JPS62115064A - 収縮性高分子材料の製造法 - Google Patents
収縮性高分子材料の製造法Info
- Publication number
- JPS62115064A JPS62115064A JP25404385A JP25404385A JPS62115064A JP S62115064 A JPS62115064 A JP S62115064A JP 25404385 A JP25404385 A JP 25404385A JP 25404385 A JP25404385 A JP 25404385A JP S62115064 A JPS62115064 A JP S62115064A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soln
- component
- molecular material
- mechanochemical
- acidic
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の目的
Ｆ産業上の利用分野］
この発明は、ロボットや医療福祉機器、義肢等の駆動源
に好適な小型高効率の７クヂユエータ用材料として使用
し得る強度のある可逆伸縮性高分子材料の製造法に関す
るものである。
に好適な小型高効率の７クヂユエータ用材料として使用
し得る強度のある可逆伸縮性高分子材料の製造法に関す
るものである。
［従来の技術］
可逆伸縮性高分子材料はゴムのように引張り力・圧縮力
に対して伸縮し、力を除去すると形状が復元するもので
あり、これらの中には化学的な環境条件、例えばＰＨ１
（水素イオン濃度）の変化により形態・構造が可逆的に
変化して収縮或いは膨潤するという性質を右するものが
ある。これらは単に弾力・強度があるだけでなくＰＨ等
の化学エネルギーから力学エネルギーへの変換機能を右
するため、ＰＨ等の化学的信号により作動する駆動ｉ！
京、いわゆるメカノケミカルアクブーユエータとして用
い得ることが知られている。
に対して伸縮し、力を除去すると形状が復元するもので
あり、これらの中には化学的な環境条件、例えばＰＨ１
（水素イオン濃度）の変化により形態・構造が可逆的に
変化して収縮或いは膨潤するという性質を右するものが
ある。これらは単に弾力・強度があるだけでなくＰＨ等
の化学エネルギーから力学エネルギーへの変換機能を右
するため、ＰＨ等の化学的信号により作動する駆動ｉ！
京、いわゆるメカノケミカルアクブーユエータとして用
い得ることが知られている。
従来知られたメカノケミカル？り１ユエータの主材料と
して用い１ｎるメカノケミカル高分子材料としては、複
数ポリマーの高温加圧による合成法やラジカル重合法が
知られている。’Ｋｉ占には、例えば本件出願人の昭和
６０年特許願第６８０８７号［可逆伸縮性高分子膜のＳ
Ｊ造方法」に記載した技術がある。
して用い１ｎるメカノケミカル高分子材料としては、複
数ポリマーの高温加圧による合成法やラジカル重合法が
知られている。’Ｋｉ占には、例えば本件出願人の昭和
６０年特許願第６８０８７号［可逆伸縮性高分子膜のＳ
Ｊ造方法」に記載した技術がある。
［発明が解決しようとする問題点１
後者は例えばメタクリル酸とビスアクリルアミドとを用
いラジカル千合法により製造するものであり、環境のＰ
Ｈが低い（酸性）ときは収縮し、引張りに強く、ＰＨが
高い（アルカリ性）ときはＥｌし引張りに弱いという性
質を有し、この強い状態では１Ｋｇ／ｃｉの引張り力に
耐えるが、弱い状態では数百’Ｊ ／ ｒ：ｉの引張り
力で切断してしまうものであり、また、前者によって１
ｑられるものも強度の点で十分ではないため、いずれも
実用段階での用途が限定され、かつ応答速度がいく分遅
いという問題があり、更に大ぎい引張り力に耐え、かつ
応答速度が速くロボットや医療福祉機器、義肢等に使用
可能なメカノケミカル高分子材料の開発が望まれている
。
いラジカル千合法により製造するものであり、環境のＰ
Ｈが低い（酸性）ときは収縮し、引張りに強く、ＰＨが
高い（アルカリ性）ときはＥｌし引張りに弱いという性
質を有し、この強い状態では１Ｋｇ／ｃｉの引張り力に
耐えるが、弱い状態では数百’Ｊ ／ ｒ：ｉの引張り
力で切断してしまうものであり、また、前者によって１
ｑられるものも強度の点で十分ではないため、いずれも
実用段階での用途が限定され、かつ応答速度がいく分遅
いという問題があり、更に大ぎい引張り力に耐え、かつ
応答速度が速くロボットや医療福祉機器、義肢等に使用
可能なメカノケミカル高分子材料の開発が望まれている
。
また、従来知られたメカノケミカル高分子材料は、環境
が酸性のとき収縮するものはアルカリ性または中性のと
きは？潤し、環境がアルカリ性のとき収縮するものは酸
性または中性のときは膨潤し、いずれも環境が酸性かア
ルＪｊり性で収縮して強い状態となり、中性の環境にお
いては膨潤し引張り強さが低下した状態になる。
が酸性のとき収縮するものはアルカリ性または中性のと
きは？潤し、環境がアルカリ性のとき収縮するものは酸
性または中性のときは膨潤し、いずれも環境が酸性かア
ルＪｊり性で収縮して強い状態となり、中性の環境にお
いては膨潤し引張り強さが低下した状態になる。
更に、これら従来のメカノケミカル高分子材料は膨潤系
であってクーロン力は拡がる方向の力だけであり、“収
縮”はクーロン力によるのではなく、単にポリビニルア
ルコール等、主たる網構造を形成するポリマー自体がそ
の網構造の弾性により、膨潤していたちのが元の状態に
戻る、ということであり、いわばＸｌとなる大きさに比
べて伸長した伸び率が１より大の状態から、伸び率１の
状態に戻ることを意味し、伸び串を１より小さくする、
クーロン力による能動的な収縮を意味するものではない
。
であってクーロン力は拡がる方向の力だけであり、“収
縮”はクーロン力によるのではなく、単にポリビニルア
ルコール等、主たる網構造を形成するポリマー自体がそ
の網構造の弾性により、膨潤していたちのが元の状態に
戻る、ということであり、いわばＸｌとなる大きさに比
べて伸長した伸び率が１より大の状態から、伸び率１の
状態に戻ることを意味し、伸び串を１より小さくする、
クーロン力による能動的な収縮を意味するものではない
。
従って、これらの材料を用いたメカノケミカルアクチュ
エータの制御上、これらの材料と逆の特性、即ち酸性及
びアルカリ性の環境で膨潤し、中性の環境においては収
縮して引張り強さが最高の状態となり、しかも、この収
縮はクーロン力により伸び率が１より小さくなる収縮で
あるという特性を有するメカノケミカル高分子材料の開
発は、非常に重要であり、強く望まれている。
エータの制御上、これらの材料と逆の特性、即ち酸性及
びアルカリ性の環境で膨潤し、中性の環境においては収
縮して引張り強さが最高の状態となり、しかも、この収
縮はクーロン力により伸び率が１より小さくなる収縮で
あるという特性を有するメカノケミカル高分子材料の開
発は、非常に重要であり、強く望まれている。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、それ自身十分な引張り強度を有し、かつＰＨの変化
により伸縮する特性を有し、１０ Ｋ５／ ｃｉ以上の
引張り力に耐え、応答速度が速く、メカノケミカルアク
チュエータの材料として使用可能で、しかも、従来のメ
カノケミカル高分子材料と逆の特性、即ら酸性かアルカ
リ性の環境で膨潤し、中性の環境においては収縮し引張
り強さが最高の状態となる特異な特性を有し、種々のメ
カノケミカルな自動制御回路の構成を可能とする画期的
な、しかも、この収縮はクーロン力により伸び率が１よ
り小さくなる能動的収縮であるという特性を有するメカ
ノケミカルな収縮性高分子材料の製造法を提供すること
を目的としている。
て、それ自身十分な引張り強度を有し、かつＰＨの変化
により伸縮する特性を有し、１０ Ｋ５／ ｃｉ以上の
引張り力に耐え、応答速度が速く、メカノケミカルアク
チュエータの材料として使用可能で、しかも、従来のメ
カノケミカル高分子材料と逆の特性、即ら酸性かアルカ
リ性の環境で膨潤し、中性の環境においては収縮し引張
り強さが最高の状態となる特異な特性を有し、種々のメ
カノケミカルな自動制御回路の構成を可能とする画期的
な、しかも、この収縮はクーロン力により伸び率が１よ
り小さくなる能動的収縮であるという特性を有するメカ
ノケミカルな収縮性高分子材料の製造法を提供すること
を目的としている。
（［’ｌ）発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の収縮性高分子材料の￥
Ｊ造法は、分子開が３万以上のポリビニルアルコールの
１０乃至５０重岱％水溶液と、分子母が５万以上の酸性
の高分子電解質の１０乃至５０重♀％の水溶液と、分子
Ｂが５万以上の塩基性の電Ｗ？質の１０乃￥５０Φｔ％
の水溶液とをモル比で （７〜３） ： （２〜０．５） ： （２〜０．５）
で混合した後、零下１０℃乃至零下２０℃の環境下で凍
結することと常温で解凍することとを１回乃至２０回繰
返づことを特徴としている。
Ｊ造法は、分子開が３万以上のポリビニルアルコールの
１０乃至５０重岱％水溶液と、分子母が５万以上の酸性
の高分子電解質の１０乃至５０重♀％の水溶液と、分子
Ｂが５万以上の塩基性の電Ｗ？質の１０乃￥５０Φｔ％
の水溶液とをモル比で （７〜３） ： （２〜０．５） ： （２〜０．５）
で混合した後、零下１０℃乃至零下２０℃の環境下で凍
結することと常温で解凍することとを１回乃至２０回繰
返づことを特徴としている。
以下この発明の詳細を一実施例について説明する。
分子♀約４万のポリビニルアルコールの２０重量％水溶
液と、分子量約１７万のポリアクリル酸の３７重酊％の
水溶液と、分子量約６万のポリアリルアミンの３７１Ｑ
％の水溶液と、をモル比で５：１：１の比で混合し、次
に零下１５℃の環境に２時間おいて凍結さｌた後常温の
環境に２時間おいて解凍するという操作を繰返し１０回
行ない、収縮性高分子材料を得た。この材料の張力（単
位に９ ／ ｃｉ ）と伸び率（単位％）の関係は第１
図に示す通りであり、１０に９／ｃｉ以上の引張り力に
耐え得る。
液と、分子量約１７万のポリアクリル酸の３７重酊％の
水溶液と、分子量約６万のポリアリルアミンの３７１Ｑ
％の水溶液と、をモル比で５：１：１の比で混合し、次
に零下１５℃の環境に２時間おいて凍結さｌた後常温の
環境に２時間おいて解凍するという操作を繰返し１０回
行ない、収縮性高分子材料を得た。この材料の張力（単
位に９ ／ ｃｉ ）と伸び率（単位％）の関係は第１
図に示す通りであり、１０に９／ｃｉ以上の引張り力に
耐え得る。
ポリアクリル酸の代りにポリメタクリル酸を用いてもよ
く、またこれらと類似の酸性の高分子電解質を用いるこ
とができる。
く、またこれらと類似の酸性の高分子電解質を用いるこ
とができる。
また、ポリアリルアミンの代りに類似の塩基性の高分子
電解質を用いることもできる。
電解質を用いることもできる。
「作用」
このように構成された収縮性高分子材料の製造法によれ
ば、高分子量のポリビニルアルコールが主たる網状１ｍ
となり、その間にポリアクリル酸等の酸性の高分子電解
質とポリアリルアミン等の塩基性の高分子電解質とが混
合された混合系が形成される。ポリビニルアルコール水
溶液は低温により強固なヒドロゲルとなる性質を有し、
一方混合された材料は水素結合により複合ポリマーを形
成する。この水素結合は凍結、解凍の繰返しにより密に
かつ一様に強固なヒドロゲルとなった状態の複合ポリマ
ーに起こるｌこめ、得られた複合ポリマーは、前記従来
の「メカノケミカル高分子材料」の１０倍以上の強度を
右し、１０１（り／ ｃｉの引張り力に耐えＰＨ変化に
よる応答速度も速く、メカノケミカルアクチュエータの
材料として使用可能である。しかも、第１図に示す如く
、得られた高分子材料は中性の環境で収縮し、この収縮
は電解質が溶液中で電解することにより生ずる正・負の
イオンに起因するクーロン力による伸び率０．８５程度
の能動的な収縮である。
ば、高分子量のポリビニルアルコールが主たる網状１ｍ
となり、その間にポリアクリル酸等の酸性の高分子電解
質とポリアリルアミン等の塩基性の高分子電解質とが混
合された混合系が形成される。ポリビニルアルコール水
溶液は低温により強固なヒドロゲルとなる性質を有し、
一方混合された材料は水素結合により複合ポリマーを形
成する。この水素結合は凍結、解凍の繰返しにより密に
かつ一様に強固なヒドロゲルとなった状態の複合ポリマ
ーに起こるｌこめ、得られた複合ポリマーは、前記従来
の「メカノケミカル高分子材料」の１０倍以上の強度を
右し、１０１（り／ ｃｉの引張り力に耐えＰＨ変化に
よる応答速度も速く、メカノケミカルアクチュエータの
材料として使用可能である。しかも、第１図に示す如く
、得られた高分子材料は中性の環境で収縮し、この収縮
は電解質が溶液中で電解することにより生ずる正・負の
イオンに起因するクーロン力による伸び率０．８５程度
の能動的な収縮である。
（ハ）発明の効果
以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、それ
自身十分な引張り強度を有し、かつＰｌ（の変化により
伸縮する特性を有し、１０Ｋｇ／ｃＩｌｉの引張り力に
耐え、応答速度が速く、メカノケミカルアクチュエータ
の材料として使用可能な、しかもクーロン力により収縮
力を発生するすぐれた収縮性高分子材料の製造法を得る
ことができる。
自身十分な引張り強度を有し、かつＰｌ（の変化により
伸縮する特性を有し、１０Ｋｇ／ｃＩｌｉの引張り力に
耐え、応答速度が速く、メカノケミカルアクチュエータ
の材料として使用可能な、しかもクーロン力により収縮
力を発生するすぐれた収縮性高分子材料の製造法を得る
ことができる。
第１図はこの発明の収縮性高分子材料の製造法の一実施
例によって得られた高分子材料の張力と伸び率の関係を
示すグラフである。 １ｔ１４二 第１図
例によって得られた高分子材料の張力と伸び率の関係を
示すグラフである。 １ｔ１４二 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 分子量が３万以上のポリビニルアルコールの１０乃至５
０重量％水溶液と、分子量が５万以上の酸性の高分子電
解質の１０乃至５０重量％の水溶液と、分子量が５万以
上の塩基性の電解質の１０乃至５０重量％の水溶液とを
モル比で （７〜３）：（２〜０．５）：（２〜０．５）で混合し
た後、零下１０℃乃至零下２０℃の環境下で凍結するこ
とと常温で解凍することとを１回乃至２０回繰返すこと
を特徴とする収縮性高分子材料の製造法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404385A JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25404385A JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115064A true JPS62115064A (ja) | 1987-05-26 |
| JPS6310193B2 JPS6310193B2 (ja) | 1988-03-04 |
Family
ID=17259440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25404385A Granted JPS62115064A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | 収縮性高分子材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62115064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196239A (ja) * | 1987-10-01 | 1989-04-14 | Dow Corning Corp | 膨張−収縮性ヒドロゲル組成物およびその製造方法 |
| EP0350714A2 (en) * | 1988-07-13 | 1990-01-17 | Collaborative Biomedical Products Inc. | Tissue immobilization and cell culturing system and method for affixing biologically active moieties to a substrate |
| GB2227020A (en) * | 1988-12-05 | 1990-07-18 | Bridgestone Corp | Mechanochemical actuator |
| WO2007018138A1 (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Shiga Prefecture | ポリマーブレンドを含んでなる液中物質移動材料 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616030Y2 (ja) * | 1988-10-17 | 1994-04-27 | 日本建鐵株式会社 | ガラス障子の構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530358A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-04 | Battelle Development Corp | Method of directly forming filament from free supply portion of melting matter |
| JPS5625210A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Ulvac Corp | Recording and reproducing method of magnetic recording body |
| JPS5861744A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | 日石三菱株式会社 | 生体修復用埋入材 |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP25404385A patent/JPS62115064A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530358A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-04 | Battelle Development Corp | Method of directly forming filament from free supply portion of melting matter |
| JPS5625210A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-11 | Ulvac Corp | Recording and reproducing method of magnetic recording body |
| JPS5861744A (ja) * | 1981-10-08 | 1983-04-12 | 日石三菱株式会社 | 生体修復用埋入材 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196239A (ja) * | 1987-10-01 | 1989-04-14 | Dow Corning Corp | 膨張−収縮性ヒドロゲル組成物およびその製造方法 |
| US5171775A (en) * | 1987-10-01 | 1992-12-15 | Dow Corning Corporation | Expanding-contracting hydrogel composite and process for preparation thereof |
| EP0350714A2 (en) * | 1988-07-13 | 1990-01-17 | Collaborative Biomedical Products Inc. | Tissue immobilization and cell culturing system and method for affixing biologically active moieties to a substrate |
| GB2227020A (en) * | 1988-12-05 | 1990-07-18 | Bridgestone Corp | Mechanochemical actuator |
| WO2007018138A1 (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Shiga Prefecture | ポリマーブレンドを含んでなる液中物質移動材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310193B2 (ja) | 1988-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |