JP7337377B2 - Polymer composite material, polymerizable monomer composition, and method for producing polymer composite material - Google Patents

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Description

本発明は、高分子複合材料、重合性単量体組成物及び高分子複合材料の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer composite material, a polymerizable monomer composition, and a method for producing a polymer composite material.

高分子材料は、例えば、フィルム、接着剤、コーティング剤、成形原料、塗料等に広く応用されており、電子部品、自動車部品、包装材等の分野において欠かすことのできない機能性材料である。特に近年では、各種分野において、より高性能かつ高精度の製品提供が求められていることから、高分子材料に対しても更なる高性能及び高機能化が求められており、様々な新しい高分子材料の研究開発が盛んに行われている。 Polymer materials are widely used, for example, in films, adhesives, coating agents, molding raw materials, paints, etc., and are indispensable functional materials in the fields of electronic parts, automobile parts, packaging materials, and the like. Especially in recent years, there is a demand in various fields to provide products with higher performance and higher precision. Research and development of molecular materials are actively carried out.

近年では、ホスト-ゲスト相互作用に代表される非共有結合的相互作用を巧みに利用して、様々な機能性を付与した高分子材料の開発も盛んである。例えば、特許文献1及び2等には、ホスト-ゲスト相互作用を利用した高分子材料が開示されている。このようなホスト-ゲスト相互作用を利用した高分子材料は、従来にはない優れた特性、例えば、優れた機械特性を有することから、新規な材料として、各分野から注目されている。 In recent years, the development of polymer materials with various functionalities has been actively developed by skillfully utilizing non-covalent interactions represented by host-guest interactions. For example, Patent Literatures 1 and 2 disclose polymer materials utilizing host-guest interaction. Polymeric materials utilizing such host-guest interactions are attracting attention from various fields as novel materials because they have excellent properties not conventionally available, such as excellent mechanical properties.

国際公開第2016/163550号WO2016/163550 国際公開第2018/159791号WO2018/159791

最近では、高分子材料自体に様々な機能性を付与することが求められているところ、例えば、機械的特性をさらに向上させる高分子材料の開発が強く求められている。高分子材料の性能を向上させる技術として、例えば、異種成分(例えば、セルロース材料)との複合化及びハイブリッド化等が考えられる。しかし、従来のホスト-ゲスト相互作用を利用した高分子材料は、その構造特性から異種材料と混ざりにくい性質があったことから、却ってそれぞれ単独の材料よりも性能が低下することがあり、必ずしも設計どおりに機能が発揮されるというわけではなかった。 Recently, there is a demand for imparting various functions to polymer materials themselves, and there is a strong demand for development of polymer materials that further improve mechanical properties, for example. Techniques for improving the performance of polymeric materials include, for example, compositing and hybridizing with different components (eg, cellulose materials). However, conventional polymer materials that utilize host-guest interactions have the property of being difficult to mix with different materials due to their structural characteristics. It didn't work as intended.

特に、低炭素化社会及び循環型社会構築に向けたバイオマス資源の有効活用が強く提唱されている昨今、セルロース材料のようなバイオマス資源を活用した高分子複合材料を得ることができれば、環境にも配慮した高機能性材料として、その利用価値は極めて高いものといえる。 In particular, the effective use of biomass resources for the construction of a low-carbon society and a recycling-oriented society has been strongly advocated in recent years. It can be said that its utility value is extremely high as a well-thought-out highly functional material.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、セルロース材料を有効活用することができ、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する高分子複合材料、及び、これを製造するために用いられる重合性単量体組成物、並びに高分子複合材料の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a polymer composite material that can effectively utilize a cellulose material and has excellent flexibility, toughness and hardness, and a polymer composite material used for producing the same It is an object of the present invention to provide a polymerizable monomer composition and a method for producing a polymer composite material.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定構造を有するホスト-ゲスト重合体と、セルロース材料とを水素結合を利用して複合化することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies aimed at achieving the above object, the present inventors achieved the above object by combining a host-guest polymer having a specific structure with a cellulose material using hydrogen bonding. I found that it can be done, and came to complete the present invention.

すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項1
セルロース材料と、ホスト基及びゲスト基を有する重合体とを含み、
前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
前記ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる1価の基であり、
前記重合体は、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含み、
前記セルロース材料は、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方であり、
前記セルロース材料は、前記重合体の少なくとも側鎖と水素結合を形成している、高分子複合材料。
項2
前記セルロース誘導体は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物で変性されたセルロースである、項1に記載の高分子複合材料。
項3
前記重合体の側鎖は、前記官能基Fと水素結合を形成している、項2に記載の高分子複合材料。
項4
前記ゲスト基の末端と、前記官能基Fとが水素結合を形成している、項3に記載の高分子複合材料。
項5
前記第3の構造単位の側鎖と、前記官能基Fとが水素結合を形成している、項3又は4に記載の高分子複合材料。
項6
前記第3の構造単位の側鎖末端及び前記ゲスト基の末端の少なくとも一方は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、項1~5のいずれか1項に記載の高分子複合材料。
項7
ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体を含む重合性単量体組成物であって、
前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなる、重合性単量体組成物。
項8
項1~6のいずれか1項に記載の高分子複合材料の製造に用いられる、項7に記載の重合性単量体組成物。
項9
高分子複合材料の製造方法であって、
ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の重合性単量体と、セルロース材料とを含む原料の重合反応を行う工程を備え、
前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなり、
前記セルロース材料は、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方である、製造方法。
項10
前記セルロース材料は、イオン性液体に溶解又は分散している、請求項9に記載の製造方法。
項11
前記セルロース誘導体は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物で変性されたセルロースである、項10に記載の製造方法。
項12
前記第3の重合性単量体の側鎖末端及び前記ゲスト基の末端の少なくとも一方は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、項9~11のいずれか1項に記載の製造方法。
項13
項1~6のいずれか1項に記載の高分子複合材料を含む、自己修復材料。
That is, the present invention includes, for example, the subject matter described in the following sections.
Item 1
comprising a cellulose material and a polymer having host and guest groups;
The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative,
The guest group is a monovalent group capable of penetrating the host group in a skewered manner,
The polymer comprises a structural unit having the host group in a side chain, a structural unit having a guest group in the side chain, and a third structural unit that does not have both the host group and the guest group,
the cellulose material is at least one of cellulose and a cellulose derivative;
The polymer composite material, wherein the cellulose material forms hydrogen bonds with at least side chains of the polymer.
Item 2
Item 2. The polymer composite material according to Item 1, wherein the cellulose derivative is cellulose modified with a compound having at least one functional group F selected from the group consisting of carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups and amido groups.
Item 3
Item 3. The polymer composite material according to Item 2, wherein the side chain of the polymer forms a hydrogen bond with the functional group F.
Item 4
Item 4. The polymer composite material according to item 3, wherein the end of the guest group and the functional group F form a hydrogen bond.
Item 5
Item 5. The polymer composite material according to Item 3 or 4, wherein the side chain of the third structural unit and the functional group F form a hydrogen bond.
Item 6
Items 1 to 5, wherein at least one of the side chain terminal of the third structural unit and the terminal of the guest group has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. The polymer composite material according to any one of .
Item 7
A polymerizable monomer composition comprising an inclusion complex formed from a polymerizable monomer having a host group and a polymerizable monomer having a guest group,
The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative,
The inclusion complex is a polymerizable monomer composition in which the guest group penetrates the host group in a skewed manner.
Item 8
Item 7. The polymerizable monomer composition according to Item 7, which is used for producing the polymer composite material according to any one of Items 1 to 6.
Item 9
A method for producing a polymer composite material, comprising:
an inclusion complex formed from a polymerizable monomer having a host group and a polymerizable monomer having a guest group; and a third polymerizable monomer not having both the host group and the guest group , a step of performing a polymerization reaction of a raw material containing a cellulose material,
The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative,
In the inclusion complex, the guest group penetrates the host group in a skewered manner,
The production method, wherein the cellulose material is at least one of cellulose and a cellulose derivative.
Item 10
10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the cellulose material is dissolved or dispersed in an ionic liquid.
Item 11
Item 11. The production method according to item 10, wherein the cellulose derivative is cellulose modified with a compound having at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amido group.
Item 12
At least one of the side chain terminal of the third polymerizable monomer and the terminal of the guest group has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. The production method according to any one of 9 to 11.
Item 13
A self-healing material comprising the polymeric composite material according to any one of Items 1 to 6.

本発明の高分子複合材料は、セルロース材料を有効活用することができ、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する。 The polymer composite material of the present invention can effectively utilize cellulosic materials and has excellent flexibility, toughness and hardness.

本発明の重合性単量体組成物は、前記高分子複合材料を製造するための原料として適している。 The polymerizable monomer composition of the present invention is suitable as a raw material for producing the polymer composite material.

本発明の高分子複合材料の製造方法は、簡便な方法でセルロース材料と、ホスト基及びゲスト基を有する重合体との高分子複合材料を製造することができる。 The method for producing a polymer composite material of the present invention can produce a polymer composite material of a cellulose material and a polymer having a host group and a guest group by a simple method.

製造例1-1において包接錯体を得るための反応スキームである。1 is a reaction scheme for obtaining an inclusion complex in Production Example 1-1. 実施例1-1において高分子複合材料を得るための反応スキームである。It is a reaction scheme for obtaining a polymer composite material in Example 1-1. 実施例1-1で得られた高分子複合材料のFT-IRスペクトルである。1 is an FT-IR spectrum of the polymer composite material obtained in Example 1-1. 実施例1-1で得られた高分子複合材料におけるクエン酸変性セルロースとホスト-ゲストポリマーとの水素結合を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing hydrogen bonding between the citric acid-modified cellulose and the host-guest polymer in the polymer composite material obtained in Example 1-1. (a)は、比較例1-1で得られた高分子材料、(b)は実施例1-1で得られた高分子複合材料のSEM像である。(a) is an SEM image of the polymer material obtained in Comparative Example 1-1, and (b) is an SEM image of the polymer composite material obtained in Example 1-1. 実施例1-1で得られた高分子複合材料及び比較例1-1で得られた高分子複合材料の引張試験の結果である。1 shows the results of a tensile test of the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer composite material obtained in Comparative Example 1-1. 実施例1-1で得られた高分子複合材料と、比較例1-2、1-3及び1-4で得られた高分子複合材料の引張試験の結果である。1 shows the results of a tensile test of the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer composite materials obtained in Comparative Examples 1-2, 1-3 and 1-4. 実施例1-1で得られた高分子複合材料と、実施例1-2で得られた高分子複合材料の引張試験の結果である。1 shows the results of a tensile test of the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer composite material obtained in Example 1-2.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In this specification, the expressions "contain" and "include" include the concepts of "contain", "include", "substantially consist of" and "consist only of".

1.高分子複合材料
本発明の高分子複合材料は、セルロース材料と、ホスト基及びゲスト基を有する重合体とを含む。本発明の高分子複合材料において、前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、前記ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる1価の基である。また、前記重合体は、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含む。さらに、前記セルロース材料は、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方であり、前記セルロース材料は、前記重合体の少なくとも側鎖と水素結合を形成している。
1. Polymeric Composite Material The polymeric composite material of the present invention comprises a cellulosic material and a polymer having host and guest groups. In the polymer composite material of the present invention, the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative, and the guest group skewers the host group. is a monovalent group that can penetrate into Further, the polymer includes a structural unit having the host group in a side chain, a structural unit having a guest group in the side chain, and a third structural unit that does not have both the host group and the guest group. . Furthermore, the cellulose material is at least one of cellulose and a cellulose derivative, and the cellulose material forms hydrogen bonds with at least side chains of the polymer.

本発明の高分子複合材料は、上記構成を有することで、セルロース材料を有効に活用された材料であって、特に、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する。なお、以下では、前述の「ホスト基及びゲスト基を有する重合体」を「重合体A」と表記する。 The polymer composite material of the present invention is a material that effectively utilizes a cellulose material by having the above structure, and has particularly excellent flexibility, toughness and hardness. In addition, below, the above-mentioned "polymer which has a host group and a guest group" is described as "polymer A."

(重合体A)
重合体Aは、ホスト基及びゲスト基を少なくとも有して形成される。より具体的に、重合体Aは、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含む。ホスト基及びゲスト基は、例えば、重合体Aの側鎖に化学結合(特には共有結合)して存在し得る。
(Polymer A)
Polymer A is formed having at least a host group and a guest group. More specifically, the polymer A has a structural unit having the host group in its side chain, a structural unit having a guest group in its side chain, and a third structure that does not have both the host group and the guest group. Including units. Host groups and guest groups can be present, for example, chemically bonded (particularly covalently bonded) to the side chains of polymer A.

<ホスト基>
重合体Aにおいて、ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基を示す。
<Host group>
In polymer A, the host group represents a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative.

シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリンが有する少なくとも1個の水酸基の水素原子が炭化水素基、アシル基及び-CONHR(Rはメチル基又はエチル基)からなる群より選ばれる少なくとも1種の基で置換された構造を有することが好ましい。つまり、シクロデキストリン誘導体とは、シクロデキストリン分子が他の有機基で置換された構造を有する分子をいう。ただし、シクロデキストリン誘導体は、少なくとも一つの水素原子又は一つの水酸基を有し、好ましくは少なくとも一つの水酸基を有する。なお、本発明においてホスト基は1価の基に限定されるものではなく、例えば、ホスト基は2価の基であってもよい。 In the cyclodextrin derivative, the hydrogen atom of at least one hydroxyl group of the cyclodextrin is substituted with at least one group selected from the group consisting of a hydrocarbon group, an acyl group and --CONHR (R is a methyl group or an ethyl group). It is preferable to have a structure In other words, a cyclodextrin derivative refers to a molecule having a structure in which a cyclodextrin molecule is substituted with another organic group. However, the cyclodextrin derivative has at least one hydrogen atom or one hydroxyl group, preferably at least one hydroxyl group. In addition, in the present invention, the host group is not limited to a monovalent group, and for example, the host group may be a divalent group.

なお、本明細書において、前述の「炭化水素基、アシル基及び-CONHR(Rはメチル基又はエチル基)からなる群より選ばれる少なくとも1種の基」を便宜上、「炭化水素基等」と表記することがある。 In the present specification, the aforementioned "at least one group selected from the group consisting of a hydrocarbon group, an acyl group and -CONHR (R is a methyl group or an ethyl group)" is referred to as a "hydrocarbon group or the like" for convenience. may be indicated.

ここで、念のための注記に過ぎないが、本明細書でのシクロデキストリンなる表記は、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリンからなる群より選ばれる少なくとも1種を意味する。従って、シクロデキストリン誘導体は、α-シクロデキストリン誘導体、β-シクロデキストリン誘導体及びγ-シクロデキストリン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種である。 Here, just to be sure, the notation cyclodextrin in this specification means at least one selected from the group consisting of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin. . Accordingly, the cyclodextrin derivative is at least one selected from the group consisting of α-cyclodextrin derivatives, β-cyclodextrin derivatives and γ-cyclodextrin derivatives.

ホスト基は、後記するゲスト基の貫通が容易になりやすいという点で、β-シクロデキストリン誘導体又はγ-シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基を含むことが好ましい。ホスト基がβ-シクロデキストリン誘導体又はγ-シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基を含む場合、その含有割合は、ホスト基の全量に対して、90モル%以上であることが好ましく、99モル%以上であることがさらに好ましく、また、100モル%であってもよい。 The host group may contain a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from the β-cyclodextrin derivative or γ-cyclodextrin derivative, in that penetration of the guest group described later is likely to be facilitated. preferable. When the host group contains a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a β-cyclodextrin derivative or a γ-cyclodextrin derivative, the content is 90 mol% of the total amount of the host group. It is preferably 99 mol % or more, more preferably 99 mol % or more, and may be 100 mol %.

ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であるが、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体において除される水素原子又は水酸基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体のどの部位であってもよい。 The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from the cyclodextrin or cyclodextrin derivative, but the hydrogen atom or hydroxyl group removed in the cyclodextrin or cyclodextrin derivative is cyclodextrin or cyclodextrin It may be any part of the dextrin derivative.

ここで、シクロデキストリン1分子が有する水酸基の全個数をNとした場合、α-シクロデキストリンはN=18、β-シクロデキストリンはN=21、γ-シクロデキストリンはN=24である。 Here, where N is the total number of hydroxyl groups possessed by one cyclodextrin molecule, α-cyclodextrin has N=18, β-cyclodextrin has N=21, and γ-cyclodextrin has N=24.

仮に、ホスト基がシクロデキストリン誘導体から1個の「水酸基」が除された1価の基である場合は、シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリン1分子あたり最大N-1個の水酸基の水素原子が炭化水素基等で置換されて形成される。他方、ホスト基がシクロデキストリン誘導体から1個の「水素原子」が除された1価の基である場合は、シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリン1分子あたり最大N個の水酸基の水素原子が炭化水素基等で置換され得る。 If the host group is a monovalent group obtained by removing one "hydroxyl group" from the cyclodextrin derivative, the cyclodextrin derivative is such that up to N-1 hydrogen atoms of hydroxyl groups per cyclodextrin molecule are carbonized. It is formed by substitution with a hydrogen group or the like. On the other hand, when the host group is a monovalent group obtained by removing one "hydrogen atom" from the cyclodextrin derivative, the cyclodextrin derivative is such that up to N hydroxyl hydrogen atoms per cyclodextrin molecule are hydrocarbons. may be substituted with groups and the like.

前記ホスト基は、シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基数のうちの70%以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換された構造を有することが好ましい。この場合、後記ゲスト基の貫通が容易になりやすい。前記ホスト基は、シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基数のうちの80%以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることがより好ましく、全水酸基数のうちの90%以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることが特に好ましい。 The host group preferably has a structure in which the hydrogen atoms of 70% or more of the total number of hydroxyl groups present in one molecule of cyclodextrin are substituted with the hydrocarbon group or the like. In this case, penetration of the guest group described later tends to be facilitated. In the host group, hydrogen atoms of 80% or more of the total number of hydroxyl groups present in one molecule of cyclodextrin are more preferably substituted with the hydrocarbon group or the like, and 90 of the total number of hydroxyl groups % or more of the hydrogen atoms of the hydroxyl groups are particularly preferably substituted with the aforementioned hydrocarbon groups or the like.

前記ホスト基は、α-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの13個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換された構造を有することが好ましい。前記ホスト基は、α-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの15個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることがより好ましく、全水酸基のうちの17個の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることが特に好ましい。 The host group preferably has a structure in which the hydrogen atoms of 13 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of α-cyclodextrin are substituted with the hydrocarbon group or the like. In the host group, hydrogen atoms of 15 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of α-cyclodextrin are more preferably substituted with the hydrocarbon group or the like. It is particularly preferable that the hydrogen atoms of one hydroxyl group are substituted with the above-mentioned hydrocarbon group or the like.

前記ホスト基は、β-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの15個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換された構造を有することが好ましい。前記ホスト基は、β-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの17個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることがより好ましく、全水酸基のうちの19個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることが特に好ましい。 The host group preferably has a structure in which the hydrogen atoms of 15 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of β-cyclodextrin are substituted with the hydrocarbon group or the like. In the host group, hydrogen atoms of 17 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of β-cyclodextrin are more preferably substituted with the hydrocarbon group or the like. It is particularly preferable that one or more hydrogen atoms of hydroxyl groups are substituted with the above hydrocarbon group or the like.

前記ホスト基は、γ-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの17個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換された構造を有することが好ましい。前記ホスト基は、γ-シクロデキストリン1分子中に存在する全水酸基のうちの19個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることがより好ましく、全水酸基のうちの21個以上の水酸基の水素原子が前記炭化水素基等で置換されていることが特に好ましい。 The host group preferably has a structure in which the hydrogen atoms of 17 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of γ-cyclodextrin are substituted with the hydrocarbon group or the like. In the host group, it is more preferable that hydrogen atoms of 19 or more hydroxyl groups out of all the hydroxyl groups present in one molecule of γ-cyclodextrin are substituted with the hydrocarbon group or the like, and 21 out of all the hydroxyl groups It is particularly preferable that one or more hydrogen atoms of hydroxyl groups are substituted with the above hydrocarbon group or the like.

前記ホスト基が2以上の炭化水素基を有する場合は、それらはすべて同一でもよいし、一部が異なっていてもよい。 When the host group has two or more hydrocarbon groups, all of them may be the same or some may be different.

前記ホスト基は、β-シクロデキストリン誘導体又はγ-シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であることが好ましい。この場合、ホスト基の開口部の直径が十分に大きいので、後記ゲスト基がホスト基を串刺し状に貫通しやすく、目的の高分子複合材料が得られやすい。中でも、前記ホスト基は、γ-シクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であることがより好ましく、この場合、得られる高分子複合材料は、特に優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有することができる。 The host group is preferably a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from a β-cyclodextrin derivative or a γ-cyclodextrin derivative. In this case, since the diameter of the opening of the host group is sufficiently large, the guest group described below easily penetrates the host group in a skewered manner, and the desired polymer composite material can be easily obtained. Among them, the host group is more preferably a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from the γ-cyclodextrin derivative. In this case, the obtained polymer composite material has particularly excellent flexibility. strength, toughness and hardness.

シクロデキストリン誘導体において、前記炭化水素基の種類は特に限定されない。前記炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、及びアルキニル基を挙げることができる。 In the cyclodextrin derivative, the type of hydrocarbon group is not particularly limited. Examples of the hydrocarbon groups include alkyl groups, alkenyl groups, and alkynyl groups.

前記炭化水素基の炭素数の数は特に限定されず、例えば、炭化水素基の炭素数は1~4個であることが好ましい。 The number of carbon atoms in the hydrocarbon group is not particularly limited, and for example, the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 1 to 4.

炭素数が1~4個である炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基を挙げることができる。炭化水素基がプロピル基及びブチル基である場合は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれであってもよい。 Specific examples of hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl and butyl groups. When the hydrocarbon group is a propyl group or a butyl group, it may be linear or branched.

炭化水素基は、本発明の効果が阻害されない限りは、置換基を有していてもよい。 The hydrocarbon group may have a substituent as long as the effects of the present invention are not impaired.

シクロデキストリン誘導体において、アシル基は、アセチル基、プロピオニル、ホルミル基等を例示することができる。アシル基は、さらに置換基を有することもできる。ホスト-ゲスト相互作用を形成しやすく、また、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する高分子複合材料を得やすいという観点から、アシル基は、アセチル基であることが好ましい。 In the cyclodextrin derivative, the acyl group can be exemplified by acetyl group, propionyl group, formyl group and the like. The acyl group can also have a substituent. The acyl group is preferably an acetyl group from the viewpoint of facilitating the formation of host-guest interaction and facilitating the production of a polymer composite material having excellent flexibility, toughness and hardness.

シクロデキストリン誘導体において、-CONHR(Rはメチル基又はエチル基)は、メチルカルバメート基又はエチルカルバメート基である。ホスト-ゲスト相互作用が形成されやすいという観点から、-CONHRは、エチルカルバメート基であることが好ましい。 In cyclodextrin derivatives, —CONHR (R is methyl or ethyl) is a methyl carbamate or ethyl carbamate group. -CONHR is preferably an ethyl carbamate group from the viewpoint of easy formation of host-guest interaction.

シクロデキストリン誘導体において、炭化水素基等は、アシル基が好ましく、アセチル基が特に好ましい。 In the cyclodextrin derivative, the hydrocarbon group or the like is preferably an acyl group, particularly preferably an acetyl group.

<ゲスト基>
重合体Aにおいて、前記ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる基であり、通常は、1価の基である。ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる限りはその種類は限定されない。
<Guest group>
In the polymer A, the guest group is a group capable of penetrating the host group in a skewed manner, and is usually a monovalent group. The type of the guest group is not limited as long as it can penetrate the host group in a skewed manner.

ゲスト基としては、例えば、置換基を有していてもよい炭素数6~30の直鎖又は分岐状の炭化水素基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基等が挙げられる。これらの基はいずれも、置換基はただ一つであってもよいし、二以上であってもよい。より具体的なゲスト基としては、 Examples of the guest group include an optionally substituted linear or branched hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkyl group, and a substituted an aryl group which may be substituted, a heteroaryl group which may have a substituent, and the like. Any of these groups may have only one substituent, or may have two or more substituents. As a more specific guest group,

中でも、ゲスト基は、置換基を有していてもよい炭素数8~18の鎖状アルキル基を少なくとも含むことが好ましい。 Among them, the guest group preferably contains at least a chain alkyl group having 8 to 18 carbon atoms which may have a substituent.

ゲスト基が置換基を有する場合、置換基の種類は特に限定されない。後記するように、重合体Aがセルロース材料と水素結合を形成しやすいという点で、ゲスト基は置換基を有していることが好ましく、特に、水素結合を形成することができる官能基であることが好ましい。 When the guest group has a substituent, the type of substituent is not particularly limited. As will be described later, the guest group preferably has a substituent, particularly a functional group capable of forming a hydrogen bond, in that the polymer A can easily form a hydrogen bond with the cellulose material. is preferred.

この観点から、ゲスト基が有する置換基は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、ウレア基、ウレタン基、イミド基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基であることが好ましく、中でもカルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基(以下、「官能基G」と表記する)であることがより好ましい。官能基Gは水酸基又はカルボキシ基であることがより好ましく、カルボキシ基であることが特に好ましい。 From this point of view, the substituent that the guest group has is preferably at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a urea group, a urethane group, an imide group and an amide group. More preferably, it is at least one functional group (hereinafter referred to as "functional group G") selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amido group. The functional group G is more preferably a hydroxyl group or a carboxy group, and particularly preferably a carboxy group.

ゲスト基が置換基を有する場合、斯かる置換基は、ゲスト基のどの部位にも結合していてもよい。置換基が水素結合を形成しやすく、また、ホスト基の貫通がより容易になりやすいという観点から、置換基のゲスト基への結合部位は、ゲスト基の末端側に近い程好ましく、ゲスト基の末端に結合していることが特に好ましい。ここでいうゲスト基の末端とは、ゲスト基の両端のうち、重合体Aの主鎖とは逆側の一端のことをいう。 If the guest group has a substituent, such substituent may be attached to any position on the guest group. From the viewpoint that the substituent easily forms a hydrogen bond and the penetration of the host group is facilitated, the binding site of the substituent to the guest group is preferably closer to the terminal side of the guest group. Terminal binding is particularly preferred. The terminal of the guest group as used herein means one end of the guest group opposite to the main chain of the polymer A among both ends of the guest group.

ゲスト基のさらなる具体例としては、前記官能基Gを有していてもよい炭素数8~18のアルキル基、官能基Gを有していてもよい1~2の分岐を有するアルキル基、官能基Gを有していてもよいフルオロアルキル基、官能基Gを有していてもよいジメチルシロキサン鎖誘導体、官能基Gを有していてもよい複素環を含む芳香族およびその誘導体に基づく基、官能基Gを有していてもよい多環性の飽和・不飽和の炭化水素基等が挙げられる。例えば、炭素数8~18のアルキル基は直鎖、環状、籠状のいずれでもよい。前記官能基Gを有していてもよい炭素数8~18のアルキル基としては、例えば、前記官能基Gを有していてもよいn-オクチル基、前記官能基Gを有していてもよいn-ノニル基、前記官能基Gを有していてもよいn-デシル基、前記官能基Gを有していてもよいn-ドデシル基、前記官能基Gを有していてもよいラウリル基、前記官能基Gを有していてもよいステアリル基である。製造が容易で、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する高分子複合材料を得やすいという観点から、ゲスト基は、末端にカルボキシ基又は水酸基を有する炭素数8~18のアルキル基であることが好ましい。 Further specific examples of the guest group include an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms which may have a functional group G, an alkyl group having 1 to 2 branches which may have a functional group G, a functional A fluoroalkyl group optionally having a group G, a dimethylsiloxane chain derivative optionally having a functional group G, an aromatic containing a heterocyclic ring optionally having a functional group G, and a group based on a derivative thereof , a polycyclic saturated/unsaturated hydrocarbon group optionally having a functional group G, and the like. For example, an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms may be linear, cyclic or cage-like. Examples of the alkyl group having 8 to 18 carbon atoms which may have the functional group G include, for example, an n-octyl group which may have the functional group G; n-nonyl group, n-decyl group optionally having functional group G, n-dodecyl group optionally having functional group G, lauryl optionally having functional group G A stearyl group which may have the functional group G described above. The guest group is an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms and having a carboxy group or a hydroxyl group at the end, from the viewpoint of easy production and easy production of a polymer composite material having excellent flexibility, toughness and hardness. is preferred.

重合体Aに含まれるゲスト基は1種又は2種以上とすることができ、製造が容易で安定な水素結合を形成しやすいという点において、重合体Aに含まれるゲスト基は1種であることが好ましい。 The number of guest groups contained in the polymer A may be one or two or more, and the number of guest groups contained in the polymer A is one in that production is easy and stable hydrogen bonds are likely to be formed. is preferred.

<重合体Aの構成単位>
重合体Aは、前述のように、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含む。以下、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位を「構造単位H」、側鎖に前記ゲスト基を有する構造単位を「構造単位G」と表記する。
<Constituent Unit of Polymer A>
As described above, the polymer A has a structural unit having the host group in its side chain, a structural unit having a guest group in its side chain, and a third structure that does not have both the host group and the guest group. Including units. Hereinafter, a structural unit having the host group in the side chain is referred to as "structural unit H", and a structural unit having the guest group in the side chain is referred to as "structural unit G".

<構造単位H>
構造単位Hは、側鎖に前記ホスト基を有する限りは特に限定されず、例えば、公知のホスト基含有重合性単量体(例えば、前記特許文献2に記載のホスト基含有重合性単量体)に由来する構造単位を広く適用することができる。
<Structural unit H>
Structural unit H is not particularly limited as long as it has the host group in its side chain. ) can be widely applied.

ホスト基含有重合性単量体としては、ホスト基を有し、かつ、重合性を示す官能基を有している限りは、特にその種類は限定されない。重合性を示す官能基の具体例としては、アルケニル基、ビニル基等の他、-OH、-SH、-NH、-COOH、-SOH、-POH、イソシアネート基、エポキシ基(グリシジル基)等が挙げられる。 The type of the host group-containing polymerizable monomer is not particularly limited as long as it has a host group and a functional group exhibiting polymerizability. Specific examples of functional groups exhibiting polymerizability include alkenyl groups, vinyl groups, and the like, as well as —OH, —SH, —NH 2 , —COOH, —SO 3 H, —PO 4 H, isocyanate groups, epoxy groups ( glycidyl group) and the like.

前記ホスト基含有重合性単量体の具体例としては、ラジカル重合性を有する官能基を有するビニル化合物にホスト基が結合した化合物を挙げることができる。ラジカル重合性を有する官能基は、炭素-炭素二重結合を含む基を挙げることができ、具体的には、アクリロイル基(CH=CH(CO)-)、メタクリロイル基(CH=CCH(CO)-)、その他、スチリル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。これらの炭素-炭素二重結合を含む基は、ラジカル重合性が阻害されない程度であればさらに置換基を有していてもよい。 A specific example of the host group-containing polymerizable monomer is a compound in which a host group is bonded to a vinyl compound having a radically polymerizable functional group. Examples of radically polymerizable functional groups include groups containing carbon-carbon double bonds, and specific examples include acryloyl groups (CH 2 =CH(CO)-), methacryloyl groups (CH 2 = CCH (CO)-), styryl group, vinyl group, allyl group and the like. These carbon-carbon double bond-containing groups may further have substituents to the extent that radical polymerizability is not inhibited.

ホスト基含有重合性単量体の具体例としては、前記ホスト基を有するビニル系の重合性単量体を挙げることができる。例えば、ホスト基含有ビニル系単量体は、下記の一般式(h1)で表される化合物を挙げることができる。 Specific examples of the host group-containing polymerizable monomer include vinyl-based polymerizable monomers having the host group. Examples of the host group-containing vinyl-based monomer include compounds represented by the following general formula (h1).

Figure 0007337377000001
Figure 0007337377000001

式(h1)中、Raは水素原子またはメチル基を表し、Rは前記ホスト基を表し、Rはヒドロキシル基、チオール基、1個以上の置換基を有していてもよいアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、1個の置換基を有していてもよいアミノ基、1個の置換基を有していてもよいアミド基、アルデヒド基及びカルボキシル基からなる群より選択される1価の基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基を表す。 In formula (h1), Ra represents a hydrogen atom or a methyl group, RH represents the host group, R1 represents a hydroxyl group, a thiol group, an alkoxy group optionally having one or more substituents, thioalkoxy group optionally having one or more substituents, alkyl group optionally having one or more substituents, amino group optionally having one substituent, one represents a divalent group formed by removing one hydrogen atom from a monovalent group selected from the group consisting of an optionally substituted amide group, an aldehyde group and a carboxyl group.

あるいは、ホスト基含有重合性単量体は、下記の一般式(h2)で表される化合物を挙げることができる。 Alternatively, the host group-containing polymerizable monomer can include compounds represented by the following general formula (h2).

Figure 0007337377000002
Figure 0007337377000002

式(h2)中、Ra、R及びRはそれぞれ式(h1)のRa、R及びRと同義である。 In formula (h2), Ra, R H and R 1 have the same meanings as Ra, R H and R 1 in formula (h1).

さらには、ホスト基含有重合性単量体は、下記の一般式(h3)で表される化合物を挙げることができる。 Furthermore, examples of host group-containing polymerizable monomers include compounds represented by the following general formula (h3).

Figure 0007337377000003
Figure 0007337377000003

式(h3)中、Ra、R及びRはそれぞれ式(h1)のRa、R及びRと同義である。nは1~20、好ましくは1~10、より好ましくは1~5の整数である。Rbは、水素又は炭素数1~20のアルキル基(好ましくは炭素数1~10のアルキル基、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基)を示す。 In formula (h3), Ra, R H and R 1 have the same definitions as Ra, R H and R 1 in formula (h1). n is an integer of 1-20, preferably 1-10, more preferably 1-5. Rb represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).

なお、式(h1)、(h2)及び(h3)で表されるホスト基含有重合性単量体におけるホスト基Rは、シクロデキストリン又はその誘導体から1個の水酸基が除された1価の基である場合の例である。 The host group RH in the host group-containing polymerizable monomers represented by formulas (h1), (h2) and (h3) is a monovalent This is an example in the case of being a group.

また、ホスト基含有重合性単量体は、式(h1)、式(h2)及び式(h3)で表される化合物のうちの1種単独とすることができ、あるいは2種以上を含むことができる。この場合、式(h1)、式(h2)及び式(h3)のRaは互いに同一又は異なる場合がある。同様に、式(h1)、式(h2)及び式(h3)のR、並びに式(h1)、式(h2)及び式(h3)のRは各々互いに同一又は異なる場合がある。 In addition, the host group-containing polymerizable monomer may be one of the compounds represented by formula (h1), formula (h2) and formula (h3), or may contain two or more of them. can be done. In this case, Ra in formula (h1), formula (h2) and formula (h3) may be the same or different. Similarly, R H in formula (h1), formula (h2) and formula (h3) and R 1 in formula (h1), formula (h2) and formula (h3) may each be the same or different.

式(h1)~(h3)で定義される置換基は、特に限定されない。例えば、置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、スルホン基、シアノ基等を挙げることができる。 Substituents defined in formulas (h1) to (h3) are not particularly limited. For example, substituents include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms, halogen atoms, carboxyl groups, carbonyl groups, sulfonyl groups, sulfone groups, cyano and the like.

式(h1)~(h3)において、Rが1個の置換基を有していてもよいアミノ基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アミノ基の窒素原子がC=C二重結合の炭素原子と結合し得る。 In formulas (h1) to (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an optionally substituted amino group, amino A nitrogen atom of the group may be attached to the carbon atom of the C═C double bond.

式(h1)~(h3)において、Rが1個の置換基を有していてもよいアミド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アミド基の炭素原子がC=C二重結合の炭素原子と結合し得る。 In formulas (h1) to (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an amide group optionally having one substituent, then amide A carbon atom of the group may be attached to the carbon atom of the C═C double bond.

式(h1)~(h3)において、Rがアルデヒド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アルデヒド基の炭素原子がC=C二重結合の炭素原子と結合し得る。 In formulas (h1) to (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an aldehyde group, the carbon atom of the aldehyde group is a C=C double bond. It can bond with a carbon atom.

式(h1)~(h3)において、Rがカルボキシル基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基である場合、カルボキシル基の炭素原子がC=C二重結合の炭素原子と結合し得る。 In formulas (h1) to (h3), when R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from a carboxyl group, the carbon atom of the carboxyl group is a C=C double bond. It can bond with a carbon atom.

式(h1)~(h3)で表されるホスト基含有重合性単量体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル誘導体(すなわち、Rが-COO-)、(メタ)アクリルアミド誘導体(すなわち、Rが-CONH-又は-CONR-であり、Rは前記置換基と同義である)であることが好ましい。前記-CONR-のRとしては、例えば、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、炭素数1~6のアルキル基が特に好ましい。 Host group-containing polymerizable monomers represented by formulas (h1) to (h3) are, for example, (meth)acrylic acid ester derivatives (that is, R 1 is —COO—), (meth)acrylamide derivatives (that is, R 1 is -CONH- or -CONR-, and R is the same as defined above for the substituent). R in -CONR- is, for example, preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」または「メタクリル」を、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」または「メタクリレート」を、「(メタ)アリル」とは「アリル」または「メタリル」を意味する。 In this specification, "(meth)acryl" means "acrylic" or "methacryl", "(meth)acrylate" means "acrylate" or "methacrylate", and "(meth)allyl" means " Means "allyl" or "methallyl".

本発明において、ホスト基含有重合性単量体の具体例として、下記式(h1-7)、(h1-8)、及び、(h1-9)で表される化合物を挙げることができる。 In the present invention, specific examples of the host group-containing polymerizable monomer include compounds represented by the following formulas (h1-7), (h1-8) and (h1-9).

Figure 0007337377000004
Figure 0007337377000004

式(h1-7)、(h1-8)及び(h1-9)で表される化合物は、式(h1)においてRが-CONH-であって、それぞれ、α-シクロデキストリン誘導体、β-シクロデキストリン誘導体、γ-シクロデキストリン誘導体から一個の水酸基が除されたホスト基を有している。また、いずれも、シクロデキストリン誘導体におけるN-1個の水酸基の水素原子がアセチル基(各式において「Ac」と表示)で置換されている。 Compounds represented by formulas (h1-7), (h1-8) and ( h1-9 ) are α-cyclodextrin derivatives and β- It has a host group obtained by removing one hydroxyl group from a cyclodextrin derivative or a γ-cyclodextrin derivative. In both cases, hydrogen atoms of N−1 hydroxyl groups in the cyclodextrin derivatives are substituted with acetyl groups (denoted as “Ac” in each formula).

前記ホスト基含有重合性単量体の製造方法は特に限定されず、例えば、公知の製造方法を広く採用することができる。例えば、前述の特許文献2に記載のホスト基含有重合性単量体の製造方法(具体的には、ホスト基含有ビニル系単量体の製造方法又はホスト基含有非ビニル系単量体の製造方法)と同様の製造方法を採用することとができる。 The method for producing the host group-containing polymerizable monomer is not particularly limited, and for example, a wide range of known production methods can be employed. For example, the method for producing a host group-containing polymerizable monomer described in Patent Document 2 (specifically, the method for producing a host group-containing vinyl monomer or the production of a host group-containing non-vinyl monomer method) can be adopted.

<構造単位G>
構造単位Gは、側鎖に前記ゲスト基を有する限りは特に限定されず、例えば、公知のホスト基含有重合性単量体(例えば、前記特許文献2に記載のゲスト基含有重合性単量体)に由来する構造単位を広く適用することができる。
<Structural unit G>
Structural unit G is not particularly limited as long as it has the guest group in its side chain. ) can be widely applied.

ゲスト基含有重合性単量体としては、ゲスト基を有し、かつ、重合性を示す官能基を有している限りは、特にその種類は限定されない。重合性を示す官能基の具体例としては、アルケニル基、ビニル基等の他、-OH、-SH、-NH、-COOH、-SOH、-POH、イソシアネート基、エポキシ基(グリシジル基)等が挙げられる。 The type of the guest group-containing polymerizable monomer is not particularly limited as long as it has a guest group and a functional group exhibiting polymerizability. Specific examples of functional groups exhibiting polymerizability include alkenyl groups, vinyl groups, and the like, as well as —OH, —SH, —NH 2 , —COOH, —SO 3 H, —PO 4 H, isocyanate groups, epoxy groups ( glycidyl group) and the like.

前記ゲスト基含有重合性単量体の具体例としては、ラジカル重合性を有する官能基を有するビニル化合物に前記ゲスト基が結合した化合物を挙げることができる。ラジカル重合性を有する官能基は、炭素-炭素二重結合を含む基を挙げることができ、具体的には、アクリロイル基(CH=CH(CO)-)、メタクリロイル基(CH=CCH(CO)-)、その他、スチリル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。これらの炭素-炭素二重結合を含む基は、ラジカル重合性が阻害されない程度であればさらに置換基を有していてもよい。 A specific example of the guest group-containing polymerizable monomer is a compound in which the guest group is bonded to a vinyl compound having a radically polymerizable functional group. Examples of radically polymerizable functional groups include groups containing carbon-carbon double bonds, and specific examples include acryloyl groups (CH 2 =CH( CO )-), methacryloyl groups (CH 2 =CCH (CO)-), styryl group, vinyl group, allyl group and the like. These carbon-carbon double bond-containing groups may further have substituents to the extent that radical polymerizability is not inhibited.

ゲスト基含有重合性単量体の具体例としては、前記ゲスト基が結合したビニル系の重合性単量体を挙げることができる。 Specific examples of the guest group-containing polymerizable monomer include vinyl-based polymerizable monomers to which the guest group is bonded.

例えば、ゲスト基含有ビニル系単量体は、下記の一般式(g1)で表される化合物を挙げることができる。 Examples of the guest group-containing vinyl-based monomer include compounds represented by the following general formula (g1).

Figure 0007337377000005
Figure 0007337377000005

式(g1)中、Raは水素原子またはメチル基を示し、Rは前記ゲスト基を示し、Rは式(h1)のRと同義である。 In formula (g1), Ra represents a hydrogen atom or a methyl group, RG represents the guest group, and R2 has the same definition as R1 in formula (h1).

式(g1)で表される重合性単量体の中でも、(メタ)アクリル酸エステル又はその誘導体(すなわち、Rが-COO-)、(メタ)アクリルアミド又はその誘導体(すなわち、Rが-CONH-又は-CONR-であり、Rは前記置換基と同義である)であることが好ましい。この場合、重合反応が進みやすく、また、得られる高分子複合材料の靭性及び強度もより高くなり得る。 Among the polymerizable monomers represented by formula (g1), (meth)acrylic acid esters or derivatives thereof (that is, R 2 is —COO—), (meth)acrylamides or derivatives thereof (that is, R 1 is — CONH- or -CONR-, where R is the same as defined above for the substituent). In this case, the polymerization reaction proceeds easily, and the toughness and strength of the resulting polymer composite material can be increased.

ゲスト基含有ビニル系単量体の具体例としては、12-(メタ)アクリルアミドドデンカン酸、(メタ)アクリル酸(12-アミノドデシル)、(メタ)アクリル酸(12-ヒドロキシドデシル)等を挙げることができる。 Specific examples of the guest group-containing vinyl monomer include 12-(meth)acrylamidodecanoic acid, (12-aminododecyl)acrylic acid, (12-hydroxydodecyl)acrylic acid (meth)acrylic acid, and the like. be able to.

ゲスト基含有ビニル系単量体は、公知の方法で製造することができる。また、ゲスト基含有重合性単量体は、市販品を使用することもできる。 A guest group-containing vinyl-based monomer can be produced by a known method. Moreover, a commercial item can also be used for a guest group containing polymerizable monomer.

<第3の構造単位>
第3の構造単位は、側鎖に前記ホスト基及びゲスト基を有していない限りは特に限定されず、例えば、前記ホスト基含有重合性単量体及び前記ゲスト基含有重合性単量体と共重合可能な各種の重合性単量体(以下、「重合性単量体C」という)に由来する構造単位を広く適用することができる。
<Third Structural Unit>
The third structural unit is not particularly limited as long as it does not have the host group and the guest group in the side chain. For example, the host group-containing polymerizable monomer and the guest group-containing polymerizable monomer Structural units derived from various copolymerizable polymerizable monomers (hereinafter referred to as "polymerizable monomer C") can be widely applied.

重合性単量体Cとしては、公知である各種のビニル系重合性単量体を挙げることができる。ビニル系重合性単量体の具体例としては、下記一般式(a1)で表される化合物を挙げることができる。 Examples of the polymerizable monomer C include various known vinyl polymerizable monomers. Specific examples of vinyl polymerizable monomers include compounds represented by the following general formula (a1).

Figure 0007337377000006
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式(a1)中、Raは水素原子またはメチル基、Rはハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、1個の置換基を有していてもよいアミノ基又はその塩、1個の置換基を有していてもよいカルボキシル基又はその塩、1個以上の置換基を有していてもよいアミド基又はその塩、1個以上の置換基を有していてもよいフェニル基を示す。 In formula (a1), Ra is a hydrogen atom or a methyl group, R3 is a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, an amino group optionally having one substituent or a salt thereof, one substituent A carboxyl group optionally having one or more substituents or a salt thereof, an amide group optionally having one or more substituents or a salt thereof, and a phenyl group optionally having one or more substituents.

式(a1)中、Rが1個の置換基を有するカルボキシル基である場合、カルボキシル基の水素原子が炭素数1~20の炭化水素基、ヒドロキシアルキル基(例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基)、メトキシポリエチレングリコール(エチレングリコールのユニット数は1~20、好ましくは1~10、特に好ましくは、2~5)、エトキシポリエチレングリコール(エチレングリコールのユニット数は1~20、好ましくは1~10、特に好ましくは、2~5)等で置換されたカルボキシル基(すなわち、エステル)が挙げられる。炭素数1~20の炭化水素基は、炭素数1~15であることが好ましく、2~10であることが好ましい。炭化水素基は、直鎖及び分岐のいずれであってもよい。 In formula (a1), when R 3 is a carboxyl group having one substituent, the hydrogen atom of the carboxyl group is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group (e.g., hydroxymethyl group, 1- hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group), methoxypolyethylene glycol (the number of ethylene glycol units is 1 to 20, preferably 1 to 10, particularly preferably 2 to 5), ethoxypolyethylene glycol (the number of ethylene glycol units is 1 to 20, preferably 1 to 10, particularly preferably 2 to 5) substituted carboxyl groups (ie, esters). The hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms. The hydrocarbon group may be linear or branched.

式(a1)中、Rが1個以上の置換基を有するアミド基、すなわち、第2級アミド又は第3級アミドである場合、第1級アミドの1個の水素原子又は2個の水素原子が互いに独立に炭素数1~20の炭化水素基又はヒドロキシアルキル基(例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基)で置換されたアミド基が挙げられる。炭素数1~20の炭化水素基は、炭素数1~15であることが好ましく、2~10であることが好ましい。炭化水素基は、直鎖及び分岐のいずれであってもよい。 In formula (a1), when R 3 is an amide group having one or more substituents, i.e., a secondary amide or a tertiary amide, one hydrogen atom or two hydrogen atoms of the primary amide Examples include amide groups in which atoms are independently substituted with a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydroxyalkyl group (eg, hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group). The hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms. The hydrocarbon group may be linear or branched.

重合性単量体Cは、後記するように、重合体Aがセルロース材料と水素結合を形成しやすいという点で、その側鎖に水素結合を形成することができる官能基を有していることが好ましい。この観点から、重合性単量体Cの側鎖には、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基(以下、「官能基C」と表記する)を有していることが好ましく、中でも官能基Cは水酸基又はカルボキシ基であることがより好ましく、水酸基であることが特に好ましい。 As will be described later, the polymerizable monomer C has a functional group capable of forming a hydrogen bond on its side chain in that the polymer A easily forms a hydrogen bond with the cellulose material. is preferred. From this point of view, the side chain of the polymerizable monomer C contains at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group (hereinafter referred to as "functional group C"). Among them, the functional group C is more preferably a hydroxyl group or a carboxyl group, and particularly preferably a hydroxyl group.

重合性単量体Cがその側鎖に水素結合を形成することができる官能基を有する場合、斯かる官能基は、側鎖のどの部位にも結合していてもよい。重合体Aが水素結合を形成しやすいという観点から、前記官能基の重合性単量体C側鎖への結合部位は、末端側に近い程好ましく、末端に結合していることが特に好ましい。ここでいう重合性単量体C側鎖の末端とは、重合体Aの主鎖とは逆側の一端のことをいう。 When the polymerizable monomer C has a functional group capable of forming a hydrogen bond on its side chain, such functional group may be attached to any site of the side chain. From the viewpoint that the polymer A easily forms a hydrogen bond, the binding site of the functional group to the side chain of the polymerizable monomer C is preferably closer to the terminal side, and is particularly preferably bound to the terminal. The end of the polymerizable monomer C side chain as used herein means one end of the polymer A on the side opposite to the main chain.

重合性単量体Cの具体例としては、(メタ)アクリル酸、アリルアミン、無水マレイン酸、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、該酢酸ビニルと加水分解物の混合物、N、N-ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン等が挙げられる。これらは1種単独で使用でき、又は2種以上を併用できる。 Specific examples of the polymerizable monomer C include (meth)acrylic acid, allylamine, maleic anhydride, N-hydroxymethyl(meth)acrylamide, N-hydroxymethyl(meth)acrylate, 2-hydroxyethyl(meth)acrylamide , hydroxymethyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, vinyl acetate, mixtures of the vinyl acetate and hydrolysates, N,N-dimethylacrylamide, acryloylmorpholine and the like. These can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together.

<重合体Aの構造>
重合体Aにおいて、ホスト基及びゲスト基の含有割合は特に制限されない。構造単位H(つまり、ホスト基)の含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として0.01~10モル%とすることができる。この場合、得られる高分子複合材料の柔軟性、強靭性及び硬さもより優れる。構造単位Hの含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として0.05モル%以上であることが好ましく、0.1モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることがさらに好ましく、0.5モル%以上であることが特に好ましい。また、構造単位Hの含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として8モル%以下であることが好ましく、6モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましく、4モル%以下であることが特に好ましい。
<Structure of polymer A>
The content ratio of the host group and the guest group in the polymer A is not particularly limited. The content of structural unit H (that is, host group) can be, for example, 0.01 to 10 mol % based on the total amount of structural unit H, structural unit G and third structural unit. In this case, the flexibility, toughness and hardness of the polymer composite material obtained are also better. The content of the structural unit H is, for example, preferably 0.05 mol% or more, and preferably 0.1 mol% or more based on the total amount of the structural unit H, the structural unit G and the third structural unit. It is more preferably 0.2 mol % or more, and particularly preferably 0.5 mol % or more. Further, the content of the structural unit H is preferably 8 mol% or less, more preferably 6 mol% or less, based on the total amount of the structural unit H, the structural unit G and the third structural unit, for example. , is more preferably 5 mol % or less, and particularly preferably 4 mol % or less.

重合体Aにおいて、構造単位G(つまり、ゲスト基)の含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として0.01~10モル%とすることができる。この場合、得られる高分子複合材料は優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する。構造単位Gの含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として0.05モル%以上であることが好ましく、0.1モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることがさらに好ましく、0.5モル%以上であることが特に好ましい。また、構造単位Gの含有割合は、例えば、構造単位H、構造単位G及び第3の構造単位の全量を基準として8モル%以下であることが好ましく、6モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましく、4モル%以下であることが特に好ましい。 In the polymer A, the content of the structural unit G (that is, the guest group) is, for example, 0.01 to 10 mol% based on the total amount of the structural unit H, the structural unit G and the third structural unit. can. In this case, the resulting polymer composite has excellent flexibility, toughness and hardness. The content of the structural unit G is, for example, preferably 0.05 mol% or more, preferably 0.1 mol% or more, based on the total amount of the structural unit H, the structural unit G and the third structural unit. It is more preferably 0.2 mol % or more, and particularly preferably 0.5 mol % or more. Further, the content of the structural unit G is preferably 8 mol% or less, more preferably 6 mol% or less, based on the total amount of the structural unit H, the structural unit G and the third structural unit, for example. , is more preferably 5 mol % or less, and particularly preferably 4 mol % or less.

重合体Aは、構造単位H(側鎖に前記ホスト基を有する構造単位)と、構造単位G(側鎖にゲスト基を有する構造単位)と、第3の構造単位(前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない構造単位)を含む限り、本発明の効果が阻害されない程度に他の単量体単位を含むことができる。重合体Aが他の単量体単位を含む場合、その構造単位の含有割合は、重合体Aの全質量に対して5質量%以下、好ましくは1質量%以下、より好ましくは、0.1質量%以下、特に好ましくは0.05質量%以下とすることができる。 Polymer A includes a structural unit H (a structural unit having the host group in its side chain), a structural unit G (a structural unit having a guest group in its side chain), and a third structural unit (the host group and the guest other monomeric units can be included to the extent that the effects of the present invention are not hindered. When the polymer A contains other monomer units, the content of the structural unit is 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass, based on the total mass of the polymer A. % by mass or less, particularly preferably 0.05 mass % or less.

重合体Aは、ランダムポリマー、ブロックポリマー、交互共重合体等のいずれの形態であってもよい。通常、重合体Aは、ランダムポリマーになり得る。また、重合体Aは、架橋構造、枝分かれ構造をとることもできるが、重合体Aは、直鎖状構造あるいは非架橋構造を有することが好ましい。 The polymer A may be in any form such as random polymer, block polymer, alternating copolymer and the like. Generally, polymer A can be a random polymer. Moreover, the polymer A can have a crosslinked structure or a branched structure, but it preferably has a linear structure or a non-crosslinked structure.

重合体Aの分子量(例えば、重量平均分子量)は特に限定されず、例えば、一般的なラジカル重合で得られる高分子化合物の分子量と同程度の範囲とすることができる。 The molecular weight (for example, weight-average molecular weight) of polymer A is not particularly limited, and can be, for example, in the same range as the molecular weight of a polymer compound obtained by general radical polymerization.

重合体Aは、上述したように、セルロース材料と水素結合を形成しやすい観点から、前記ゲスト基の末端は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基(つまり、官能基G)を有することが好ましい。また、重合体Aにおいて、前記第3の構造単位の側鎖は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基(官能基C)を有することが好ましい。 As described above, the polymer A has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group at the end of the guest group from the viewpoint of facilitating the formation of hydrogen bonds with the cellulose material. It is preferred to have a group (that is, functional group G). Moreover, in the polymer A, the side chain of the third structural unit preferably has at least one functional group (functional group C) selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. .

従って、重合体Aは、セルロース材料と水素結合を形成しやすい観点から、前記第3の構造単位の側鎖末端及び前記ゲスト基の末端の少なくとも一方は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より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く、重合体Aは、前記第3の構造単位の側鎖末端及び前記ゲスト基の末端の両方が、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有することがより好ましい。例えば、重合体Aは、前記第3の構造単位の側鎖末端が水酸基、前記ゲスト基の末端がカルボキシ基である構造を有することが挙げられる。 Therefore, from the viewpoint that the polymer A easily forms a hydrogen bond with the cellulose material, at least one of the terminal of the side chain of the third structural unit and the terminal of the guest group is a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, or an amide group. It is preferable that the polymer A has at least one functional group selected from the group consisting of: both the side chain terminal of the third structural unit and the terminal of the guest group are a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and at least one functional group selected from the group consisting of an amide group. For example, the polymer A may have a structure in which the terminal of the side chain of the third structural unit is a hydroxyl group and the terminal of the guest group is a carboxy group.

重合体Aは、ホスト基と、このホスト基を貫通することができるゲスト基を有することから、例えば、ある重合体Aのホスト基の環内を、他の重合体Aのゲスト基が串刺し状に貫通し、これにより、重合体Aどうしの架橋構造が形成される。もちろん、重合体Aの種類によっては、同一分子内においてもホスト基の環内をゲスト基が串刺し状に貫通する場合はある。重合体Aがこのような架橋構造を形成することができることで、高分子複合材料は、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有することができる。 The polymer A has a host group and a guest group capable of penetrating the host group. , thereby forming a crosslinked structure between the polymers A. Of course, depending on the type of polymer A, the guest group may penetrate the ring of the host group in a skewed manner even within the same molecule. The ability of the polymer A to form such a crosslinked structure enables the polymer composite material to have excellent flexibility, toughness and hardness.

なお、重合体Aのホスト基を貫通するゲスト基は、通常は一つであるが、例えば、ホスト基とゲスト基のサイズによっては、二つのゲスト基がホスト基を貫通することもある。 Generally, one guest group penetrates the host group of the polymer A, but two guest groups may penetrate the host group, depending on the sizes of the host group and the guest group, for example.

重合体Aの製造方法は特に限定されず、公知の高分子化合物の製造方法を広く採用することができる。また、後記する高分子複合材料の製造方法の項で説明するように、重合体Aは本発明の高分子複合材料を製造する過程で製造することもできる。 The method for producing polymer A is not particularly limited, and a wide range of known methods for producing polymer compounds can be employed. In addition, as will be described later in the section on the method for producing the polymer composite material, the polymer A can also be produced during the process of producing the polymer composite material of the present invention.

(セルロース材料)
本発明の高分子複合材料において、前記セルロース材料は、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方を採用することができる。中でも、前記重合体Aとの水素結合が起こりやすい観点から、セルロース材料は、セルロース誘導体であることが好ましい。
(cellulose material)
In the polymer composite material of the present invention, at least one of cellulose and cellulose derivatives can be employed as the cellulose material. Among them, the cellulose material is preferably a cellulose derivative from the viewpoint that hydrogen bonding with the polymer A is likely to occur.

前記セルロース誘導体は、例えば、セルロースが他の官能基で修飾された化合物であり、いわゆる変性セルロースと称することもできる。具体的にセルロース誘導体は、セルロースを構成している構造単位における水酸基又は該水酸基の水素原子が、他の官能基で置換された構造を有する。好ましくは、セルロースを構成している構造単位における水酸基が、他の官能基で置換された構造を有する。 The cellulose derivative is, for example, a compound obtained by modifying cellulose with other functional groups, and can also be referred to as so-called modified cellulose. Specifically, a cellulose derivative has a structure in which a hydroxyl group in a structural unit constituting cellulose or a hydrogen atom of the hydroxyl group is substituted with another functional group. Preferably, it has a structure in which hydroxyl groups in structural units constituting cellulose are substituted with other functional groups.

前記セルロース誘導体は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物で変性されたセルロースであることが好ましい。つまり、前記セルロース誘導体は、セルロースを構成している構造単位(グルコースユニット)における水酸基が、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fで置換された構造を有することが好ましい。この場合、セルロース材料は、前記重合体Aとの水素結合が起こりやすいので、高分子複合材料は、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有することができる。 The cellulose derivative is preferably cellulose modified with a compound having at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amido group. That is, in the cellulose derivative, the hydroxyl group in the structural unit (glucose unit) constituting cellulose is substituted with at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. Having a structure is preferred. In this case, since the cellulose material is likely to form hydrogen bonds with the polymer A, the polymer composite material can have excellent flexibility, toughness and hardness.

中でも、前記セルロース誘導体において、前記官能基Fは、カルボキシ基及び水酸基からなる群より選ばれる1種であることが好ましい。 Among them, in the cellulose derivative, the functional group F is preferably one selected from the group consisting of a carboxy group and a hydroxyl group.

セルロース誘導体は、例えば、セルロースを、前記官能基(例えば、官能基F)を有する化合物で変性させることで得ることができる。ここで、前記官能基を有する化合物を「化合物F」と表記する。 A cellulose derivative can be obtained, for example, by modifying cellulose with a compound having the functional group (eg, functional group F). Here, the compound having the functional group is referred to as "compound F".

化合物Fとしては、例えば、カルボキシ基を有する化合物、水酸基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、アミド基を有する化合物が挙げられ、これらは、例えば、公知の化合物を広く採用することができる。 Compound F includes, for example, a compound having a carboxy group, a compound having a hydroxyl group, a compound having an amino group, and a compound having an amide group. For these, for example, a wide range of known compounds can be employed.

具体的に、化合物Fとしては、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸、シュウ酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、マロン酸等を挙げることができる。中でも、セルロース誘導体の製造が容易であり、また、重合体Aとの水素結合も起こりやすいという観点から、化合物Fはクエン酸であることが好ましい。 Specific examples of compound F include citric acid, succinic acid, malic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimesic acid, oxalic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, and malonic acid. be able to. Among them, the compound F is preferably citric acid from the viewpoint that the production of the cellulose derivative is easy and hydrogen bonding with the polymer A is likely to occur.

従って、セルロース誘導体は、クエン酸変性セルロースであることが好ましい。 Therefore, the cellulose derivative is preferably citric acid-modified cellulose.

セルロース誘導体において、前記化合物Fに由来する官能基の導入量は、例えば、0.1~5mmol/g、好ましくは0.5~3mmol/g、より好ましくは1~2mmol/gである。 In the cellulose derivative, the introduction amount of the functional group derived from compound F is, for example, 0.1 to 5 mmol/g, preferably 0.5 to 3 mmol/g, more preferably 1 to 2 mmol/g.

セルロース誘導体の具体的な製造方法としては、例えば、セルロースと前記化合物Fとを反応する方法を挙げることができる。セルロースと前記化合物Fとの反応方法は特に限定されず、例えば、公知の縮合反応、付加反応等を広く採用することができる。 As a specific method for producing a cellulose derivative, for example, a method of reacting cellulose with the compound F can be mentioned. The method of reacting cellulose with compound F is not particularly limited, and for example, a wide range of known condensation reactions, addition reactions, and the like can be employed.

セルロースと前記化合物Fとの反応は、例えば、触媒の存在下で行うことができる。触媒の種類は特に限定されず、例えば、酸、アルカリ等を挙げることができる。触媒はアルカリであることが好ましく、具体的には、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミン等を挙げることができる。 The reaction between cellulose and compound F can be carried out, for example, in the presence of a catalyst. The type of catalyst is not particularly limited, and examples thereof include acids, alkalis, and the like. The catalyst is preferably an alkali, and specific examples thereof include hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, ammonia, organic amines, and the like.

セルロースと前記化合物Fとの反応温度も特に限定されず、反応性等に応じて適宜選択することができる。例えば、セルロースと前記化合物Fとの反応は、20~200℃、好ましくは50~150℃とすることができる。反応時間も特に限定されず、反応温度に応じて適切な時間とすることができ、例えば、30分から20時間である。 The reaction temperature between cellulose and compound F is not particularly limited, either, and can be appropriately selected according to reactivity and the like. For example, the reaction between cellulose and compound F can be carried out at 20-200°C, preferably 50-150°C. The reaction time is also not particularly limited, and can be set appropriately according to the reaction temperature, for example, 30 minutes to 20 hours.

セルロースと前記化合物Fとの反応は、各種溶媒中で行うことができ、あるいは、無溶媒で行うこともできる。 The reaction between cellulose and Compound F can be carried out in various solvents, or can be carried out without solvent.

セルロース材料に含まれるセルロース又はセルロース誘導体の分子量も特に限定されない。例えば、セルロース又はセルロース誘導体の重量平均分子量は5千~100万、好ましくは1万~90万、より好ましくは、10万~80万である。 The molecular weight of the cellulose or cellulose derivative contained in the cellulose material is also not particularly limited. For example, the weight average molecular weight of cellulose or cellulose derivative is 5,000 to 1,000,000, preferably 10,000 to 900,000, more preferably 100,000 to 800,000.

(高分子複合材料)
本発明の高分子複合材料において、前記セルロース材料は、前記重合体Aの少なくとも側鎖と水素結合を形成している。
(polymer composite material)
In the polymer composite material of the present invention, the cellulose material forms hydrogen bonds with at least side chains of the polymer A.

より具体的には、セルロース材料が前記セルロース誘導体である場合、前記重合体Aの側鎖は、前記セルロース誘導体が有する官能基Fと水素結合を形成する。ここでいう重合体Aの側鎖は、前記官能基Gを有するゲスト基、及び/又は、前記官能基Cを有する前記第3の構造単位の側鎖である。 More specifically, when the cellulose material is the cellulose derivative, the side chain of the polymer A forms a hydrogen bond with the functional group F of the cellulose derivative. The side chain of the polymer A as used herein is the guest group having the functional group G and/or the side chain of the third structural unit having the functional group C.

一方、セルロース材料が前記セルロースである場合、前記重合体Aの側鎖は、前記セルロースが有する水酸基と水素結合を形成する。ここでいう重合体Aの側鎖も、前記官能基Gを有するゲスト基、及び/又は、前記官能基Cを有する前記第3の構造単位の側鎖である。 On the other hand, when the cellulose material is the cellulose, the side chains of the polymer A form hydrogen bonds with the hydroxyl groups of the cellulose. The side chain of the polymer A here is also the guest group having the functional group G and/or the side chain of the third structural unit having the functional group C.

本発明の高分子複合材料では、重合体Aが有するゲスト基の末端(つまり、官能基G)と、セルロース誘導体における前記官能基Fとが水素結合を形成していることが好ましい。あるいは、本発明の高分子複合材料では、重合体Aが有する前記第3の構造単位の側鎖(つまり、官能基C)と、セルロース誘導体における前記官能基Fとが水素結合を形成している好ましい。この場合、水素結合がより形成されやすく強固のものとなり、高分子複合材料は、特に優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有することができる。特に好ましくは、本発明の高分子複合材料では、重合体Aが有するゲスト基の末端(つまり、官能基G)と、セルロース誘導体における前記官能基Fとが水素結合を形成し、かつ、重合体Aが有する前記第3の構造単位の側鎖(つまり、官能基C)と、セルロース誘導体における前記官能基Fとが水素結合を形成していることである(後記図4参照)。 In the polymer composite material of the present invention, it is preferable that the terminal of the guest group of the polymer A (that is, the functional group G) and the functional group F of the cellulose derivative form a hydrogen bond. Alternatively, in the polymer composite material of the present invention, the side chain of the third structural unit of the polymer A (that is, the functional group C) and the functional group F of the cellulose derivative form a hydrogen bond. preferable. In this case, hydrogen bonds are formed more easily and become strong, and the polymer composite material can have particularly excellent flexibility, toughness and hardness. Particularly preferably, in the polymer composite material of the present invention, the terminal of the guest group of the polymer A (that is, the functional group G) and the functional group F of the cellulose derivative form a hydrogen bond, and the polymer A hydrogen bond is formed between the side chain of the third structural unit of A (that is, the functional group C) and the functional group F of the cellulose derivative (see FIG. 4 below).

本発明の高分子複合材料において、セルロース材料と重合体Aとの含有割合は、本発明の効果が阻害されない限り、特に限定されない。例えば、高分子複合材料において、柔軟性、強靭性及び硬さが向上しやすいという観点から、セルロース材料は、セルロース材料及び重合体Aの全質量に対して0.1~20質量%、好ましくは0.2~15質量%、より好ましくは0.5~10質量%である。 In the polymer composite material of the present invention, the content ratio of the cellulose material and the polymer A is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not inhibited. For example, from the viewpoint that the flexibility, toughness and hardness of the polymer composite material are likely to be improved, the cellulose material is 0.1 to 20% by mass, preferably 0.2 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass.

本発明の高分子複合材料は、本発明の効果が阻害されない限り、セルロース材料及び重合体A以外の各種添加剤等を含むこともできる。添加剤としては、例えば、光安定剤、酸化防止剤、防腐剤、界面活性剤、無機粒子等の充填剤、難燃剤、顔料、着色剤、防カビ剤、滑剤等が挙げられる。これらの添加剤は1種又は2種以上が高分子材料に含まれていてもよい。 The polymer composite material of the present invention can also contain various additives other than the cellulose material and the polymer A as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of additives include light stabilizers, antioxidants, preservatives, surfactants, fillers such as inorganic particles, flame retardants, pigments, colorants, antifungal agents, and lubricants. One or more of these additives may be contained in the polymeric material.

本発明の高分子複合材料は、セルロース材料及び重合体Aを50質量%以上含み、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。 The polymer composite material of the present invention contains 50% by mass or more of the cellulose material and the polymer A, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and 90% by mass or more. is more preferable, and 95% by mass or more is particularly preferable.

本発明の高分子複合材料は、例えば、粉末状、顆粒状、ペレット状、板状、フィルム状、ブロック状、シート状、繊維状、ペースト状、粘土状、溶液、分散液等の種々の形態を取り得る。 The polymer composite material of the present invention can be in various forms such as powder, granule, pellet, plate, film, block, sheet, fiber, paste, clay, solution and dispersion. can take

本発明の高分子複合材料は、重合体A中のホストをゲスト基が貫通する構造(ホスト-ゲスト相互作用)を有することで架橋構造が形成されていると共に、重合体Aとセルロース材料とが水素結合を形成している。重合体Aのホスト-ゲスト相互作用によって、高分子複合材料に柔軟性及び強靭性が発揮されまた、セルロース材料が含まれ、かつ、重合体Aと水素結合を形成していることで、高分子複合材料に優れた硬さが付与される。 In the polymer composite material of the present invention, a crosslinked structure is formed by having a structure (host-guest interaction) in which the guest group penetrates the host in the polymer A, and the polymer A and the cellulose material are formed. They form hydrogen bonds. Due to the host-guest interaction of the polymer A, the polymer composite material exhibits flexibility and toughness. Excellent hardness is imparted to the composite material.

加えて、本発明の高分子複合材料は、自己修復機能も有し得る。詳述すると、例えば、高分子複合材料が切断されたとしても、切断面どうしを再接着等させることで、切断面間で再度、重合体Aのホスト-ゲスト相互作用及び/又は水素結合が生じて再結合し、高分子複合材料が修復される。 Additionally, the polymeric composites of the present invention may also have self-healing capabilities. In detail, for example, even if the polymer composite material is cut, the host-guest interaction and/or hydrogen bonding of the polymer A occurs again between the cut surfaces by re-adhering the cut surfaces. recombine and repair the polymer composite.

従って、本発明の高分子複合材料は自己修復材料としても適した材料であるといえる。このような自己修復材料は、本発明の高分子複合材料を含むことで、従来困難とされていた硬い材料でありながら自己修復性が付与された材料であるといえる。 Therefore, it can be said that the polymer composite material of the present invention is also suitable as a self-healing material. Such a self-repairing material can be said to be a hard material, which has been considered difficult in the past, and to which self-repairing properties are imparted by including the polymer composite material of the present invention.

本発明の高分子複合材料は、例えば、既存の硬質プラスチック又は軽量プラスチックが使用される用途に広く適用することができ、その他に、家電外装、電子機器外装、生活用品(食器、トレイ類)等の用途に使用できる。 The polymer composite material of the present invention can be widely applied, for example, to applications in which existing hard plastics or lightweight plastics are used. can be used for

2.高分子複合材料の製造方法
本発明の高分子複合材料の製造方法は、例えば、下記の工程1を備える。
工程1:ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体と、
前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の重合性単量体と、
セルロース材料と
を含む重合性単量体組成物の重合反応を行う工程。
ここで、前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなり、前記セルロース材料は、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方である。
2. Method for Producing Polymer Composite Material The method for producing a polymer composite material of the present invention comprises, for example, step 1 below.
Step 1: an inclusion complex formed from a polymerizable monomer having a host group and a polymerizable monomer having a guest group;
a third polymerizable monomer that does not have both the host group and the guest group;
a step of carrying out a polymerization reaction of the polymerizable monomer composition containing the cellulose material;
Here, the host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative, and the inclusion complex is such that the guest group skewers the host group. The cellulosic material is at least one of cellulose and a cellulose derivative.

上記工程1を含む製造方法により、例えば、前述の本発明の高分子複合材料を製造することができる。 For example, the polymer composite material of the present invention described above can be produced by the production method including step 1 above.

工程1における重合反応により、重合体が形成されると共に、重合体とセルロース材料との水素結合が形成され、高分子複合材料が得られる。ここで形成される重合体は、例えば、前述の重合体Aである。 The polymerization reaction in step 1 forms a polymer and forms hydrogen bonds between the polymer and the cellulosic material, resulting in a polymeric composite. The polymer formed here is, for example, the polymer A described above.

工程1で使用する重合性単量体組成物に含まれる、ホスト基を有する重合性単量体、ゲスト基を有する重合性単量体、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の重合性単量体は、それぞれ、前述のホスト基含有重合性単量体、ゲスト基含有重合性単量体及び重合性単量体Cと同様である。 A polymerizable monomer having a host group, a polymerizable monomer having a guest group, and a polymerizable monomer having both the host group and the guest group contained in the polymerizable monomer composition used in step 1 The polymerizable monomers of No. 3 are the same as the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer C, respectively.

従って、工程1で使用する原料に含まれる前記第3の重合性単量体の側鎖末端は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Cを有することが好ましく、中でも官能基Cは水酸基又はカルボキシ基であることがより好ましく、水酸基であることが特に好ましい。 Therefore, the side chain end of the third polymerizable monomer contained in the raw material used in step 1 has at least one functional group C selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. Among them, the functional group C is more preferably a hydroxyl group or a carboxyl group, and particularly preferably a hydroxyl group.

また、工程1で使用する原料に含まれるゲスト基を有する重合性単量体は、ゲスト基の末端がカルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Gを有することが好ましく、中でも官能基Gは水酸基又はカルボキシ基であることがより好ましく、カルボキシ基であることが特に好ましい。 In addition, the polymerizable monomer having a guest group contained in the raw material used in step 1 has at least one functional group G selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. Among them, the functional group G is more preferably a hydroxyl group or a carboxy group, and particularly preferably a carboxy group.

工程1で使用する重合性単量体組成物は、各種重合性単量体の他、さらに、セルロース及びセルロース誘導体の少なくとも一方であるセルロース材料を含む。ここでのセルロース誘導体は、前述の本発明の高分子複合材料に含まれるセルロース誘導体と同様である。従って、工程1で使用するセルロース材料は、セルロース誘導体であることが好ましく、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物(化合物F)変性されたセルロースであることがより好ましい。例えば、クエン酸変性セルロースをセルロース材料として使用できる。 The polymerizable monomer composition used in step 1 contains various polymerizable monomers and a cellulose material that is at least one of cellulose and a cellulose derivative. The cellulose derivative here is the same as the cellulose derivative contained in the above-described polymer composite material of the present invention. Therefore, the cellulose material used in step 1 is preferably a cellulose derivative, modified with a compound (compound F) having at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group. It is more preferred that the cellulose is For example, citrate-modified cellulose can be used as the cellulosic material.

工程1で使用するセルロース又はセルロース誘導体の形態は特に限定されず、例えば、粉末状、繊維状、顆粒状等の種々の形態が上げられる。また、セルロース材料はセルロースナノファイバー等であってもよい。 The form of the cellulose or cellulose derivative used in step 1 is not particularly limited, and examples include various forms such as powder, fibrous, and granular. Also, the cellulose material may be cellulose nanofibers or the like.

重合性単量体組成物は、例えば、ホスト基を有する重合性単量体、ゲスト基を有する重合性単量体及び第3の重合性単量体を含む重合性単量体混合物と、前記セルロース材料とを混合することで調製することができる。 The polymerizable monomer composition is, for example, a polymerizable monomer mixture containing a polymerizable monomer having a host group, a polymerizable monomer having a guest group and a third polymerizable monomer; It can be prepared by mixing with a cellulose material.

重合性単量体混合物において、前記ホスト基含有重合性単量体及び前記ゲスト基含有重合性単量体は包接錯体を形成している。これにより、工程1での重合反応で形成される重合体Aは前記架橋構造を形成しやすくなるので、得られる高分子複合材料は、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有しやすい。前記包接錯体は、前記ホスト基含有重合性単量体におけるホスト基の環内を、前記ゲスト基含有重合性単量体におけるゲスト基が串刺し状に貫通した構造を有する化合物である。 In the polymerizable monomer mixture, the host group-containing polymerizable monomer and the guest group-containing polymerizable monomer form an inclusion complex. This makes it easier for the polymer A formed by the polymerization reaction in step 1 to form the crosslinked structure, so that the obtained polymer composite material tends to have excellent flexibility, toughness and hardness. The inclusion complex is a compound having a structure in which the guest group of the guest group-containing polymerizable monomer penetrates the inside of the ring of the host group of the host group-containing polymerizable monomer in a skewered manner.

前記包接錯体の形成方法は特に限定されず、公知の方法を広く採用することができる。例えば、前記ホスト基含有重合性単量体と、前記ゲスト基含有重合性単量体と、前記重合性単量体Cとを含む重合性単量体混合物をあらかじめ調製し、この混合物の超音波処理及び/又は加熱処理を行う工程により、前記包接錯体を形成することができる。この包接錯体は、ホスト基とゲスト基とのホスト-ゲスト相互作用が起こることで形成される。このような包接錯体が形成されると、重合性単量体混合物がより均一な溶液となり得る。 A method for forming the inclusion complex is not particularly limited, and a wide range of known methods can be employed. For example, a polymerizable monomer mixture containing the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer, and the polymerizable monomer C is prepared in advance, and the mixture is sonicated. The inclusion complex can be formed by the step of treatment and/or heat treatment. The inclusion complex is formed through host-guest interactions between the host and guest groups. Formation of such an inclusion complex can make the polymerizable monomer mixture a more homogeneous solution.

前記超音波処理は特に限定されず、例えば、公知の方法で行うことができる。超音波処理時間は、1分~12時間、好ましくは15分~1時間である。前記加熱処理の条件も特に限定されない。加熱処理をする場合、例えば30~100℃である。もちろん加熱をせずとも、例えば、30℃以下の室温(例えば、10~28℃)であっても前記包接錯体は形成され得る。加熱手段も特に限定されず、例えば、ホットスターラーを用いる方法、恒温槽を用いる方法等が挙げられる。加熱と共に又は加熱に替えて前記超音波処理を施すこともできる。 The ultrasonic treatment is not particularly limited, and can be performed, for example, by a known method. The ultrasonic treatment time is 1 minute to 12 hours, preferably 15 minutes to 1 hour. The conditions for the heat treatment are also not particularly limited. For heat treatment, the temperature is, for example, 30 to 100.degree. Of course, the inclusion complex can be formed even at room temperature of 30° C. or lower (eg, 10 to 28° C.) without heating. The heating means is also not particularly limited, and examples thereof include a method using a hot stirrer, a method using a constant temperature bath, and the like. The ultrasonic treatment can be performed together with heating or instead of heating.

包接錯体が形成されたか否かについては、例えば、重合性単量体混合物の状態を目視することで判定することができる。具体的に包接錯体が形成されていなければ、重合性単量体混合物は懸濁した状態あるいは静置すると相分離した状態であるが、包接錯体が形成されると、重合性単量体混合物はジェル状又はクリーム状等の粘性を有する状態となり得る。また、包接錯体が形成されると、重合性単量体混合物は透明となることもある。 Whether or not an inclusion complex is formed can be determined, for example, by visually observing the state of the polymerizable monomer mixture. Specifically, when an inclusion complex is not formed, the polymerizable monomer mixture is in a suspended state or in a phase-separated state when allowed to stand. The mixture can be in a viscous state such as a gel or cream. Also, the polymerizable monomer mixture may become transparent when an inclusion complex is formed.

重合性単量体混合物と、前記セルロース材料とを混合する場合、両者が均一に混ざりやすいという観点から、前記セルロース材料は、溶媒に溶解又は分散して使用することが好ましく、溶解させて使用することがさらに好ましい。セルロース材料を溶解又は分散させる溶媒を「溶媒S」と表記する。 When the polymerizable monomer mixture and the cellulose material are mixed, the cellulose material is preferably dissolved or dispersed in a solvent before use from the viewpoint that the two are easily mixed uniformly. is more preferred. A solvent for dissolving or dispersing the cellulose material is referred to as "solvent S".

溶媒Sの種類は特に限定されず、種々の溶媒を広く採用することができる。中でも、セルロース材料、特にセルロース誘導体の溶解性に優れるという点で、イオン性液体であることが好ましい。 The type of solvent S is not particularly limited, and various solvents can be widely used. Among them, ionic liquids are preferred because they are excellent in dissolving cellulose materials, particularly cellulose derivatives.

イオン性液体としては、例えば、含窒素オニウム塩等が挙げられ、その他、含硫黄オニウム塩、含リンオニウム塩等も挙げられる。より具体的には、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロライド、メチルエチルイミダゾリウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩、Nアルキルピリジニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩等が挙げられる。イオン性液体のカウンターアニオンも特に限定されず、塩化物イオンの他、ブロモイオン、トリフルオロメチルスルホン酸アニオンが挙げられ、その他、テトラフルオロホウ素アニオン、ヘキサフルオロリンアニオンも挙げられる。 Examples of ionic liquids include nitrogen-containing onium salts and the like, as well as sulfur-containing onium salts and phosphorus-containing onium salts. More specific examples include 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, methylethylimidazolium salts, tetraalkylammonium salts, N-alkylpyridinium salts, tetraalkylphosphonium salts and the like. The counter anion of the ionic liquid is not particularly limited, and examples thereof include chloride ion, bromo ion, trifluoromethylsulfonate anion, tetrafluoroboron anion, and hexafluorophosphorus anion.

セルロース材料と溶媒Sとの使用割合は特に限定されず、例えば、セルロース材料が溶媒Sに溶解する範囲で調節することができる。例えば、セルロース材料の濃度が1~20質量%、好ましくは3~15質量%の範囲となるように、セルロース材料と溶媒Sとの使用割合を調節することができる。 The ratio of the cellulose material and the solvent S used is not particularly limited, and can be adjusted within the range in which the cellulose material dissolves in the solvent S, for example. For example, the proportion of the cellulose material and solvent S used can be adjusted so that the concentration of the cellulose material is in the range of 1 to 20% by mass, preferably 3 to 15% by mass.

セルロース材料と溶媒Sとの混合は、適宜の方法で行うことができ、例えば、公知の混合機等を使用することができる。両者の混合にあたっては、必要に応じて加熱処理をしてもよい。加熱処理の条件は特に限定されず、例えば、イオン性液体を溶媒とするセルロース材料の溶液を調製する場合は、加熱温度は50~150℃とすることができ、加熱時間は1時間~5日とすることができる。 The cellulose material and the solvent S can be mixed by an appropriate method, for example, using a known mixer or the like. In mixing both, heat treatment may be performed as necessary. The conditions for the heat treatment are not particularly limited. For example, when preparing a solution of a cellulose material using an ionic liquid as a solvent, the heating temperature can be 50 to 150° C., and the heating time is 1 hour to 5 days. can be

工程1で使用する原料は、例えば、前記重合性単量体組成物と、セルロース材料の溶液又は分散液とを混合することで得ることができる。両者の混合方法は特に限定されず、適宜の方法を採用することができる。 The raw material used in step 1 can be obtained, for example, by mixing the polymerizable monomer composition with a solution or dispersion of a cellulose material. A method for mixing the two is not particularly limited, and an appropriate method can be adopted.

前記重合性単量体組成物において、前記ホスト基含有重合性単量体の含有割合は、例えば、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として0.01~10モル%とすることができる。この場合、得られる高分子複合材料は優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する。前記ホスト基含有重合性単量体の含有割合は、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として0.05モル%以上であることが好ましく、0.1モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることがさらに好ましく、0.5モル%以上であることが特に好ましい。また、前記ホスト基含有重合性単量体の含有割合は、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として8モル%以下であることが好ましく、6モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましく、4モル%以下であることが特に好ましい。 In the polymerizable monomer composition, the content ratio of the host group-containing polymerizable monomer is, for example, the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer. It can be 0.01 to 10 mol % based on the total amount of the monomer C. In this case, the resulting polymer composite has excellent flexibility, toughness and hardness. The content of the host group-containing polymerizable monomer is 0.05 mol based on the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer C. % or more, more preferably 0.1 mol % or more, even more preferably 0.2 mol % or more, and particularly preferably 0.5 mol % or more. The content of the host group-containing polymerizable monomer is 8 mol based on the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer C. % or less, more preferably 6 mol % or less, even more preferably 5 mol % or less, and particularly preferably 4 mol % or less.

前記重合性単量体組成物において、前記ゲスト基含有重合性単量体の含有割合は、例えば、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として0.01~10モル%とすることができる。この場合、得られる高分子複合材料は優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する。前記ゲスト基含有重合性単量体の含有割合は、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として0.05モル%以上であることが好ましく、0.1モル%以上であることがより好ましく、0.2モル%以上であることがさらに好ましく、0.5モル%以上であることが特に好ましい。また、前記ゲスト基含有重合性単量体の含有割合は、前記ホスト基含有重合性単量体、前記ゲスト基含有重合性単量体及び前記重合性単量体Cの全量を基準として8モル%以下であることが好ましく、6モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましく、4モル%以下であることが特に好ましい。 In the polymerizable monomer composition, the content of the guest group-containing polymerizable monomer is, for example, the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer. It can be 0.01 to 10 mol % based on the total amount of the monomer C. In this case, the resulting polymer composite has excellent flexibility, toughness and hardness. The content of the guest group-containing polymerizable monomer is 0.05 mol based on the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer C. % or more, more preferably 0.1 mol % or more, even more preferably 0.2 mol % or more, and particularly preferably 0.5 mol % or more. The content of the guest group-containing polymerizable monomer is 8 mol based on the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the polymerizable monomer C. % or less, more preferably 6 mol % or less, even more preferably 5 mol % or less, and particularly preferably 4 mol % or less.

前記重合性単量体組成物において、重合性単量体混合物と、セルロース材料との含有割合は、本発明の効果が阻害されない限り特に限定されない。例えば、得られる高分子複合材料の柔軟性、強靭性及び硬さが向上しやすいという観点から、セルロース材料は、セルロース材料及び重合性単量体混合物の全質量に対して0.1~20質量%、好ましくは0.2~15質量%、より好ましくは0.5~10質量%である。 In the polymerizable monomer composition, the content ratio of the polymerizable monomer mixture and the cellulose material is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, from the viewpoint that the flexibility, toughness and hardness of the obtained polymer composite material are likely to be improved, the cellulose material is 0.1 to 20 masses relative to the total mass of the cellulose material and the polymerizable monomer mixture. %, preferably 0.2 to 15 mass %, more preferably 0.5 to 10 mass %.

工程1で使用する重合性単量体組成物は、重合開始剤を含むことができる。重合開始剤の種類は特に限定されず、公知の重合開始剤を使用できる。重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム(以下、APSと称することもある)、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと称することもある)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド(以下、VA-044と称することもある)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、ジ-tert-ブチルペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、光重合開始剤(イルガキュア(登録商標)シリーズ等)等が挙げられる。ラジカル重合性の重合開始剤の濃度は、例えば、重合性単量体全量に対し、0.1~5モル%とすることができる。 The polymerizable monomer composition used in step 1 can contain a polymerization initiator. The type of polymerization initiator is not particularly limited, and known polymerization initiators can be used. Examples of polymerization initiators include ammonium persulfate (hereinafter sometimes referred to as APS), azobisisobutyronitrile (hereinafter sometimes referred to as AIBN), 2,2′-azobis[2-(2- imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride (hereinafter sometimes referred to as VA-044), 1,1′-azobis(cyclohexanecarbonitrile), di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, peroxide Examples include benzoyl and photopolymerization initiators (Irgacure (registered trademark) series, etc.). The concentration of the radically polymerizable polymerization initiator can be, for example, 0.1 to 5 mol % with respect to the total amount of polymerizable monomers.

工程1において、重合反応を行うにあたり、必要に応じて、その他の添加剤を重合性単量体組成物に添加してもよい。その他の添加剤としては、重合促進剤、架橋剤等が例示される。上記重合促進剤としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン等である。重合促進剤の濃度は、例えば、重合性単量体全量に対し、0.5~5モル%とすることができる。 In the step 1, other additives may be added to the polymerizable monomer composition, if necessary, in carrying out the polymerization reaction. Other additives are exemplified by polymerization accelerators, cross-linking agents and the like. Examples of the polymerization accelerator include N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine. The concentration of the polymerization accelerator can be, for example, 0.5 to 5 mol % with respect to the total amount of polymerizable monomers.

重合反応は、重合用溶媒を使用してもよい。重合溶溶媒を使用する場合は、溶媒の種類は特に限定されず、その使用量も特に限定されない。重合反応は、溶媒の不存在下で行うこともできる。 The polymerization reaction may use a solvent for polymerization. When a polymerization solvent is used, the type of solvent is not particularly limited, and the amount used is also not particularly limited. The polymerization reaction can also be carried out in the absence of solvent.

重合反応の条件は、単量体の重合反応性、重合開始剤の種類及び半減期温度等に応じて適宜の条件で行うことができ、例えば、公知のラジカル重合法等を広く採用することができる。また、重合様式は、バルク重合、溶液重合、分散重合、懸濁重合、沈殿重合等が挙げられ、特に制限はない。光重合を採用する場合、例えば、波長200~400nmのUV光を照射することにより重合反応を行うことができる。 The conditions for the polymerization reaction can be appropriately selected depending on the polymerization reactivity of the monomer, the type of the polymerization initiator, the half-life temperature, etc. For example, a known radical polymerization method or the like can be widely adopted. can. Moreover, the polymerization mode includes bulk polymerization, solution polymerization, dispersion polymerization, suspension polymerization, precipitation polymerization, etc., and is not particularly limited. When photopolymerization is employed, the polymerization reaction can be carried out, for example, by irradiating UV light with a wavelength of 200 to 400 nm.

重合反応の後、得られた重合物を適宜の方法で洗浄することができる。得られる高分子複合材料の機械物性が向上しやすいという点で、得られた重合物から、溶媒(特にイオン性液体)を除去するための工程を備えることが好ましい。 After the polymerization reaction, the obtained polymer can be washed by an appropriate method. It is preferable to include a step for removing the solvent (particularly the ionic liquid) from the obtained polymer because the mechanical properties of the resulting polymer composite material are likely to be improved.

溶媒を除去する方法は特に限定されず、公知の方法を広く採用することができる。溶媒Sとしてイオン性液体を使用した場合は、重合物を水で洗浄後、乾燥処理を行うことができる。 A method for removing the solvent is not particularly limited, and a wide range of known methods can be adopted. When an ionic liquid is used as the solvent S, the polymer can be washed with water and then dried.

以上の工程1により、高分子複合材料を得ることができる。高分子複合材料中、イオン性液体の含有割合は、例えば、高分子複合材料に対して、1質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、特に好ましくは0.05質量%以下である。 A polymer composite material can be obtained by the above step 1. The content of the ionic liquid in the polymer composite material is, for example, 1% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, particularly preferably 0.1% by mass or less, relative to the polymer composite material. is 0.05% by mass or less.

3.重合性単量体組成物
本発明の重合性単量体組成物は、前記ホスト基を有する重合性単量体及び前記ゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体を含む。前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなる。
3. Polymerizable Monomer Composition The polymerizable monomer composition of the present invention contains an inclusion complex formed from the polymerizable monomer having the host group and the polymerizable monomer having the guest group. The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative, and the inclusion complex is formed by the guest group penetrating the host group in a skewered manner. Become.

本発明の重合性単量体組成物において、包接錯体は、前述の本発明の高分子複合材料を製造するにあたって使用する包接錯体を意味し、その構成、形成方法及び好ましい態様はすべてを本発明の重合性単量体組成物に含まれる包接錯体を援用することができる。 In the polymerizable monomer composition of the present invention, the inclusion complex means the inclusion complex used in producing the above-described polymer composite material of the present invention, and its configuration, formation method and preferred embodiments are all The inclusion complex contained in the polymerizable monomer composition of the present invention can be used.

重合性単量体組成物は、包接錯体のほか、前記第3の重合性単量体、セルロース材料及び溶媒S(例えば、イオン性液体)等を含むことができる。つまり、本発明の重合性単量体は、前述の本発明の高分子複合材料を製造方法において、工程1で使用する重合性単量体組成物と同一の構成とすることもできる。 The polymerizable monomer composition can contain the third polymerizable monomer, cellulose material, solvent S (eg, ionic liquid), etc., in addition to the inclusion complex. That is, the polymerizable monomer of the present invention may have the same composition as the polymerizable monomer composition used in step 1 in the method for producing the polymer composite material of the present invention.

従って、本発明の重合性単量体組成物は、前記重合体Aを簡便な方法で得ることができるので、前述の本発明の高分子複合材料の製造用の原料として好適に使用することができる。 Therefore, the polymerizable monomer composition of the present invention can be used as a raw material for producing the above-mentioned polymer composite material of the present invention, since the polymer A can be obtained by a simple method. can.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the embodiments of these examples.

(製造例1-1)
ホスト基含有重合性単量体として、下記式(H1)で表される化合物を公知の方法(例えば、前記特許文献2の製造例6と同様の手順)で製造した。これを「PAcγCDAAmMe」と表記した。得られたPAcγCDAAmMeは、ホスト基がγ-シクロデキストリンの一つの水酸基が除された1価の基であって、全水酸基の100%がアセチル基に置換されていることを確認した。
(Production Example 1-1)
As a host group-containing polymerizable monomer, a compound represented by the following formula (H1) was produced by a known method (for example, the same procedure as in Production Example 6 of Patent Document 2). This was designated as "PAcγCDAAmMe". It was confirmed that the host group of the resulting PAcγCDAAmMe was a monovalent group obtained by removing one hydroxyl group from γ-cyclodextrin, and that 100% of all hydroxyl groups were substituted with acetyl groups.

Figure 0007337377000007
Figure 0007337377000007

図1に示す反応スキームに従い、ホスト基含有重合性単量体であるPAcγCDAAmMeと、ゲスト基含有重合性単量体である12-(アクリルアミド)ドデカン酸(12-acrylamido dodecanoic acidともいう)とからなる包接錯体を含む重合性単量体混合物を調製した。具体的には、PAcγCDAAmMe(図1中では「PAcCD」と表記)と、12-(アクリルアミド)ドデカン酸(図1中では「Dod」と表記)と、第3の重合性単量体として、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)とをそれぞれ、モル比が1:1:98となるように混合して混合物を調製した。次いで、この混合物を、25℃にて超音波処理を90分間照射し、これにより、HEA中にPAcγCDAAmMe及び12-(アクリルアミド)ドデカン酸の包接錯体が存在する重合性単量体混合物を調製した。 According to the reaction scheme shown in FIG. 1, PAcγCDAAmMe as a host group-containing polymerizable monomer and 12-(acrylamide) dodecanoic acid as a guest group-containing polymerizable monomer (also referred to as 12-acrylamido dodecanoic acid). A polymerizable monomer mixture containing an inclusion complex was prepared. Specifically, PAcγCDAAmMe (denoted as “PAcCD” in FIG. 1), 12-(acrylamido)dodecanoic acid (denoted as “Dod” in FIG. 1), and hydroxy A mixture was prepared by mixing ethyl acrylate (HEA) in a molar ratio of 1:1:98, respectively. Next, this mixture was subjected to ultrasonic treatment at 25° C. for 90 minutes, thereby preparing a polymerizable monomer mixture in which an inclusion complex of PAcγCDAAmMe and 12-(acrylamido)dodecanoic acid was present in HEA. .

(製造例1-2)
12-(アクリルアミド)ドデカン酸の代わりにN-ドデシルアクリルアミド(カルボキシ基を含有していない)に変更したこと以外は製造例1-1と同様の方法で、HEA中にPAcγCDAAmMe及びN-ドデシルアクリルアミドの包接錯体が存在する重合性単量体混合物を調製した。
(Production Example 1-2)
PAcγCDAAmMe and N-dodecylacrylamide were added to HEA in the same manner as in Production Example 1-1, except that 12-(acrylamido)dodecanoic acid was replaced with N-dodecylacrylamide (containing no carboxyl group). A mixture of polymerizable monomers containing an inclusion complex was prepared.

(製造例1-3)
HEAの代わりに、水酸基を有していないエチルアクリレート(EA)に変更したこと以外は製造例1-1と同様の方法で、EA中にPAcγCDAAmMe及び12-(アクリルアミド)ドデカン酸の包接錯体が存在する重合性単量体混合物を調製した。
(Production Example 1-3)
An inclusion complex of PAcγCDAAmMe and 12-(acrylamido)dodecanoic acid in EA was prepared in the same manner as in Production Example 1-1, except that ethyl acrylate (EA) having no hydroxyl group was used instead of HEA. A mixture of existing polymerizable monomers was prepared.

(製造例1-4)
12-(アクリルアミド)ドデカン酸の代わりにN-ドデシルアクリルアミドに変更し、かつ、HEAの代わりにエチルアクリレート(EA)に変更したこと以外は製造例1-1と同様の方法で、EA中にPAcγCDAAmMe及びN-ドデシルアクリルアミドの包接錯体が存在する重合性単量体混合物を調製した。
(Production Example 1-4)
PAcγCDAAmMe in EA in the same manner as in Production Example 1-1, except that 12-(acrylamido)dodecanoic acid was replaced with N-dodecylacrylamide and HEA was replaced with ethyl acrylate (EA). and an inclusion complex of N-dodecyl acrylamide was prepared.

(製造例2-1)
ホスト基含有重合性単量体として、下記式(H2)で表される化合物を公知の方法(例えば、前記特許文献2の製造例7と同様の手順)で製造した。これを「PAcβCDAAmMe」と表記した。得られたPAcβCDAAmMeは、ホスト基がβ-シクロデキストリンの一つの水酸基が除された1価の基であって、全水酸基の100%がアセチル基に置換されていることを確認した。
(Production Example 2-1)
As a host group-containing polymerizable monomer, a compound represented by the following formula (H2) was produced by a known method (for example, the same procedure as in Production Example 7 of Patent Document 2). This was denoted as "PAcβCDAAmMe". It was confirmed that the host group of the resulting PAcβCDAAmMe was a monovalent group obtained by removing one hydroxyl group from β-cyclodextrin, and that 100% of all hydroxyl groups were substituted with acetyl groups.

Figure 0007337377000008
Figure 0007337377000008

次いで、PAcγCDAAmMeをPAcβCDAAmMeに変更したこと以外は製造例1-1と同様の方法でHEA中にPAcβCDAAmMe及び12-(アクリルアミド)ドデカン酸の包接錯体が存在する重合性単量体混合物を調製した。 Next, a polymerizable monomer mixture in which an inclusion complex of PAcβCDAAmMe and 12-(acrylamido)dodecanoic acid is present in HEA was prepared in the same manner as in Production Example 1-1 except that PAcγCDAAmMe was changed to PAcβCDAAmMe.

(実施例1-1)
図2に示すスキームに従って、高分子複合材料を調製した。まず、セルロース材料として、下記式(C1)で表されるクエン酸変性セルロース(以下、「CNF」と略記)と、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロライド(BMImCl)とを混合し、100℃で3日間保持することで、7.5質量%濃度のCNF溶液を調製した。なお、クエン酸変性セルロースナノファイバーは、次の手順で合成した。
(Example 1-1)
A polymer composite material was prepared according to the scheme shown in FIG. First, as a cellulose material, citric acid-modified cellulose represented by the following formula (C1) (hereinafter abbreviated as “CNF”) and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMImCl) were mixed and heated at 100°C. A CNF solution with a concentration of 7.5% by mass was prepared by holding for 3 days. The citric acid-modified cellulose nanofiber was synthesized by the following procedure.

セルロース(nacalai tesque製)30gを200mLの脱イオン水に分散し、1M NaOH水溶液を1.4mL加え、5分間撹拌した。そこで、クエン酸90gを加えて完全に溶解したのち、130℃に加熱し、12時間反応させた。反応は開放系で実施し、水の蒸発後に固相で進行させた。反応後、上澄みのpHが7になるまで水で洗浄し、未反応のクエン酸を除去した。続いて、300mLのメタノールとアセトンとで洗浄し、減圧乾燥することでクエン酸変性セルロースを得た。セルロースへのクエン酸の導入はFT-IR測定によって確認し、電気伝導率測定から求められたカルボン酸導入量は1.8mmol/gであった。 30 g of cellulose (manufactured by nacalai tesque) was dispersed in 200 mL of deionized water, 1.4 mL of 1 M NaOH aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 5 minutes. Therefore, 90 g of citric acid was added and dissolved completely, then heated to 130° C. and reacted for 12 hours. The reaction was carried out in an open system and proceeded in the solid phase after evaporation of water. After the reaction, the supernatant was washed with water until the pH reached 7 to remove unreacted citric acid. Subsequently, it was washed with 300 mL of methanol and acetone, and dried under reduced pressure to obtain citric acid-modified cellulose. The introduction of citric acid into cellulose was confirmed by FT-IR measurement, and the amount of carboxylic acid introduced was 1.8 mmol/g determined from electrical conductivity measurement.

次いで、上記CNF溶液と、製造例1-1で調製した重合性単量体混合物とを、CNF溶液中のCNFの含有割合が重合性単量体混合物に対して5質量%となるように混合し、攪拌を続けることで、均一な溶液を得た。溶液に光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)を重合性単量体混合物の全量に対して0.2モル%加えて重合性単量体組成物を調製した。この重合性単量体組成物を鋳型に添加し、水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。得られた重合物を水で洗浄し、次いで、70℃で24時間加熱することで、重合物中のイオン液体(BMImCl)を取り除いた。これにより、厚み1mmの高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcγCD-Dod-HEA-CNF(x、y、z)」と表記した。 Next, the CNF solution and the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-1 are mixed so that the content of CNF in the CNF solution is 5% by mass with respect to the polymerizable monomer mixture. and continued stirring to obtain a uniform solution. A polymerizable monomer composition was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the solution with respect to the total amount of the polymerizable monomer mixture. This polymerizable monomer composition was added to the mold and irradiated with a mercury lamp (wavelength: 365 nm) for 1 hour to carry out a polymerization reaction. The obtained polymer was washed with water and then heated at 70° C. for 24 hours to remove the ionic liquid (BMImCl) in the polymer. Thereby, a polymer composite material having a thickness of 1 mm was obtained. The obtained polymer composite material was denoted as "PAcγCD-Dod-HEA-CNF (x, y, z)".

ここで、xは高分子複合材料を製造するにあたって使用したホスト基含有重合性単量体、ゲスト基含有重合性単量体及び第3の重合性単量体の総量に対するホスト基の含有割合(モル%)、yはホスト基含有重合性単量体、ゲスト基含有重合性単量体及び第3の重合性単量体の総量に対するゲスト基の含有割合(モル%)、zは、重合性単量体混合物に対するCNFの含有割合(質量%)である。従って、実施例1-1で得られた高分子複合材料は、PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)と表記された。 Here, x is the content ratio of the host group to the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the third polymerizable monomer used in producing the polymer composite material ( mol %), y is the content ratio (mol %) of the guest group with respect to the total amount of the host group-containing polymerizable monomer, the guest group-containing polymerizable monomer and the third polymerizable monomer, z is the polymerizable It is the content ratio (% by mass) of CNF with respect to the monomer mixture. Therefore, the polymer composite material obtained in Example 1-1 was denoted as PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5).

(実施例1-2)
製造例1-1で調製した重合性単量体混合物を、製造例1-2で調製した重合性単量体混合物に変更したこと以外は実施例1-1と同様の方法で高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcγCD-DodAA-HEA-CNF(1、1、5)」と表記した。
(Example 1-2)
A polymer composite material was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-1 was changed to the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-2. got The obtained polymer composite material was denoted as "PAcγCD-DodAA-HEA-CNF (1, 1, 5)".

(実施例1-3)
製造例1-1で調製した重合性単量体混合物を、製造例1-3で調製した重合性単量体混合物に変更したこと以外は実施例1-1と同様の方法で高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcγCD-Dod-EA-CNF(1、1、5)」と表記した。この高分子複合材料は、固体状ではなく、均一な液状であった。
(Example 1-3)
A polymer composite material was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-1 was changed to the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-3. got The resulting polymer composite material was denoted as "PAcγCD-Dod-EA-CNF (1, 1, 5)". This polymer composite material was not in a solid state but in a homogeneous liquid state.

(実施例2-1)
製造例1-1で調製した重合性単量体混合物を、製造例2-1で調製した重合性単量体混合物に変更したこと以外は実施例1-1と同様の方法で高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcβCD-Dod-HEA-CNF(x、y、z)」と表記した。ここで、x、y、zはホスト基がβ-シクロデキストリン誘導体に由来することを除いては「PAcγCD-Dod-HEA-CNF(x、y、z)」と同義である。従って、実施例2-1で得られた高分子複合材料は、PAcβCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)と表記された。
(Example 2-1)
A polymer composite material was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-1 was changed to the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 2-1. got The obtained polymer composite material was denoted as "PAcβCD-Dod-HEA-CNF (x, y, z)". Here, x, y and z are synonymous with "PAcγCD-Dod-HEA-CNF (x, y, z)" except that the host group is derived from a β-cyclodextrin derivative. Therefore, the polymer composite material obtained in Example 2-1 was denoted as PAcβCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5).

(比較例1-1)
製造例1-1で調製した重合性単量体混合物の全量に対し、光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)を0.2モル%加えて原料を調製し、この原料に水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。これにより、高分子材料を得た。得られた高分子材料を「PAcγCD-Dod-HEA(1、1、0)」と表記した。
(Comparative Example 1-1)
A raw material was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the total amount of the polymerizable monomer mixture prepared in Production Example 1-1. 365 nm) was irradiated for 1 hour to carry out a polymerization reaction. A polymer material was thus obtained. The obtained polymer material was described as "PAcγCD-Dod-HEA (1, 1, 0)".

(比較例1-2)
実施例1-1で使用した7.5質量%濃度のCNF溶液と、HEAとを、CNF溶液中のCNFがHEAに対して5質量%となるように混合し、攪拌を続けることで、均一な溶液を得た。溶液に光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)をHEAの全量に対して0.2モル%加えて原料を調製し、この原料に水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。得られた重合物を水で洗浄し、次いで、70℃で24時間加熱することで、重合物中のイオン液体(BMImCl)を取り除いた。これにより、高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「HEA-CNF(0、0、5)」と表記した。
(Comparative Example 1-2)
The CNF solution with a concentration of 7.5% by mass used in Example 1-1 and HEA are mixed so that the CNF in the CNF solution is 5% by mass with respect to HEA, and the mixture is uniformly mixed by continuing stirring. A clear solution was obtained. A raw material was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the total amount of HEA to the solution, and the raw material was irradiated with a mercury lamp (wavelength: 365 nm) for 1 hour to initiate a polymerization reaction. did The obtained polymer was washed with water and then heated at 70° C. for 24 hours to remove the ionic liquid (BMImCl) in the polymer. A polymer composite material was thus obtained. The obtained polymer composite material was described as "HEA-CNF (0, 0, 5)".

(比較例1-3)
製造例1-1で使用したPAcγCDAAmMeと、HEAとをそれぞれ、モル比が1:99となるように混合して混合物を調製した。次いで、この混合物と、実施例1-1で使用した7.5質量%濃度のCNF溶液とを、CNF溶液中のCNFが前記混合物に対して5質量%となるように混合し、攪拌を続けることで、均一な溶液を得た。溶液に光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)を前記混合物の全量に対して0.2モル%加えて原料を調製し、この原料に水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。得られた重合物を水で洗浄し、次いで、70℃で24時間加熱することで、重合物中のイオン液体(BMImCl)を取り除いた。これにより、高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcγCD-HEA-CNF(1、0、5)」と表記した。
(Comparative Example 1-3)
A mixture was prepared by mixing PAcγCDAAmMe used in Production Example 1-1 and HEA at a molar ratio of 1:99. Next, this mixture and the 7.5% by mass CNF solution used in Example 1-1 are mixed so that the CNF in the CNF solution is 5% by mass with respect to the mixture, and stirring is continued. A homogeneous solution was thus obtained. A raw material was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the total amount of the mixture, and the raw material was irradiated with a mercury lamp (wavelength: 365 nm) for 1 hour to polymerize. reacted. The obtained polymer was washed with water and then heated at 70° C. for 24 hours to remove the ionic liquid (BMImCl) in the polymer. A polymer composite material was thus obtained. The obtained polymer composite material was described as "PAcγCD-HEA-CNF (1, 0, 5)".

(比較例1-4)
12-(アクリルアミド)ドデカン酸と、第3の重合性単量体として、HEAとをそれぞれモル比が1:99となるように混合して混合物を調製した。次いで、この混合物と、実施例1-1で使用した7.5質量%濃度のCNF溶液とを、CNF溶液中のCNFが前記混合物に対して5質量%となるように混合し、攪拌を続けることで、均一な溶液を得た。溶液に光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)を前記混合物の全量に対して0.2モル%加えて原料を調製し、この原料に水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。得られた重合物を水で洗浄し、次いで、70℃で24時間加熱することで、重合物中のイオン液体(BMImCl)を取り除いた。これにより、高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「Dod-HEA-CNF(0、1、5)」と表記した。
(Comparative Example 1-4)
A mixture was prepared by mixing 12-(acrylamido)dodecanoic acid and HEA as a third polymerizable monomer at a molar ratio of 1:99. Next, this mixture and the 7.5% by mass CNF solution used in Example 1-1 are mixed so that the CNF in the CNF solution is 5% by mass with respect to the mixture, and stirring is continued. A homogeneous solution was thus obtained. A raw material was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the total amount of the mixture, and the raw material was irradiated with a mercury lamp (wavelength: 365 nm) for 1 hour to polymerize. reacted. The obtained polymer was washed with water and then heated at 70° C. for 24 hours to remove the ionic liquid (BMImCl) in the polymer. A polymer composite material was thus obtained. The obtained polymer composite material was denoted as "Dod-HEA-CNF (0, 1, 5)".

(比較例1-5)
製造例1-1で調製した重合性単量体組成物を、製造例1-4で調製した重合性単量体組成物に変更したこと以外は実施例1-1と同様の方法で高分子複合材料を得た。得られた高分子複合材料を「PAcγCD-DodAA-EA-CNF(1、1、5)」と表記した。しかし、この高分子複合材料は、CNFが明らかに相分離をして脆い材料であり、種々の物性を測定することはできなかった。
(Comparative Example 1-5)
Polymer was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the polymerizable monomer composition prepared in Production Example 1-1 was changed to the polymerizable monomer composition prepared in Production Example 1-4. A composite material was obtained. The obtained polymer composite material was denoted as "PAcγCD-DodAA-EA-CNF (1, 1, 5)". However, this polymer composite material was fragile due to the apparent phase separation of CNF, and various physical properties could not be measured.

(比較例2-1)
製造例2-1で調製した重合性単量体組成物の全量に対して光重合開始剤としてIRGACURE 184(登録商標)を0.2モル%加えて原料を調製し、この原料に水銀ランプ(波長365nm)を1時間照射することで重合反応を行った。これにより、高分子材料を得た。得られた高分子材料を「PAcβCD-Dod-HEA(1、1、0)」と表記した。
(Comparative Example 2-1)
A raw material was prepared by adding 0.2 mol % of IRGACURE 184 (registered trademark) as a photopolymerization initiator to the total amount of the polymerizable monomer composition prepared in Production Example 2-1, and a mercury lamp ( A polymerization reaction was carried out by irradiating for 1 hour at a wavelength of 365 nm. A polymer material was thus obtained. The obtained polymer material was described as "PAcβCD-Dod-HEA (1, 1, 0)".

<水素結合の確認>
実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)のFT-IR測定により、水素結合の状態を確認した。FT-IR測定は、ATR-FTIR「JASCO FT/IR-6100 spectrometer」を使用した。
<Confirmation of hydrogen bonding>
The state of hydrogen bonding was confirmed by FT-IR measurement of the polymer composite material PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5) obtained in Example 1-1. For FT-IR measurement, ATR-FTIR "JASCO FT/IR-6100 spectrometer" was used.

図3は、実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)のFT-IRスペクトルを示している。また、図3には比較として、比較例1-1(CNF不使用)で得られた高分子材料PAcγCD-Dod-HEA(1、1、0)と共にクエン酸変性セルロースナノファイバー(CNF)と、イオン性液体BMImClのスペクトルも示している。 FIG. 3 shows FT-IR spectra of the polymer composite material PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5) obtained in Example 1-1. As a comparison, FIG. 3 shows citric acid-modified cellulose nanofibers (CNF) together with the polymer material PAcγCD-Dod-HEA (1, 1, 0) obtained in Comparative Example 1-1 (CNF not used), Also shown is the spectrum of the ionic liquid BMImCl.

図3において、実施例1-1で得られた高分子複合材料では、C=O伸縮振動が、比較例1-1で得られた高分子複合材料におけるC=O伸縮振動よりも低波数側へのシフト(1735→1723cm-1)しており、また、3200~3600cm-1領域のCNFにおけるOH伸縮振動に基づく吸収スペクトルがブロードになっていることが認められた。この結果から、実施例1-1で得られた高分子複合材料は、ホスト基及びゲスト基を有する重合体とCNFとが水素結合を形成していることがわかった。 In FIG. 3, in the polymer composite material obtained in Example 1-1, the C=O stretching vibration is on the lower wave number side than the C=O stretching vibration in the polymer composite material obtained in Comparative Example 1-1. (1735→1723 cm −1 ), and it was confirmed that the absorption spectrum based on the OH stretching vibration in CNF in the 3200 to 3600 cm −1 region was broadened. From this result, it was found that in the polymer composite material obtained in Example 1-1, a polymer having a host group and a guest group and CNF formed hydrogen bonds.

図4は、実施例1-1で得られた高分子複合材料におけるCNFとホスト-ゲストポリマーとが水素結合を形成していることを示す模式図である。この図4に示すように、CNFのクエン酸由来のカルボキシ基は、ホスト-ゲストポリマーにおけるゲスト基由来のカルボキシ基、及び、ホスト-ゲストポリマーにおける第3の構造単位由来の水酸基と水素結合を形成しているといえる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing that CNF and host-guest polymer in the polymer composite material obtained in Example 1-1 form hydrogen bonds. As shown in FIG. 4, the carboxyl group derived from citric acid of CNF forms a hydrogen bond with the carboxyl group derived from the guest group in the host-guest polymer and the hydroxyl group derived from the third structural unit in the host-guest polymer. It can be said that

<SEM観察>
図5(a)は、比較例1-1で得られた高分子材料PAcγCD-Dod-HEA(1、1、0)、(b)は実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)のSEM像である。この結果から、実施例1-1で得られた高分子複合材料と、比較例1-1で得られた高分子材料とは、表面の状態が大きく異なることがわかった。実施例1-1で得られた高分子複合材料ではCNFが複合化されているため、繊維構造を有しているといえる。
<SEM Observation>
FIG. 5(a) is the polymer material PAcγCD-Dod-HEA (1, 1, 0) obtained in Comparative Example 1-1, and (b) is the polymer composite material PAcγCD obtained in Example 1-1. - SEM images of Dod-HEA-CNF (1,1,5). From this result, it was found that the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer material obtained in Comparative Example 1-1 differ greatly in surface state. Since the polymer composite material obtained in Example 1-1 contains CNF, it can be said to have a fiber structure.

<機械特性の評価>
各実施例及び比較例で得られた高分子複合材料の機械特性を評価するため、高分子複合材料の引張試験を行った。具体的には、「ストローク-試験力曲線」試験(島津製作所社製「AUTOGRAPH」(型番:AGX-plus)により応力-歪曲線を得て、この応力-歪曲線から高分子複合材料の破断点を観測した。また、破断点を終点として、終点までの最大応力を高分子材料の破断応力とした。この引張り試験は、高分子複合材料の下端を固定し上端を引張り速度0.1~1mm/minで稼動させるアップ方式で実施した。また、その際のストローク、すなわち、高分子複合材料を引っ張った際の最大長さを、引張り前の高分子複合材料の長さで除した値を延伸率(歪率といってもよい)として算出した。さらに、応力-歪曲線の面積から、高分子複合材料の破壊エネルギーを算出した。
<Evaluation of mechanical properties>
In order to evaluate the mechanical properties of the polymer composite material obtained in each example and comparative example, a tensile test was performed on the polymer composite material. Specifically, a stress-strain curve is obtained by a "stroke-test force curve" test (manufactured by Shimadzu Corporation "AUTOGRAPH" (model number: AGX-plus), and from this stress-strain curve the breaking point of the polymer composite material In addition, the breaking point is the end point, and the maximum stress to the end point is the breaking stress of the polymer material.This tensile test is performed by fixing the lower end of the polymer composite material and pulling the upper end at a speed of 0.1 to 1 mm. / min.In addition, the stroke at that time, that is, the value obtained by dividing the maximum length when the polymer composite material is pulled by the length of the polymer composite material before stretching, is drawn. In addition, the fracture energy of the polymer composite material was calculated from the area of the stress-strain curve.

図6は、実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)、及び、比較例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA(1、1、0)の引張試験の結果を示している。この結果から、CNFと水素結合により複合化された高分子複合材料(実施例1-1)は、CNFを含まない比較例1-1の高分子材料に比べて伸び及び破断応力が大きく、優れた柔軟性と強靭性を兼ね備えていることがわかった。 FIG. 6 shows the polymer composite material PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5) obtained in Example 1-1 and the polymer composite material PAcγCD-Dod obtained in Comparative Example 1-1. - Shows the results of tensile tests for HEA (1,1,0). From this result, the polymer composite material (Example 1-1) composited by CNF and hydrogen bonding has a large elongation and breaking stress compared to the polymer material of Comparative Example 1-1 that does not contain CNF, and is excellent. It was found to have both flexibility and toughness.

表1は、実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)、及び、比較例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA(1、1)の引張試験から、破壊エネルギー及びヤング率を算出した結果を示している。この結果から、CNFと水素結合により複合化された高分子複合材料(実施例1-1)は、CNFを含まない比較例1-1の高分子材料に比べて、破壊エネルギーが大きいことがわかった。 Table 1 shows the polymer composite material PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5) obtained in Example 1-1 and the polymer composite material PAcγCD-Dod obtained in Comparative Example 1-1. - Shows the result of calculating the fracture energy and Young's modulus from the tensile test of HEA (1, 1). From this result, the polymer composite material (Example 1-1) composited with CNF and hydrogen bonds has a larger fracture energy than the polymer material of Comparative Example 1-1 that does not contain CNF. Ta.

Figure 0007337377000010
Figure 0007337377000010

以上の結果から、実施例1-1で得られた高分子複合材料PAcγCD-Dod-HEA-CNF(1、1、5)は、セルロース材料が水素結合によって複合化されており、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有する材料であることが実証された。 From the above results, the polymer composite material PAcγCD-Dod-HEA-CNF (1, 1, 5) obtained in Example 1-1 is composed of cellulose materials bonded by hydrogen bonding, and has excellent flexibility. , has been demonstrated to be a material with toughness and hardness.

<ホスト-ゲスト相互作用の重要性>
図7には、実施例1-1で得られた高分子複合材料と、比較例1-2、1-3及び1-4で得られた高分子複合材料の引張試験の結果を示している。
<Importance of host-guest interaction>
FIG. 7 shows the results of the tensile test of the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer composite materials obtained in Comparative Examples 1-2, 1-3 and 1-4. .

この結果、実施例1-1で得られた高分子複合材料は、比較例1-2、1-3及び1-4で得られた高分子複合材料よりも伸び及び破断応力が大きく、優れた柔軟性と強靭性を兼ね備えていることがわかった。比較例1-2、1-3及び1-4で得られた高分子複合材のように、ホスト基及びゲスト基のいずれか一方又は両方を有していない場合は、例えば、CNFと複合化できたとしても、所望の柔軟性と強靭性を有することができないといえる。これに対し、実施例1-1の高分子複合材料のように、ホスト基及びゲスト基を有する重合体を含む場合は、ゲスト基がホスト基を貫通してなり、これにより重合体が架橋構造を形成するので、優れた機械特性が発揮されると考えられる。 As a result, the polymer composite material obtained in Example 1-1 had greater elongation and breaking stress than the polymer composite materials obtained in Comparative Examples 1-2, 1-3 and 1-4, and was excellent. It was found to have both flexibility and toughness. If the polymer composites obtained in Comparative Examples 1-2, 1-3 and 1-4 do not have either or both of the host group and the guest group, for example, composite with CNF Even if it is possible, it can be said that it cannot have the desired flexibility and toughness. On the other hand, when a polymer having a host group and a guest group is included as in the polymer composite material of Example 1-1, the guest group penetrates the host group, thereby forming a crosslinked structure of the polymer. is formed, so it is thought that excellent mechanical properties are exhibited.

<水素結合の重要性>
図8は、実施例1-1で得られた高分子複合材料と、実施例1-2で得られた高分子複合材料の引張試験の結果を示している。いずれも優れた機械特性を有しているものの、実施例1-1で得られた高分子複合材料の方が柔軟性と強靭性に優れていた。実施例1-2では、ゲスト基のカルボキシ基のみがCNFのカルボキシ基と水素結合を形成するのに対し、実施例1-1の高分子複合材料は、ゲスト基にカルボキシ基、第3の構造単位に水酸基を有し、これらの両方がCNFのカルボキシ基と水素結合を形成する。このため、実施例1-1の高分子複合材料は、実施例1-2の高分子複合材料よりもCNFとホスト-ゲストポリマーとの相互作用が強く、結果として、実施例1-1の方が実施例1-2よりも優れた柔軟性と強靭性を有するものと推察される。
<Importance of hydrogen bonding>
FIG. 8 shows the results of a tensile test of the polymer composite material obtained in Example 1-1 and the polymer composite material obtained in Example 1-2. Although both had excellent mechanical properties, the polymer composite material obtained in Example 1-1 was superior in flexibility and toughness. In Example 1-2, only the carboxy group of the guest group forms a hydrogen bond with the carboxy group of CNF, whereas the polymer composite material of Example 1-1 has a carboxy group in the guest group and a third structure The units have hydroxyl groups, both of which form hydrogen bonds with the carboxyl groups of CNF. Therefore, the polymer composite material of Example 1-1 has a stronger interaction between the CNF and the host-guest polymer than the polymer composite material of Example 1-2, and as a result, the polymer composite material of Example 1-1 has better flexibility and toughness than Example 1-2.

<自己修復特性>
実施例1-1及び実施例2-1で得られた高分子複合材料ぞれぞれの中央部を切断して2つに分けた後、両者を常温(25℃)又は70℃で24時間接触させることで、自己修復性を評価した。結果、いずれの高分子材料も、25℃であっても70℃であっても切断片同士が再接着することがわかった。
<Self-healing properties>
After cutting the central portion of each of the polymer composite materials obtained in Examples 1-1 and 2-1 into two, both were heated at room temperature (25° C.) or at 70° C. for 24 hours. The self-healing property was evaluated by contact. As a result, it was found that the cut pieces re-adhered to each other at both 25°C and 70°C for all polymer materials.

自己修復率は、実施例1-1の高分子複合材料では、25℃で約35%、70℃で約85%であったのに対し、比較例1-1の高分子複合材料では、25℃で約8%、70℃で約25%であった。また、実施例2-1の高分子複合材料では、25℃で約10%、70℃で約25%であったのに対し、比較例2-1高分子複合材料では、25℃で約3%、70℃で約8%であった。従って、実施例1-1及び2-1で得られた高分子複合材料は、自己修復性を有していることもわかった。 The self-healing rate of the polymer composite material of Example 1-1 was about 35% at 25°C and about 85% at 70°C, while the polymer composite material of Comparative Example 1-1 had a self-healing rate of 25%. 8% at °C and about 25% at 70°C. Further, in the polymer composite material of Example 2-1, it was about 10% at 25°C and about 25% at 70°C, whereas in the polymer composite material of Comparative Example 2-1, it was about 3% at 25°C. %, about 8% at 70°C. Therefore, it was also found that the polymer composite materials obtained in Examples 1-1 and 2-1 had self-healing properties.

なお、自己修復率は、切断前の高分子複合材料の応力-歪曲線の面積に対する、再接着後の高分子複合材料の応力-歪曲線の面積の割合を意味する。 The self-healing rate means the ratio of the area of the stress-strain curve of the polymer composite material after rebonding to the area of the stress-strain curve of the polymer composite material before cutting.

以上の実施例及び比較例の結果から、実施例で得られた高分子複合材料は、優れた柔軟性、強靭性及び硬さを有することが実証された。また、実施例で得られた高分子複合材料は、硬い材料あるにもかかわらず、自己修復性も有していることも示された。硬い材料でありながら、自己修復性を有することは驚くべきことであり、ホスト-ゲスト相互作用と、水素結合とが効果的に作用していることに基づくものであると推察される。 The results of Examples and Comparative Examples above demonstrate that the polymer composite materials obtained in Examples have excellent flexibility, toughness and hardness. Moreover, it was also shown that the polymer composite materials obtained in the examples had self-repairing properties in spite of being hard materials. It is surprising that the hard material has self-healing properties, and it is presumed that this is based on the effective action of host-guest interaction and hydrogen bonding.

Claims (7)

セルロース材料と、ホスト基及びゲスト基を有する重合体とを含み、
前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
前記ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる1価の基であり、
前記重合体は、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含み、
前記セルロース材料は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物で変性されたセルロースであり、
前記ゲスト基の末端と、前記官能基Fとが水素結合を形成し、
前記第3の構造単位は、
下記一般式(a1)
Figure 0007337377000011

(式(a1)中、Raは水素原子またはメチル基、R はハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基又はその塩、カルボキシル基又はその塩、もしくは、アミド基又はその塩である。)
で表される化合物、無水マレイン酸、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン及びエチル(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる1種以上の第3の重合性単量体に由来する構造単位である、高分子複合材料。
comprising a cellulose material and a polymer having host and guest groups;
The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative,
The guest group is a monovalent group capable of penetrating the host group in a skewered manner,
The polymer comprises a structural unit having the host group in a side chain, a structural unit having a guest group in the side chain, and a third structural unit that does not have both the host group and the guest group,
The cellulose material is cellulose modified with a compound having at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group,
A terminal of the guest group and the functional group F form a hydrogen bond,
The third structural unit is
The following general formula (a1)
Figure 0007337377000011

(In formula (a1), Ra is a hydrogen atom or a methyl group, and R3 is a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, an amino group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, or an amide group or a salt thereof.)
Maleic anhydride, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N-hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylamide, hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) ) A polymer composite material, which is a structural unit derived from one or more third polymerizable monomers selected from the group consisting of acrylate, N,N-dimethylacrylamide, acryloylmorpholine and ethyl (meth)acrylate.
セルロース材料と、ホスト基及びゲスト基を有する重合体とを含み、
前記ホスト基は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体から1個の水素原子又は水酸基が除された1価の基であり、
前記ゲスト基は、前記ホスト基を串刺し状に貫通することができる1価の基であり、
前記重合体は、側鎖に前記ホスト基を有する構造単位と、側鎖にゲスト基を有する構造単位と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の構造単位を含み、
前記セルロース材料は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基Fを有する化合物で変性されたセルロースであり、
前記第3の構造単位の側鎖と、前記官能基Fとが水素結合を形成し、
前記第3の構造単位は、
下記一般式(a1)
Figure 0007337377000012

(式(a1)中、Raは水素原子またはメチル基、R はヒドロキシル基、チオール基、アミノ基又はその塩、カルボキシル基又はその塩、もしくは、アミド基又はその塩である。)
で表される化合物、無水マレイン酸、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N、N-ジメチルアクリルアミド及びアクリロイルモルフォリンからなる群より選ばれる1種以上の第3の重合性単量体に由来する構造単位である、高分子複合材料。
comprising a cellulose material and a polymer having host and guest groups;
The host group is a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin or a cyclodextrin derivative,
The guest group is a monovalent group capable of penetrating the host group in a skewered manner,
The polymer comprises a structural unit having the host group in a side chain, a structural unit having a guest group in the side chain, and a third structural unit that does not have both the host group and the guest group,
The cellulose material is cellulose modified with a compound having at least one functional group F selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group,
the side chain of the third structural unit and the functional group F form a hydrogen bond,
The third structural unit is
The following general formula (a1)
Figure 0007337377000012

(In formula (a1), Ra is a hydrogen atom or a methyl group, and R3 is a hydroxyl group, a thiol group, an amino group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, or an amide group or a salt thereof.)
Maleic anhydride, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N-hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylamide, hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) ) A polymeric composite material, which is a structural unit derived from at least one third polymerizable monomer selected from the group consisting of acrylate, N,N-dimethylacrylamide and acryloylmorpholine.
前記第3の構造単位の側鎖末端及び前記ゲスト基の末端の少なくとも一方は、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する、請求項1又は2に記載の高分子複合材料。 at least one of the side chain terminal of the third structural unit and the terminal of the guest group has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group and an amide group, or 2. The polymer composite material according to 2 . 請求項1~3のいずれか1項に記載の高分子複合材料の製造に用いられる重合性単量体組成物であって、
ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体を含み、
前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなる、重合性単量体組成物。
A polymerizable monomer composition used for producing the polymer composite material according to any one of claims 1 to 3,
An inclusion complex formed from a polymerizable monomer having a host group and a polymerizable monomer having a guest group ,
The inclusion complex is a polymerizable monomer composition in which the guest group penetrates the host group in a skewed manner.
請求項1~3のいずれか1項に記載の高分子複合材料の製造方法であって、
ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体から形成される包接錯体と、前記ホスト基及び前記ゲスト基の両方を有さない第3の重合性単量体と、セルロース材料とを含む重合性単量体組成物の重合反応を行う工程を備え
前記包接錯体は、前記ゲスト基が前記ホスト基を串刺し状に貫通してなる、製造方法。
A method for producing a polymer composite material according to any one of claims 1 to 3 ,
an inclusion complex formed from a polymerizable monomer having a host group and a polymerizable monomer having a guest group; and a third polymerizable monomer not having both the host group and the guest group , a step of performing a polymerization reaction of a polymerizable monomer composition containing a cellulose material ,
The method for producing the inclusion complex, wherein the guest group penetrates the host group in a skewered manner.
前記重合性単量体組成物は、イオン性液体を含む、請求項に記載の製造方法。 The production method according to claim 5 , wherein the polymerizable monomer composition contains an ionic liquid. 請求項1~のいずれか1項に記載の高分子複合材料を含む、自己修復材料。 A self-healing material comprising a polymeric composite material according to any one of claims 1-3 .
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