JPH066610B2 - 親水性―疎水性熱可逆型高分子材料及びその製造方法 - Google Patents

親水性―疎水性熱可逆型高分子材料及びその製造方法

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JPH066610B2
JPH066610B2 JP62116345A JP11634587A JPH066610B2 JP H066610 B2 JPH066610 B2 JP H066610B2 JP 62116345 A JP62116345 A JP 62116345A JP 11634587 A JP11634587 A JP 11634587A JP H066610 B2 JPH066610 B2 JP H066610B2
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昭二 伊藤
昇永 藤重
健作 溝口
昌男 須田
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な親水性−疎水性熱可逆型高分子材料及
びその製造方法に関するものである。更に詳しく言え
ば、本発明は、遮光体、温度センサー、吸着剤、更には
玩具、インテリア、捺染助剤、ディスプレイ、分離機能
膜、メカノケミカル材料に利用しうる親水性−疎水性熱
可逆型高分子化合物及びこのものを効率よく製造する方
法に関するものである。
従来の技術 水溶性高分子化合物の中には、水溶性状態においてある
温度(転移温度又は曇点)以上では析出白濁化し、その
温度以下では溶解透明化するという特殊な可逆的溶解挙
動を示すものがあり、このものは、親水性−疎水性熱可
逆型高分子化合物と呼ばれ、近年、温室、化学実験室な
どの遮光体、温度センサー等として注目されるようにな
ってきた。
このような親水性−疎水性熱可逆型高分子化合物として
は、これまでポリ酢酸ビニル部分けん化物、ポリビニル
メチルエーテル、メチルセルロース、ポリエチレンオキ
シド、ポリビニルメチルオキサゾリディノン及びポリア
クリルアミド誘導体などが知られている。
これらの親水性−疎水性熱可逆型高分子化合物の中でポ
リアクリルアミド誘導体は、水中で安定であり、かつ比
較的安価に製造しうるので、前記用途に好適であるが、
熱可逆性を有するものとしては、これまでポリ(N−エ
チル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピ
ル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピル
(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピル
(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N、N−ジエチルア
クリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリ
ルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアク
リルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルア
クリルアミド)、ポリ(N−アクリルピペリジン)、ポ
リ(N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミ
ド、ポリ(N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミ
ド)、ポリ(N−エトキシプロピル(メタ)アクリルア
ミド)、ポリ(N−イソプロポキシプロピル(メタ)ア
クリルアミド)、ポリ(N−エトキシエチル(メタ)ア
クリルアミド)、ポリ(N−2,2−ジメトキシエチル
−N−メチルアクリルアミド)等が知られている。
しかしながら、このような化合物は、例えば温度センサ
ーや遮光体などに利用しようとしても、転移温度が限ら
れたものとなり、目的に応じて任意に選択することがで
きず適応範囲が制限されるのを免れなかった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような事情のもとで、異なった転移温度
をもつ新規な親水性−疎水性熱可逆型ポリアクリルアミ
ド誘導体を開発し、親水性−疎水性熱可逆型高分子材料
の利用範囲を拡大することを目的としてなされたもので
ある。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、更に異なった転移温度を有する新規な親
水性−疎水性熱可逆型ポリアクリルアミド誘導体を開発
するために鋭意研究を重ねた結果、一般式(I) で表されるビニル化合物のラジカル重合によって得ら
れ、一般式(I) で表される繰り返し単位からなり、テトラヒドロフラン
溶液における温度27℃の温度における極限粘度〔η〕が
0.01〜6.0に相当する分子量を有する高分子化合物は、
加温により水に不溶化する親水性−疎水性熱可逆型高分
子化合物であることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
本発明の高分子材料として用いるポリアクリルアミド誘
導体は、文献未載の新規化合物であって前記一般式(I
I)で表されるビニル化合物をラジカル重合させること
によって容易に製造することができる。
前記一般式(II)で表されるビニル化合物、すなわちN
−メトキシエトキシプロピルアクリルアミド及びN−メ
トキシエトキシプロピルメタクリルアミドは、いずれも
新規化合物であり、例えば、次式で示されるように合成
される。
(A)(メタ)アクリル酸クロリドとメトキシエトキシ
プロピルアミンとトリエチルアミンとを溶媒中において
好ましくは0〜10℃の温度で反応させる方法。
(B)(メタ)アクリル酸クロリドとメトキシエトキシ
プロピルアミンとを溶媒中において好ましくは0〜10℃
の温度で反応させる方法。
(A)法: (B)法: これらの方法において用いる溶媒については、(メタ)
アクリル酸クロリドに対して不活性であれば特に制限は
なく、一般にはベンゼン、アセトン、トルエン等が用い
られる。反応温度については、高すぎると副反応が起こ
るので、0〜10℃の範囲において反応させることが好ま
しい。
このようにして得られた反応混合物から、目的化合物を
単離するには、通常まずろ過などによって、トリエチル
アミン塩酸塩又はN−メトキシエトキシプロピルアミン
塩酸塩を除去したのち、ロータリーエバポーレーターを
用いてろ液から溶媒を留去し、ついで減圧蒸留して精製
する。この際の留出物は、必要に応じさらに減圧蒸留を
繰り返して高純度のものにすることができる。
本発明で用いる前記一般式(II)で表されるのビニル化
合物、N−メトキシエトキシプロピルアクリルアミド
(沸点125℃/1mmHg)及びN−メトキシエトキシプロ
ピルメタクリルアミド(沸点140℃/1mmHg)は、いず
れも無色の液体であり、水、メチルアルコール、エチル
アルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホ
ルム、四塩化炭素、ベンゼン等の溶媒に可溶で、n−ヘ
キサン、n−ヘプタンには不溶である。
本発明で用いる前記一般式(II)で表されるのビニル化
合物、N−メトキシエトキシプロピルアクリルアミド及
びN−メトイシエトキシプロピルメタクリルアミドをラ
ジカル重合させて加温により水に不溶化する親水性−疎
水性熱可逆型高分子化合物を製造する具体的方法として
は、例えば溶液重合法及び塊状重合法が採用できる。重
合を開始する方法としては、(1)重合開始剤を使用する
方法、(2)紫外線、可視光線等の光照射、(3)熱による方
法、(4)放射線、電子線、プラズマ等の電離エネルギー
線を照射する方法等など通常知られている任意のラジカ
ル重合法を用いることができる。重合開始剤としてはラ
ジカル重合を開始する能力を有するもので例えば有機過
酸化物、アゾ化合物等がある。具体的には、過酸化ベン
ゾイル、過酸化アセチル、アゾビスイソブチロニトリル
等を使用することができる。又、上記の重合開始剤の2
種以上を併用することも可能である。この場合の重合開
始剤の添加量は、ビニル化合物当り0.005〜5重量%、
好ましくは0.001〜2重量%の範囲である。N−メトキ
シエトキシプロピルアクリルアミド及びN−メトキシエ
トキシプロピルメタクリルアミドを有機溶剤中に溶かし
1〜80重量%濃度の溶液として、通常知られているラジ
カル重合法を用いることもできる。
このような溶液重合法に用いられる溶媒についてはN−
メトキシエトキシプロピルアクリルアミド及びN−メト
キシエトキシプロピルメタクリルアミドを溶かすもので
あれよく特に制限はない。例えば、水、アルコール類、
アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、四塩化
炭素、ベンゼン、酢酸アルキル類等を挙げることがで
き、これらは、単独で用いてもよいし、場合により2種
以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の高分子材料は、低温域で水に溶け、高温域で水
に不溶である。該高分子化合物水溶液の転移温度は、重
合条件によっても異なるがポリ(N−メトキシエトシイ
プロピルアクリルアミド)の1重量%水溶液では77〜93
℃、ポリ(N−メトキシエトキシプロピルメタクリルア
ミド)の1重量%水溶液では82〜100℃の範囲にある。
該高分子化合物水溶液の転移温度は、分子量が大きくな
ると、低下する傾向にある。
本発明の高分子材料として用いるポリ(N−メトキシエ
トキシプロピルアクリルアミド)及びポリ(N−メトキ
シエトキシプロピルメタクリルアミド)は、−COHN
−基、−CH−O−基、−CH<基を有するので、赤
外線吸収スペクトルなどによって同定することができ
る。又、その重合度については、テトラヒドロフラン溶
液における27℃の温度での極限粘度〔η〕が0.01〜6.0
の範囲のものが実用的である。更に各種溶媒に対する溶
解性については、冷水、テトラヒドロフラン、クロロホ
ルム、ベンゼン、メタノール、アセトン等には可溶、酢
酸エチル、酢酸n−アミル、酢酸イソブチル、ヘキサン
等には不溶である。
発明の効果 本発明の高分子材料として用いる重合体は、いずれも文
献未載の新規なポリアクリルアミド誘導体であり、可逆
的に低温域で水に溶け、高温域で水に不溶となる性質を
もつ、かつ従来知られている親水性−疎水性熱可逆型ポ
リアクルアミド誘導体とは異なる転移温度を有してお
り、例えば、高温室の遮光体、温度センサー、界面活性
剤の吸着剤、更には玩具、インテリア、捺染助財、ディ
スプレイ、分離機能膜、メカノケミカル素子材料等に利
用することができる。
実施例 次に参考例及び実施例によって本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、これらの例によってなんら限定され
るものでない。
参考例1 1の三角フラスコにトリエチルアミン50.7g、メトキ
シエトキシプロピルアミン66.6g及びトルエン450mlを入
れ、氷で冷やして内容液を10℃未満の温度に保ちかき混
ぜながら、アクリル酸クロリド41.0mlとトルエン50mlの
混合液を摘下漏斗を用い、約3時間かけて摘下した。摘
下終了後反応液を一昼夜冷蔵庫に保ち反応を完結させ
た。ついで反後液をろ過し、ロータリーエバポレータを
用いてろ液からトルエンを除去し、更に減圧蒸留を行い
無色透明の留分(沸点125℃/1mmHg)73.30を得た。
この物質の赤外線吸収スペクトルを第1図に示す。質量
スペクトル分析と赤外線吸収スペクトルスペクトル分析
の結果は次の通りである。
質量スペクトル分析: 赤外線吸収スペクトル分析: −NH− =3280cm-1 CH2=CH− =1625cm-1 −O− =1100cm-1 >C=0 =1655cm-1 >CH− =2930,2870cm-1 −CONH− =1540cm-1 以上の分析結果から、この物質は、N−メトキシエトキ
シプロピルアクリルアミドであることが確認された。
参考例2 参考例1におけるアクリル酸クロリドの代わりにメタク
リル酸クロリド56mlを用いる以外は、全く参考例1と同
様にして無色透明の留分(沸点140℃/1mmHg)78.0gを
得た。
この物質の赤外線吸収スペクトルを第3図に示す。質量
スペクトル分析と赤外線吸収スペクトル分析の結果は次
のとおりである。
質量スペクトル分析: 赤外線吸収スペクトル分析: −NH− =3330cm-1 CH2=C< =1612cm-1 −O− =1100cm-1 >C=0 =1655cm-1 >CH− =2930,2870cm-1 −CONH− =1530cm-1 以上の分析結果から、この物質は、N−メトキシエトキ
シプロピルメタクリルアミドであることが確認された。
実施例1〜7 参考例1で得たビニルモノマーのラジカル重合体を製造
した。
重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用い、
その所定濃度の溶媒20mlに所定重量のN−メトキシエト
キシプロピルアクリルアミドを加え、これをアンプルに
入れ、液体窒素を用いて減圧脱気した後封管し、温度50
℃で7時間恒温槽に保ち反応させた。反応後、脱溶媒し
たのちn−ヘキサンを加え重合体を分離、回収した。参
考例1〜7の重合反応結果を第1表に示す。
実施例7の重合体の赤外線吸収スペクトルを第2図に示
す。ビニルモノマーの赤外線吸収スペクトル(第1図)
と重合体のそれ(第2)との比較より1625cm-1のビニル
基が消滅し高分子化合の生成が確認された。
この重合体をテトラヒドロラン溶液とし、ウベローデ粘
度計を用いて27℃で粘度測定した。
この重合体について、水中における熱可逆性を調べた。
転移温度は、その水溶液の温度変化に伴う光透過性から
決定した。即ち、1重量%濃度の重合体水溶液を調整し
て温度コントローラー付分光光度計を用い、昇温速度1
℃/分で昇温させながら、波長500nmでの光透過率を測
定し、転移温度は、この光透過率が初期透過率の0.5と
なる温度(T)から求めた。これらの結果を第2表に
示す。
実施例7の重合体水溶液の透過率−温度曲線を第5図に
示す。この中で実線は昇温時、点線は降温時のデータで
ある。
実施例8〜13 参考例2で得たビニルモノマーのラジカル重合体を製造
した。実施例1〜7におけるN−メトキシエトキシプロ
ピルアクリルアミドの代わりにN−メトキシエトキシプ
ロピルメタクリルアミドを用いる以外は、全く実施例1
〜7と同様にして温度50℃で24時間恒温槽に保ち反応さ
せた。反応後、脱溶媒したのちn−ヘキサンを加え重合
体を分離、回収した。実施例8〜13の重合体反応結果を
第3表に示す。
実施例13の重合体の赤外線吸収スペクトルを第4図に示
す。ビニルモノマーの赤外線吸収スペクトルと重合体の
それ(第3図)との比較より1612cm-1のビニル基が消滅
し高分子化合物の生成が確認された。
これら重合体の極限粘度、転移温度を実施例1〜7と同
様にして求めた。その結果を第4表に示す。
実施例9の重合体水溶液の透過率−温度曲線を第5図に
示す。この中で実線は昇温時、点線は降温時のデータで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、参考例1のビニルモノマーの赤外線吸収スペ
クトルを、第2図は、実施例7の重合体の赤外線吸収ス
ペクトルを示す。第3図は、参考例2のビニルモノマー
の赤外線吸収スペクトルを、第4図は、実施例13の重合
体の赤外線吸収スペクトルを示す。第5図は実施例7及
び実施例9の重合体の1重量%水溶液における透過率−
温度曲線を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中のRは水素原子又はメチル基である) で表される繰り返し単位から構成され、テトラヒドロフ
    ラン溶液の27℃における極限粘度〔η〕が0.01〜6.0に
    相当する分子量を有する重合体から成る親水性−疎水性
    熱可逆型高分子材料。
  2. 【請求項2】一般式 (式中のRは水素原子又はメチル基である) で表されるビニル化合物をラジカル重合開始剤の存在
    下、テトラヒドロフラン溶液の27℃における極限粘度
    〔η〕が0.01〜6.0の重合体が形成されるまで重合反応
    を行わせることを特徴とする親水性−疎水性熱可逆型高
    分子材料の製造方法。
JP62116345A 1987-05-13 1987-05-13 親水性―疎水性熱可逆型高分子材料及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH066610B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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