JPH03234770A - 電気刺激応答性ゲルの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気刺激応答性ゲルの製法に関する。さらに
詳しくは大きい応答速度を有する電気刺激応答性ゲルの
製法に関する。

〔従来の技術〕

近年、ｐＨや温度、溶媒組成等の外部刺激により体積や
形状、色、強度等が変化する刺激応答性ゲルを人工筋肉
や各種アクチュエーター、除放性薬剤、分離膜、表示素
子等に利用する研究が盛んになってきている。

このような刺激応答性ゲルとしては、例えばポリアクリ
ルアミド系ゲル（特開昭６Ｏ−２６８３０５）、ポリア
クリル酸−ポリエチレングリコールゲル（特開昭５２−
２８２４８２）等が知られている。

［本発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記の刺激応答性ゲルは、刺激が加えられてか
ら有効な変位量を得るまでの応答速度が小さく、大きい
ものでも数秒を要するという問題がある。このように、
応答速度が小さい原因としては、与える刺激がｐＨや温
度、溶媒組成の変化のように、液の交換や加熱のための
操作時間が必要であることや、ゲル自身が厚い板状や太
い円柱状であるためゲル中への刺激の伝播に時間がかが
ること等があげられる。

このような問題を解決し得る刺激応答性ゲルとして、ス
イッチの０Ｎ１０ＦＦ、極性の反転で短時間に刺激を与
えることのできる電気刺激応答性ゲルが開発されている
が、その形状は未だ板状や円柱状であり、充分な応答速
度を有する電気刺激応答性ゲルは得られていなかった。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明者ら
は、前記欠点を改良し、大きい応答速度を有する電気刺
激応答性ゲルを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、前記
問題をことごとく解決し、極めて容易に薄膜状や繊維状
の応答速度の大きい電気刺激応答性ゲルを得る方法を見
いだし本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、 アニオン性ポリマー（１）を１種または２種以上含む液
体とカチオン性ポリマー（２）を１種または２種以上含
む液体から電気刺激応答性ゲルを製造する方法であって
、何れか一方の液体の界面にもう一方の液体を展開する
ことによって、アニオン性ポリマー（１）とカチオン性
ポリマー（２）との間でポリイオンコンプレックスを形
成させることを特徴とする大きい応答速度を有する電気
刺激応答性ゲルの製法に関するものである。

本発明に用いられるアニオン性ポリマー（１）としては
、分子内にカルボキシル基、スルホン酸基リン酸基等の
ア一オン化し得る官能基を少な１１とも０．０００５当
量／ｇ有するものであればよく、例えば（メタ）アクリ
ル酸、イタコン酸、マレイン酸、２−（メタ）アクリル
アミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル
（メタ）アクリレート、スチレンスルホン酸、（メタ）
アリルスルホン酸、ビニルスルホン酸等やこれらのアル
カリ金属塩、アンモニウム塩のごときアニオン化し得る
官能基を有する単量体の１種または２種以上を重合して
得られるホモポリマーもしくはコポリマー　これらの単
量体と上記以外の親水性単量体とのコポリマー；ポリビ
ニル硫酸、ポリビニル硫酸カリウム、アルギン酸、アル
ギン酸ナトリウム等が挙げられ、これらの１種または２
種以上を用いることができる。これらの中でも、（メタ
）アクリル酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレ
ート、スチレンスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸
およびこれらの塩からなる群から選ばれる１種または２
種以上を重合して得られるホモポリマーもしくはコポリ
マーが、大きい刺激応答速度を有するゲルが得られるの
で好ましい。

本発明に用いられるカチオン性ポリマー（２）としては
、分子内にアミノ基等のカチオン化し得る官能基を少な
くとも０．０００５当量／ｇ有するポリマーであればよ
く、例えばＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）ア
クリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ
）アクリルアミド、２−ビニルピリジン、４−ビニルピ
リジン、Ｎ、　Ｎ−ジメチル（メタ）アリルアミン等や
これらの４級塩の１種または２種以上を重合して得られ
るホモポリマーもしくはコポリマー　これらの単量体と
その親水性単量体とのコポリマー；キトサン、メチルグ
リコールキトサン、カチオン化デンプン、ボワエチレン
イミン等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用
いることができる。これらの中でも、Ｎ、Ｎ−ジメチル
アミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエチル
アミノエチル（メタ）または２種以上を重合して得られ
るホモポリマーもしくはコポリマーまたはポリエチレン
イミンが、大きい刺激応答速度を有するゲルが得られる
ので好ましい。

本発明の電気刺激応答性ゲルは、使用するポリマーが液
体の場合にはそのままあるいは溶液状態で、固体の場合
には溶液として使用する。ポリマーを溶解させる溶媒と
しては、該ポリマーを溶解し得るものであればよく、水
；塩化ナトリウム、のアルカリ水溶液等の水性液体；メ
タノール、エタノール、プロパツール等の低級アルコー
ル類；エチレングリコール、プロピレングリコール、グ
リセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコール類
；アセトン等のケトン類；テトラヒドロフラン等の親水
性有機溶媒；塩化カルシウムのメタノール溶液等の塩を
溶解させた親水性有機溶媒等が挙げられ、これらを単独
あるいは混合溶媒として用いることができる。

本発明の電気刺激応答性ゲルは、アニオン性ポリマー（
１）、カチオン性ポリマー（２）何れか一方の液体の界
面に、もう一方の液体を展開することによって、アニオ
ン性ポリマー（１）とカチオン性ポリマー（２）との間
でポリイオンコンプレックスを形成させて得ることでき
る。

液体を展開させる方法は、公知のいかなる方法でもよく
、例えば一方の液体（以後、液体（１）とする）をバッ
トやシャーレのような容器にはり、ここにもう一方の液
体（以後、液体（２）とする）を容器の壁をつたわらせ
て液体（１）の表面あるいは界面に展開する方法、液体
（２）を注射器のようなノズルのついた容器に入れ、ノ
ズルの先端を液体（１）の容器の底につけて、液体（２
）を液体（１）と液体（１）を入れた容器との界面に展
開する方法、液体（２）をガラス板や紙、不織布のよう
な支持体に塗布し、これと液体（１）とを液体（１）の
表面または界面で接触させる方法、液体（１）及び液体
ポリイオンコンプレックスは、アニオン性ポリマー（１
）とカチオン性ポリマー（２）の極く一部で形成されて
いれば良く、例えばどちらか一方の溶液が２種以上のポ
リマーの混合物である場合でもその中に含まれるある１
種のポリマーのそれも１部分がポリイオンコンプレック
スを形成すやことができれば充分である。

得られるゲルの形状は、展開するポリマーの種類、展開
時の両型解質溶液の濃度や溶媒の種類、展開温度、展開
速度等を選択することにより、膜状あるいは繊維状とな
る。また、使用する液体中に、予め水溶性あるいは水分
散性の医薬や農薬、染料、顔料、有機・無機の各種粉体
等を入れておくことにより、薬剤の徐放性や高強度化、
導電性等の新たな機能をゲルに付与することも可能であ
る。

得られた雪気到漸応答性ゲルは、その学士液面や液中に
浮遊、分散あるいは沈澱した状態でも使用することもで
きるが、ゲル形成後、任意の固形分に調整して使用する
こともできる。

また、得られたゲルに、さらにゲル中のポリマーの少な
くとも１種と反応し得る官能基を分子内に少なくとも２
個有する架橋剤を添加するか、もしくはゲルを加熱処理
することによってポリマー中の官能基間で架橋反応をお
こさせることによりゲルに架橋構造を導入してゲルの強
度を高めてから使用することも可能である。

〔本発明の効果〕

以上に詳述したように、本発明の電気刺激応答性ゲルの
製法によれば、極めて容易に薄膜状あるいは繊維状の電
気刺激応答性ゲルを得ることができる。また、刺激に対
する応答速度も、ゲルの形状が薄膜状や繊維状であるの
で従来の刺激応答性ゲルにくらべ非常に大きいものであ
る。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
がこの範囲に限定されるものではない。なお、％は重量
％を示す。

実施例１ 数平均分子量が１００万であるポリアクリル酸ソーダを
０．１０％含む１．０％塩化ナトリウム水溶液をバット
に張り、６０℃に加熱した。

この溶液の表面に、数平均分子量が１万であるポリ　（
Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート）の塩化メ
チル化物の０．０１％メタノール溶液２５ｍβをシリン
ジからバットの壁をつたわらせて展開した。展開と同時
にメタノール溶液と塩化ナトリウム水溶液との境界部分
に繊維状の電気刺激応答性ゲル（１）が析出した。この
析出したゲルをビンセットで取り出し固形分を測定した
ところ、約４０％であった。

実施例２ 数平均分子量が１０万であるポリ（２−アクリルアミド
−２−メチルプロパンスルホン酸）の１％水溶液をバッ
トに張り、４０℃に加熱した。

表面に、数平均分子量が１万であるポリ（Ｎ、Ｎ−ジメ
チルアミノエチルアクリレート）の０．０１％メタノー
ル溶液２５ｒｎｊ２をシリンジからバットの壁をつたわ
らせて展開することにより、実施例１と同様にして繊維
状の電気刺激応答性ゲル（２）を得た。この析出したゲ
ルをビンセットで取り出し固形分を測定したところ、約
４５％であった。

実施例３ 数平均分子量が７万であるポリエチレンイミンの３０％
水溶液５ｒｎｊ２を直径８．５ｃｍのシャーレに入れ、
次にポリエチレンイミン水溶液の表面に数平均分子量が
５万であるポリアクリル酸の５％水溶液５ｍＩ２をシリ
ンジにとり、このシリンジをシャーレの壁にそって移動
させながら、シャーレの壁をつたわらせて展開すること
により、薄膜状のポリイオンコンプレックスを形成させ
た。この薄膜状物を金属性の枠ですくいとり、６０℃の
乾燥束中でゲルの固形分が６０％となるまで乾燥したの
ち、幅１ｍｍとなるように切断することにより電気刺激
応答性ゲル（３）を得た。

実施例４ 実施例１〜３で得られた電気刺激応答性ゲル（１）〜（
３）の電気刺激応答性ゲルを下記の方法にて評価した。

各電気刺激応答性ゲルを長さ５ｃＩＩ＋となるように切
断し、極板間距離が自由に変えられる支持用白金極板に
ゲルの両端を固定した。次に、直ｉｉｉ源よりＩＯＶの
電圧を印加し、電圧を印加してから１秒後の極板間距離
Ｌ　、　（ｃｍ）を測定し、下記の式により、ゲルの電
気刺激による単位長さ当りの変位率を算出した。

５、　０−Ｌ。

変位率（％）＝　　　　　　　Ｘ１００５、　０ その結果を、表１に示した。

表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アニオン性ポリマー（１）を含む液体とカチオン性
   ポリマー（２）を含む液体の何れか一方の液体の界面に
   もう一方の液体を展開することによって、アニオン性ポ
   リマー（１）とカチオン性ポリマー（２）との間でポリ
   イオンコンプレックスを形成させることを特徴とする大
   きい応答速度を有する電気刺激応答性ゲルの製法。 ２、アニオン性ポリマー（１）が、（メタ）アクリル酸
   、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンス
   ルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スチレ
   ンスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸およびこれら
   の塩からなる群から選ばれる１種または２種以上を重合
   して得られるホモポリマーもしくはコポリマーである請
   求項１記載の電気刺激応答性ゲルの製法。 ３、カチオン性ポリマー（２）が、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
   ミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルア
   ミノエチル（メタ）アククレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
   ミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチ
   ルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドおよびこれら
   の４級塩からなる群から選ばれる１種または２種以上を
   重合して得られるホモポリマーもしくはコポリマーまた
   はポリエチレンイミンである請求項１記載の電気刺激応
   答性ゲルの製法。