JP5851097B2 - 新しい物理的形態のクレイ連結ポリマーゲル、それらを形成するための方法、及びそれらの使用 - Google Patents
新しい物理的形態のクレイ連結ポリマーゲル、それらを形成するための方法、及びそれらの使用 Download PDFInfo
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Description
したがって、本発明は、
a.可塑剤と
b.荷電したクレイ連結ゲル(A)とを含む、繊維、フィルム、又は発泡体であって、
前記荷電したクレイ連結ゲル(A)が、荷電したポリマー(A’)によって架橋されたクレイナノ粒子(C)を含み、
任意の特定のクレイナノ粒子が、前記荷電したポリマー(A’)によって少なくとも1つの別のクレイナノ粒子と結合されている、繊維、フィルム、又は発泡体を提供する。
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.任意選択により、粘度調節剤及び/又は界面活性剤を添加してもよい工程;
e.重合開始剤を添加する工程;
f.クレイナノ粒子(C)、可塑剤、及び中性モノマー(B1)の混合物を発泡させる工程;
g.上記の中性モノマー(B1)を重合させて、中性のクレイ連結発泡体を形成させる工程;
h.上記の中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.d.及びe.は任意の順に行うことができる。
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.上記モノマーを重合させて、中性のクレイ連結ゲル(B)を形成させる工程;
f.荷電したクレイ連結ゲル(A)を繊維に紡糸する工程;
g.中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解し、それによって荷電したクレイ連結ゲル(A)を形成させる工程;
を含み、工程a.、b.c.及びd.、並びに工程f.及びg.は、独立に任意の順に行うことができる。
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.上記中性モノマー(B1)を重合させて、中性のクレイ連結ゲルを形成させる工程;
f.上記の中性のクレイ連結ゲルをフィルムに成形する工程;
g.上記の中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.及びd.、並びに工程f.及びg.は、独立に任意の順に行うことができる。
本発明の「荷電した」ポリマーは、1つ以上の荷電した官能基(A1)、例えば、少なくとも2モル%、少なくとも10モル%、又は少なくとも20モル%の荷電した官能基を含むものであり、荷電した官能基はこのポリマーの全体として正又は負の電荷をもたらす。このポリマーは負に荷電していてもよく、その場合ポリマーは、負に荷電した官能基(A1)、例えば-CO2 −、-SO3 −、-O−、-S−、-PO3 −、及びそれらの誘導基を組み込んでいてよい。このポリマーはあるいは正に荷電されていることもでき、その場合は、ポリマーは、正に荷電した官能基(A1)を含んでいてもよく、例えば、荷電したアミン官能基及びその誘導基を含むポリマーであってもよい。その荷電した官能基の対イオンは、当技術分野で一般に公知の任意の対イオンであってよい。
本発明は、特定の物質の繊維、フィルム、又は発泡体(フォーム)を提供する。この繊維、フィルム、又は発泡体は、主成分に、可塑剤及び荷電したクレイ連結ゲル(A)を含む。本発明の繊維、フィルム、又は発泡体は、これらの2つの成分のみからなっていてもよく、あるいはさらなる成分を含んでいてもよい。
1.気泡の発生と成長
いくつかの利用可能な方法がある。例えば、
a.気体を液体中に泡立てる
b.液体中に気体を吹き込む
c.気体の蒸気圧が周囲の圧力よりも高くなる場合に、気泡が液体中で自発的に形成されることもできる
d.化学的方法又は物理的方法による気泡の核形成
e.2相システムも、固体/液体システム中で達成されうる。次にこの固相は固化工程の後に除去される。
固体の発泡体は固化工程において作られ、この工程はしばしば液相中でのモノマーの重合である。重合はラジカル機構によるものであることができる。段階的成長重合もありえる。重合温度は常温か、あるいは室温より上もしくは下であることができる。氷点より低い温度にて2相系で行われ、そこで水が相の1つである重合は、いわゆる冷却ゲル(cryogel)を作り出す。水を除去したときに、発泡体が作りだされる。
a.部分的に又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.任意選択により、粘度調節剤及び/又は界面活性剤を添加してもよい工程;
e.重合開始剤を添加する工程;
f.クレイナノ粒子(C)、可塑剤、及び中性モノマー(B1)の混合物を発泡させる工程;
g.上記の中性モノマー(B1)を重合させて、中性のクレイ連結発泡体を形成させる工程;
h.上記の中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.、d.及びe.は任意の順に行うことができる。
a.部分的に又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.上記のモノマーを重合して、中性のクレイ連結ゲル(B)を形成させる工程;
f.その帯電したクレイ連結ゲル(A)を繊維に紡糸する工程;
g.上記の中性官能基(B1)を荷電した官能基(A1)へと加水分解して、それによって、帯電したクレイ連結ゲル(A)を形成する工程、
を含み、工程a.、b.、c.及びd.、並びにf.及びg.は独立に任意の順に行うことができる。
a.部分的に又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.上記の中性モノマー(B1)を重合して、中性のクレイ連結ゲルを形成させる工程;
f.その中性のクレイ連結ゲルをフィルムに成形する工程;
g.上記の中性官能基(B1)を荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.及びd.、並びに工程f.及びg.は任意の順に行うことができる。
〔材料〕
アクリルアミド、ラポナイトXLS、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)、過硫酸カリウム(KPS)、及び酢酸ナトリウム・三水和物は、入手したまま用いた。脱イオン水も、試験において用いた。
ラポナイトXLS(13.5g)をエーレンマイヤーフラスコ中で、約30分間磁気式撹拌を用いて、脱イオン水(150g)中で剥離させた。アクリルアミド(15g)を不活性雰囲気下、室温で、その透明な剥離された分散液中に溶かした。TEMED(120μl)と最後にKPSの水溶液(7.5ml、2w/w(質量/質量)%)をその分散液に添加し、次にそれをガラス管に移し、30℃で24時間、重合させた。
〔化学組成〕
ポリアクリルアミド中のアミド基は、カルボキシレートアニオン基に部分的に加水分解されている。これは、FTIRスペクトルのカルボニル領域に見ることができる。
(調製)
〔処方〕
102.6gの超純水(Elga Maxima HPLCで作ったもの)
7.5gのラポナイトXLS(Rockwood Clay Additives社から供給を受けたもの)
10.0gのグリセロール(98%、VWR International AB社からのもの)
7.5gのアクリルアミド(>99%、Merck社から)
7.5mlの過硫酸カリウム溶液(超純水中の2%(w/w)の過硫酸カリウムからなる。過硫酸カリウムはMerck社から)
140μlのTEMED(N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン)(>99%、Fluka社から)
1.2gのDermocoll EHM100(EHEC)(Akzo Nobel社から)
〔処方〕
102.6gの超純水(Elga Maxima HPLCで作ったもの)
それぞれ3g、12g、又は15gのラポナイトXLS(Rockwood Clay Additives社から供給を受けたもの)。試料はそれぞれ2、8、及び10%(w/w)ラポナイトと記す。
20.0gのグリセロール(98%、VWR International AB社からのもの)
15.0gのアクリルアミド(>99%、Merck社から)
7.5mlの過硫酸カリウム溶液(超純水中の2%(w/w)の過硫酸カリウムからなる。過硫酸カリウムはMerck社から)
140μlのTEMED(N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン)(>99%、Fluka社から)
1.2gのDermocoll EHM100(EHEC)(Akzo Nobel社から)
次に、Dermocollに基づく溶液を添加し、混合物を15分間撹拌した。最後に、過硫酸カリウム溶液を添加した。得られた混合物を、蓋をもつ500mlのビーカーとガスの入口及び出口からなる反応容器に移した。バルーン撹拌機を、混合物を泡立てるために使用した。反応容器に窒素フローをして不活性雰囲気とし、次に上記混合物を添加した。
乾燥した試料を23℃及び50%RHで3日間貯蔵し、次に機械的解析を行った。
(クレイ連結ポリアクリルアミドゲルの調製)
112.4gの超純水(Elga Maxima HPLCで作ったもの)
15gのラポナイトXLS(Rockwood Clay Additives社から供給を受けたもの)
30.0gのグリセロール(98%、VWR International AB社からのもの)
15.0gのアクリルアミド(>99%、Merck社から)
7.5mlの過硫酸カリウム溶液(超純水中の2%(w/w)の過硫酸カリウムからなる。過硫酸カリウムはMerck社から)
120μlのTEMED(N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン)(>99%、Fluka社から)
繊維の作製を始める前に、少量のゲルをシリンジから押出して捨てた。
破断伸びを、引張試験機(Lloyd LRX)を使用して測定した。測定は、10Nのロードセルを使用して500mm/分の一定のクロスヘッド速度と0.02Nの予荷重(プレロード)にて行った。装置を図6に示し、矢印はこの繊維の位置を示す。
(クレイ連結ポリアクリルアミドゲルの調製)
112.4gの超純水(Elga Maxima HPLCで作ったもの)
15gのラポナイトXLS(Rockwood Clay Additives社から供給を受けたもの)
20.0gのグリセロール(98%、VWR International AB社からのもの)
15.0gのアクリルアミド(>99%、Merck社から)
7.5mlの過硫酸カリウム溶液(超純水中の2%(w/w)の過硫酸カリウムからなる。過硫酸カリウムはMerck社から)
120μlのTEMED(N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン)(>99%、Fluka社から)
ゲルをシリコーン被覆紙上に押し広げた。別のシリコーン被覆紙をそのゲルの上に置き、ゲルの長手方向にのし棒を使って薄い試料を得た。ゲルの付いた紙を2枚のガラス板の間に置き、その板を互いに対して押しつけ、四隅をクランプで固定した。48時間後、ガラス板を取り除き、試料を30℃の加熱オーブン中で3時間乾燥させた。このフィルムを試験までシリコーン被覆紙の間に貯蔵した。
破断伸びを、引張試験機(Lloyd LRX)を使用して測定した。測定は、10Nのロードセルを使用して500mm/分の一定のクロスヘッド速度と0.02Nの予荷重(プレロード)にて行った。
Claims (18)
- a.可塑剤と
b.荷電したクレイ連結ゲル(A)とを含む、繊維、フィルム、又は発泡体であって、
前記荷電したクレイ連結ゲル(A)が、荷電したポリマー(A’)によって架橋されたクレイナノ粒子(C)を含み、
任意の特定のクレイナノ粒子が、前記荷電したポリマー(A’)によって少なくとも1つの別のクレイナノ粒子と結合されており、
前記荷電したポリマー(A’)が、ポリアクリレート又はポリアクリルスルホネートであり、前記ポリアクリレートが、ペンダントのカルボキシレート-(CO 2 − )及び/又はペンダントのカルボン酸基-(CO 2 H)を含み、前記ポリアクリルスルホネートが、ペンダントのスルホネート-(SO 3 − )及び/又はペンダントのスルホン酸基-(SO 3 H)を含む、繊維、フィルム、又は発泡体。 - 前記クレイナノ粒子(C)が、モンモリロナイト、サポナイト、ノントロナイト、ラポナイト、バイデライト、鉄-サポナイト、ヘクトライト、フルオロヘクトライト、サウコナイト、スティブンサイト、マグダイト、バーミキュライト、カオリン鉱物(カオリナイト、ディッカイト、ナクライトが含まれる)、マイカ鉱物(イライトが含まれる)、クロライト鉱物、パリゴルスカイト、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の繊維、フィルム、又は発泡体。
- 前記クレイナノ粒子(C)が5〜500nmの平均粒径を有する、請求項1又は2に記載の繊維、フィルム、又は発泡体。
- 前記荷電したポリマー(A’)が、荷電したモノマーの量を基準にして、1モル%未満の有機バルク架橋剤しか含まない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維、フィルム、又は発泡体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の発泡体。
- 1つの領域から別の領域へと気孔サイズの傾斜を有する、請求項5に記載の発泡体。
- 1つの領域から別の領域へと増加するナノ粒子濃度を有する、請求項5に記載の発泡体。
- 少なくとも1種の粘度調節剤をさらに含む、請求項5〜7のいずれか一項に記載の発泡体。
- 以下の工程:
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.任意選択により、粘度調節剤及び/又は界面活性剤を添加してもよい工程;
e.重合開始剤を添加する工程;
f.クレイナノ粒子(C)、可塑剤、及び中性モノマー(B1)の混合物を発泡させる工程;
g.前記中性モノマー(B1)を重合させて、中性のクレイ連結発泡体を形成させる工程;
h.前記中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.、d.及びe.は任意の順に行うことができる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の発泡体材料の製造方法。 - 前記発泡工程を、発泡剤を用いて行う、請求項9に記載の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の繊維。
- 以下の工程:
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.前記モノマーを重合させて、中性のクレイ連結ゲル(B)を形成させる工程;
f.前記の荷電したクレイ連結ゲル(A)を繊維に紡糸する工程;
g.中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解し、それによって荷電したクレイ連結ゲル(A)を形成させる工程;
を含み、工程a.、b.、c.及びd.、並びに工程f.及びg.は、任意の順に行うことができる、請求項1〜4及び11のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のフィルム。
- 以下の工程:
a.部分的又は完全に剥離されたクレイナノ粒子(C)の水中分散物を準備する工程;
b.中性官能基(B1)を有する1種以上のモノマーを添加する工程;
c.可塑剤を添加する工程;
d.重合開始剤を添加する工程;
e.前記中性モノマー(B1)を重合させて、中性のクレイ連結ゲルを形成させる工程;
f.前記の中性のクレイ連結ゲルをフィルムに成形する工程;
g.前記の中性官能基(B1)を、荷電した官能基(A1)へと加水分解する工程、
を含み、工程a.、b.、c.及びd.、並びに工程f.及びg.は、任意の順に行うことができる、請求項1〜4及び13のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法。 - 吸収性物品における、請求項1〜7、11、及び13のいずれか一項に記載の発泡体、フィルム、又は繊維の使用。
- 請求項1〜7、11、及び13のいずれか一項に記載の発泡体、フィルム、又は繊維を含む吸収性物品。
- 前記発泡体、フィルム、又は繊維が、その発泡体、フィルム、又は繊維の弾性を利用するために、前記吸収性物品の1つ以上の部材に固定されている、請求項16に記載の吸収性物品。
- 吸収性コアを含み、前記吸収性コアが請求項1〜7、11、及び13のいずれか一項に記載された発泡体、フィルム、又は繊維のみからなる、吸収性物品。
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