JPWO2016121651A1 - PHOTOSENSITIVE COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents
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Abstract
粘接着剤として繰返し使用できる材料を提供する。光感応性複合材料は、高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物とを含有する。光応答性化合物は、紫外光と可視光の照射によって分子形状が可逆的に変化する。光感応性複合材料は、紫外光照射によってガラス転移温度が降下し、紫外光照射によって降下したガラス転移温度が可視光照射によって上昇する。高分子化合物の質量が光感応性複合材料全体の質量の40%〜60%であり、液晶化合物の質量と光応答性化合物の質量の和に対する光応答性化合物の質量が2%〜100%であることが好ましい。光応答性化合物として、アゾベンゼン誘導体が使用できる。A material that can be used repeatedly as an adhesive is provided. The photosensitive composite material contains a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound. The photoresponsive compound reversibly changes its molecular shape upon irradiation with ultraviolet light and visible light. In the photosensitive composite material, the glass transition temperature is lowered by ultraviolet light irradiation, and the glass transition temperature lowered by the ultraviolet light irradiation is increased by visible light irradiation. The mass of the polymer compound is 40% to 60% of the total mass of the photosensitive composite material, and the mass of the photoresponsive compound relative to the sum of the mass of the liquid crystal compound and the mass of the photoresponsive compound is 2% to 100%. Preferably there is. An azobenzene derivative can be used as the photoresponsive compound.
Description
本発明は、粘接着フィルム、自己修復塗料、および自己修復フィルムなどの用途に適した光感応性複合材料に関するものである。 The present invention relates to a light-sensitive composite material suitable for uses such as an adhesive film, a self-healing paint, and a self-healing film.
2つの物体を接着する粘着剤は、流動しないことが大きな特徴の1つである。このため、粘着剤を用いれば鉛直面や天井面に物体を接着できる。しかしながら、粘着剤は軟らかい材料から構成されているため、硬い材料から構成されている接着剤と比べると、せん断方向の力に対する強度が劣ることが多い。このような技術的背景から、従来の粘着剤の欠点を補うために、貼付時には粘着剤の簡便性を有し、貼付後に熱や光の作用により硬化して接着剤となるいわゆる「粘接着剤」が接着剤の理想形として注目されている。 One of the major features of the adhesive that bonds two objects is that they do not flow. For this reason, if an adhesive is used, an object can be adhere | attached on a vertical surface or a ceiling surface. However, since the pressure-sensitive adhesive is made of a soft material, the strength against the force in the shearing direction is often inferior to an adhesive made of a hard material. From such a technical background, in order to make up for the drawbacks of conventional pressure-sensitive adhesives, the adhesive has the convenience of sticking at the time of sticking and is cured by the action of heat or light after sticking to become an adhesive. "Agent" is attracting attention as an ideal form of adhesive.
粘接着剤用の熱硬化型組成物としては、1分子中に2以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、硬化剤として特定の固体状トリアジン誘導体と、イオン性液体とを含む組成物が知られている(特許文献1)。また、粘接着剤用の光硬化型組成物としては、マレイミド基およびエチレン性不飽和基を含有する化合物と、エチレン性不飽和基を含有する化合物と、光重合開始剤とを含む組成物が知られている(特許文献2)。これらの材料は、いずれも粘接着剤として良好な特性を発揮するが、熱や光の作用により粘接着剤を一度硬化させると、被着体同士が剥離した後に粘接着剤として再使用できないという課題があった。 As a thermosetting composition for an adhesive, a composition containing an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, a specific solid triazine derivative as a curing agent, and an ionic liquid is known. (Patent Document 1). Moreover, as a photocurable composition for adhesives, a composition containing a compound containing a maleimide group and an ethylenically unsaturated group, a compound containing an ethylenically unsaturated group, and a photopolymerization initiator. Is known (Patent Document 2). These materials all exhibit good properties as an adhesive, but once the adhesive is cured by the action of heat or light, the adherends are peeled off and then reused as an adhesive. There was a problem that it could not be used.
本発明は、材料の硬さを可逆的に変えることによって、粘接着剤として繰返し使用できる光感応性複合材料を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a photosensitive composite material that can be repeatedly used as an adhesive by reversibly changing the hardness of the material.
本発明者は、高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料に異なる波長の光を照射することによってガラス転移温度が変化し、この光感応性複合材料の硬さを可逆的に変えられることを見出した。光感応性複合材料のガラス転移温度の変化は、光照射による光応答性材料の分子形状の変化に伴うものである。光感応性複合材料の硬さが可逆的に変化するので、この光感応性複合材料は、粘着と接着の機能を備え、かつ繰返し使用できる。 The present inventor changed the glass transition temperature by irradiating light-sensitive composite materials containing a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photo-responsive compound with light of different wavelengths, and this photo-sensitive composite material. It was found that the hardness of can be reversibly changed. The change in the glass transition temperature of the photosensitive composite material is accompanied by the change in the molecular shape of the photoresponsive material due to light irradiation. Since the hardness of the light-sensitive composite material reversibly changes, the light-sensitive composite material has a function of adhesion and adhesion and can be used repeatedly.
本発明の光感応性複合材料は、高分子化合物と、高分子化合物中に粒状で分散している液晶化合物と、異なる波長の光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する。本発明の光感応性複合材料において、高分子化合物の溶解度パラメーターと液晶化合物の溶解度パラメーターとの差が10以内であることが好ましい。また、本発明の光感応性複合材料において、光応答性化合物がアゾベンゼン誘導体であってもよい。また、本発明の光感応性複合材料において、高分子化合物の質量が全体の質量の40%〜60%であることが好ましい。 The photosensitive composite material of the present invention includes a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, a photoresponsive compound whose molecular shape is reversibly changed by irradiation with light of different wavelengths, and Containing. In the light-sensitive composite material of the present invention, the difference between the solubility parameter of the polymer compound and the solubility parameter of the liquid crystal compound is preferably 10 or less. In the light-sensitive composite material of the present invention, the photoresponsive compound may be an azobenzene derivative. In the photosensitive composite material of the present invention, the mass of the polymer compound is preferably 40% to 60% of the total mass.
本発明の光感応性複合材料において、液晶化合物の質量と光応答性化合物の質量の和に対する光応答性化合物の質量が2%〜100%であることが好ましい。また、本発明の光感応性複合材料において、異なる波長の光が紫外光と可視光であり、紫外光照射によってガラス転移温度が降下し、紫外光照射によって降下したガラス転移温度が可視光照射によって上昇することが好ましい。 In the photosensitive composite material of the present invention, the mass of the photoresponsive compound relative to the sum of the mass of the liquid crystal compound and the mass of the photoresponsive compound is preferably 2% to 100%. Further, in the light-sensitive composite material of the present invention, light of different wavelengths is ultraviolet light and visible light, the glass transition temperature is lowered by ultraviolet light irradiation, and the glass transition temperature lowered by ultraviolet light irradiation is reduced by visible light irradiation. It is preferable to rise.
本発明の光感応性複合材料フィルムは、本発明の光感応性複合材料をフィルム状に成形したものである。本発明の光感応性複合材料フィルムは、装飾品を爪に貼り付けるための接着フィルムとして使用できる。 The photosensitive composite material film of the present invention is obtained by forming the photosensitive composite material of the present invention into a film shape. The photosensitive composite material film of the present invention can be used as an adhesive film for attaching a decorative article to a nail.
本発明の光感応性複合材料の製造方法は、高分子化合物と、高分子化合物中に粒状で分散している液晶化合物と、異なる波長の光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料の製造方法であって、高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物とを揮発性の有機溶媒に溶解する溶解工程と、溶解工程の後、有機溶媒を除去する溶媒除去工程とを有する。 The method for producing a photosensitive composite material of the present invention includes a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and an optical response in which the molecular shape reversibly changes by irradiation with light of different wavelengths. A method for producing a light-sensitive composite material containing a photosensitive compound, wherein a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound are dissolved in a volatile organic solvent, and after the dissolution step, A solvent removal step of removing the organic solvent.
本発明の光感応性複合材料の損傷部位または切断部位の修復方法は、高分子化合物と、高分子化合物中に粒状で分散している液晶化合物と、紫外光と可視光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料の損傷部位または切断部位の修復方法であって、光感応性複合材料の損傷部位または切断部位に紫外光を照射して、損傷部位を軟化または切断部位を粘着させる復元工程と、復元工程の後、損傷部位または切断部位に可視光を照射して、損傷部位または切断部位を硬化させる硬化工程とを有する。 The method for repairing damaged or cut sites of the photosensitive composite material according to the present invention comprises a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and a molecular shape by irradiation with ultraviolet light and visible light. A method for repairing a damaged or cut site of a photosensitive composite material comprising a photoreactive compound that reversibly changes, wherein the damaged or cut site of the photosensitive composite material is irradiated with ultraviolet light, It has a restoration process for softening the damaged site or sticking the cut site, and a curing step for irradiating the damaged site or the cut site with visible light and curing the damaged site or the cut site after the restoration step.
本発明の光感応性複合材料フィルムの使用方法は、高分子化合物と、高分子化合物中に粒状で分散している液晶化合物と、紫外光と可視光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料フィルムの使用方法であって、光感応性複合材料フィルムに紫外光を照射して、光感応性複合材料フィルムを軟化させる軟化工程と、軟化した光感応性複合材料フィルムを、被接着物に押し付ける押圧工程と、被接着物に押し付けられた光感応性複合材料フィルムに接着物を貼り付ける貼付工程と、貼付工程の後、光感応性複合材料フィルムに可視光を照射して、光感応性複合材料フィルムを硬化させる硬化工程とを有する。 The method of using the light-sensitive composite film of the present invention is such that the molecular shape is reversibly changed by irradiation with ultraviolet light and visible light, a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and ultraviolet light and visible light. A method for using a light-sensitive composite film containing a photoresponsive compound, wherein the light-sensitive composite film is softened by irradiating the light-sensitive composite film with ultraviolet light and softening the light-sensitive composite film. Pressing process for pressing the photosensitive composite material film against the object to be adhered, a pasting process for pasting the adhesive onto the light sensitive composite film pressed against the object to be adhered, and a photosensitive composite material after the pasting process A curing step of irradiating the film with visible light to cure the photosensitive composite material film.
本発明によれば、粘接着剤として繰返し使用できる光感応性複合材料が得られる。 According to the present invention, a photosensitive composite material that can be used repeatedly as an adhesive is obtained.
本発明の光感応性複合材料は、高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物とを含有している。液晶化合物は、高分子化合物中に粒状で分散している。すなわち、光感応性複合材料中で高分子化合物がスポンジ状構造を形成し、この構造の空孔に液晶化合物が存在している。光応答性化合物は、異なる波長の光の照射によって分子形状が可逆的に変化する。本発明の光感応性複合材料に光を照射すると、光応答性化合物の分子形状が変化し、これに伴って光感応性複合材料のガラス転移温度が変化する。 The photosensitive composite material of the present invention contains a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound. The liquid crystal compound is dispersed in a granular form in the polymer compound. That is, the polymer compound forms a sponge-like structure in the photosensitive composite material, and the liquid crystal compound is present in the pores of this structure. The photoresponsive compound reversibly changes its molecular shape when irradiated with light of different wavelengths. When the light-sensitive composite material of the present invention is irradiated with light, the molecular shape of the photoresponsive compound changes, and the glass transition temperature of the light-sensitive composite material changes accordingly.
したがって、例えば、室温で硬い光感応性複合材料に、波長Aの光を照射することによって光感応性複合材料のガラス転移温度が降下し室温で柔らかくなれば、粘着性を示す。そして、この柔らかい状態の光感応性複合材料を介して被着物同士を粘着させた後に、波長Aと異なる波長Bの光を照射することによって光感応性複合材料のガラス転移温度が上昇し室温で硬くなれば、被着物同士が接着した状態となる。 Therefore, for example, if light sensitive composite material that is hard at room temperature is irradiated with light of wavelength A, the glass transition temperature of the light sensitive composite material is lowered and becomes soft at room temperature. And after adhering adherends through this soft photosensitive composite material, the glass transition temperature of the photosensitive composite material rises by irradiating light of a wavelength B different from the wavelength A, and at room temperature. If it becomes hard, it will be in the state which adherends adhered.
その後、再び光感応性複合材料に波長Aの光を照射することによって光感応性複合材料が柔らかくなり、被着物同士を剥離できる。このように、本発明の光感応性複合材料では、波長Aと波長Bの光の照射によって、室温で柔らかい状態と硬い状態とを可逆的に変えられる。したがって、本発明の光感応性複合材料は、粘接着剤として繰返し使用できる。また、本発明の光感応性複合材料は、高分子化合物を含むためフィルム状に成形できる。フィルムへの成形方法については後述する。 Thereafter, the light-sensitive composite material is softened by irradiating the light-sensitive composite material with light of wavelength A, and the adherends can be peeled off. As described above, in the photosensitive composite material of the present invention, the soft state and the hard state can be reversibly changed at room temperature by irradiation with light of wavelength A and wavelength B. Therefore, the photosensitive composite material of the present invention can be repeatedly used as an adhesive. Moreover, since the photosensitive composite material of this invention contains a high molecular compound, it can be shape | molded in a film form. A method for forming the film will be described later.
本発明では、高分子化合物として一般的な高分子化合物を使用することができる。具体的には、アクリル系ポリマー、メタクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ビニル系ポリマーなどである。これらの高分子化合物は、単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。また、上記高分子化合物が化学的に架橋された架橋高分子化合物も使用することができる。本発明では、高分子化合物の重量平均分子量が20000以上であることが好ましい。高分子化合物の重量平均分子量が低過ぎると、高分子化合物同士の良好な絡み合いが起きず、粘着性と接着性が低下するからである。 In the present invention, a general polymer compound can be used as the polymer compound. Specific examples include acrylic polymers, methacrylic polymers, styrene polymers, olefin polymers, vinyl polymers, and the like. These polymer compounds may be used alone or in combination of two or more. A crosslinked polymer compound obtained by chemically crosslinking the polymer compound can also be used. In the present invention, the polymer compound preferably has a weight average molecular weight of 20000 or more. This is because when the weight average molecular weight of the polymer compound is too low, good entanglement between the polymer compounds does not occur and the tackiness and adhesiveness are lowered.
また、本発明では、高分子化合物の質量が光感応性複合材料全体の質量の40%〜90%であることが好ましく、40%〜60%であることがより好ましい。なお、本願で2つの数値の間に「〜」を記載して数値範囲を表す場合には、これらの2つの数値も数値範囲に含まれるものとする。光感応性複合材料中の高分子化合物の質量が少な過ぎると、光感応性複合材料中で高分子化合物と液晶化合物が分離しやすくなり、接着力が低下する。一方、光感応性複合材料中の高分子化合物の質量が多過ぎると、光感応性複合材料に光照射してもガラス転移温度があまり変化しないので、良好な粘着状態を得ることが難しい。 In the present invention, the mass of the polymer compound is preferably 40% to 90%, more preferably 40% to 60% of the total mass of the photosensitive composite material. In the present application, when “˜” is described between two numerical values to represent a numerical range, these two numerical values are also included in the numerical range. When the mass of the polymer compound in the photosensitive composite material is too small, the polymer compound and the liquid crystal compound are easily separated in the photosensitive composite material, and the adhesive force is reduced. On the other hand, if the mass of the polymer compound in the light-sensitive composite material is too large, the glass transition temperature does not change much even when the light-sensitive composite material is irradiated with light, so that it is difficult to obtain a good adhesive state.
本発明では、液晶化合物として一般的な液晶化合物を1種類または2種類以上使用することができる。液晶化合物は高分子化合物の可塑剤として機能しており、高分子化合物との組み合わせにより最適な液晶化合物が選択される。また、液晶化合物が高分子化合物中に粒状で分散しているため、光感応性複合材料中で高分子鎖同士が絡み合う。したがって、光感応性複合材料の硬さの指標である貯蔵弾性率G’が105Paオーダー以上となり、この光感応性複合材料は接着性が優れている。In the present invention, one or more common liquid crystal compounds can be used as the liquid crystal compound. The liquid crystal compound functions as a plasticizer for the polymer compound, and an optimal liquid crystal compound is selected depending on the combination with the polymer compound. In addition, since the liquid crystal compound is dispersed in a granular form in the polymer compound, the polymer chains are entangled in the photosensitive composite material. Therefore, the storage elastic modulus G ′, which is an index of the hardness of the photosensitive composite material, is on the order of 10 5 Pa or more, and this photosensitive composite material is excellent in adhesiveness.
一方、反対に高分子化合物が液晶化合物中に粒状で含まれる場合には、高分子鎖同士の絡み合いがなく、光感応性複合材料のG’は最高でも104Paオーダーである。このため、高分子化合物が液晶化合物中に粒状で含まれる光感応性複合材料は接着性が劣る。液晶化合物は室温で液晶相を示すことが好ましい。また、液晶化合物の質量が光感応性複合材料全体の10%〜60%であることが好ましく、40%〜60%であることがより好ましい。本発明で使用できる液晶化合物として、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルが挙げられる。On the other hand, when the polymer compound is included in the liquid crystal compound in a granular form, there is no entanglement between the polymer chains, and G ′ of the photosensitive composite material is on the order of 10 4 Pa at the maximum. For this reason, the photosensitive composite material in which the polymer compound is contained in a granular form in the liquid crystal compound has poor adhesion. The liquid crystal compound preferably exhibits a liquid crystal phase at room temperature. Further, the mass of the liquid crystal compound is preferably 10% to 60%, more preferably 40% to 60% of the entire photosensitive composite material. An example of a liquid crystal compound that can be used in the present invention is 4-cyano-4′-pentylbiphenyl.
光感応性複合材料中の液晶化合物の質量が多過ぎると、光感応性複合材料中で高分子化合物と液晶化合物が分離しやすくなり、接着力が低下する。一方、光感応性複合材料中の質量が少な過ぎると、光感応性複合材料に光照射してもガラス転移温度があまり降下せず、光感応性複合材料の硬さがあまり変化しない。このため、良好な粘着状態を得ることが難しい。 When the mass of the liquid crystal compound in the light sensitive composite material is too large, the polymer compound and the liquid crystal compound are easily separated in the light sensitive composite material, and the adhesive force is reduced. On the other hand, if the mass in the light-sensitive composite material is too small, the glass transition temperature does not drop much even when the light-sensitive composite material is irradiated with light, and the hardness of the light-sensitive composite material does not change much. For this reason, it is difficult to obtain a good adhesion state.
高分子化合物と液晶化合物の好適な組み合わせは、高分子化合物と可塑剤との相溶性評価に使用される溶解度パラメーターを用いて決定することができる。通常、高分子化合物と可塑剤の溶解度パラメーターの値が近いほど両者は混合しやすく、溶解度パラメーターの値が離れるほど両者は混合しにくいことが知られている。本発明の光感応性複合材料に用いる高分子化合物と液晶化合物の組み合わせでは、両者の溶解度パラメーターの値の差が10以内であることが好ましく、5以内であることがより好ましく、2以内であることがさらに好ましい。 A suitable combination of the polymer compound and the liquid crystal compound can be determined using the solubility parameter used for the compatibility evaluation between the polymer compound and the plasticizer. In general, it is known that the closer the solubility parameter values of the polymer compound and the plasticizer are, the easier they are to mix, and the farther the solubility parameter value is, the harder they are to mix. In the combination of the polymer compound and the liquid crystal compound used in the light-sensitive composite material of the present invention, the difference in solubility parameter between the two is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and 2 or less. More preferably.
例えば、高分子化合物であるポリメタクリル酸メチルの溶解度パラメーターは9.1〜9.5で、液晶化合物である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルの溶解度パラメーターは10.95であり、その差は1.45〜1.85となる。このため、高分子化合物としてポリメタクリル酸メチルを、液晶化合物として4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルをそれぞれ用いた光感応性複合材料は、高分子化合物と液晶化合物とが混合しやすいため接着力が優れている。 For example, the solubility parameter of polymethyl methacrylate, which is a polymer compound, is 9.1 to 9.5, and the solubility parameter of 4-cyano-4′-pentylbiphenyl, which is a liquid crystal compound, is 10.95. 1.45 to 1.85. For this reason, the photosensitive composite material using polymethyl methacrylate as the polymer compound and 4-cyano-4′-pentylbiphenyl as the liquid crystal compound is easy to mix with the polymer compound and the liquid crystal compound, and thus has an adhesive force. Is excellent.
光応答性化合物は、光の吸収によって分子形状が変化して、つまり光異性化反応によって、極性や分子サイズが大きく変化したり、液晶化合物の相構造を液晶相から等方相に変化させたりすることができる化合物である。具体的には、光応答性化合物としてアゾベンゼン誘導体が挙げられる。光感応性複合材料に光を照射すると光応答性化合物の分子形状等が変化し、これに伴って光感応性複合材料のガラス転移温度が変化する。また、光応答性化合物は、液晶化合物に溶解することが好ましい。光応答性化合物と液晶化合物が均一に混合することによって、光感応性複合材料に光を照射したときに液晶化合物の相構造が変化しやすくなり、光感応性複合材料のガラス転移温度の変化が大きくなるからである。 The photoresponsive compound changes its molecular shape due to light absorption, that is, the photoisomerization reaction significantly changes the polarity and molecular size, or changes the phase structure of the liquid crystal compound from the liquid crystal phase to the isotropic phase. It is a compound that can be. Specifically, an azobenzene derivative is mentioned as a photoresponsive compound. When the light-sensitive composite material is irradiated with light, the molecular shape or the like of the photoresponsive compound changes, and the glass transition temperature of the light-sensitive composite material changes accordingly. The photoresponsive compound is preferably dissolved in the liquid crystal compound. By uniformly mixing the light-responsive compound and the liquid crystal compound, the phase structure of the liquid crystal compound is likely to change when the light-sensitive composite material is irradiated with light, and the glass transition temperature of the light-sensitive composite material changes. Because it grows.
光感応性複合材料の硬さを可逆的に変化させる手段として光を用いることは、熱を用いることに比べて、省エネルギー・高生産性の観点から圧倒的に有利である。照射光の波長は、光応答性化合物に応じて紫外光、可視光、近赤外光等の中から適宜選択される。この中でも、波長254nm〜1064nmの光が好ましく、波長365nm〜632nmの光がより好ましい。波長254nm〜1064nmの光は、市販されている一般的な光源から照射でき、波長365nm〜632nmの光は、より汎用性の高い光源、例えば、水銀ランプ光源、アルゴンイオンレーザー光源、またはヘリウム−ネオンレーザー光源から照射できるからである。 The use of light as a means for reversibly changing the hardness of the photosensitive composite material is overwhelmingly advantageous from the viewpoint of energy saving and high productivity as compared to using heat. The wavelength of the irradiation light is appropriately selected from ultraviolet light, visible light, near infrared light, and the like according to the photoresponsive compound. Among these, light with a wavelength of 254 nm to 1064 nm is preferable, and light with a wavelength of 365 nm to 632 nm is more preferable. Light having a wavelength of 254 nm to 1064 nm can be irradiated from a commercially available general light source, and light having a wavelength of 365 nm to 632 nm is a more versatile light source such as a mercury lamp light source, an argon ion laser light source, or helium-neon. It is because it can irradiate from a laser light source.
実用上の観点から、紫外光と可視光の照射によって光応答性化合物の分子形状が可逆的に変化することが好ましい。すなわち、例えば、紫外光照射によってガラス転移温度が降下し、紫外光照射によって降下したガラス転移温度が可視光照射によって上昇することが好ましい。照射光の強度は光感応性複合材料中の光応答性化合物の含有量に応じて適宜選択されるが、0.2mW/cm2以上であることが好ましい。照射光の強度が小さ過ぎると、光応答性化合物の光異性化反応を十分に誘起できないからである。一方、高分子化合物、液晶化合物、または光応答性化合物を著しく劣化、分解等させない限り、照射光の強度の上限は特に制限がない。しかし、実用上の観点から0.2mW/cm2〜200mW/cm2が好ましく、1mW/cm2〜200mW/cm2がより好ましい。From a practical viewpoint, it is preferable that the molecular shape of the photoresponsive compound is reversibly changed by irradiation with ultraviolet light and visible light. That is, for example, it is preferable that the glass transition temperature is lowered by ultraviolet light irradiation, and the glass transition temperature lowered by ultraviolet light irradiation is increased by visible light irradiation. The intensity of the irradiation light is appropriately selected according to the content of the photoresponsive compound in the photosensitive composite material, but is preferably 0.2 mW / cm 2 or more. This is because if the intensity of the irradiation light is too small, the photoisomerization reaction of the photoresponsive compound cannot be sufficiently induced. On the other hand, unless the polymer compound, the liquid crystal compound, or the photoresponsive compound is significantly deteriorated or decomposed, the upper limit of the intensity of irradiation light is not particularly limited. However, from a practical viewpoint, 0.2 mW / cm 2 to 200 mW / cm 2 is preferable, and 1 mW / cm 2 to 200 mW / cm 2 is more preferable.
液晶化合物の質量と光応答性化合物の質量の和に対する光応答性化合物の質量は2%〜100%であることが好ましい。液晶化合物の質量と光応答性化合物の質量の和に対する光応答性化合物の質量が少な過ぎると、光感応性複合材料の光異性化反応によるガラス転移点の変化が充分に起こらず、光感応性複合材料の硬さがあまり変化しない。このため、良好な粘着状態を得ることが難しい。なお、光応答性化合物が室温で液晶性を示す場合には、光応答性化合物は液晶化合物としても使用できる。すなわち、液晶化合物と光応答性化合物の混合物に代えて光応答性化合物のみを用いてもよい。液晶化合物の質量と光応答性化合物の質量の和に対する光応答性化合物の質量が100%とは、このように光応答性化合物が室温で液晶性を示し、光応答性化合物のみを用いる場合である。 The mass of the photoresponsive compound with respect to the sum of the mass of the liquid crystal compound and the mass of the photoresponsive compound is preferably 2% to 100%. If the mass of the photoresponsive compound relative to the sum of the mass of the liquid crystal compound and the photoresponsive compound is too small, the glass transition point due to the photoisomerization reaction of the photosensitive composite material does not sufficiently change, and the photosensitivity The hardness of the composite material does not change much. For this reason, it is difficult to obtain a good adhesion state. In addition, when a photoresponsive compound shows liquid crystallinity at room temperature, a photoresponsive compound can also be used as a liquid crystal compound. That is, only the photoresponsive compound may be used in place of the mixture of the liquid crystal compound and the photoresponsive compound. The mass of the photoresponsive compound with respect to the sum of the mass of the liquid crystal compound and the photoresponsive compound is 100% when the photoresponsive compound exhibits liquid crystallinity at room temperature and only the photoresponsive compound is used. is there.
本発明の光感応性複合材料の製造方法は、高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物とを揮発性の有機溶媒に溶解する溶解工程と、その後、有機溶媒を除去する溶媒除去工程とを備えている。光感応性複合材料中の高分子化合物の質量割合が多くなると粘性が高くなり、高分子化合物、液晶化合物、および光応答性化合物を単純に混合しても、均一な光感応性複合材料を得るのが難しい。そこで、アセトン等の揮発性の有機溶媒に高分子化合物、液晶化合物、および光応答性化合物を予め溶解させた均一溶液を作製しておき、その後、加熱・減圧下で揮発性の有機溶媒を除去することにより、均一な光感応性複合材料が製造できる。 The method for producing a photosensitive composite material according to the present invention includes a dissolution step of dissolving a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound in a volatile organic solvent, and then a solvent removal step of removing the organic solvent. And. When the mass ratio of the polymer compound in the light-sensitive composite material increases, the viscosity increases, and even if the polymer compound, liquid crystal compound, and photoresponsive compound are simply mixed, a uniform light-sensitive composite material is obtained. It is difficult. Therefore, a uniform solution is prepared in which a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound are previously dissolved in a volatile organic solvent such as acetone, and then the volatile organic solvent is removed under heating and reduced pressure. By doing so, a uniform light-sensitive composite material can be manufactured.
高分子化合物と、液晶化合物と、紫外光と可視光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料は、紫外光照射によって導かれる軟らかい状態を利用することにより、損傷部位や切断部位の自己修復も可能である。すなわち、本発明の光感応性複合材料の損傷部位または切断部位の修復方法は、復元工程と、その後の硬化工程とを備えている。 Photosensitive composite materials containing a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes upon irradiation with ultraviolet light and visible light use a soft state guided by ultraviolet light irradiation. By doing so, it is possible to self-repair a damaged site or a cut site. That is, the method for repairing a damaged site or a cut site of the photosensitive composite material of the present invention includes a restoration step and a subsequent curing step.
復元工程では、この光感応性複合材料の損傷部位または切断部位に紫外光を照射して、損傷部位を軟化または切断部位を粘着させる。硬化工程では、損傷部位または切断部位に可視光を照射して、損傷部位または切断部位を硬化させる。なお、光感応性複合材料の周囲の可視光によっても損傷部位または切断部位が硬化するので、復元工程の後、損傷部位または切断部位に能動的に可視光を照射しないで放置しても自己修復する。このため、この光感応性複合材料は、自己修復塗料や自己修復フィルムなどに適用できる。 In the restoration process, the damaged site or the cut site of the photosensitive composite material is irradiated with ultraviolet light to soften the damaged site or to adhere the cut site. In the curing step, the damaged site or the cut site is irradiated with visible light to cure the damaged site or the cut site. In addition, the damaged site or the cut site is cured by visible light around the photosensitive composite material. Therefore, after the restoration process, the damaged site or the cut site is self-repaired even if it is left without actively irradiating visible light. To do. For this reason, this photosensitive composite material can be applied to self-repairing paints and self-repairing films.
本発明の光感応性複合材料は、前述の復元工程と硬化工程による損傷部位や切断部位の自己修復のほか、凹みの自然復元も可能である。高分子化合物と、液晶化合物と、光応答性化合物の組成を調整し、複合材料中において高分子化合物のガラス状態とゴム状態を共存させると、ゴム状態にある高分子化合物の弾性により、材料表面に生じた凹みが自然に復元される。 The light-sensitive composite material of the present invention can naturally restore the dents in addition to the self-healing of damaged sites and cut sites by the above-described restoration process and curing process. When the composition of the polymer compound, liquid crystal compound, and photoresponsive compound is adjusted and the glassy state and the rubbery state of the polymer compound coexist in the composite material, the surface of the material is affected by the elasticity of the polymer compound in the rubbery state. The dent produced in is restored naturally.
高分子化合物と、液晶化合物と、紫外光と可視光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物とを含有する光感応性複合材料フィルムは、粘接着剤として好適に使用できる。この光感応性複合材料フィルムでは、紫外光照射よって導かれる軟らかい状態に基づく粘着性は、光応答性材料の分子形状が紫外光照射前の形状に戻るまで(例えば、室温・暗所であれば約24時間)保持される。このため、この光感応性複合材料フィルムは、すぐに硬化する接着剤と比べて、被着体の接着箇所の位置決めが行いやすい。 A photosensitive composite film containing a polymer compound, a liquid crystal compound, and a photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes by irradiation with ultraviolet light and visible light can be suitably used as an adhesive. . In this photosensitive composite material film, the adhesiveness based on the soft state induced by ultraviolet light irradiation is sufficient until the molecular shape of the photoresponsive material returns to the shape before ultraviolet light irradiation (for example, at room temperature in a dark place). About 24 hours). For this reason, this photosensitive composite material film is easy to position the adherend on the adherend as compared with an adhesive that hardens immediately.
また、この光感応性複合材料フィルムでは、紫外光照射によって導かれた軟らかい状態を可視光照射により紫外光照射前の硬い状態に戻すことができるため、接着性を発揮させることができる。なお、この光感応性複合材料フィルムの軟らかい状態は、紫外光照射のほか、この光感応性複合材料フィルムのガラス転移温度以上に加熱することによっても導くことができる。この光感応性複合材料フィルムは、光感応性複合材料が軟らかい状態で圧力を均一に加えることによって、任意の厚さで得られる。この光感応性複合材料フィルムは、集光した紫外光や可視光を使用することにより、任意の場所において、任意のサイズで、粘着性や接着性を発揮させることができる。硬い状態の光感応性複合材料フィルムは粘着性を示さないため、誤粘着防止層が不要であり、保存や取扱いが容易となる。 Moreover, in this photosensitive composite material film, since the soft state induced | guided | derived by ultraviolet light irradiation can be returned to the hard state before ultraviolet light irradiation by visible light irradiation, adhesiveness can be exhibited. The soft state of the light-sensitive composite material film can be derived not only by irradiation with ultraviolet light but also by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the light-sensitive composite material film. This light-sensitive composite film can be obtained in an arbitrary thickness by uniformly applying pressure while the light-sensitive composite material is soft. This photosensitive composite material film can exhibit tackiness and adhesiveness at an arbitrary size and an arbitrary size by using condensed ultraviolet light or visible light. Since the light-sensitive composite film in a hard state does not exhibit adhesiveness, a false adhesion prevention layer is unnecessary, and storage and handling are easy.
すなわち、本発明の光感応性複合材料フィルムの使用方法は、軟化工程と、押圧工程と、貼付工程と、硬化工程とを備えている。軟化工程では、この光感応性複合材料フィルムに紫外光を照射して、光感応性複合材料フィルムを軟化させる。押圧工程では、軟化した光感応性複合材料フィルムを、被接着物に押し付ける。貼付工程では、被接着物に押し付けられた光感応性複合材料フィルムに接着物を貼り付ける。貼付工程の後の硬化工程では、光感応性複合材料フィルムに可視光を照射して、光感応性複合材料フィルムを硬化させる。 That is, the usage method of the photosensitive composite material film of this invention is equipped with the softening process, the press process, the sticking process, and the hardening process. In the softening step, the photosensitive composite material film is irradiated with ultraviolet light to soften the photosensitive composite material film. In the pressing step, the softened photosensitive composite material film is pressed against the adherend. In the attaching step, the adhesive is attached to the photosensitive composite material film pressed against the adherend. In the curing step after the pasting step, the photosensitive composite material film is irradiated with visible light to cure the photosensitive composite material film.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。本発明の内容はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The content of the present invention is not limited to this embodiment.
(光感応性複合材料1の調製)
高分子化合物であるポリメタクリル酸メチル(和光純薬工業株式会社製、138−02735、重量平均分子量は約10万)0.40g、液晶化合物である4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル(メルク・ジャパン株式会社製、K−15)0.57g、光応答性化合物である4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼン0.030gをアセトン10mLに溶解し、40℃で撹拌して均一な溶液とした後、60℃でアセトンを減圧留去して光感応性複合材料1を調製した。光感応性複合材料1には、ポリメタクリル酸メチルが40質量%、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルが57質量%、4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンが3質量%含まれている。(Preparation of photosensitive composite material 1)
Polymethyl methacrylate, a polymer compound (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 138-02735, weight average molecular weight is approximately 100,000), 0.40 g, liquid crystal compound, 4-cyano-4′-pentylbiphenyl (Merck Japan Co., Ltd., K-15) 0.57 g, photoresponsive compound 4-butyl-4′-methoxyazobenzene 0.030 g was dissolved in 10 mL of acetone and stirred at 40 ° C. to obtain a uniform solution. Acetone was distilled off under reduced pressure at 60 ° C. to prepare a photosensitive
なお、4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンは下記手順で合成した。まず、4−ブチルアニリン10gと2規定塩酸100mLをビーカーに入れた。つぎに、亜硝酸ナトリウム5.5gを水50mLに溶解した溶液を、温度を0℃に維持しながらこのビーカーにゆっくりと加え、さらに温度0℃で1時間撹拌した。そして、水酸化ナトリウム9.0gとフェノール9.5gを水90mLに溶解した溶液を、このビーカーに少量ずつ滴下し、温度0℃で2時間撹拌した後、さらに室温で2時間撹拌した。その後、2規定塩酸を用いて、このビーカー内の溶液のpHを2にした。つぎに、このビーカー内の沈殿物をろ取して酢酸エチルに溶解した。 4-Butyl-4'-methoxyazobenzene was synthesized by the following procedure. First, 10 g of 4-butylaniline and 100 mL of 2N hydrochloric acid were placed in a beaker. Next, a solution obtained by dissolving 5.5 g of sodium nitrite in 50 mL of water was slowly added to this beaker while maintaining the temperature at 0 ° C., and further stirred at a temperature of 0 ° C. for 1 hour. A solution prepared by dissolving 9.0 g of sodium hydroxide and 9.5 g of phenol in 90 mL of water was dropped into this beaker little by little, and the mixture was stirred at a temperature of 0 ° C. for 2 hours, and further stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, the pH of the solution in the beaker was set to 2 using 2N hydrochloric acid. Next, the precipitate in the beaker was collected by filtration and dissolved in ethyl acetate.
そして、この酢酸エチル溶液を硫酸マグネシウムで脱水した後、酢酸エチルを減圧留去し、ヘキサンを用いた再結晶によって中間体である4−ブチル−4’−ヒドロキシアゾベンゼンの結晶12.0gを得た。その後、この中間体6.0g、炭酸ナトリウム3.83g、ヨウ化メチル5.1g、およびアセトン50mLをなす型フラスコに入れて、加熱還流下で6時間撹拌した。つぎに、沈殿物をろ取し、減圧乾燥して粗生成物を得た。そして、クロロホルムを用いたカラムクロマトグラフィーによりこの粗生成物を精製した後、メタノールと水の混合液を用いて再結晶して4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼン2.4gを得た。 And after dehydrating this ethyl acetate solution with magnesium sulfate, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure, and 12.0 g of crystals of 4-butyl-4′-hydroxyazobenzene as an intermediate were obtained by recrystallization using hexane. . Then, it put into the type | mold flask which made this intermediate body 6.0g, sodium carbonate 3.83g, methyl iodide 5.1g, and acetone 50mL, and stirred under heating-refluxing for 6 hours. Next, the precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography using chloroform and recrystallized using a mixed solution of methanol and water to obtain 2.4 g of 4-butyl-4'-methoxyazobenzene.
(動的粘弾性測定)
図1は光感応性複合材料1の動的粘弾性測定結果を示している。光感応性複合材料1を動的粘弾性測定装置(アントンパールジャパン社、MCR302)に設置し、直径8mmのパラレルプレートを用い、ギャップ500μm、温度25℃、歪み0.1%、周波数1.0Hzの条件で動的粘弾性を評価した。ガラス転移温度は38.3℃であり、硬さの指標となる貯蔵弾性率G’および損失弾性率G”は、それぞれ2.4×105Paおよび4.0×105Paであった。つぎに、光感応性複合材料1に波長365nmの紫外光を照射しながら測定したところ、ガラス転移温度が21.6℃、貯蔵弾性率G’が3.8×104Pa、損失弾性率G” が2.3×104Paとなり(総照射エネルギー78J/cm2)、光感応性複合材料1のガラス転移温度が変化して軟らかくなることを確認した。(Dynamic viscoelasticity measurement)
FIG. 1 shows the dynamic viscoelasticity measurement result of the photosensitive
さらに、この紫外光照射後の軟らかい状態の光感応性複合材料1に、波長450nmの可視光を照射しながら測定したところ、貯蔵弾性率G’が1.2×105Pa、損失弾性率G”が1.2×105Paと硬くなった(総照射エネルギー108J/cm2)。この結果から、紫外光および可視光の照射により、光感応性複合材料1の硬さを可逆的に制御できることが確認できた。Further, when the light-sensitive
(光感応性複合材料1のフィルムの作製)
以下の手順で光感応性複合材料1を用いてフィルムを作製した。まず、光感応性複合材料1と厚さ0.12mmのステンレスフィルムスペーサーをスライドガラス上に設置した後、光感応性複合材料1を60℃に加熱して軟らかい状態にした。つぎに、この軟らかい光感応性複合材料1とステンレスフィルムスペーサーの上から他のスライドガラスを設置し、光感応性複合材料1とステンレスフィルムスペーサーを2枚のスライドガラスで挟んで均一に圧力を加えた。そして、光感応性複合材料1を室温まで冷却した後、スライドガラスから光感応性複合材料1を剥離して、光感応性複合材料フィルムを得た。図2は、光感応性複合材料1を用いて作製したフィルムの外観を示している。(Production of film of photosensitive composite material 1)
A film was prepared using the photosensitive
(引張せん断強度測定)
図3は、光感応性複合材料1の引張せん断試験の結果を示している。厚さ0.08mmのポリエチレンフィルムスペーサーを用いて、上記手順と同様にして光感応性複合材料1のフィルムを作製した。つぎに、このフィルムを2枚のガラス基板で挟み、60℃で3分間加熱した後、室温に冷却して接着面積1cm2の試料Aを作製した。試料Aを引張試験機(ORIENTEC社、TENSILON)に設置し、温度24.4℃、毎秒8.3μmの引張速度で、接着状態の試料Aの引張せん断強度を評価した。図3の「Initial」に示すように、試料Aの引張せん断強度は0.30MPaであった。(Tensile shear strength measurement)
FIG. 3 shows the result of the tensile shear test of the photosensitive
一方、別途作製した面積1cm2、厚さ0.08mmの光感応性複合材料1のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した。そして、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させた試料Bについて、上記と同様にして引張せん断強度を測定した。図3の「UV」に示すように、粘着状態の試料Bの引張せん断強度は0.01MPaであった。On the other hand, a separately prepared film of photosensitive
また、さらに別途作製した面積1cm2、厚さ0.08mmの光感応性複合材料1のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した後、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させ、さらに、25℃で、波長450nm、照射エネルギー45J/cm2の可視光を照射して、接着面積1cm2の接着状態の試料Cを作製した。上記と同様にして試料Cの引張せん断強度を測定したところ、図3の「Visible」に示すように、0.10MPaであった。以上より、光感応性複合材料1に紫外光と可視光を照射することにより、接着状態と粘着状態を可逆的に制御することができた。Further, a separately prepared film of photosensitive
(光感応性複合材料1の自己修復)
図4は、光感応性複合材料1の自己修復の様子を示している。まず、厚さ1mmのガラススペーサーを用い、上記手順と同様にして、縦9mm×横5mm×厚さ1mmの光感応性複合材料1のフィルムを作製した。つぎに、カッターナイフを用いてこのフィルムを中央で二つに切断した。その後、切断した小片同士を接触させて、波長365nm、照射エネルギー60J/cm2の紫外光をこの接触部に照射したところ、小片の切断面が自己修復されて一体化することを確認した。(Self-healing of light-sensitive composite material 1)
FIG. 4 shows how the photosensitive
(凹みの自然復元に用いる光感応性複合材料1の試験片の作製)
以下の手順で光感応性複合材料1を用いて試験片を作製した。まず、光感応性複合材料1と厚さ1mmのガラススペーサーをスライドガラス上に設置した。その後、光感応性複合材料を60℃に加熱して軟らかい状態にした。つぎに、この軟らかい光感応性複合材料1とガラススペーサーの上から他のスライドガラスを設置し、光感応性複合材料1とスライドガラスを2枚のスライドガラスで挟んで均一に圧力を加えた。そして、光感応性複合材料1を室温まで冷却した後、スライドガラスから光感応性複合材料1を剥離して、光感応性複合材料フィルムを得た。得られたフィルムをカッターナイフで半径4mmの円形に切断し、歪み修復特性試験の試験片を得た。(Production of test piece of photosensitive
A test piece was prepared using the photosensitive
(光感応性複合材料1の凹み修復特性)
図5は、動的粘弾性測定装置(アントンパールジャパン社、MCR302)を用いて、光感応性複合材料1の凹み修復特性を評価した結果を示している。試験片を動的粘弾性測定装置に設置し、接触面積が0.05cm2であるマイナスドライバー型の治具を用い、温度25℃、歪み0%、周波数0Hzの条件でマイナスドライバー型治具の先端と装置測定面とのギャップを狭めていき、ギャップ値が0.9mmとなるまで光感応性複合材料1に変形を加えた(test1)。図5のtest1に示すように、マイナスドライバー型治具が光感応性複合材料1と接触し、応力が発生するギャップの値は1.8mmであった。(Recess repair characteristics of photosensitive composite material 1)
FIG. 5 shows the results of evaluating the dent repair characteristics of the photosensitive
そこから、ギャップをさらに狭めていくと、材料表面に凹みが生じ、応力は直線的に増加した。ギャップ値が0.9mmとなった後、ギャップを広げていくと、応力は減少し、ギャップ値が約1.5mmのところで、治具は光感応性複合材料1から離れた。上記test1を実施して、30分間、試料を放置した後に上記と同様の測定(test2)を行った。図5のtest2に示すように、治具が光感応性複合材料と接触し、応力が発生するギャップ値はtest1の時と同じ1.8mmであった。これは、マイナスドライバー型治具を押し込むことにより生じた凹みが、30分間で元の状態に復元したことを示しており、光感応性複合材料1の表面に生じた凹みが自然復元されることを確認した。
From there, as the gap was further narrowed, the material surface was dented and the stress increased linearly. When the gap was widened after the gap value became 0.9 mm, the stress decreased, and the jig was separated from the photosensitive
(光感応性複合材料2の調製)
ポリメタクリル酸メチル、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル、および4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンの質量を、それぞれ0.50g、0.475g、および0.025gに変更した点を除いて、実施例1と同様にして光感応性複合材料2を調製した。光感応性複合材料2には、ポリメタクリル酸メチルが50質量%、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルが47.5質量%、4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンが2.5質量%含まれている。(Preparation of photosensitive composite material 2)
Except for changing the weight of polymethyl methacrylate, 4-cyano-4'-pentylbiphenyl, and 4-butyl-4'-methoxyazobenzene to 0.50 g, 0.475 g, and 0.025 g, respectively, Photosensitive
(動的粘弾性測定)
実施例1と同様にして光感応性複合材料2の動的粘弾性を評価した。図6は光感応性複合材料2の動的粘弾性測定結果を示している。光感応性複合材料2のガラス転移温度は38.3℃で、貯蔵弾性率G’は7.4×105Paで、損失弾性率G”は1.3×106Paであった。つぎに、波長365nmの紫外光を光感応性複合材料2に照射しながら測定したところ、貯蔵弾性率G’が3.4×105Pa、損失弾性率G” が4.8×105Paとなり(総照射エネルギー90J/cm2)、光感応性複合材料2が軟らかくなることを確認した。(Dynamic viscoelasticity measurement)
The dynamic viscoelasticity of the photosensitive
さらに、この紫外光照射後の軟らかい状態の光感応性複合材料2に、波長450nmの可視光を照射しながら測定したところ、ガラス転移温度が28.2℃、貯蔵弾性率G’が4.5×105Pa、損失弾性率G”が7.0×105Paとなり(総照射エネルギー63J/cm2)、光感応性複合材料2は硬くなった。この結果から、紫外光および可視光の照射により、光感応性複合材料2の硬さを可逆的に制御できることが確認できた。Further, when the light-sensitive
(光感応性複合材料2のフィルムの作製)
以下の手順で光感応性複合材料2を用いてフィルムを作製した。まず、光感応性複合材料2と厚さ0.05mmのポリエチレンフィルムスペーサーをスライドガラス上に設置した後、光感応性複合材料2を60℃に加熱して軟らかい状態にした。つぎに、軟らかい光感応性複合材料2とポリエチレンフィルムスペーサーの上から他のスライドガラスを設置し、光感応性複合材料1とポリエチレンフィルムスペーサーを2枚のスライドガラスで挟んで均一に圧力を加えた。そして、光感応性複合材料2を室温まで冷却した後、スライドガラスから光感応性複合材料2を剥離して、光感応性複合材料フィルムを得た。図7は、光感応性複合材料2を用いて作製したフィルムの外観を示している。(Production of film of photosensitive composite material 2)
A film was prepared using the photosensitive
(引張せん断強度測定)
図8は、光感応性複合材料2の引張せん断試験の結果を示している。厚さ0.12mmのポリエチレンフィルムスペーサーを用いて、上記手順と同様にして光感応性複合材料2のフィルムを作製した。つぎに、このフィルムを2枚のガラス基板で挟み、60℃で3分間加熱した後、室温に冷却して接着面積0.25cm2の試料Dを作製した。試料Dについて、実施例1と同様にして引張せん断強度を評価した。図8の「Initial」に示すように、試料Dの引張せん断強度は0.57MPaであった。(Tensile shear strength measurement)
FIG. 8 shows the result of the tensile shear test of the photosensitive
一方、別途作製した面積0.25cm2、厚さ0.12mmの光感応性複合材料2のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した。そして、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させた試料Eについて、上記と同様にして引張せん断強度を測定した。図8の「UV」に示すように、粘着状態の試料Eの引張せん断強度は0.26MPaであった。On the other hand, a separately prepared film of photosensitive
また、さらに別途作製した面積0.25cm2、厚さ0.12mmの光感応性複合材料2のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した後、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させ、さらに、25℃で、波長450nm、照射エネルギー45J/cm2の可視光を照射して、接着面積0.25cm2の接着状態の試料Fを作製した。上記と同様にして試料Fの引張せん断強度を測定したところ、図8の「Visible」に示すように、0.44MPaであった。以上より、光感応性複合材料2に紫外光と可視光を照射することにより、接着状態と粘着状態を可逆的に制御することができた。Further, a separately prepared film of photosensitive
(光感応性複合材料3の調製)
ポリメタクリル酸メチル、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニル、および4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンの質量を、それぞれ0.60g、0.38g、および0.020gに変更した点を除いて、実施例1と同様にして光感応性複合材料3を調製した。光感応性複合材料3には、ポリメタクリル酸メチルが60質量%、4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルが38質量%、4−ブチル−4’−メトキシアゾベンゼンが2質量%含まれている。(Preparation of photosensitive composite material 3)
Except for changing the weight of polymethyl methacrylate, 4-cyano-4′-pentylbiphenyl, and 4-butyl-4′-methoxyazobenzene to 0.60 g, 0.38 g, and 0.020 g, respectively, A photosensitive
(動的粘弾性測定)
実施例1と同様にして光感応性複合材料3の動的粘弾性を評価した。図9は光感応性複合材料3の動的粘弾性測定結果を示している。調製直後の光感応性複合材料3の貯蔵弾性率G’は1.9×106Paで、損失弾性率G”は3.2×106Paであった。つぎに、波長365nmの紫外光を光感応性複合材料3に照射しながら測定したところ、貯蔵弾性率G’が1.0×106Pa、損失弾性率G” が1.9×106Paとなり(総照射エネルギー63J/cm2)、光感応性複合材料3が軟らかくなることを確認した。(Dynamic viscoelasticity measurement)
The dynamic viscoelasticity of the photosensitive
さらに、この紫外光照射後の軟らかい状態の光感応性複合材料3に、波長450nmの可視光を照射しながら測定したところ、貯蔵弾性率G’が1.5×106Pa、損失弾性率G”が2.7×106Paと硬くなった(総照射エネルギー54J/cm2)。この結果から、紫外光および可視光の照射により、光感応性複合材料3の硬さを可逆的に制御できることが確認できた。Furthermore, when the light-sensitive
(光感応性複合材料3のフィルムの作製)
実施例2と同様の手順で光感応性複合材料3を用いてフィルムを作製した。この結果、透明なフィルムが得られた。図10は、光感応性複合材料3を用いて作製したフィルムの外観を示している。このフィルムの光透過率は、可視光領域のうち波長550nm〜800nmの範囲で90%以上の高い値を示した。(Production of film of photosensitive composite material 3)
A film was prepared using the photosensitive
(引張せん断強度測定)
図11は、光感応性複合材料3の引張せん断試験の結果を示している。厚さ0.25mmのポリエチレンフィルムスペーサーを用いて、上記手順と同様にして光感応性複合材料3のフィルムを作製した。つぎに、このフィルムを2枚のガラス基板で挟み、60℃で3分間加熱した後、室温に冷却して接着面積0.25cm2の試料Gを作製した。試料Gについて、実施例1と同様にして引張せん断強度を評価した。図11の「Initial」に示すように、試料Gの引張せん断強度は1.63MPaであった。(Tensile shear strength measurement)
FIG. 11 shows the result of the tensile shear test of the photosensitive
一方、別途作製した面積0.25cm2、厚さ0.25mmの光感応性複合材料3のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した。そして、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させた試料Hについて、上記と同様にして引張せん断強度を測定した。図11の「UV」に示すように、粘着状態の試料Hの引張せん断強度は0.30MPaであった。On the other hand, a separately prepared film of photosensitive
また、さらに別途作製した面積0.25cm2、厚さ0.25mmの光感応性複合材料3のフィルムをガラス基板上に載せ、25℃で、波長365nm、照射エネルギー54J/cm2の紫外光を照射した後、25℃で他のガラス基板を押し付けて粘着させ、さらに、25℃で、波長450nm、照射エネルギー45J/cm2の可視光を照射して、接着面積0.25cm2の接着状態の試料Iを作製した。上記と同様にして試料Iの引張せん断強度を測定したところ、図11の「Visible」に示すように、0.99MPaであった。以上より、光感応性複合材料3に紫外光と可視光を照射することにより、接着状態と粘着状態を可逆的に制御することができた。Further, a separately prepared film of photosensitive
(人工爪への転写とネイルパーツの貼付)
まず、厚さ0.05mmの光感応性複合材料3のフィルムをスライドガラス上で作製した。つぎに、スライドガラスからこのフィルムを剥離し、市販のメタクリル樹脂製の人工爪の上に密着させ、人工爪の形に合わせて整形した。そして、25℃で、波長365nm、光強度150mW/cm2の紫外光をこのフィルムに300秒間照射し(照射エネルギーは45J/cm2)、人工爪表面に光感応性複合材料3のフィルムを転写した。人工爪表面に転写された光感応性複合材料3のフィルムを図12に示す。(Transfer to artificial nail and stick nail parts)
First, a film of photosensitive
つぎに、このフィルムに紫外光をさらに300秒間照射して(照射エネルギーは45J/cm2)このフィルムを軟らかくし、ネイルパーツである市販のアクリル樹脂製ストーン6個をこのフィルム押し付けて粘着させた。そして、25℃で、波長450nm、光強度100mW/cm2の可視光をこのフィルムに300秒間照射し(照射エネルギーは30J/cm2)、このフィルムを硬化させて接着状態にし、ネイルパーツを貼り付けた。このようにして、光感応性複合材料3のフィルムを介して、人工爪にネイルパーツを貼り付けた状態を図13に示す。Next, the film was further irradiated with ultraviolet light for 300 seconds (irradiation energy was 45 J / cm 2 ) to soften the film, and six commercially available acrylic resin stones, which are nail parts, were pressed and adhered. . The film was irradiated with visible light having a wavelength of 450 nm and a light intensity of 100 mW / cm 2 at 25 ° C. for 300 seconds (irradiation energy was 30 J / cm 2 ), the film was cured to be in an adhesive state, and a nail part was attached. I attached. Thus, the state which affixed the nail part to the artificial nail via the film of the photosensitive
この状態でネイルパーツに1MPaの応力を印加することによって、光感応性複合材料3のフィルムからネイルパーツを脱離することができた。また、この状態でフィルム全体に波長365nm、光強度150mW/cm2の紫外光を300秒間照射して(照射エネルギーは45J/cm2)フィルムを軟化させることによっても、ネイルパーツをフィルムから脱離することができた。In this state, the nail part was able to be detached from the film of the photosensitive
本発明の光感応性複合材料は、釣り用疑似餌、建築、輸送機械、エレクトロニクス、医療、宇宙などの広範な分野における粘接着や塗装等に使用できる。また、本発明の光感応性複合材料から構成されるシートやフィルムは、ネイルアート用粘接着剤などの化粧品等に使用できる。 The light-sensitive composite material of the present invention can be used for adhesive bonding and painting in a wide range of fields such as artificial bait for fishing, construction, transport machinery, electronics, medicine, and space. Moreover, the sheet | seat and film comprised from the photosensitive composite material of this invention can be used for cosmetics, such as an adhesive agent for nail art.
Claims (11)
前記高分子化合物中に粒状で分散している液晶化合物と、
異なる波長の光の照射によって分子形状が可逆的に変化する光応答性化合物と、
を含有する光感応性複合材料。A polymer compound;
A liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound;
A photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes by irradiation with light of different wavelengths;
A light sensitive composite material.
前記高分子化合物の溶解度パラメーターと前記液晶化合物の溶解度パラメーターとの差が10以内である光感応性複合材料。In claim 1,
A photosensitive composite material in which a difference between a solubility parameter of the polymer compound and a solubility parameter of the liquid crystal compound is 10 or less.
前記光応答性化合物がアゾベンゼン誘導体である光感応性複合材料。In claim 1 or 2,
A photosensitive composite material in which the photoresponsive compound is an azobenzene derivative.
前記高分子化合物の質量が全体の質量の40%〜60%である光感応性複合材料。In any one of Claim 1 to 3,
A photosensitive composite material in which the mass of the polymer compound is 40% to 60% of the total mass.
前記液晶化合物の質量と前記光応答性化合物の質量の和に対する前記光応答性化合物の質量が2%〜100%である光感応性複合材料。In any one of Claim 1-4,
The photosensitive composite material whose mass of the said photoresponsive compound with respect to the sum of the mass of the said liquid crystal compound and the mass of the said photoresponsive compound is 2%-100%.
前記異なる波長の光が紫外光と可視光であり、
紫外光照射によってガラス転移温度が降下し、紫外光照射によって降下したガラス転移温度が可視光照射によって上昇する光感応性複合材料。In any one of Claim 1 to 5,
The light of different wavelengths is ultraviolet light and visible light,
Photosensitive composite material in which the glass transition temperature is lowered by ultraviolet light irradiation, and the glass transition temperature lowered by ultraviolet light irradiation is increased by visible light irradiation.
装飾品を爪に貼り付けるための接着フィルムである光感応性複合材料フィルム。In claim 7,
A light-sensitive composite film that is an adhesive film for attaching decorative items to nails.
前記高分子化合物と、前記液晶化合物と、前記光応答性化合物とを揮発性の有機溶媒に溶解する溶解工程と、
前記溶解工程の後、前記有機溶媒を除去する溶媒除去工程と、
を有する光感応性複合材料の製造方法。A photosensitive composite material comprising a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and a photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes upon irradiation with light of different wavelengths. A manufacturing method comprising:
A dissolving step of dissolving the polymer compound, the liquid crystal compound, and the photoresponsive compound in a volatile organic solvent;
After the dissolving step, a solvent removing step for removing the organic solvent;
A method for producing a photosensitive composite material comprising:
前記光感応性複合材料の損傷部位または切断部位に紫外光を照射して、前記損傷部位を軟化または前記切断部位を粘着させる復元工程と、
前記復元工程の後、前記損傷部位または前記切断部位に可視光を照射して、前記損傷部位または前記切断部位を硬化させる硬化工程と、
を有する光感応性複合材料の損傷部位または切断部位の修復方法。Photosensitive composite material comprising a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and a photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes upon irradiation with ultraviolet light and visible light A method for repairing a damaged or cut site of
A restoration step of irradiating the damaged site or the cut site of the photosensitive composite material with ultraviolet light to soften the damaged site or to adhere the cut site;
After the restoration step, a curing step of irradiating the damaged site or the cut site with visible light to cure the damaged site or the cut site;
A method for repairing a damaged site or a cut site of a photosensitive composite material comprising:
前記光感応性複合材料フィルムに紫外光を照射して、前記光感応性複合材料フィルムを軟化させる軟化工程と、
軟化した前記光感応性複合材料フィルムを、被接着物に押し付ける押圧工程と、
前記被接着物に押し付けられた前記光感応性複合材料フィルムに接着物を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程の後、前記光感応性複合材料フィルムに可視光を照射して、前記光感応性複合材料フィルムを硬化させる硬化工程と、
を有する光感応性複合材料フィルムの使用方法。Photosensitive composite material comprising a polymer compound, a liquid crystal compound dispersed in a granular form in the polymer compound, and a photoresponsive compound whose molecular shape reversibly changes upon irradiation with ultraviolet light and visible light How to use the film,
Irradiating the light-sensitive composite film with ultraviolet light to soften the light-sensitive composite film; and
A pressing step of pressing the softened photosensitive composite material film against an adherend;
An attaching step of attaching an adhesive to the light-sensitive composite film pressed against the adherend;
After the attaching step, a curing step of irradiating the light-sensitive composite material film with visible light to cure the light-sensitive composite material film;
Use of a light-sensitive composite film having
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