をメタノール150mlに投入してポリマーを沈澱。次いで、沈澱ポリマーをTHF40mlに溶解させた後、再びメタノール150mlに投入して沈澱させた。この操作を2回繰り返した後、沈澱ポリマーをジエチルエーテルで洗浄し、60℃の通風乾燥機で6時間乾燥した。
H−NMRでピリジン環の8.3ppmのピーク面積とポリカーボネートの7.0〜7.5ppmのベンゼン環のピーク面積の比から、ポリマー1g中のビニルピリジンモノマーユニットの量は、1.7×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polycarbonate (PC2-VP))
In a 50 ml vial, 3 g of polycarbonate (PC2) (manufactured by Teijin Chemicals, Panlite L1225L), 0.1 g of dried benzoyl peroxide, and 0.3 g of vinylpyridine (VP) are dissolved in 30 ml of toluene, and then the vial is sealed. The tube was purged with nitrogen (20 minutes bubbling).
The mixture was reacted for 5 hours while stirring at 100 ° C. in an oil bath.
The reaction solution was poured into 150 ml of methanol to precipitate the polymer. Next, the precipitated polymer was dissolved in 40 ml of THF and then poured again into 150 ml of methanol for precipitation. After this operation was repeated twice, the precipitated polymer was washed with diethyl ether and dried for 6 hours in a draft dryer at 60 ° C.
From the ratio of the 8.3 ppm peak area of the pyridine ring to the 7.0 to 7.5 ppm benzene ring peak area of the polycarbonate by 1 H-NMR, the amount of vinylpyridine monomer units in 1 g of the polymer was 1.7 ×. It calculated with 10 <-5> mol.

(グラフト化ポリカーボネート(PC2−HEA)の合成)
実施例11においてビニルピリジン(VP)をアクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEA)に代える以外は実施例11と同様にして反応させ、反応ポリマーを回収・乾燥させた。
H−NMRでアクリル酸−2−ヒドロキシエチルの4.2ppmのピーク面積とポリカーボネートの7.0〜7.5ppmのベンゼン環のピーク面積の比から、ポリマー1g中のアクリル酸−2−ヒドロキシエチルモノマーユニットの量は、1.3×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polycarbonate (PC2-HEA))
The reaction was conducted in the same manner as in Example 11 except that vinylpyridine (VP) was replaced with 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) in Example 11, and the reaction polymer was recovered and dried.
From the ratio of the peak area of 4.2 ppm of 2-hydroxyethyl acrylate to the peak area of 7.0 to 7.5 ppm of benzene ring in polycarbonate by 1 H-NMR, 2-hydroxyethyl acrylate in 1 g of polymer The amount of the monomer unit was calculated as 1.3 × 10 −5 mol.

(グラフト化ポリアリレート(PA−VP)の合成)
50mlバイアル瓶中で、ポリアリレート(ユニチカ製、U−100)、乾燥過酸化ベンゾイル0.1g、およびビニルピリジン(VP)0.3gをトルエン30mlに溶解した後、バイアル瓶を封管して窒素置換(20分バブリング)した。
オイルバスにて、100℃で攪拌しながら5時間反応させた。
反応液をメタノール150mlに投入してポリマーを沈澱。次いで、沈澱ポリマーをTHF40mlに溶解させた後、再びメタノール150mlに投入して沈澱させた。この操作を2回繰り返した後、沈澱ポリマーをジエチルエーテルで洗浄し、60℃の通風乾燥機で6時間乾燥した。
H−NMRでピリジン環の8.3ppmのピーク面積とポリアリレートの7.0〜7.5ppmのベンゼン環のピーク面積の比から、ポリマー1g中のビニルピリジンモノマーユニットの量は、1.2×10−5molと算出した。
(Synthesis of grafted polyarylate (PA-VP))
In a 50 ml vial, polyarylate (Unitika, U-100), 0.1 g of dried benzoyl peroxide, and 0.3 g of vinylpyridine (VP) were dissolved in 30 ml of toluene, and the vial was sealed with nitrogen. Substitution (20 minutes bubbling).
The mixture was reacted for 5 hours while stirring at 100 ° C. in an oil bath.
The reaction solution was poured into 150 ml of methanol to precipitate the polymer. Next, the precipitated polymer was dissolved in 40 ml of THF and then poured again into 150 ml of methanol for precipitation. After this operation was repeated twice, the precipitated polymer was washed with diethyl ether and dried for 6 hours in a draft dryer at 60 ° C.
From the ratio of the peak area of 8.3 ppm of the pyridine ring and the peak area of the 7.0 to 7.5 ppm benzene ring of polyarylate by 1 H-NMR, the amount of vinylpyridine monomer units in 1 g of polymer was 1.2. It calculated with x10 <-5> mol.

(グラフト化ポリスチレン(PS−HEMA)の合成)
ポリスチレン(PS)3gと過酸化ベンゾイル0.1gとのトルエン40ml溶液をバイアル瓶に入れて封管後、内部を窒素置換し、100℃で1時間攪拌した。次いで、窒素置換したヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)0.3g/トルエン1ml溶液を加えてさらに17時間攪拌した。
反応液をメタノール100mlに投入して生成ポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収してトルエン30mlに溶解させ、これにメタノール100mlを加えてポリマーを析出させた。析出ポリマーを回収し、60℃で10時間乾燥させた。これをPS−HEMAとする。
IRスペクトルでは、原料のポリスチレンにはなかった新たなC=O伸縮振動に帰属されるピークが観られ、ヒドロキシエチルメタクリレートがポリスチレンにグラフトしていることが確認された。
(Synthesis of grafted polystyrene (PS-HEMA))
A toluene 40 ml solution of 3 g of polystyrene (PS) and 0.1 g of benzoyl peroxide was placed in a vial and sealed, and the inside was purged with nitrogen, followed by stirring at 100 ° C. for 1 hour. Next, a nitrogen-substituted hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 0.3 g / toluene 1 ml solution was added, and the mixture was further stirred for 17 hours.
The reaction solution was poured into 100 ml of methanol to precipitate the produced polymer. The precipitated polymer was recovered and dissolved in 30 ml of toluene, and 100 ml of methanol was added thereto to precipitate the polymer. The precipitated polymer was collected and dried at 60 ° C. for 10 hours. This is PS-HEMA.
In the IR spectrum, a new peak attributed to C = O stretching vibration that was not found in the raw polystyrene was observed, confirming that hydroxyethyl methacrylate was grafted onto the polystyrene.

(水酸化マグネシウムナノ粒子/PLA−HEMA組成物)
塩化マグネシウム・六水和物 10gを水100mlに溶解し、これに5Nの水酸化ナトリウム20mlを滴下して水酸化マグネシウムを析出させた。生成したゲルを遠心分離して沈降させた。沈殿したゲルを水に分散させ、再度遠心沈降させた。この操作を計3回した後、沈降ゲルをメタノールに再分散させ、再び遠心沈降させてメタノールに置換されたゲルを得た。ゲル中の水酸化マグネシウム固形分は、25重量%であった。
生成水酸化マグネシウムの体積基準粒子径は、メタノール中で191nmであった。透過型電子顕微鏡で観察すると長径約100nm以下、厚さ約20nm以下の6角板状結晶であった。
上記水酸化マグネシウムゲル0.3gを、実施例1で得られたPLA−HEMA0.3g/塩化メチレン5ml溶液に攪拌混合すると、やや光を散乱する透明液となった。この透明液からゆっくりと溶媒を除くと透明固体が得られた。この透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、水酸化マグネシウムナノ粒子が凝集することなく均一に分布している様子が観察された。
上記透明固体を40分間110℃下に置いてみたが白化は見られなかった。
また、上記固体のガラス転移温度Tgを測定したところ、Tg=82℃であった。これは通常のPLAよりも高温側へシフトしており、耐熱性が向上していることを示している。
(Magnesium hydroxide nanoparticles / PLA-HEMA composition)
10 g of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in 100 ml of water, and 20 ml of 5N sodium hydroxide was added dropwise thereto to precipitate magnesium hydroxide. The resulting gel was centrifuged to settle. The precipitated gel was dispersed in water and centrifuged again. After performing this operation three times in total, the precipitated gel was redispersed in methanol and centrifuged again to obtain a gel substituted with methanol. The magnesium hydroxide solid content in the gel was 25% by weight.
The volume-based particle diameter of the produced magnesium hydroxide was 191 nm in methanol. When observed with a transmission electron microscope, it was a hexagonal plate crystal having a major axis of about 100 nm or less and a thickness of about 20 nm or less.
When 0.3 g of the magnesium hydroxide gel was stirred and mixed with the PLA-HEMA 0.3 g / methylene chloride 5 ml solution obtained in Example 1, a transparent liquid that slightly scattered light was obtained. When the solvent was slowly removed from the transparent liquid, a transparent solid was obtained. When this transparent solid was observed with a transmission electron microscope, it was observed that magnesium hydroxide nanoparticles were uniformly distributed without aggregation.
When the transparent solid was placed at 110 ° C. for 40 minutes, no whitening was observed.
Moreover, when the glass transition temperature Tg of the said solid was measured, it was Tg = 82 degreeC. This is shifted to a higher temperature side than normal PLA, indicating that the heat resistance is improved.

(水酸化マグネシウムナノ粒子/PLA−HEMA組成物)
実施例15で作製した水酸化マグネシウムゲル1.6gを実施例1で得られたPLA−HEMA0.4g/塩化メチレン5ml溶液に攪拌混合すると、やや光を散乱する透明液となった。この透明液からゆっくりと溶媒を除くとやや光を散乱する半透明固体が得られた。この半透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、水酸化マグネシウムナノ粒子が凝集することなく均一に分布している様子が観察された。
上記半透明固体をバーナーの炎に1分間晒したところ、白化するが燃える様子はなかった。
(Magnesium hydroxide nanoparticles / PLA-HEMA composition)
When 1.6 g of the magnesium hydroxide gel prepared in Example 15 was stirred and mixed with the PLA-HEMA 0.4 g / methylene chloride 5 ml solution obtained in Example 1, a transparent liquid that slightly scattered light was obtained. When the solvent was slowly removed from the transparent liquid, a translucent solid that slightly scattered light was obtained. When this translucent solid was observed with a transmission electron microscope, it was observed that magnesium hydroxide nanoparticles were uniformly distributed without aggregation.
When the translucent solid was exposed to the flame of a burner for 1 minute, it turned white but did not burn.

(水酸化マグネシウムナノ粒子/PO−HEMA組成物)
実施例15で作製した水酸化マグネシウムゲル0.4gを実施例3で得られたPO−HEMA0.3g/トルエン5ml溶液に攪拌混合すると、やや光を散乱する透明液となった。この透明液からゆっくりと溶媒を除くと透明固体が得られた。この透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、水酸化マグネシウムナノ粒子が凝集することなく均一に分布している様子が観察された。
(Magnesium hydroxide nanoparticles / PO-HEMA composition)
When 0.4 g of magnesium hydroxide gel prepared in Example 15 was stirred and mixed with the PO-HEMA 0.3 g / toluene 5 ml solution obtained in Example 3, a transparent liquid that slightly scattered light was obtained. When the solvent was slowly removed from the transparent liquid, a transparent solid was obtained. When this transparent solid was observed with a transmission electron microscope, it was observed that magnesium hydroxide nanoparticles were uniformly distributed without aggregation.

(酸化鉄ナノ粒子/PO−AA組成物)
平均粒子径18nmの酸化鉄ナノ粒子0.1gを含有するメタノール分散液0.4gを実施例5で得られたPO−AA0.3g/トルエン5ml溶液に攪拌混合すると、黄褐色透明液となった。この透明液からゆっくりと溶媒を除くと黄褐色半透明固体が得られた。この黄褐色半透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、酸化鉄ナノ粒子が凝集することなく均一に分布している様子が観察された。
(Iron oxide nanoparticles / PO-AA composition)
When 0.4 g of a methanol dispersion containing 0.1 g of iron oxide nanoparticles having an average particle diameter of 18 nm was stirred and mixed with the PO-AA 0.3 g / toluene 5 ml solution obtained in Example 5, a yellowish brown transparent liquid was obtained. . When the solvent was slowly removed from the transparent liquid, a tan translucent solid was obtained. When this yellowish brown translucent solid was observed with a transmission electron microscope, it was observed that the iron oxide nanoparticles were uniformly distributed without aggregation.

(シリカナノ粒子/PC−VP組成物1)
ゾル−ゲル法により体積基準粒子径31nmのシリカナノ粒子/メタノール分散液を作製し、透析により精製した。このシリカナノ粒子のζ電位を測定したところ、−20mVであった。次いで、メタノールをエタノールに置換した後、ベンゼン共沸により脱水エタノール分散液(濃度5重量%)とした。このエタノールをジオキサンに置換してシリカナノ粒子/ジオキサン分散液(濃度10重量%)とした。
このジオキサン分散液5gに、実施例9で得られたPC−VP0.6gを溶解させると、やや光を散乱する透明液となった。この透明液をバーコーターを用いてガラス板に塗布し、100℃の通風乾燥機で乾燥させると透明膜となった。この透明膜を電界放射型電子顕微鏡で観察したところ、シリカナノ粒子が一次粒子で均一分散した膜であった。
(Silica nanoparticles / PC-VP composition 1)
A silica nanoparticle / methanol dispersion with a volume-based particle size of 31 nm was prepared by a sol-gel method and purified by dialysis. When the ζ potential of the silica nanoparticles was measured, it was −20 mV. Subsequently, after replacing methanol with ethanol, a dehydrated ethanol dispersion (concentration 5% by weight) was formed by benzene azeotropy. This ethanol was replaced with dioxane to obtain a silica nanoparticle / dioxane dispersion (concentration: 10% by weight).
When 0.6 g of PC-VP obtained in Example 9 was dissolved in 5 g of this dioxane dispersion, a transparent liquid that slightly scattered light was obtained. When this transparent liquid was applied to a glass plate using a bar coater and dried with a 100 ° C. ventilator, a transparent film was obtained. When this transparent film was observed with a field emission electron microscope, it was a film in which silica nanoparticles were uniformly dispersed with primary particles.

(シリカナノ粒子/PC−VP組成物2)
体積基準粒子径31nmのシリカナノ粒子/脱水エタノール分散液(濃度5重量%)10gに実施例9で得られたPC−VP0.6g/THF30ml/トルエン20ml溶液を加え、エバポレーターでエタノールとTHFを除いてシリカナノ粒子/PC−VPトルエン分散液(濃度10重量%)とした。分散液は、やや光を散乱する透明液となった。この透明液をバーコーターを用いてガラス板に塗布し、100℃の通風乾燥機で乾燥させると透明膜となった。この透明膜を電界放射型電子顕微鏡で観察したところ、シリカナノ粒子が一次粒子で均一分散した膜であった。
(Silica nanoparticles / PC-VP composition 2)
The PC-VP 0.6 g / THF 30 ml / toluene 20 ml solution obtained in Example 9 was added to 10 g of silica nanoparticles having a volume standard particle diameter of 31 nm / dehydrated ethanol dispersion (concentration 5 wt%), and ethanol and THF were removed with an evaporator. Silica nanoparticles / PC-VP toluene dispersion (concentration: 10% by weight) was used. The dispersion became a transparent liquid that slightly scattered light. When this transparent liquid was applied to a glass plate using a bar coater and dried with a 100 ° C. ventilator, a transparent film was obtained. When this transparent film was observed with a field emission electron microscope, it was a film in which silica nanoparticles were uniformly dispersed with primary particles.

(アルミナナノ粒子/PC−HEA組成物)
平均粒子径200nmのアルミナ粒子をメタノールに分散してζ電位を測定したところ、+19mVであった。このアルミナ粒子0.2gを、実施例10で得られたPC−HEA0.8g/トルエン10ml溶液に加えて攪拌すると半透明分散液となった。
この分散液をバーコーターを用いてガラス板に塗布し、100℃の通風乾燥機で乾燥させると半透明膜となった。この透明膜を電界放射型電子顕微鏡で観察したところ、アルミナ粒子が一次粒子で均一分散した膜であった。
(Alumina nanoparticles / PC-HEA composition)
When alumina particles having an average particle diameter of 200 nm were dispersed in methanol and the ζ potential was measured, it was +19 mV. When 0.2 g of this alumina particle was added to the PC-HEA 0.8 g / toluene 10 ml solution obtained in Example 10 and stirred, a translucent dispersion was obtained.
When this dispersion was applied to a glass plate using a bar coater and dried with an air dryer at 100 ° C., a translucent film was formed. When this transparent film was observed with a field emission electron microscope, it was a film in which alumina particles were uniformly dispersed with primary particles.

(水酸化マグネシウムナノ粒子/PS−HEMA組成物)
実施例7で作製した水酸化マグネシウムゲル0.4gを実施例14で得られたPS−HEMA0.3g/トルエン5ml溶液に攪拌混合すると、やや光を散乱する透明液となった。この透明液からゆっくりと溶媒を除くと半透明固体が得られた。この半透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、水酸化マグネシウムナノ粒子が凝集することなく均一に分布している様子が観察された。
(Magnesium hydroxide nanoparticles / PS-HEMA composition)
When 0.4 g of magnesium hydroxide gel prepared in Example 7 was stirred and mixed with the PS-HEMA 0.3 g / toluene 5 ml solution obtained in Example 14, a transparent liquid that slightly scattered light was obtained. When the solvent was slowly removed from the transparent liquid, a translucent solid was obtained. When this translucent solid was observed with a transmission electron microscope, it was observed that magnesium hydroxide nanoparticles were uniformly distributed without aggregation.

〔比較例1〕
過酸化ベンゾイル0.1g/ジオキサン28ml溶液をバイアル瓶に入れて封管後、内部を窒素置換し100℃で1時間攪拌した。次いで、窒素置換したヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)0.3g/ジオキサン1ml溶液を加えてさらに17時間攪拌した。
次いで、ポリ乳酸(PLA)3gを溶解させた後混合液を2つに分け、一方をメタノール100mlに投入して生成ポリマーを析出させた。次いで析出ポリマーを回収してテトラヒドロフラン30mlに溶解させ、これにメタノール100mlを加えてポリマーを析出させた。そして析出ポリマーを回収し、60℃で10時間乾燥させた。これを混合・洗浄PLAとする。
他方は、溶媒を減圧で除いて乾燥させ、不透明固体を得た。これを混合PLAとする。
上記両者のIRスペクトルを測定すると、前者混合・洗浄PLAではPLAのC=O伸縮振動に帰属されるピークしか観測されず、洗浄操作によってグラフトしていないポリマーは除かれていることがわかった。
他方、後者混合PLAでは、PLAのC=O伸縮振動に帰属されるピークと、それとは異なるC=O伸縮振動に帰属されるピーク(ポリヒドロキシエチルメタクリレートのC=O)が観られた。
次に、実施例15で作製した水酸化マグネシウムゲル0.4gを混合PLA0.4g/塩化メチレン5ml溶液に攪拌混合すると、半透明液となった。この半透明液からゆっくりと溶媒を除くと不透明固体が得られた。この不透明固体を透過型電子顕微鏡で観察すると、水酸化マグネシウムナノ粒子が凝集している様子が観察され、PLAにポリヒドロキシエチルメタクリレートを混合したものでは水酸化マグネシウムナノ粒子を良好に分散できないことがわかった。
[Comparative Example 1]
A benzoyl peroxide 0.1 g / dioxane 28 ml solution was placed in a vial and sealed, and the inside was purged with nitrogen, followed by stirring at 100 ° C. for 1 hour. Next, a nitrogen-substituted hydroxyethyl methacrylate (HEMA) 0.3 g / dioxane 1 ml solution was added, and the mixture was further stirred for 17 hours.
Next, after dissolving 3 g of polylactic acid (PLA), the mixed solution was divided into two, and one of them was added to 100 ml of methanol to precipitate the produced polymer. Next, the precipitated polymer was recovered and dissolved in 30 ml of tetrahydrofuran, and 100 ml of methanol was added thereto to precipitate the polymer. The precipitated polymer was recovered and dried at 60 ° C. for 10 hours. This is referred to as mixing / cleaning PLA.
On the other hand, the solvent was removed under reduced pressure and dried to obtain an opaque solid. This is a mixed PLA.
When both IR spectra were measured, only the peak attributed to C = O stretching vibration of PLA was observed in the former mixed / washed PLA, and it was found that the ungrafted polymer was removed by the washing operation.
On the other hand, in the latter mixed PLA, a peak attributed to C = O stretching vibration of PLA and a peak attributed to C = O stretching vibration different from that (C = O of polyhydroxyethyl methacrylate) were observed.
Next, when 0.4 g of magnesium hydroxide gel prepared in Example 15 was mixed with stirring in a mixed PLA 0.4 g / methylene chloride 5 ml solution, a translucent solution was obtained. When the solvent was slowly removed from the translucent liquid, an opaque solid was obtained. When this opaque solid is observed with a transmission electron microscope, it is observed that magnesium hydroxide nanoparticles are agglomerated, and the mixture of PLA with polyhydroxyethyl methacrylate cannot disperse the magnesium hydroxide nanoparticles well. all right.

本発明のナノコンポジット、本発明のグラフトポリマーは、例えば、光学材料(高屈折率、透明性)、遮光材料(特定波長カット、高透明性)、高強度材料、高耐熱性材料、難燃性材料、カラーフィルターなどに利用することができる。
The nanocomposite of the present invention and the graft polymer of the present invention are, for example, optical materials (high refractive index, transparency), light shielding materials (specific wavelength cut, high transparency), high strength materials, high heat resistance materials, flame retardancy It can be used for materials and color filters.

Claims (4)

マトリックス樹脂としてのグラフトポリマーにナノ粒子(ただし、表面に極性基および一部疎水基を有するナノ粒子を除く)が分散したナノコンポジットであって、
該グラフトポリマーは、母ポリマー部分とグラフト鎖部分とからなり、
該グラフト鎖部分が酸性官能基、塩基性官能基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有し、
該母ポリマー部分は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、およびポリスチレンのいずれかに属する構造を有する、
ナノコンポジット。
A nanocomposite in which nanoparticles (excluding nanoparticles having polar groups and some hydrophobic groups on the surface) are dispersed in a graft polymer as a matrix resin ,
The graft polymer comprises a mother polymer portion and a graft chain portion,
The graft chain portion has at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, and a hydroxyl group;
The mother polymer portion has a structure belonging to any of polyolefin, polyester, polycarbonate, and polystyrene,
Nanocomposite.
前記グラフトポリマーは、ビニルモノマーが母ポリマーにグラフト重合されてなる、請求項1に記載のナノコンポジット。   The nanocomposite according to claim 1, wherein the graft polymer is obtained by graft polymerization of a vinyl monomer to a base polymer. 前記ビニルモノマーは、酸性官能基、塩基性官能基、および水酸基から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、請求項に記載のナノコンポジット。 The nanocomposite according to claim 2 , wherein the vinyl monomer has at least one functional group selected from an acidic functional group, a basic functional group, and a hydroxyl group. 前記母ポリマーは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、およびポリスチレンのホモポリマーまたは共重合体のいずれかである、請求項2または3に記載のナノコンポジット。
The nanocomposite according to claim 2 or 3 , wherein the base polymer is any one of a homopolymer or a copolymer of polyolefin, polyester, polycarbonate, and polystyrene .
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