JPH06157689A - 熱応答性高分子ゲル、熱応答性高分子ゲル膜及びその製造法 - Google Patents

熱応答性高分子ゲル、熱応答性高分子ゲル膜及びその製造法

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JPH06157689A
JPH06157689A JP31054392A JP31054392A JPH06157689A JP H06157689 A JPH06157689 A JP H06157689A JP 31054392 A JP31054392 A JP 31054392A JP 31054392 A JP31054392 A JP 31054392A JP H06157689 A JPH06157689 A JP H06157689A
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JP
Japan
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polymer
film
meth
polymer gel
hours
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JP31054392A
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English (en)
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Tetsuya Nakamura
哲也 中村
Yoshitaka Goto
義隆 後藤
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NOF Corp
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Nippon Oil and Fats Co Ltd
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド重
合体の主鎖と、水に不溶性の側鎖とからなるグラフトコ
ポリマーを主成分とする熱応答性高分子ゲル並びに該高
分子ゲル膜を提供する。また、前記グラフトコポリマー
を溶媒に溶解し、キャスト法にて成膜する上記高分子ゲ
ル膜の製造法を提供する。 【効果】 温度の変化により異なる膨潤度を示すので、
吸水性材料、特に、生体適合材料、機能性分離膜、イオ
ン透過膜、人工筋肉、人工眼、ドラックデリバリーシス
テム、メカノケミカル材料、センサー、スイッチ、記憶
素子、イオン交換樹脂などに利用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な架橋性高分子よ
りなる吸水性材料、特に、生体適合材料、機能性分離
膜、イオン透過膜、人工筋肉、人工眼、ドラッグデリバ
リーシステム、メカノケミカル材料、センサー、スイッ
チ、記憶素子、イオン交換樹脂などに利用可能な熱応答
性高分子ゲル、熱応答性高分子ゲル膜及びその製造法に
関する。
【0002】
【従来の技術】今までに、多くの架橋性高分子よりなる
吸水性材料に関する報告がなされている。例えば、高分
子論文集、Vol.39,No.4,pp.187(1
982)には、2−ヒドロキシメタクリレートと末端に
重合可能な二重結合を有する反応性ポリスチレンとを共
重合し、その共重合体を成膜して得られたヒドロゲル膜
が、抗凝血性を示すことが開示されている。また、J.
CHEM.PHYS.87(2),15JULY198
7には、イオン性基を導入したN−イソプロピルアクリ
ルアミドゲルが熱応答性高分子ヒドロゲルとなることが
開示されている。更にまた、特開昭62−5882号公
報には、アクリルアミド系架橋ポリマーの水性ゲルを熱
で相転移の生じるポリマーゲル層とし、熱転写記録方法
に応用することが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ヒドロゲル膜は熱応答性を示さず、また、前述の熱応答
性高分子ヒドロゲル及び前述のポリマーゲル層は、化学
結合で架橋点が形成されているため、一度架橋されたゲ
ルは再溶解後再利用することが不可能であるという欠点
がある。
【0004】本発明の目的は温度変化により吸水性が変
化し、しかも再溶解が可能であるため再利用が可能な熱
応答性高分子ゲル、熱応答性高分子ゲル膜及び該ゲル膜
の製造法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、N−イ
ソプロピル(メタ)アクリルアミドの重合体である主鎖
と水に不溶性である側鎖とからなるグラフトコポリマー
を主成分とする熱応答性高分子ゲルが提供される。
【0006】また、本発明によればN−イソプロピル
(メタ)アクリルアミドの重合体である主鎖と水に不溶
性である側鎖とからなるグラフトコポリマーを主成分と
する熱応答性高分子ゲル膜が提供される。
【0007】更にまた、本発明によれば前述の熱応答性
高分子ゲル膜を製造するにあたり、N−イソプロピル
(メタ)アクリルアミドの重合体である主鎖と水に不溶
性である側鎖とからなるグラフトコポリマーを溶媒に溶
解し、次いでキャスト法にて成膜することを特徴とする
熱応答性高分子ゲル膜の製造法が提供される。
【0008】次に、本発明を更に詳細に説明する。
【0009】本発明で用いられるグラフトコポリマーと
は、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミドの重合
体、すなわちN−イソプロピルアクリルアミドの重合体
及び/又はN−イソプロピルメタクリルアミドの重合体
である主鎖と、水に不溶性である側鎖とからなるグラフ
トコポリマーである。その平均分子量(重量平均)は成
膜性があれば特に限定されるものではないが、好ましく
は10,000〜7,000,000、更に好ましくは
50,000〜2,000,000である。10,00
0未満では、成膜性が劣る場合があり、一方7,00
0,000を超えると、合成が困難となる場合がある。
また、側鎖の分子量は、1,000〜200,000が
好ましいが、更に好ましくは2,000〜50,000
である。1,000未満では、熱応答性高分子ゲル膜を
水に膨潤させようとすると溶解してしまう傾向があり、
また200,000を超えると、合成上困難となること
がある。
【0010】本発明のグラフトコポリマーの主鎖はN−
イソプロピル(メタ)アクリルアミドの単独重合体又は
共重合体から構成されている。共重合体の場合かような
共重合可能な単量体としては、(メタ)アクリル酸、イ
タコン酸、マレイン酸、グルタコン酸、アコニット酸、
シトラコン酸、メサコン酸、フマル酸、チグリン酸、ク
ロトン酸、ムコン酸、イソクロトン酸、3−ブテン酸、
桂皮酸、アビエチン酸、無水マレイン酸、無水イタコン
酸、スチレンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド
−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、ビニルスルホ
ン酸、ビニルピリジン、N,N−ジメチルアミノエチル
(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−ジエチルアミノエ
チル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプ
ロピル(メタ)アクリルアミド、ビニルカルバゾール、
ビニルイミダゾール、(4−ビニルベンジル)ジメチル
アミン、アリルアミン、t−ブチルアミノエチル(メ
タ)アクリレートあるいは、これらの置換体もしくは誘
導体などが挙げられる。
【0011】水に対し不溶性の側鎖を形成する単量体と
しては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)
アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イ
ソプロピル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)ア
クリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エチ
ルヘキシル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)
アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、デシ
ル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレー
ト、ステアリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メ
タ)アクリレート、2,3−ジブロムプロピル(メタ)
アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、2,2
−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシポリエトキシフェ
ニル〕プロパン、アクロレイン、2−ヒドロキシルプロ
ピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレート、2,2’−ビス〔4
−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポ
キシ)フェニル〕プロパン、(メタ)アクリロニトリ
ル、酢酸ビニルあるいは、これらの置換体もしくは誘導
体などが挙げられる。
【0012】本発明におけるグラフトコポリマーの合成
法としては、レドックス反応(セリウム塩などを開始
剤)を用いる方法、パーオキシド基を含む重合体を用い
る方法、ジアゾ基を含む重合体を用いる方法、二重結合
を含む重合体を用いる方法、メルカプト基を用いる方
法、酸発生基を含む重合体を用いる方法、マクロモノマ
ーを用いる方法、高分子間の縮合反応を用いる方法など
が挙げられる。また、(共)重合反応方法としては公知
のラジカル重合、イオン重合、光重合などを用いること
ができる。
【0013】本発明の熱応答性高分子ゲル膜を製造する
には、得られたN−イソプロピル(メタ)アクリルアミ
ドの重合体である主鎖と水に対し不溶性である側鎖とか
らなるグラフトコポリマーを所定量採取し適当な溶媒に
て溶解する。溶媒としては、グラフトコポリマーが溶解
し更にキャスト法により成膜化が可能なものであれば特
に限定されるものではないが、好ましくは、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N
−ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メタ
ノール、エタノール、プロパノール、酢酸エチル、酢酸
ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロ
フラン、クロロホルム、塩化メチレン、エーテル、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、アセトニトリル及びこれら
の混合液などが挙げられる。溶液の濃度は、キャスト法
によりフィルム形成ができれば特に限定されるものでは
ないが、好ましくは0.1〜50重量%、更に好ましく
は0.3〜30重量%である。0.1重量%未満では、
膜に破損が生じる傾向があり積層などの繰り返しキャス
トをしない限り成膜化が困難となる場合がある。また、
50重量%を超えると、溶液の粘度が高くキャストに支
障を生じる傾向があり均一な成膜が困難となる場合があ
る。次に、かようにして得られた溶液をキャスト法にて
成膜する。具体的には前述の溶液を適当な基盤上に流し
込み溶媒を蒸発させるのが望ましい。該基板としては特
に限定されるものではないが、テフロンを基板にすれ
ば、フィルムの剥離が容易である。また、溶媒の蒸発時
の温度は、特に限定されるものではないが、好ましくは
0〜300℃、より好ましくは10〜100℃である。
溶媒が蒸発した後、場合によっては、更に真空乾燥など
の処理を行ってもよい。0℃未満では、溶媒の蒸発が非
常に遅く不経済である。また、300℃を超えると、ポ
リマーが酸化などの変性を起こすので好ましくない。以
上の操作により本発明の熱応答性高分子ゲル膜を調製す
ることができる。このようにして調製された本発明の新
規な熱応答性高分子ゲル膜は、その膜厚を溶液濃度また
は基板上に流し込む溶液量により自由に制御でき、また
適当な溶媒に対し再溶解が可能で、更にキャスト法など
でゲル膜を再形成でき、更にまた熱刺激に伴う膨潤挙動
を示す。
【0014】
【発明の効果】本発明の熱応答性高分子ゲルは、温度の
変化に伴って異なる膨潤度を示すので、吸水性材料、特
に、生体適合材料、機能性分離膜、イオン透過膜、人工
筋肉、人工眼、ドラッグデリバリーシステム、メカノケ
ミカル材料、センサー、スイッチ、記憶素子、イオン交
換樹脂などに応用できる。また本発明の熱応答性高分子
ゲルは、従来法と比べ非常に簡便なキャスト法で成膜す
ることが可能である。更に、高分子ゲルは従来再生また
は再利用が不可能であったが、本発明の高分子ゲルは、
溶媒を選択することにより再溶解でき、更にまた再成膜
化も可能である。
【0015】
【実施例】次に、実施例によって具体的に説明する。分
子量はGPC法(ゲルパーミエーションクロマトグラフ
法)による重量平均分子量を表わす。
【0016】
【実施例1】スチレンの重合体で、片末端がメタクリレ
ートであるマクロモノマー(数平均分子量=6,00
0)2.5g、N−イソプロピルアクリルアミド2.5
g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.01g
及び酢酸エチル35gを封管中に入れ、脱気操作後封管
し、60℃で68時間重合した。得られた重合体のGP
Cによるポリスチレン換算分子量は、693,000で
あった。
【0017】得られたポリマー0.6gを酢酸エチル6
mlに溶解し、この溶液を5cm四方のテフロン板上に
滴下し、室温下で24時間放置した。膜をテフロン板か
ら剥離し、50℃で真空乾燥を24時間行った。膜厚は
110μmであった。膨潤度を表1に示す。ここで膨潤
度とは、得られた膜を所定の温度条件で24時間浸清、
膨潤させた後、重量を測定したものであり、1回目の5
℃と50℃の膨潤度と、5℃と50℃を繰り返し行った
100回目の膨潤度とを式1に従い求めたものである。
【0018】
【表1】
【0019】
【数1】
【0020】
【実施例2】スチレンの重合体で、片末端がメタクリレ
ートであるマクロモノマー(数平均分子量=6,00
0)2.5g、N−イソプロピルメタクリルアミド2.
5g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.01
g及び酢酸エチル35gを封管中に入れ、脱気操作後封
管し、60℃で70時間重合した。得られた重合体のG
PCによるポリスチレン換算分子量は、538,000
であった。
【0021】得られたポリマー0.6gを酢酸エチル6
mlに溶解し、この溶液を5cm四方のテフロン板上に
滴下し、室温下で24時間放置した。膜をテフロン板か
ら剥離し、50℃で真空乾燥を24時間行った。膜厚は
125μmであった。膨潤度を表2に示す。膨潤度は式
1に従い求めたものである。
【0022】
【表2】
【0023】
【実施例3】スチレンの重合体で、片末端がメタクリレ
ートであるマクロモノマー(数平均分子量=6,00
0)1.2g、N−イソプロピルアクリルアミド3.8
g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.01g
及び酢酸エチル35gを封管中に入れ、脱気操作後封管
し、60℃で68時間重合した。得られた重合体のGP
Cによるポリスチレン換算分子量は、611,000で
あった。
【0024】得られたポリマー0.6gを酢酸エチル6
mlに溶解し、この溶液を5cm四方のテフロン板上に
滴下し、室温下で24時間放置した。膜をテフロン板か
ら剥離し、50℃で真空乾燥を24時間行った。膜厚は
135μmであった。膨潤度を表3に示す。膨潤度は式
1に従い求めたものである。
【0025】
【表3】
【0026】
【実施例4】メチルメタクリレートの重合体で、片末端
がメタクリレートであるマクロモノマー(数平均分子量
=6,000)2.5g、N−イソプロピルアクリルア
ミド2.5g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル
0.01g及び酢酸エチル35gを封管中に入れ、脱気
操作後封管し、60℃で68時間重合した。得られた重
合体のGPCによるポリスチレン換算分子量は、71
2,000であった。
【0027】得られたポリマー0.6gを酢酸エチル6
mlに溶解し、この溶液を5cm四方のテフロン板上に
滴下し、室温下で24時間放置した。膜をテフロン板か
ら剥離し、50℃で真空乾燥を24時間行った。膜厚は
115μmであった。膨潤度を表4に示す。膨潤度は式
1に従い求めたものである。
【0028】
【表4】
【0029】
【実施例5】メチルメタクリレートの重合体で、片末端
がメタクリレートであるマクロモノマー(数平均分子量
=6,000)2.5g、N−イソプロピルメタクリル
アミド2.5g、2,2’−アゾビスイソブチロニトリ
ル0.01g及び酢酸エチル35gを封管中に入れ、脱
気操作後封管し、60℃で71時間重合した。得られた
重合体のGPCによるポリスチレン換算分子量は、57
1,000であった。得られたポリマー0.6gを酢酸
エチル6mlに溶解し、この溶液を5cm四方のテフロ
ン板上に滴下し、室温下で24時間放置した。膜をテフ
ロン板から剥離し、50℃で真空乾燥を24時間行っ
た。膜厚は115μmであった。膨潤度を表5に示す。
膨潤度は式1に従い求めたものである。
【0030】
【表5】
【0031】
【実施例6】実施例1で使用した膜を50℃で24時間
真空乾燥した後、酢酸エチル6mlに溶解した。この溶
液を5cm四方のテフロン板上に滴下し、室温下で24
時間放置した。膜をテフロン板から剥離し、50℃で真
空乾燥を24時間行った。膜厚は100μmであった。
膨潤度を表6に示す。膨潤度は式1に従い求めたもので
ある。
【0032】
【表6】
【0033】
【実施例7】実施例2で使用した膜を50℃で24時間
真空乾燥した後、酢酸エチル6mlに溶解した。この溶
液を5cm四方のテフロン板上に滴下し、室温下で24
時間放置した。膜をテフロン板から剥離し、50℃で真
空乾燥を24時間行った。膜厚は115μmであった。
膨潤度を表7に示す。膨潤度は実施例1に従い求めたも
のである。
【0034】
【表7】
【0035】
【比較例1〜3】ポリ(N−イソプロピルアクリルアミ
ド)(分子量200,000)、ポリスチレン(分子量
180,000)及びポリメチルメタアクリレート(分
子量250,000)(ポリMMAと略す)の膜を実施
例1に順じて作成した。5℃と50℃の膨潤度を式1に
従い求めた結果を表8に示す。各々の膜厚は125μ
m、115μm及び115μmであった。
【0036】
【表8】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N−イソプロピル(メタ)アクリルアミ
    ドの重合体である主鎖と水に不溶性である側鎖とからな
    るグラフトコポリマーを主成分とする熱応答性高分子ゲ
    ル。
  2. 【請求項2】 N−イソプロピル(メタ)アクリルアミ
    ドの重合体である主鎖と水に不溶性である側鎖とからな
    るグラフトコポリマーを主成分とする熱応答性高分子ゲ
    ル膜。
  3. 【請求項3】 請求項2の熱応答性高分子ゲル膜を製造
    するにあたり、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミ
    ドの重合体である主鎖と水に不溶性である側鎖とからな
    るグラフトコポリマーを溶媒に溶解し、次いでキャスト
    法にて成膜することを特徴とする熱応答性高分子ゲル膜
    の製造法。
JP31054392A 1992-11-19 1992-11-19 熱応答性高分子ゲル、熱応答性高分子ゲル膜及びその製造法 Pending JPH06157689A (ja)

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