WO2014133117A1 - 温度応答性ポリマー - Google Patents
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- D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/347—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated ethers, acetals, hemiacetals, ketones or aldehydes
Definitions
- the present invention relates to a temperature-responsive polymer, a hydrophilicity / hydrophobicity control agent using the polymer, a method for controlling hydrophilicity / hydrophobicity, and a temperature-responsive polymer-substrate composite.
- Some polymer compounds exhibit a phase transition in response to external stimuli such as heat, pH, and light. Temperature sensors, separation membranes, adsorbents, drug release agents, water absorption using this phase transition phenomenon Materials, water retention agents, humidity control agents, indicator agents, etc. are being actively developed.
- thermoresponsive polymers those that exhibit a phase transition phenomenon in response to heat are called temperature-responsive polymers, and as such polymers, living polymers of vinyl ethers containing oxyethylene chains are known. Yes. This living polymer exhibits hydrophilicity at a specific temperature or lower, and exhibits hydrophobicity when the temperature is exceeded.However, since it is an oily compound, it does not have moldability and film-forming properties, and its use is greatly limited. It had been.
- a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and an alicyclic vinyl ether has been developed as a polymer exhibiting temperature responsiveness and having film forming properties and moldability (Patent Document 1).
- the block copolymer has a problem that the moldability is not yet sufficient, the formed film has a surface tack, and cracks are generated by contact with water.
- Non-Patent Document 1 a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and a vinyl ether containing an azobenzene structure is known (Patent Document 2).
- Patent Document 2 a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and a vinyl ether containing an azobenzene structure is known (Patent Document 2).
- Patent Document 2 a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and a vinyl ether containing an azobenzene structure.
- Patent Document 2 a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and a vinyl ether containing an azobenzene structure is known (Patent Document 2).
- polystyrene and polypropylene are particularly easily surface-modified, and the surface-modified polystyrene film is responsive to temperature and hydrophilicity.
- the vinyl ether containing the azobenzene structure is difficult to obtain industrially, and the temperature-responsive polymers described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 cannot be easily produced. Further, the present inventors have investigated the temperature responsiveness of a diblock copolymer of a vinyl ether containing an oxyethylene chain and a vinyl ether containing an azobenzene structure as described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1. However, it has been found that such a temperature-responsive polymer has insufficient temperature responsiveness regarding hydrophilicity / hydrophobicity when supported on a fibrous base material.
- an object of the present invention is to provide a temperature-responsive polymer that can exhibit temperature responsiveness even when it is supported on a fibrous base material, and can be easily manufactured, and contains the temperature-responsive polymer. It is an object of the present invention to provide a hydrophilicity / hydrophobicity control agent, a method for controlling hydrophilicity / hydrophobicity using the temperature-responsive polymer, and a temperature-responsive polymer-substrate composite carrying the temperature-responsive polymer.
- the present inventors were completely surprised by introducing a specific terminal structure containing an azobenzene structure at the terminal of a vinyl ether-derived polymer containing a temperature-responsive group.
- the present inventors have found that a temperature-responsive polymer that can exhibit temperature responsiveness and can be easily produced even when it is supported on a fibrous base material has been completed.
- the present invention has a repeating unit derived from a vinyl ether monomer, the repeating unit derived from the vinyl ether monomer contains a temperature-responsive group, and at least one end of the polymer chain has the following formula ( 1)
- Y represents an ether bond, a thioether bond, a group —NH—, or a group —OR 1 — * (R 1 represents an alkylene group, and * represents a bond to Ar 1 in Formula (1).
- Ar 1 represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group
- Ar 2 represents a substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.
- this invention provides the hydrophilicity / hydrophobicity control agent containing the said temperature-responsive polymer. Furthermore, the present invention provides a method for controlling hydrophilicity / hydrophobicity using the temperature-responsive polymer. Furthermore, the present invention provides a temperature responsive polymer-base material composite in which the temperature responsive polymer is supported on a base material.
- the temperature-responsive polymer of the present invention exhibits temperature responsiveness even when it is supported on a fibrous base material, and the hydrophilicity / hydrophobicity changes reversibly, so that temperature responsiveness is imparted to a wide range of base materials. In addition, it can be easily manufactured. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a hydrophilicity / hydrophobicity control agent and a hydrophilicity / hydrophobicity control method capable of imparting temperature responsiveness to a wide range of substrates including a fibrous substrate. Further, the temperature-responsive polymer-substrate composite of the present invention has temperature responsiveness.
- the temperature-responsive polymer of the present invention has a repeating unit derived from a vinyl ether monomer, the repeating unit derived from the vinyl ether monomer contains a temperature-responsive group, and at least one end of the polymer chain, following formula (1)
- Y represents an ether bond (—O—), a thioether bond (—S—), a group —NH—, or a group —OR 1 — * (R 1 represents an alkylene group, * represents It indicates the position which binds to Ar 1 in the formula (1)),
- Ar 1 is a substituted or represents an unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group
- Ar 2 is a substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon Indicates a group.
- It has the structure represented by these.
- Such a structure represented by the formula (1) has an effect of imparting permeability to a substrate such as a resin, and such a structure is difficult to obtain when an azobenzene structure is introduced into a polymer side chain. Temperature responsiveness when it is supported on the substrate can also be expressed.
- the temperature-responsive polymer of the present invention may not have an azobenzene structure in the side chain.
- Y is preferably an ether bond or a thioether bond, and more preferably an ether bond.
- the number of carbon atoms of the alkylene group represented by R 1 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, still more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 2.
- the alkylene group may be linear or branched. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, and a hexamethylene group.
- Ar 1 represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group.
- the divalent aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a naphthylene group, and an anthracylene group. From the viewpoint of temperature responsiveness and permeation diffusibility to a substrate, a phenylene group and a naphthylene group are preferable. The group is particularly preferred.
- the binding site of the divalent aromatic hydrocarbon group may be on any carbon on the aromatic ring.
- Examples of the substituent that the divalent aromatic hydrocarbon group may have include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, Examples thereof include an alkoxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a carboxyl group, a nitro group, a sulfo group, a sulfooxy group, and an aminosulfonyl group, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
- the position and number of these substituents are arbitrary, and when they have two or more substituents, the substituents may be the same or different.
- the number of carbon atoms of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferably 1 or 2.
- the alkyl group may be linear or branched, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, and an isobutyl group.
- the haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms means a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom, or a fluorine atom, The number and position of the substituted halogen atoms are arbitrary.
- the number of carbon atoms of the haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferably 1 or 2, and the halogen atom is preferably a fluorine atom.
- the haloalkyl group include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and the like.
- the number of carbon atoms of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferably 1 or 2.
- the alkoxy group may be linear or branched, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, and an isobutoxy group. Can be mentioned.
- the carbon number of the alkoxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms is preferably 2 to 4.
- the alkoxyalkyl group may be linear or branched, and examples thereof include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a 2-methoxyethyl group, and a 2-ethoxyethyl group.
- said halogen atom the thing similar to the halogen atom contained in the said haloalkyl group is mentioned.
- Ar 1 includes the following formula (1-2) or (1-3)
- each R 2 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms.
- ** represents a position bonded to Y in the formula (1)
- *** represents a formula (1) indicates the position of bonding with the nitrogen atom
- p-1 is an integer of 0-4.
- each group represented by R 2 is the same as the substituents that the divalent aromatic hydrocarbon group may have.
- p-1 in the formula (1-2) is preferably an integer of 0 to 2
- p-2 in the formula (1-3) is preferably an integer of 0 to 4.
- Ar 2 represents a substituted or unsubstituted monovalent aromatic hydrocarbon group.
- the monovalent aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthracenyl group, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable from the viewpoint of temperature responsiveness and permeation diffusibility to a substrate. Is particularly preferred.
- the binding site of the monovalent aromatic hydrocarbon group may be on any carbon on the aromatic ring.
- the substituent that the monovalent aromatic hydrocarbon group may have is the same as the substituent that the divalent aromatic hydrocarbon group may have.
- each R 3 independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or 2 to 6 carbon atoms.
- each group represented by R 3 is the same as the substituents that the divalent aromatic hydrocarbon group may have.
- p-3 in the formula (1-4) is preferably an integer of 0 to 3
- p-4 in the formula (1-5) is preferably an integer of 0 to 5.
- the temperature-responsive polymer of the present invention has the structure represented by the formula (1) at one end or both ends, but the other end when the structure has only one end is the start An agent residue, a hydrogen atom, etc. are mentioned.
- repeating unit (a) exhibits an action of imparting hydrophilicity or hydrophobicity in response to thermal stimulation.
- the repeating unit (a) is not particularly limited as long as it has a temperature-responsive group, but the following formula (2-1) or (2-2)
- R 4-1 represents a methyl group, an ethyl group or a carboxyphenyl group, and k is an integer of 1 to 10.
- R 4-2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the critical temperature at which the hydrophilicity / hydrophobicity changes can be adjusted by appropriately changing the chain length in such a repeating unit, or by using two or more repeating units having different chain lengths.
- R 4-1 is preferably a methyl group or an ethyl group from the viewpoint of temperature responsiveness and from the viewpoint of improving hydrophilicity when the temperature falls below a predetermined temperature.
- k is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and particularly preferably an integer of 1 to 3.
- the alkyl chain of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and the hydroxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 4-2 may be linear or branched. Specific examples of the alkyl chain are the same as those exemplified as the substituent that the divalent aromatic hydrocarbon group may have.
- the total content of the repeating unit (a) is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70%, from the viewpoint of temperature responsiveness and from the viewpoint of improving hydrophilicity when the temperature is lower than a predetermined temperature. ⁇ 100 mol%, more preferably 85 ⁇ 100 mol%. In addition, when it has another repeating unit, the upper limit of the said total content is 99.9 mol% or less, for example.
- the content of the repeating unit (a) can be measured by NMR or the like.
- the temperature-responsive polymer of the present invention may have a repeating unit derived from an oxystyrene monomer (hereinafter also referred to as a repeating unit (b)) in addition to the repeating unit (a).
- a repeating unit derived from an oxystyrene monomer hereinafter also referred to as a repeating unit (b)
- this can be improved when the water repellency of the polymer at a temperature higher than the critical temperature is insufficient.
- R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- each R 6 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
- 6 represents an alkoxyalkyl group, an alkanoyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonylalkyl group or an alkylsilyl group
- m is an integer of 1 to 3.
- the number of carbon atoms of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 5 is preferably 1 or 2.
- the carbon number of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6 is preferably 1 to 4.
- These alkyl groups may be linear or branched, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and an isobutyl group.
- alkoxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms represented by R 6 is linear, branched or cyclic (the two alkyl chains together with the oxygen atom form an oxygen-containing heterocycle)
- 2-6 is preferred as the carbon number of the alkanoyl group represented by R 6.
- Such an alkanoyl group may be linear or branched, and examples thereof include an acetyl group, a propionyl group, and a tert-butylcarbonyl group.
- 2-6 is preferred as the carbon number of the alkoxycarbonyl group represented by R 6.
- Such an alkoxycarbonyl group may be linear or branched, and examples thereof include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a propoxycarbonyl group, and a tert-butoxycarbonyl group.
- alkoxycarbonyl group represented by R 6 is preferred as the carbon number of the alkoxycarbonyl group represented by R 6.
- Such an alkoxycarbonylalkyl group may be linear or branched, and examples thereof include a tert-butoxycarbonylmethyl group.
- 2-6 is preferred as the carbon number of the alkylsilyl group represented by R 6.
- alkylsilyl group examples include a trimethylsilyl group and a tert-butyldimethylsilyl group.
- m is preferably 1 or 2, and more preferably 1.
- m —OR 6 may be the same or different.
- the total content of a repeating unit (b) makes temperature-responsiveness and the outstanding water repellency when exceeding predetermined temperature compatible. From the viewpoint, it is preferably 0.1 to 20 mol%, more preferably 0.25 to 10 mol%, and still more preferably 0.5 to 5 mol%.
- the molar ratio of the repeating unit (a) and the repeating unit (b) contained in the temperature-responsive polymer [(a) :( b)] Is preferably 99.9: 0.1 to 80:20, more preferably 99.75: 0.25 to 90:10, and still more preferably 99.5: 0.5 to 95: 5.
- the said content and ratio can be measured by NMR etc.
- the copolymer is any of a block copolymer, a graft copolymer, a random copolymer, and an alternating copolymer.
- a block copolymer is preferred.
- a block copolymer containing a segment A composed of repeating units (a) and a segment B composed of repeating units (b) is more preferred, and a diblock copolymer or a triblock copolymer is particularly preferred.
- the weight average molecular weight (Mw) of the temperature-responsive polymer of the present invention is preferably in the range of 5000 to 100,000, and more preferably in the range of 10,000 to 50,000. Temperature responsiveness is improved by setting the weight average molecular weight (Mw) to 5000 or more, while solubility in a solvent can be improved by setting the weight average molecular weight (Mw) to 100,000 or less.
- the temperature-responsive polymer is preferably narrowly dispersed from the viewpoint of temperature responsiveness, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably in the range of 1.0 to 2.0, and 1.0 to A range of 1.5 is more preferable.
- the said weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) can be measured by the method as described in the Example mentioned later.
- the temperature-responsive polymer of the present invention can be produced according to a conventional method.
- a vinyl ether monomer containing a temperature-responsive group is polymerized by living cationic polymerization, and at least one terminal of the polymer chain is represented by the formula (1). It can be manufactured by introducing the structure represented. Since living cationic polymerization does not involve a side reaction of chain transfer reaction, a desired functional group can be easily introduced at the end of the polymer chain. Further, according to living cationic polymerization, the molecular weight and composition ratio can be controlled, and a narrowly dispersed polymer can be obtained.
- the temperature-responsive polymer of the present invention comprises a living ether containing a repeating unit (a) obtained by subjecting a vinyl ether monomer containing a temperature-responsive group to living cationic polymerization in the presence of a starting species, a Lewis acid and a solvent. Step of extending the polymer chain (Step 1); If necessary, an oxystyrene monomer is added to the reaction system, and this is subjected to living cationic polymerization, whereby a living polymer chain containing the repeating unit (b) is obtained.
- Step 2 a compound that induces the terminal structure (1) is added to the reaction system containing the living polymer chain obtained in Step 1 or Step 2, and the terminal structure ( 1) is introduced (step 3).
- a Lewis acid or a solvent may be further added.
- 2-methoxyethyl vinyl ether 2-ethoxyethyl vinyl ether, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl vinyl ether, 2- (2- ( 2-Methoxyethoxy) ethoxy) ethyl vinyl ether is preferred.
- hydroxystyrenes such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol, o-isopropenylphenol; p-methoxystyrene, m- Methoxystyrene, o-methoxystyrene, p-ethoxystyrene, m-ethoxystyrene, o-ethoxystyrene, p-propoxystyrene, m-propoxystyrene, o-propoxystyrene, p-isopropoxystyrene, m-isopropoxystyrene, o-isopropoxystyrene, pn-butoxystyrene, mn-butoxystyrene, on-butoxystyrene, p-me
- 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
- hydroxystyrenes and alkoxystyrenes are preferable, and p-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, and p-tert-butoxystyrene are particularly preferable.
- Z shows a hydrogen atom or an alkali metal atom, and other symbols are synonymous with the above.
- alkali metal atom examples include lithium and sodium.
- examples of the starting species used in Step 1 include compounds that generate protons such as water, alcohol, and protonic acids, compounds that generate carbocations such as alkyl halides, and vinyl ethers and compounds that generate protons. Cation supplying compounds such as adducts can be mentioned, and among these, compounds that generate carbocations are preferred.
- Compounds that generate such carbocations are broadly classified into monofunctional initiating species and bifunctional initiating species. When a monofunctional initiating species is used, the terminal structure (1) is introduced at one end of the polymer chain in Step 3, while when a bifunctional initiating species is used, the terminal is terminated at both ends of the polymer chain in Step 3. Structure (1) is introduced.
- a triblock copolymer can be obtained.
- the monofunctional starting species include 1-alkoxyethyl acetate such as 1-isobutoxyethyl acetate.
- the bifunctional starting species include 1,4-bis (1-acetoxyethoxy) butane. And bis (acetoxyalkoxy) alkanes. What is necessary is just to determine suitably the addition amount of the said start seed
- the Lewis acid used in Step 1 and, if necessary, Step 2 may be any material that is generally used for living cationic polymerization.
- organometallic halides such as Et 1.5 AlCl 1.5 ; TiCl 4 , TiBr 4 , BCl 3 , BF 3 , BF 3 .OEt 2 , SnCl 2 , SnCl 4 , SbCl 5 , SbF 5 , WCl 6 , TaCl 5 , metal halides such as VCl 5 , FeCl 3 , ZnBr 2 , ZnCl 4 , AlCl 3 , and AlBr 3 can be preferably used.
- the Lewis acid may be used alone or in combination.
- the Lewis acid used in Step 1 is represented by the following general formula (7)
- R 7 represents a monovalent organic group
- X represents a halogen atom
- the organic aluminum halide compound or aluminum halide compound represented by these is preferable.
- the monovalent organic group represented by R 7 is not particularly limited, but an alkyl group (preferably having 1 to 8 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms), an aralkyl group (preferably Includes an alkenyl group (preferably 2 to 8 carbon atoms) and an alkoxy group (preferably 1 to 8 carbon atoms).
- Examples of the halogen atom represented by X include a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom.
- R is preferably in the range of 1 to 2
- s is preferably in the range of 1 to 2.
- Lewis acids include diethylaluminum chloride, diethylaluminum bromide, diisobutylaluminum chloride, methylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquibromide, isobutylaluminium sesquichloride, methylaluminum dichloride, ethyl.
- Lewis acids include diethylaluminum chloride, diethylaluminum bromide, diisobutylaluminum chloride, methylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquibromide, isobutylaluminium sesquichloride, methylaluminum dichloride, ethyl.
- Examples include aluminum dichloride, ethyl aluminum dibromide, ethyl aluminum difluoride, isobutyl aluminum dichloride
- the Lewis acid used in Step 2 as necessary is preferably a metal halogen compound or an organometallic halogen compound whose metal is other than Al.
- Such compounds include TiCl 4 , TiBr 4 , BCl 3 , BF 3 , BF 3 .OEt 2 , SnCl 2 , SnCl 4 , SbCl 5 , SbF 5 , WCl 6 , TaCl 5 , VCl 5 , FeCl 3 , ZnBr 2 and ZnCl 4 .
- SnCl 4, FeCl 3 and the like are preferable.
- the amount of Lewis acid used is not particularly limited and may be set in consideration of the polymerization characteristics or polymerization concentration of each monomer used. Usually, it is used in the range of 0.5 to 500 mol% with respect to each monomer.
- a Lewis base may be used as an inhibitor for side reactions such as termination reaction. Specific examples include ester compounds such as ethyl acetate and n-butyl acetate.
- the solvent used in each of the above steps includes aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; propane, n-butane, isobutane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, and n-octane.
- aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene
- the reaction temperature in each step is usually in the range of ⁇ 80 ° C. to 150 ° C., but is preferably in the range of ⁇ 78 ° C. to 80 ° C.
- the reaction time is usually in the range of 0.5 to 12 hours.
- a proton scavenger (basic compound) is added to the polymer solution obtained in the above step 3 to trap free protons generated, and after further removing catalyst residues, the polymer is purified and isolated from the polymer solution.
- a method of removing the catalyst residue a method of treating with an aqueous solution containing water such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or water; a method of treating with an inorganic oxide such as silica gel, alumina, silica-alumina; an ion exchange resin And the like.
- the isolation method include a method of distilling off volatile components from a polymer solution; a method of adding a large amount of a poor solvent to precipitate a polymer; and a method of combining them.
- the temperature-responsive polymer of the present invention obtained as described above exhibits temperature responsiveness and reversibly changes its hydrophilicity / hydrophobicity even when supported on a fibrous base material. Temperature responsiveness can be imparted to the material, and it can be easily produced. Further, it can be firmly supported on the surface of a substrate such as a resin, and the surface of a resin or the like on which a temperature-responsive polymer is immobilized is smooth and has little tack.
- the temperature responsiveness refers to showing hydrophilicity (water permeability) when the temperature is lower than a predetermined temperature, and showing hydrophobicity (water repellency) when the temperature exceeds a predetermined temperature.
- the hydrophilicity / hydrophobicity of the substrate to be applied can be controlled using the temperature-responsiveness, and the temperature-responsive polymer of the present invention is used as the substrate.
- a temperature-responsive polymer-base composite having temperature responsiveness can be provided.
- the hydrophilicity / hydrophobicity control agent and temperature-responsive polymer-base complex of the present invention include, for example, a temperature sensor, a separation membrane, an adsorbent, a drug release agent, a water absorbing material, a water retention agent, a humidity control agent, an indicator agent and the like. Can be used as material.
- the hydrophilicity / hydrophobicity control agent of the present invention may contain a solvent in addition to the temperature-responsive polymer.
- solvents include lower alcohols (preferably having 1 to 3 carbon atoms) such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol, and water in addition to those mentioned as the solvents used in the polymerization reaction. It may be included, and two or more kinds of combinations may be included.
- the content of the temperature-responsive polymer is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 25% by mass in the hydrophilicity / hydrophobicity control agent.
- Examples of the base material to be controlled for hydrophilicity / hydrophobicity include resins, plant fibers, animal fibers, and inorganic fibers.
- Examples of the resin include a synthetic resin and a natural resin.
- the synthetic resin is preferably a synthetic resin fiber, and the natural resin is preferably a natural resin fiber.
- polyester resins such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene naphthalate
- polystyrene resins such as polystyrene
- vinyl chloride resins low density polyethylene, high density Polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene
- Polyether resins such as polyether ketone and polyether ether ketone
- Polyamide resins such as nylon and aramid
- Polycarbonate resins such as polycarbonate
- Polyimide resins such as polyimide
- Polyurethane resins such as polyurethane
- the natural resin include latex and natural rubber.
- a composite material, alloy, copolymer, or the like composed of a plurality of these resins may be used.
- the plant fiber include cotton, hemp, and linen.
- the animal fiber include wool, silk, and cashmere.
- the inorganic fiber include glass fiber and the like. These fibers may be used alone or in combination, and may be used in combination with a synthetic resin or a natural resin.
- the form of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include beads, films, fibrous substrates, sheets, tubes, pipes, and composites thereof.
- fibrous substrates are preferable, and fiber sheets are more preferable. .
- Examples of the form of the fiber sheet include woven fabrics, knitted fabrics, and non-woven fabrics, and non-woven fabrics are preferred in that the gap between fibers is small.
- Nonwoven fabrics and composite nonwoven fabrics manufactured by various nonwoven fabric manufacturing methods such as air-through method, heat roll method, spun lace method, needle punch method, chemical bond method, airlaid method, melt blown method, and spun bond method (for example, , Spunbond / meltblown nonwoven fabric, spunbond / meltblown / spunbond nonwoven fabric) and the like.
- the fiber sheet may be a single layer or a laminate of multiple layers.
- the temperature-responsive polymer of the present invention can control the hydrophilicity / hydrophobicity of the base material as described above, but it contains an azo group having permeability to the resin, and the temperature-responsive polymer can be immobilized on the resin surface. Therefore, it is particularly suitable for controlling the hydrophilicity / hydrophobicity of the resin surface.
- hydrophilicity / hydrophobicity control method of the present invention a method of dissolving the temperature-responsive polymer of the present invention in the above solvent and coating or impregnating it on a substrate can be mentioned.
- the method of application or impregnation is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a solution in which the temperature-responsive polymer is dissolved is applied using a spray, a roll, a brush, a dipping method, and the like.
- the temperature-responsive polymer-substrate composite of the present invention is one in which the temperature-responsive polymer of the present invention is supported on the substrate.
- the base material may be any of the base materials described above.
- a temperature-responsive polymer-fiber composite using a fiber base material such as synthetic resin fiber, natural resin fiber, plant fiber, animal fiber, or inorganic fiber may be used. preferable.
- resin fiber is preferable as said fibrous base material, As a kind and form of such resin, the thing similar to the base material described previously is mentioned.
- polyester fibers, polyolefin fibers, polyamide fibers, and composite fibers thereof are preferable.
- the temperature-responsive polymer-fiber composite is preferably one in which the temperature-responsive polymer is immobilized on the surface of the fibers constituting the fibrous base material.
- the temperature-responsive polymer-base composite of the present invention may contain a drug or the like, and may be a fiber base that has been processed. For example, it may be provided with functions such as flame retardancy, antibacterial properties, deodorant properties, insect repellent properties, antifungal properties, aromatic properties, etc., and integrated with a sheet or film having these functions. It may be.
- the production of the temperature-responsive polymer-base composite of the present invention may be carried out in the same manner as in the above hydrophilicity / hydrophobicity control method. Moreover, it can also obtain by forming a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, etc. using the fiber which fixed the temperature-responsive polymer on the surface.
- Example 1 Production of methoxyethyl vinyl ether polymer having 4- (phenyldiazenyl) phenoxy group at one end (hereinafter referred to as “temperature-responsive polymer a”) The following temperature-responsive polymer a was obtained by the procedure described later.
- a glass container with a three-way stopcock was prepared, the inside of the container was purged with argon, and then heated to remove the adsorbed water in the glass container.
- MOVE 2-methoxyethyl vinyl ether
- IBEA 1-isobutoxyethyl acetate
- toluene 261ML the reaction system was cooled, 14.2 mm When the temperature reached 0 ° C., as a toluene solution (Et 1.5 AlCl 1.5 of Et 1.5 AlCl 1.5 ) was added for polymerization.
- PDP 4- (phenyldiazenyl) phenol
- ethyl acetate (11.4 mM (0.92 g) as PDP
- methanol containing sodium methoxide (1M as sodium methoxide) was added to the reaction system to trap free protons.
- Example 2 Production of methoxyethyl vinyl ether-bp-paraisopropenylphenol having 4- (phenyldiazenyl) phenoxy group at one end (hereinafter referred to as “temperature-responsive polymer b”) Polymer b was obtained.
- a glass container with a three-way stopcock was prepared, the inside of the container was purged with argon, and then heated to remove the adsorbed water in the glass container.
- MOVE 1.49M (63.1 g), ethyl acetate 0.93M (33.9 g), IBEA 3.7 mM (0.25 g), and 261 mL of toluene were cooled, and the reaction system was cooled to a temperature of 0 ° C.
- Et 1.5 AlCl 1.5 13.9mM Et 1.5 AlCl 1.5 was polymerized by adding.
- PIPP p-isopropenylphenol
- an ethyl acetate solution of PDP (11.1 mM (0.92 g) as PDP) was added to the reaction system to stop the polymerization reaction.
- methanol containing sodium methoxide (1M as sodium methoxide) was added to the reaction system to trap free protons.
- 5 mass% of aluminum oxide was added to the solution which stopped the said reaction, and it stirred for 2 hours.
- This solution was passed through a filter with celite and a pore size of 1 ⁇ m, and concentrated under reduced pressure with an evaporator to purify the temperature-responsive polymer b.
- Example 3 Production of methoxyethyl vinyl ether polymer having 4- (phenyldiazenyl) phenoxy groups at both ends (hereinafter referred to as “temperature-responsive polymer c”) The following temperature-responsive polymer c was obtained by the procedure described below.
- a glass container with a three-way stopcock was prepared, the inside of the container was purged with argon, and then heated to remove the adsorbed water in the glass container.
- MOVE 1.52M (63.1 g), ethyl acetate 0.94M (33.9 g), 1,4-bis (1-acetoxyethoxy) butane 3.8 mM (0.42 g), and toluene 261 mL were placed.
- the reaction system was cooled, and when the temperature reached 0 ° C., was (as Et 1.5 AlCl 1.5 14.2mM) in toluene Et 1.5 AlCl 1.5 was polymerized by adding.
- an ethyl acetate solution of PDP (22.8 mM (1.84 g) as PDP) was added to the reaction system to stop the polymerization reaction.
- methanol containing sodium methoxide (1M as sodium methoxide) was added to the reaction system to trap free protons.
- 5 mass% of aluminum oxide was added to the solution which stopped the said reaction, and it stirred for 2 hours.
- This solution was passed through a filter with celite and a pore size of 1 ⁇ m, and concentrated under reduced pressure with an evaporator to purify the temperature-responsive polymer c.
- diblock polymer d methoxyethyl vinyl ether-b-phenyl (4- (2-vinyloxyethoxy) phenyl) diazene
- a glass container with a three-way stopcock was prepared, the inside of the container was purged with argon, and then heated to remove the adsorbed water in the glass container.
- MOVE 1.20M (63.2g)
- ethyl acetate 0.78M (35.2g)
- IBEA 3.1mM (0.25g)
- 270mL 270mL
- polymerization was initiated by the addition of (11.6 as Et 1.5 AlCl 1.5) toluene solution of Et 1.5 AlCl 1.5.
- PVEPD phenyl (4- (2-vinyloxyethoxy) phenyl) diazene
- methanol containing sodium methoxide (1M as sodium methoxide) was added to the reaction system to stop the reaction, and diblock polymer d was obtained.
- 5 mass% of aluminum oxide was added to the solution which stopped the said reaction, and it stirred for 2 hours.
- This solution was passed through a filter with celite and a pore size of 1 ⁇ m, and concentrated under reduced pressure with an evaporator to purify the diblock polymer d.
- Triblock polymer e Triblock polymer e
- a glass container with a three-way stopcock was prepared, the inside of the container was purged with argon, and then heated to remove the adsorbed water in the glass container.
- PVEPD0.065M (8.57g), ethyl acetate 0.82M (35.3g), IBEA 3.25mM (0.25g), and toluene 350mL are put in this container, the inside of a reaction system is cooled, and temperature is 0 degreeC. the Upon reaching, polymerization was initiated by the addition of (30.4 mm as Et 1.5 AlCl 1.5) toluene solution of Et 1.5 AlCl 1.5.
- Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 Fabrication of Fiber Sheets 10% by mass ion exchange aqueous solutions of the polymers a to e obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared, respectively. The solution was passed through the filter. A polyethylene terephthalate non-woven fabric (3 ⁇ 10 cm) was immersed in this aqueous solution for 1 hour, allowed to permeate, and thoroughly washed to obtain a fiber sheet carrying each polymer. In any of the obtained fiber sheets, no stickiness or unevenness derived from the polymer was observed on the surface, and the same form as the nonwoven fabric before impregnation was maintained. Table 1 shows the polymers supported on each fiber sheet.
- Test example Water permeability evaluation test On the surface of the fiber sheet obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4, 100 ⁇ L of water droplets were arranged at 15 points at equal intervals, and at a humidity of 43%, at 25 ° C. and 75 ° C. By counting the number of water droplets after 3 minutes under the temperature condition of ° C., the water permeability and the change of the water permeability due to the temperature were confirmed. Table 1 shows the results of water permeability evaluation of each fiber sheet. For comparison, Table 1 also shows the results of a similar evaluation performed on a non-impregnated nonwoven fabric.
- a fiber sheet in which a diblock polymer (polymer d) obtained by copolymerizing vinyl ether (PVEPD) having a structure similar to the terminal structure (1) of the present invention together with MOVE is supported on a nonwoven fabric (Comparative Example) In 3), although the sheet surface was hydrophilized, it did not show responsiveness by heating. Further, when the triblock polymer (polymer e) further added with the oxystyrene monomer PIPP (Comparative Example 4) was used, although the water repellency at a high temperature was slightly improved, the temperature responsiveness was insufficient. there were.
- the temperature-responsive polymer (polymers a to c) having the terminal structure (1) of the present invention at one end or both ends has a smaller number of azobenzene structures than the polymers d and e. Even when it was carried on a sheet (Examples 4 to 6), sufficient response was shown by heating. From this result, it can be seen that the composite of the present invention has temperature responsiveness and can reversibly achieve hydrophilicity (water permeability) and hydrophobicity (water repellency) in response to thermal stimulation.
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Abstract
温度応答性基を含むビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位を有し、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端に、下記式(1) -Y-Ar1-N=N-Ar2 (1) 〔式(1)中、Yはエーテル結合、チオエーテル結合、基-NH-、又は基-OR1-*を示し(R1 はアルキレン基を示し、*は式(1)中のAr1 と結合する位置を示す)、Ar1 は置換又は非置換の2価の芳香族炭化水素基を示し、Ar2 は置換又は非置換の1価の芳香族炭化水素基を示す。〕で表される構造を有する温度応答性ポリマー。繊維質基材に担持させた場合であっても温度応答性を発現可能であり、かつ簡便に製造することができる。該ポリマーを含有する親疎水性制御剤、該ポリマーを用いる親疎水性制御方法、及び該ポリマーが担持された温度応答性ポリマー-基材複合体を提供する。
Description
本発明は、温度応答性ポリマー、並びに該ポリマーを用いた親疎水性制御剤、親疎水性制御方法、及び温度応答性ポリマー-基材複合体に関する。
高分子化合物には、熱、pH、光等の外部刺激に感応して相転移する現象を示すものがあり、この相転移現象を応用した温度センサー、分離膜、吸着剤、薬物放出剤、吸水材、保水剤、調湿剤、インジケータ剤等の開発が活発に行われている。
上述のような高分子化合物のうち熱に感応して相転移現象を示すものを、温度応答性ポリマーといい、斯様なポリマーとして、オキシエチレン鎖を含有するビニルエーテルのリビング重合体が知られている。このリビング重合体は、特定の温度以下では親水性を示し、該温度を超えると疎水性を示すものの、油状の化合物であるため成形性・製膜性を備えておらず、その用途が大きく限定されていた。
そのため、温度応答性を発現し、且つ製膜性・成形性を備えたポリマーとして、オキシエチレン鎖を含有するビニルエーテルと脂環式ビニルエーテルとのジブロック共重合体が開発されている(特許文献1)。
しかしながら、上記ブロック共重合体は、成形性が未だ十分ではなく、成形されたフィルムが表面タックを有し、しかも水との接触によりクラックが発生するという問題があった。
しかしながら、上記ブロック共重合体は、成形性が未だ十分ではなく、成形されたフィルムが表面タックを有し、しかも水との接触によりクラックが発生するという問題があった。
斯様な問題を解決する手段として、温度応答性ポリマーへのアゾ基の導入が検討されている。例えば、オキシエチレン鎖を含むビニルエーテルとアゾベンゼン構造を含むビニルエーテルとのジブロック共重合体が知られている(特許文献2)。また、同様のジブロック共重合体で種々の汎用樹脂フィルムの表面修飾を行った結果、特にポリスチレン、ポリプロピレンが表面修飾されやすく、表面修飾されたポリスチレンフィルムは、親水性・疎水性に関する温度応答性を示すことが報告されている(非特許文献1)。
土田裕也、「有害物質捕集高分子材料の開発」、滋賀県東北部工業技術センター平成17年度報告書(http://www.hik.shiga-irc.go.jp/kenkyu/ken_kako/kenk_nag/H17ken/report/H17_tsuchida.pdf)
しかしながら、上記アゾベンゼン構造を含むビニルエーテルは工業的に入手が困難であり、特許文献2や非特許文献1に記載の温度応答性ポリマーは簡便に製造できるものではなかった。
また、上記特許文献2や非特許文献1に記載のようなオキシエチレン鎖を含むビニルエーテルとアゾベンゼン構造を含むビニルエーテルとのジブロック共重合体の温度応答性について、本発明者らが検討をすすめたところ、斯かる温度応答性ポリマーは、繊維質基材に担持させた場合には親水性・疎水性に関する温度応答性が不十分となることが判明した。
また、上記特許文献2や非特許文献1に記載のようなオキシエチレン鎖を含むビニルエーテルとアゾベンゼン構造を含むビニルエーテルとのジブロック共重合体の温度応答性について、本発明者らが検討をすすめたところ、斯かる温度応答性ポリマーは、繊維質基材に担持させた場合には親水性・疎水性に関する温度応答性が不十分となることが判明した。
したがって、本発明の課題は、繊維質基材に担持させた場合であっても温度応答性を発現可能であり、かつ簡便に製造することができる温度応答性ポリマー、該温度応答性ポリマーを含有する親疎水性制御剤、上記温度応答性ポリマーを用いる親疎水性制御方法、及び上記温度応答性ポリマーが担持された温度応答性ポリマー-基材複合体を提供することにある。
そこで、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、温度応答性基を含むビニルエーテル由来のポリマーの末端に、アゾベンゼン構造を含む特定の末端構造を導入することにより、全く意外にも、繊維質基材に担持させた場合であっても温度応答性を発現可能であり、かつ簡便に製造することができる温度応答性ポリマーが得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、ビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位を有し、該ビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位が温度応答性基を含むものであり、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端に、下記式(1)
〔式(1)中、Yはエーテル結合、チオエーテル結合、基-NH-、又は基-OR1-*を示し(R1はアルキレン基を示し、*は式(1)中のAr1と結合する位置を示す)、Ar1は置換又は非置換の2価の芳香族炭化水素基を示し、Ar2は置換又は非置換の1価の芳香族炭化水素基を示す。〕
で表される構造を有する温度応答性ポリマーを提供するものである。
で表される構造を有する温度応答性ポリマーを提供するものである。
また、本発明は、上記温度応答性ポリマーを含有する親疎水性制御剤を提供するものである。
更に、本発明は、上記温度応答性ポリマーを用いる親疎水性制御方法を提供するものである。
更に、本発明は、上記温度応答性ポリマーが基材に担持されている温度応答性ポリマー-基材複合体を提供するものである。
更に、本発明は、上記温度応答性ポリマーを用いる親疎水性制御方法を提供するものである。
更に、本発明は、上記温度応答性ポリマーが基材に担持されている温度応答性ポリマー-基材複合体を提供するものである。
本発明の温度応答性ポリマーは、繊維質基材に担持させた場合であっても温度応答性を発現し親疎水性が可逆的に変化するため、広範囲の基材に温度応答性を付与することができ、また、簡便に製造することができる。
したがって、本発明によれば、繊維質基材をはじめとする広範囲の基材に温度応答性を付与可能な親疎水制御剤及び親疎水制御方法を提供できる。また、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体は温度応答性を備える。
したがって、本発明によれば、繊維質基材をはじめとする広範囲の基材に温度応答性を付与可能な親疎水制御剤及び親疎水制御方法を提供できる。また、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体は温度応答性を備える。
本発明の温度応答性ポリマーは、ビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位を有し、該ビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位が温度応答性基を含むものであり、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端に、下記式(1)
〔式(1)中、Yはエーテル結合(-O-)、チオエーテル結合(-S-)、基-NH-、又は基-OR1-*を示し(R1はアルキレン基を示し、*は式(1)中のAr1と結合する位置を示す)、Ar1は置換又は非置換の2価の芳香族炭化水素基を示し、Ar2は置換又は非置換の1価の芳香族炭化水素基を示す。〕
で表される構造を有するものである。斯かる式(1)で表される構造は樹脂等の基材への浸透性を付与する作用を示し、斯かる構造によって、アゾベンゼン構造をポリマー側鎖に導入した場合には得にくかった繊維質基材に担持させた場合の温度応答性も発現可能となる。本発明の温度応答性ポリマーは、アゾベンゼン構造を側鎖に有していなくてもよい。
まず、上記式(1)中の各記号について説明する。
で表される構造を有するものである。斯かる式(1)で表される構造は樹脂等の基材への浸透性を付与する作用を示し、斯かる構造によって、アゾベンゼン構造をポリマー側鎖に導入した場合には得にくかった繊維質基材に担持させた場合の温度応答性も発現可能となる。本発明の温度応答性ポリマーは、アゾベンゼン構造を側鎖に有していなくてもよい。
まず、上記式(1)中の各記号について説明する。
上記式(1)中、Yとしては、エーテル結合、チオエーテル結合が好ましく、エーテル結合がより好ましい。
また、上記R1で示されるアルキレン基の炭素数は、好ましくは1~10であり、より好ましくは1~6であり、更に好ましくは1~4であり、特に好ましくは1~2である。また、該アルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよい。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。
式(1)中、Ar1は置換又は非置換の2価の芳香族炭化水素基を示す。該2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントラシレン基が挙げられるが、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、フェニレン基、ナフチレン基が好ましく、フェニレン基が特に好ましい。なお、2価の芳香族炭化水素基の結合部位は、芳香環上のいずれの炭素上でもよい。
また、上記2価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のハロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数2~6のアルコキシアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ニトロ基、スルホ基、スルホオキシ基、アミノスルホニル基が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
なお、これら置換基の位置及び数は任意であり、置換基を2個以上有する場合、該置換基は同一でも異なっていてもよい。
なお、これら置換基の位置及び数は任意であり、置換基を2個以上有する場合、該置換基は同一でも異なっていてもよい。
上記炭素数1~4のアルキル基の炭素数としては1又は2が好ましい。該アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。
また、上記炭素数1~4のハロアルキル基は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子が置換している直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~4のアルキル基を意味し、該置換しているハロゲン原子の個数及び位置は任意である。炭素数1~4のハロアルキル基の炭素数としては1又は2が好ましく、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。ハロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基等が挙げられる。
また、上記炭素数1~4のアルコキシ基の炭素数としては1又は2が好ましい。該アルコキシ基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、イソブトキシ基等が挙げられる。
また、上記炭素数2~6のアルコキシアルキル基の炭素数としては2~4が好ましい。該アルコキシアルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2-メトキシエチル基、2-エトキシエチル基等が挙げられる。
また、上記ハロゲン原子としては、上記ハロアルキル基に含まれるハロゲン原子と同様のものが挙げられる。
また、上記炭素数1~4のハロアルキル基は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子が置換している直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1~4のアルキル基を意味し、該置換しているハロゲン原子の個数及び位置は任意である。炭素数1~4のハロアルキル基の炭素数としては1又は2が好ましく、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。ハロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基等が挙げられる。
また、上記炭素数1~4のアルコキシ基の炭素数としては1又は2が好ましい。該アルコキシ基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、イソブトキシ基等が挙げられる。
また、上記炭素数2~6のアルコキシアルキル基の炭素数としては2~4が好ましい。該アルコキシアルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2-メトキシエチル基、2-エトキシエチル基等が挙げられる。
また、上記ハロゲン原子としては、上記ハロアルキル基に含まれるハロゲン原子と同様のものが挙げられる。
また、Ar1の好適な具体例としては、下記式(1-2)又は(1-3)
〔式(1-2)中、R2は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のハロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数2~6のアルコキシアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ニトロ基、スルホ基、スルホオキシ基又はアミノスルホニル基を示し、**は、式(1)中のYと結合する位置を示し、***は、式(1)中の窒素原子と結合する位置を示し、p-1は0~4の整数である。〕
〔式(1-3)中、p-2は0~6の整数であり、R2、**及び***は前記と同義である。〕
で表されるものが挙げられ、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、式(1-2)で表されるものが好ましい。
で表されるものが挙げられ、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、式(1-2)で表されるものが好ましい。
上記式(1-2)及び(1-3)中、R2で示される各基の具体例は、2価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基と同様である。
また、式(1-2)中のp-1としては0~2の整数が好ましく、式(1-3)中のp-2としては0~4の整数が好ましい。
また、式(1-2)中のp-1としては0~2の整数が好ましく、式(1-3)中のp-2としては0~4の整数が好ましい。
また、式(1)中、Ar2は置換又は非置換の1価の芳香族炭化水素基を示す。該1価の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基が挙げられるが、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、フェニル基、ナフチル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。なお、1価の芳香族炭化水素基の結合部位は、芳香環上のいずれの炭素上でもよい。
また、上記1価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、上記2価の芳香族炭化水素基が有していてもよいものと同様である。
また、上記1価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、上記2価の芳香族炭化水素基が有していてもよいものと同様である。
また、Ar2の好適な具体例としては、下記式(1-4)又は(1-5)
〔式(1-4)中、R3は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のハロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数2~6のアルコキシアルキル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、ニトロ基、スルホ基、スルホオキシ基又はアミノスルホニル基を示し、****は、式(1)中の窒素原子と結合する位置を示し、p-3は0~5の整数である。〕
〔式(1-5)中、p-4は0~7の整数であり、R3及び****は前記と同義である。〕
で表されるものが挙げられ、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、式(1-4)で表されるものが好ましい。
で表されるものが挙げられ、温度応答性及び基材への浸透拡散性の観点から、式(1-4)で表されるものが好ましい。
上記式(1-4)及び(1-5)中、R3で示される各基の具体例は、2価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基と同様である。
また、式(1-4)中のp-3としては0~3の整数が好ましく、式(1-5)中のp-4としては0~5の整数が好ましい。
また、式(1-4)中のp-3としては0~3の整数が好ましく、式(1-5)中のp-4としては0~5の整数が好ましい。
また、本発明の温度応答性ポリマーは、式(1)で表される構造を片末端又は両末端に有するものであるが、該構造を片末端のみに有する場合の他の末端としては、開始剤残基、水素原子等が挙げられる。
また、本発明の温度応答性ポリマーが有するビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位(以下、繰り返し単位(a)とも称する)は、熱刺激に感応して親水性又は疎水性を付与する作用を示す。
上記繰り返し単位(a)は、温度応答性基を有するものであれば特に限定されないが、下記式(2-1)又は(2-2)
上記繰り返し単位(a)は、温度応答性基を有するものであれば特に限定されないが、下記式(2-1)又は(2-2)
〔式(2-1)中、R4-1は、メチル基、エチル基又はカルボキシフェニル基を示し、kは1~10の整数である。〕
〔式(2-2)中、R4-2は、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のヒドロキシアルキル基を示す。〕
で表されるものが挙げられ、温度応答性の観点及び所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、式(2-1)で表されるものが好ましい。なお、斯かる繰り返し単位中の鎖長を適宜変更することにより、あるいは、鎖長の異なる2種以上の繰り返し単位を用いることにより、親疎水性が変化する臨界温度を調整できる。
で表されるものが挙げられ、温度応答性の観点及び所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、式(2-1)で表されるものが好ましい。なお、斯かる繰り返し単位中の鎖長を適宜変更することにより、あるいは、鎖長の異なる2種以上の繰り返し単位を用いることにより、親疎水性が変化する臨界温度を調整できる。
上記式(2-1)中、R4-1としては、温度応答性の観点及び所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、メチル基、エチル基が好ましい。
また、式(2-1)中、kは1~10の整数であるが、1~6の整数が好ましく、1~4の整数がより好ましく、1~3の整数が特に好ましい。
また、式(2-1)中、kは1~10の整数であるが、1~6の整数が好ましく、1~4の整数がより好ましく、1~3の整数が特に好ましい。
また、上記式(2-2)中、R4-2で示される炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のヒドロキシアルキル基のアルキル鎖は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。該アルキル鎖の具体例は、2価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基として例示したものと同様である。
また、繰り返し単位(a)の合計含有量は、温度応答性の観点及び所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、好ましくは50~100モル%であり、より好ましくは70~100モル%であり、更に好ましくは85~100モル%である。なお、他の繰り返し単位を有する場合、上記合計含有量の上限は、例えば99.9モル%以下である。
なお、繰り返し単位(a)の含有量はNMR等により測定可能である。
本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(a)のホモポリマーである場合、特に簡便に製造できるという利点がある。
なお、繰り返し単位(a)の含有量はNMR等により測定可能である。
本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(a)のホモポリマーである場合、特に簡便に製造できるという利点がある。
また、本発明の温度応答性ポリマーは、上記繰り返し単位(a)に加えて、オキシスチレン系モノマーに由来する繰り返し単位(以下、繰り返し単位(b)とも称する)を有していてもよい。オキシスチレン系モノマーに由来する繰り返し単位を導入することで、臨界温度より高い温度におけるポリマーの撥水性が不十分であった場合に、これを改善することができる。
上記繰り返し単位(b)としては、例えば、下記式(3)
〔式(3)中、R5は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を示し、R6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルコキシアルキル基、アルカノイル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアルキル基又はアルキルシリル基を示し、mは1~3の整数である。〕
で表されるものが挙げられる。
で表されるものが挙げられる。
式(3)中、R5で示される炭素数1~4のアルキル基の炭素数としては、1又は2が好ましい。また、R6で示される炭素数1~6のアルキル基の炭素数としては、1~4が好ましい。
これらアルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基が挙げられる。
これらアルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基が挙げられる。
また、R6で示される炭素数2~6のアルコキシアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状(2つのアルキル鎖が酸素原子と一緒になって含酸素複素環を形成していることを意味する)のいずれでもよく、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、2-メトキシエチル基、2-エトキシエチル基、2-テトラヒドロピラニル基、2-テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
また、R6で示されるアルカノイル基の炭素数としては2~6が好ましい。斯かるアルカノイル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、アセチル基、プロピオニル基、tert-ブチルカルボニル基等が挙げられる。
また、R6で示されるアルコキシカルボニル基の炭素数としては2~6が好ましい。斯かるアルコキシカルボニル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。
また、R6で示されるアルコキシカルボニルアルキル基の炭素数としては2~6が好ましい。斯かるアルコキシカルボニルアルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、tert-ブトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
また、R6で示されるアルキルシリル基の炭素数としては2~6が好ましい。斯かるアルキルシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基等が挙げられる。
また、式(3)中、mとしては、1又は2が好ましく、1がより好ましい。なお、mが2又は3である場合、m個の―OR6は同一でも異なっていてもよい。
また、本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(b)を有する場合、繰り返し単位(b)の合計含有量は、温度応答性と所定の温度を超えたときの優れた撥水性とを両立させる観点から、好ましくは0.1~20モル%であり、より好ましくは0.25~10モル%であり、更に好ましくは0.5~5モル%である。
また、本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(b)を有する場合、温度応答性ポリマーに含まれる繰り返し単位(a)と繰り返し単位(b)とのモル比〔(a):(b)〕としては、99.9:0.1~80:20が好ましく、99.75:0.25~90:10がより好ましく、99.5:0.5~95:5が更に好ましい。
なお、上記含有量や比率はNMR等により測定可能である。
また、本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(b)を有する場合、温度応答性ポリマーに含まれる繰り返し単位(a)と繰り返し単位(b)とのモル比〔(a):(b)〕としては、99.9:0.1~80:20が好ましく、99.75:0.25~90:10がより好ましく、99.5:0.5~95:5が更に好ましい。
なお、上記含有量や比率はNMR等により測定可能である。
また、本発明の温度応答性ポリマーが繰り返し単位(a)以外の繰り返し単位を有する場合、その共重合体は、ブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体のいずれであってもよいが、ブロック共重合体が好ましい。特に、繰り返し単位(a)からなるセグメントAと繰り返し単位(b)からなるセグメントBとを含むブロック共重合体がより好ましく、ジブロック共重合体又はトリブロック共重合体が特に好ましい。
また、本発明の温度応答性ポリマーの重量平均分子量(Mw)としては、5000~100000の範囲が好ましく、10000~50000の範囲が好ましい。重量平均分子量(Mw)を5000以上とすることにより温度応答性が改善され、一方、100000以下とすることにより溶剤への溶解性を向上させることができる。
また、温度応答性ポリマーは、温度応答性の観点から、狭分散であることが好ましく、分子量分布(Mw/Mn)が1.0~2.0の範囲であることが好ましく、1.0~1.5の範囲であるのがより好ましい。
上記重量平均分子量(Mw)や分子量分布(Mw/Mn)は、後述する実施例に記載の方法により測定可能である。
また、温度応答性ポリマーは、温度応答性の観点から、狭分散であることが好ましく、分子量分布(Mw/Mn)が1.0~2.0の範囲であることが好ましく、1.0~1.5の範囲であるのがより好ましい。
上記重量平均分子量(Mw)や分子量分布(Mw/Mn)は、後述する実施例に記載の方法により測定可能である。
次に、本発明の温度応答性ポリマーの製造方法について説明する。
本発明の温度応答性ポリマーは常法に従い製造可能であるが、例えば、温度応答性基を含むビニルエーテル系モノマーをリビングカチオン重合で重合させ、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端に、式(1)で表される構造を導入することで製造できる。リビングカチオン重合は連鎖移動反応の副反応を伴わないため、ポリマー鎖の末端に所望の官能基を容易に導入することができる。また、リビングカチオン重合によれば、分子量や組成比の制御が可能であり、狭分散のポリマーが得られる。
本発明の温度応答性ポリマーは常法に従い製造可能であるが、例えば、温度応答性基を含むビニルエーテル系モノマーをリビングカチオン重合で重合させ、ポリマー鎖の少なくとも一方の末端に、式(1)で表される構造を導入することで製造できる。リビングカチオン重合は連鎖移動反応の副反応を伴わないため、ポリマー鎖の末端に所望の官能基を容易に導入することができる。また、リビングカチオン重合によれば、分子量や組成比の制御が可能であり、狭分散のポリマーが得られる。
具体的には、本発明の温度応答性ポリマーは、温度応答性基を含むビニルエーテル系モノマーを、開始種、ルイス酸及び溶媒の存在下でリビングカチオン重合させて、繰り返し単位(a)を含むリビングポリマー鎖を伸張させる工程(工程1);この反応系中に、必要に応じて、オキシスチレン系モノマーを添加し、これをリビングカチオン重合させることで、繰り返し単位(b)を含むリビングポリマー鎖を導入する工程(工程2);次いで、工程1又は工程2で得られたリビングポリマー鎖を含む反応系中に、末端構造(1)を誘導する化合物を添加し、リビングポリマー鎖末端に末端構造(1)を導入する工程(工程3);を経る方法が挙げられる。なお、工程2において、ルイス酸や溶媒を更に添加してもよい。
工程1で用いる温度応答性基を含むビニルエーテル系モノマーとしては、下記式(4-1)又は(4-2)
〔式(4-1)及び(4-2)中、各記号は前記と同義である。〕
で表されるものが挙げられる。
で表されるものが挙げられる。
具体的には、2-メトキシエチルビニルエーテル、2-エトキシエチルビニルエーテル、2-(2-メトキシエトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル、4-〔2-(ビニルオキシ)エトキシ〕安息香酸、4-(ビニルオキシ)-1-ブタノール、イソブチルビニルエーテル等が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、2-メトキシエチルビニルエーテル、2-エトキシエチルビニルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテルが好ましい。
これらの中でも、所定の温度以下となったときの親水性を向上させる観点から、2-メトキシエチルビニルエーテル、2-エトキシエチルビニルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エチルビニルエーテル、2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテルが好ましい。
また、工程2で用いるオキシスチレン系モノマーとしては、下記式(5)
〔式(5)中、各記号は前記と同義である。〕
で表されるものが挙げられる。
で表されるものが挙げられる。
具体的には、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、o-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、m-イソプロペニルフェノール、o-イソプロペニルフェノール等のヒドロキシスチレン類;p-メトキシスチレン、m-メトキシスチレン、o-メトキシスチレン、p-エトキシスチレン、m-エトキシスチレン、o-エトキシスチレン、p-プロポキシスチレン、m-プロポキシスチレン、o-プロポキシスチレン、p-イソプロポキシスチレン、m-イソプロポキシスチレン、o-イソプロポキシスチレン、p-n-ブトキシスチレン、m-n-ブトキシスチレン、o-n-ブトキシスチレン、p-イソブトキシスチレン、m-イソブトキシスチレン、o-イソブトキシスチレン、p-tert-ブトキシスチレン、m-tert-ブトキシスチレン、o-tert-ブトキシスチレン等のアルコキシスチレン類;p-メトキシメトキシスチレン、m-メトキシメトキシスチレン、o-メトキシメトキシスチレン、p-(1-エトキシエトキシ)スチレン、m-(1-エトキシエトキシ)スチレン、o-(1-エトキシエトキシ)スチレン、p-(2-テトラヒドロピラニル)オキシスチレン、m-(2-テトラヒドロピラニル)オキシスチレン、o-(2-テトラヒドロピラニル)オキシスチレン等のアルコキシアルキルオキシスチレン類;p-アセトキシスチレン、m-アセトキシスチレン、o-アセトキシスチレン、p-tert-ブチルカルボニルオキシスチレン、m-tert-ブチルカルボニルオキシスチレン、o-tert-ブチルカルボニルオキシスチレン等のアルカノイルオキシスチレン類;p-tert-ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン、m-tert-ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン、o-tert-ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン等のアルコキシカルボニルアルキルオキシスチレン類;p-トリメチルシリルオキシスチレン、m-トリメチルシリルオキシスチレン、o-トリメチルシリルオキシスチレン、p-tert-ブチルジメチルシリルオキシスチレン、m-tert-ブチルジメチルシリルオキシスチレン、o-tert-ブチルジメチルシリルオキシスチレン等のアルキルシリルオキシスチレン類等が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ヒドロキシスチレン類、アルコキシスチレン類が好ましく、p-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、p-tert-ブトキシスチレンが特に好ましい。
これらの中でも、ヒドロキシスチレン類、アルコキシスチレン類が好ましく、p-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、p-tert-ブトキシスチレンが特に好ましい。
工程3で用いる末端構造(1)を誘導する化合物としては、下記式(6)
〔式(6)中、Zは、水素原子又はアルカリ金属原子を示し、その他の記号は前記と同義である。〕
で表されるものが挙げられる。上記アルカリ金属原子としては、リチウム、ナトリウム等が挙げられる。
で表されるものが挙げられる。上記アルカリ金属原子としては、リチウム、ナトリウム等が挙げられる。
具体的には、4-(フェニルジアゼニル)フェノール、2-(フェニルジアゼニル)フェノール、1-((2,4-ジメチルフェニル)ジアゼニル)ナフタレン-2-オール、4-(フェニルジアゼニル)ベンゼンチオール、2-(フェニルジアゼニル)ベンゼンチオール、1-((2,4-ジメチルフェニル)ジアゼニル)ナフタレン-2-チオール、4-(フェニルジアゼニル)アニリン、2-(フェニルジアゼニル)アニリン、1-((2,4-ジメチルフェニル)ジアゼニル)ナフタレン-2-アミン、(4-(フェニルジアゼニル)フェニル)メタノール、(2-(フェニルジアゼニル)フェニル)メタノール、(1-((2,4-ジメチルフェニル)ジアゼニル)ナフタレン-2-イル)メタノール等が挙げられる。
この中でも、反応性及び工業的に入手が容易な点で、4-(フェニルジアゼニル)フェノールが特に好ましい。
この中でも、反応性及び工業的に入手が容易な点で、4-(フェニルジアゼニル)フェノールが特に好ましい。
また、工程1において使用される開始種としては、水、アルコール、プロトン酸等のプロトンを生成する化合物やハロゲン化アルキル等のカルボカチオンを生成する化合物の他、ビニルエーテルとプロトンを生成する化合物との付加物等のカチオン供給化合物が挙げられ、この中でもカルボカチオンを生成する化合物が好ましい。
斯様なカルボカチオンを生成する化合物は、1官能性開始種と2官能性開始種とに大別される。1官能性開始種を用いた場合、工程3においてポリマー鎖の片末端に末端構造(1)が導入され、一方、2官能性開始種を用いた場合、工程3においてポリマー鎖の両末端に末端構造(1)が導入される。また、2官能性開始種を用い、且つ工程2を経た場合、トリブロック共重合体を得ることが可能である。
上記1官能性開始種としては、例えば、1-イソブトキシエチルアセテート等の1-アルコキシエチルアセテートが挙げられ、2官能性開始種としては、例えば、1,4-ビス(1-アセトキシエトキシ)ブタン等のビス(アセトキシアルコキシ)アルカンが挙げられる。
上記開始種の添加量は、目的とする温度応答性ポリマーの分子量に応じて適宜決定すればよい。
斯様なカルボカチオンを生成する化合物は、1官能性開始種と2官能性開始種とに大別される。1官能性開始種を用いた場合、工程3においてポリマー鎖の片末端に末端構造(1)が導入され、一方、2官能性開始種を用いた場合、工程3においてポリマー鎖の両末端に末端構造(1)が導入される。また、2官能性開始種を用い、且つ工程2を経た場合、トリブロック共重合体を得ることが可能である。
上記1官能性開始種としては、例えば、1-イソブトキシエチルアセテート等の1-アルコキシエチルアセテートが挙げられ、2官能性開始種としては、例えば、1,4-ビス(1-アセトキシエトキシ)ブタン等のビス(アセトキシアルコキシ)アルカンが挙げられる。
上記開始種の添加量は、目的とする温度応答性ポリマーの分子量に応じて適宜決定すればよい。
また、工程1、必要に応じて工程2において使用されるルイス酸は、リビングカチオン重合に一般的に用いられるものであればよい。具体的には、Et1.5AlCl1.5等の有機金属ハロゲン化物;TiCl4、TiBr4、BCl3、BF3、BF3・OEt2、SnCl2、SnCl4、SbCl5、SbF5、WCl6、TaCl5、VCl5、FeCl3、ZnBr2、ZnCl4、AlCl3、AlBr3等の金属ハロゲン化物を好適に使用することができる。なお、ルイス酸は、単独で使用してもよいし、複数を併用してもよい。
斯様なルイス酸の中でも、工程1で使用するルイス酸としては、次の一般式(7)
〔式(7)中、R7は一価の有機基を示し、Xはハロゲン原子を示し、r及びsはr+s=3でかつ0≦r<3、0<s≦3の数を示す。〕
で表される有機ハロゲン化アルミニウム化合物、又はハロゲン化アルミニウム化合物が好ましい。
で表される有機ハロゲン化アルミニウム化合物、又はハロゲン化アルミニウム化合物が好ましい。
式(7)中、R7で示される一価の有機基は特に限定されないが、アルキル基(好ましくは炭素数1~8)、アリール基(好ましくは炭素数6~12)、アラルキル基(好ましくは炭素数7~13)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~8)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~8)が挙げられる。
また、Xで示されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等が挙げられ、rは好ましくは1~2の範囲であり、sは好ましくは1~2の範囲である。
上記のようなルイス酸の具体例としては、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド、イソブチルアルイニウムセスキクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミド、エチルアルミニウムジフルオライド、イソブチルアルミニウムジクロリド、オクチルアルミニウムジクロリド、エトキシアルミニウムジクロリド、フェニルアルミニウムジクロリド等が挙げられる。
また、Xで示されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等が挙げられ、rは好ましくは1~2の範囲であり、sは好ましくは1~2の範囲である。
上記のようなルイス酸の具体例としては、ジエチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド、イソブチルアルイニウムセスキクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミド、エチルアルミニウムジフルオライド、イソブチルアルミニウムジクロリド、オクチルアルミニウムジクロリド、エトキシアルミニウムジクロリド、フェニルアルミニウムジクロリド等が挙げられる。
一方、必要に応じて工程2において使用されるルイス酸としては、含まれる金属がAl以外の、金属ハロゲン化合物又は有機金属ハロゲン化合物が好ましい。斯様な化合物としては、TiCl4、TiBr4、BCl3、BF3、BF3・OEt2、SnCl2、SnCl4、SbCl5、SbF5、WCl6、TaCl5、VCl5、FeCl3、ZnBr2、ZnCl4等が挙げられる。この中でも、SnCl4、FeCl3等が好ましい。
ルイス酸の使用量は特に限定されず、使用される各モノマーの重合特性あるいは重合濃度を考慮して設定すればよい。通常は各モノマーに対して0.5~500モル%の範囲で使用される。
なお、上記工程1及び2では、停止反応などの副反応の抑制剤としてルイス塩基を使用してもよい。具体的には、酢酸エチル、酢酸n-ブチル等のエステル化合物が挙げられる。
ルイス酸の使用量は特に限定されず、使用される各モノマーの重合特性あるいは重合濃度を考慮して設定すればよい。通常は各モノマーに対して0.5~500モル%の範囲で使用される。
なお、上記工程1及び2では、停止反応などの副反応の抑制剤としてルイス塩基を使用してもよい。具体的には、酢酸エチル、酢酸n-ブチル等のエステル化合物が挙げられる。
また、上記各工程において使用される溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;プロパン、n-ブタン、イソブタン、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、イソオクタン、デカン、ヘキサデカン、イソペンタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、塩化エチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
また、各工程の反応温度は、通常-80℃~150℃の範囲であるが、-78℃~80℃の範囲内が好ましい。また反応時間は、通常0.5時間~12時間の範囲である。
また、各工程の反応温度は、通常-80℃~150℃の範囲であるが、-78℃~80℃の範囲内が好ましい。また反応時間は、通常0.5時間~12時間の範囲である。
そして、上記工程3で得られたポリマー溶液にプロトン補足剤(塩基性化合物)を添加して発生した遊離プロトンをトラップし、更に触媒残渣を除去した後、ポリマー溶液からポリマーを精製・単離すれば本発明の温度応答性ポリマーが得られる。
なお、上記触媒残渣を除去する方法としては、塩酸、硝酸、硫酸等の酸を含む水溶液又は水で処理する方法;シリカゲル、アルミナ、シリカ-アルミナ等の無機酸化物で処理する方法;イオン交換樹脂で処理する方法等が挙げられる。また、上記単離方法としては、ポリマー溶液から揮発分を留去する方法;大量の貧溶媒を添加し、ポリマーを沈殿させ分離する方法;又はこれらを組み合わせた方法等が挙げられる。
なお、上記触媒残渣を除去する方法としては、塩酸、硝酸、硫酸等の酸を含む水溶液又は水で処理する方法;シリカゲル、アルミナ、シリカ-アルミナ等の無機酸化物で処理する方法;イオン交換樹脂で処理する方法等が挙げられる。また、上記単離方法としては、ポリマー溶液から揮発分を留去する方法;大量の貧溶媒を添加し、ポリマーを沈殿させ分離する方法;又はこれらを組み合わせた方法等が挙げられる。
そして、上記のようにして得られる本発明の温度応答性ポリマーは、繊維質基材に担持させた場合であっても温度応答性を発現し親疎水性が可逆的に変化するため、広範囲の基材に温度応答性を付与することができ、また、簡便に製造することができる。また、樹脂等の基材表面に強固に担持することができ、温度応答性ポリマーが固定化された樹脂等の表面は平滑で、タックも少ない。
ここで、本明細書において、温度応答性とは、所定の温度以下としたときに親水性(透水性)を示し、所定の温度を超えるときに疎水性(撥水性)を示すことをいう。
ここで、本明細書において、温度応答性とは、所定の温度以下としたときに親水性(透水性)を示し、所定の温度を超えるときに疎水性(撥水性)を示すことをいう。
したがって、本発明の温度応答性ポリマーを用いることにより、その温度応答性を利用して、適用する基材の親水性・疎水性を制御することができ、本発明の温度応答性ポリマーを基材に担持させることにより、温度応答性を備えた温度応答性ポリマー-基材複合体を提供できる。そして、本発明の親疎水性制御剤及び温度応答性ポリマー-基材複合体は、例えば、温度センサー、分離膜、吸着剤、薬物放出剤、吸水材、保水剤、調湿剤、インジケータ剤等の材料として使用することができる。
また、本発明の親疎水性制御剤は、温度応答性ポリマーの他に、溶剤を含んでいてもよい。斯様な溶剤としては、上記重合反応で用いる溶媒として挙げたものの他、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の低級(好ましくは炭素数1~3)アルコールや水が挙げられ、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上の組み合わせを含んでいてもよい。
温度応答性ポリマーの含有量は特に限定されないが、親疎水性制御剤中、好ましくは1~50質量%であり、より好ましくは5~25質量%である。
温度応答性ポリマーの含有量は特に限定されないが、親疎水性制御剤中、好ましくは1~50質量%であり、より好ましくは5~25質量%である。
また、親疎水性制御の対象となる基材としては、樹脂、植物繊維、動物繊維、無機繊維が挙げられる。樹脂としては合成樹脂、天然樹脂が挙げられ、合成樹脂としては合成樹脂繊維が好ましく、天然樹脂としては天然樹脂繊維が好ましい。
上記合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリスチレン等のポリスチレン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等のポリエーテル系樹脂;ナイロン、アラミド等のポリアミド系樹脂;ポリカーボネート等のポリカーボネート樹脂、ポリイミド等のポリイミド樹脂、ポリウレタン等のポリウレタン系樹脂等が挙げられ、上記天然樹脂としてはラテックス、天然ゴム等が挙げられる。なお、これら樹脂の複数からなる複合材料、アロイ、共重合体等であってもよい。
また、上記植物繊維としては、木綿、麻、リンネル等が挙げられ、上記動物繊維としては、羊毛、絹、カシミヤ等が挙げられ、上記無機繊維としては、ガラス繊維等が挙げられる。これらの繊維は単独で又は組み合わせて使用していてもよく、合成樹脂や天然樹脂と組み合わせて使用してもよい。
上記合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリスチレン等のポリスチレン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等のポリエーテル系樹脂;ナイロン、アラミド等のポリアミド系樹脂;ポリカーボネート等のポリカーボネート樹脂、ポリイミド等のポリイミド樹脂、ポリウレタン等のポリウレタン系樹脂等が挙げられ、上記天然樹脂としてはラテックス、天然ゴム等が挙げられる。なお、これら樹脂の複数からなる複合材料、アロイ、共重合体等であってもよい。
また、上記植物繊維としては、木綿、麻、リンネル等が挙げられ、上記動物繊維としては、羊毛、絹、カシミヤ等が挙げられ、上記無機繊維としては、ガラス繊維等が挙げられる。これらの繊維は単独で又は組み合わせて使用していてもよく、合成樹脂や天然樹脂と組み合わせて使用してもよい。
また、基材の形態としては特に限定されず、ビーズ、フィルム、繊維質基材、シート、チューブ、パイプ又はこれらの複合物等が挙げられるが、繊維質基材が好ましく、繊維シートがより好ましい。
上記繊維シートの形態は、織物、編物、不織布等が例示され、繊維間の空隙が小さい点で不織布が好ましい。不織布としては、エアスルー法、ヒートロール法、スパンレース法、ニードルパンチ法、ケミカルボンド法、エアレイド法、メルトブローン法、スパンボンド法等の各種の不織布製造方法で製造された不織布及び複合体不織布(例えば、スパンボンド/メルトブローン不織布、スパンボンド/メルトブローン/スパンボンド不織布)等を用いることができる。なお、繊維シートは単層であっても多層を積層したものであってもよい。
また、本発明の温度応答性ポリマーは上記のような基材の親疎水性を制御できるが、樹脂への浸透性を有するアゾ基を含み、樹脂表面に当該温度応答性ポリマーを固定化することができるため、上記樹脂の表面の親疎水性制御に特に適する。
また、本発明の親疎水性制御方法としては、本発明の温度応答性ポリマーを上記溶剤に溶解させ、これを基材に塗布又は含浸する方法が挙げられる。
塗布又は含浸の方法は特に限定されず、例えば、前記温度応答性ポリマーを溶かした溶液をスプレー、ロール、刷毛等を用いて塗布する方法、ディッピングする方法等が挙げられる。
塗布又は含浸の方法は特に限定されず、例えば、前記温度応答性ポリマーを溶かした溶液をスプレー、ロール、刷毛等を用いて塗布する方法、ディッピングする方法等が挙げられる。
また、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体は、本発明の温度応答性ポリマーが、前記基材に担持されているものである。該基材は先に記載した基材であればよいが、合成樹脂繊維、天然樹脂繊維、植物繊維、動物繊維、無機繊維等の繊維質基材を用いた温度応答性ポリマー-繊維複合体が好ましい。また、上記繊維質基材としては、樹脂繊維からなるものが好ましく、斯かる樹脂の種類やその形態としては先に記載した基材と同様のものが挙げられる。斯様な樹脂繊維の中でも、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維、これらの複合繊維が好ましい。
なお、上記温度応答性ポリマー-繊維複合体としては、繊維質基材を構成する繊維の表面に温度応答性ポリマーが固定化されているものが好ましい。
なお、上記温度応答性ポリマー-繊維複合体としては、繊維質基材を構成する繊維の表面に温度応答性ポリマーが固定化されているものが好ましい。
また、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体は、薬剤等を含んでいてもよく、繊維質基材に加工処理が施してあるものでもよい。例えば、難燃性、抗菌性、消臭性、防虫性、抗かび性、芳香性等の機能が付与されたものであってもよく、これらの機能を有するシート又はフィルムと接合一体化したものであってもよい。
なお、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体の製造は、上記親疎水性制御方法と同様にして行えばよい。また、表面に温度応答性ポリマーを固定化した繊維を用いて、織物、編物、不織布等を形成することでも得ることができる。
なお、本発明の温度応答性ポリマー-基材複合体の製造は、上記親疎水性制御方法と同様にして行えばよい。また、表面に温度応答性ポリマーを固定化した繊維を用いて、織物、編物、不織布等を形成することでも得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各ポリマーの物性評価は、以下の方法により行なった。
<重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)>
RI検出器を用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により標準ポリスチレン検量線から求めた(カラム:Shodex社製KF-804L×3本、溶離液:テトラヒドロフラン)。
RI検出器を用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により標準ポリスチレン検量線から求めた(カラム:Shodex社製KF-804L×3本、溶離液:テトラヒドロフラン)。
実施例1 片末端に4-(フェニルジアゼニル)フェノキシ基を有するメトキシエチルビニルエーテルポリマー(以下、「温度応答性ポリマーa」と称する)の製造
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーaを得た。
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーaを得た。
三方活栓をつけたガラス容器を準備し、容器内をアルゴン置換した後、加熱してガラス容器内の吸着水を除いた。この容器内に2-メトキシエチルビニルエーテル(以下、「MOVE」と称する)1.52M(63.1g)、酢酸エチル0.95M(33.9g)、1-イソブトキシエチルアセテート(以下、「IBEA」と称する)3.8mM(0.25g)、及びトルエン261mLを入れ、反応系内を冷却し、温度が0℃に達したところで、Et1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として14.2mM)を加えて重合させた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=20200、Mw/Mn=1.38の単分散ポリマーであった。
次いで、4-(フェニルジアゼニル)フェノール(以下、「PDP」と称する)の酢酸エチル溶液(PDPとして11.4mM(0.92g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーaを精製した。精製後の温度応答性ポリマーaは、Mw=20700、Mw/Mn=1.39であった。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=20200、Mw/Mn=1.38の単分散ポリマーであった。
次いで、4-(フェニルジアゼニル)フェノール(以下、「PDP」と称する)の酢酸エチル溶液(PDPとして11.4mM(0.92g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーaを精製した。精製後の温度応答性ポリマーaは、Mw=20700、Mw/Mn=1.39であった。
実施例2 片末端に4-(フェニルジアゼニル)フェノキシ基を有するメトキシエチルビニルエーテル-b-p-パライソプロペニルフェノール(以下、「温度応答性ポリマーb」と称する)の製造
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーbを得た。
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーbを得た。
三方活栓をつけたガラス容器を準備し、容器内をアルゴン置換した後、加熱してガラス容器内の吸着水を除いた。この容器内にMOVE1.49M(63.1g)、酢酸エチル0.93M(33.9g)、IBEA3.7mM(0.25g)、及びトルエン261mLを入れ、反応系内を冷却し、温度が0℃に達したところで、Et1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として13.9mM)を加えて重合させた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=20200、Mw/Mn=1.38の単分散ポリマーであった。
次いで、p-イソプロペニルフェノール(以下、「PIPP」と称する)の酢酸エチル溶液(PIPPとして7.5mM(0.42g))を前記の反応系に添加し、さらにSnCl4のトルエン溶液(SnCl4として35.2mM)を加えて反応を続けた。
PIPPの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVE-b-PIPPポリマーは、Mw=22700、Mw/Mn=1.43の単分散ポリマーであった。
次いで、PDPの酢酸エチル溶液(PDPとして11.1mM(0.92g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーbを精製した。精製後の温度応答性ポリマーbは、Mw=22700、Mw/Mn=1.44であった。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=20200、Mw/Mn=1.38の単分散ポリマーであった。
次いで、p-イソプロペニルフェノール(以下、「PIPP」と称する)の酢酸エチル溶液(PIPPとして7.5mM(0.42g))を前記の反応系に添加し、さらにSnCl4のトルエン溶液(SnCl4として35.2mM)を加えて反応を続けた。
PIPPの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVE-b-PIPPポリマーは、Mw=22700、Mw/Mn=1.43の単分散ポリマーであった。
次いで、PDPの酢酸エチル溶液(PDPとして11.1mM(0.92g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーbを精製した。精製後の温度応答性ポリマーbは、Mw=22700、Mw/Mn=1.44であった。
実施例3 両末端に4-(フェニルジアゼニル)フェノキシ基を有するメトキシエチルビニルエーテルポリマー(以下、「温度応答性ポリマーc」と称する)の製造
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーcを得た。
後述する手順で以下の温度応答性ポリマーcを得た。
三方活栓をつけたガラス容器を準備し、容器内をアルゴン置換した後、加熱してガラス容器内の吸着水を除いた。この容器内にMOVE1.52M(63.1g)、酢酸エチル0.94M(33.9g)、1,4-ビス(1-アセトキシエトキシ)ブタン3.8mM(0.42g)、及びトルエン261mLを入れ、反応系内を冷却し、温度が0℃に達したところで、Et1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として14.2mM)を加えて重合させた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=23500、Mw/Mn=1.36の単分散ポリマーであった。
次いで、PDPの酢酸エチル溶液(PDPとして22.8mM(1.84g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーcを精製した。精製後の温度応答性ポリマーcは、Mw=22800、Mw/Mn=1.39であった。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=23500、Mw/Mn=1.36の単分散ポリマーであった。
次いで、PDPの酢酸エチル溶液(PDPとして22.8mM(1.84g))を前記反応系に加えて重合反応を停止させた。更に、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて、遊離プロトンのトラップを行った。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間撹拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、温度応答性ポリマーcを精製した。精製後の温度応答性ポリマーcは、Mw=22800、Mw/Mn=1.39であった。
比較例1 メトキシエチルビニルエーテル-b-フェニル(4-(2-ビニロキシエトキシ)フェニル)ジアゼン(以下、「ジブロックポリマーd」と称する)の製造
後述する手順で以下のジブロックポリマーdを得た。
後述する手順で以下のジブロックポリマーdを得た。
三方活栓をつけたガラス容器を準備し、容器内をアルゴン置換した後、加熱してガラス容器内の吸着水を除いた。この容器内にMOVE1.20M(63.2g)、酢酸エチル0.78M(35.2g)、IBEA3.1mM(0.25g)、及びトルエン270mLを入れ、反応系内を冷却し、温度が0℃に達したところで、Et1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として11.6mM)を加えて重合を開始させた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=23600、Mw/Mn=1.37の単分散ポリマーであった。
次いで、フェニル(4-(2-ビニロキシエトキシ)フェニル)ジアゼン(以下、「PVEPD」と称する)のトルエン溶液(PVEPDとして0.062M(8.56g))を前記の反応系に添加し、さらにEt1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として58.3mM)を加えて反応を続けた。
PVEPDの転化が終了した時点で、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて反応を停止させ、ジブロックポリマーdを得た。得られたMOVE-b-PVEPDポリマー(ジブロックポリマーd)は、Mw=25000、Mw/Mn=1.47の単分散ポリマーであった。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間攪拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、ジブロックポリマーdを精製した。精製後のジブロックポリマーdは、Mw=24300、Mw/Mn=1.53であった。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたMOVEポリマーは、Mw=23600、Mw/Mn=1.37の単分散ポリマーであった。
次いで、フェニル(4-(2-ビニロキシエトキシ)フェニル)ジアゼン(以下、「PVEPD」と称する)のトルエン溶液(PVEPDとして0.062M(8.56g))を前記の反応系に添加し、さらにEt1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として58.3mM)を加えて反応を続けた。
PVEPDの転化が終了した時点で、反応系にナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして1M)を加えて反応を停止させ、ジブロックポリマーdを得た。得られたMOVE-b-PVEPDポリマー(ジブロックポリマーd)は、Mw=25000、Mw/Mn=1.47の単分散ポリマーであった。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間攪拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、ジブロックポリマーdを精製した。精製後のジブロックポリマーdは、Mw=24300、Mw/Mn=1.53であった。
比較例2:フェニル(4-(2-ビニロキシエトキシ)フェニル)ジアゼン-b-メトキシエチルビニルエーテル-b-パライソプロペニルフェノール(以下、「トリブロックポリマーe」と称する)の製造
後述する手順で以下のトリブロックポリマーeを得た。
後述する手順で以下のトリブロックポリマーeを得た。
三方活栓をつけたガラス容器を準備し、容器内をアルゴン置換した後、加熱してガラス容器内の吸着水を除いた。この容器内にPVEPD0.065M(8.57g)、酢酸エチル0.82M(35.3g)、IBEA3.25mM(0.25g)、及びトルエン350mLを入れ、反応系内を冷却し、温度が0℃に達したところで、Et1.5AlCl1.5のトルエン溶液(Et1.5AlCl1.5として30.4mM)を加えて重合を開始させた。
PVEPDの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたPVEPDポリマーは、Mw=2800、Mw/Mn=1.09の単分散ポリマーであった。
次いで、MOVE1.25M(63.2g)を前記の反応系に添加し反応を続けた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたPVEPD-b-MOVEポリマーは、Mw=29800、Mw/Mn=1.24の単分散ポリマーであった。また、このポリマーのGPCチャートからPVEPDポリマー由来のピークが完全に消失していることを確認した。
次いで、PIPPの酢酸エチル溶液(PIPPとして6.5mM(0.43g))を前記の反応系に添加し、さらにSnCl4のトルエン溶液(SnCl4として30.4mM)を加えて反応を続けた。
PIPPの転化が終了した時点で、ナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして5M)を反応系に加えて反応を停止させ、トリブロックポリマーeを得た。得られたトリブロックポリマーe(PVEPD-b-MOVE-b-PIPPポリマー)は、Mw=33500、Mw/Mn=1.30の単分散ポリマーであった。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間攪拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、トリブロックポリマーeを精製した。精製後のトリブロックポリマーeは、Mw=34700、Mw/Mn=1.30であった。
PVEPDの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたPVEPDポリマーは、Mw=2800、Mw/Mn=1.09の単分散ポリマーであった。
次いで、MOVE1.25M(63.2g)を前記の反応系に添加し反応を続けた。
MOVEの転化が終了した時点で反応溶液を少量採取し、これにナトリウムメトキシドを含むメタノールを加えて反応を停止させた。得られたPVEPD-b-MOVEポリマーは、Mw=29800、Mw/Mn=1.24の単分散ポリマーであった。また、このポリマーのGPCチャートからPVEPDポリマー由来のピークが完全に消失していることを確認した。
次いで、PIPPの酢酸エチル溶液(PIPPとして6.5mM(0.43g))を前記の反応系に添加し、さらにSnCl4のトルエン溶液(SnCl4として30.4mM)を加えて反応を続けた。
PIPPの転化が終了した時点で、ナトリウムメトキシドを含むメタノール(ナトリウムメトキシドとして5M)を反応系に加えて反応を停止させ、トリブロックポリマーeを得た。得られたトリブロックポリマーe(PVEPD-b-MOVE-b-PIPPポリマー)は、Mw=33500、Mw/Mn=1.30の単分散ポリマーであった。
次いで、前記の反応を停止させた溶液に、酸化アルミニウムを5質量%添加し、2時間攪拌した。この溶液を、セライト及び孔径1μmのフィルターに通液させ、エバポレータで減圧濃縮し、トリブロックポリマーeを精製した。精製後のトリブロックポリマーeは、Mw=34700、Mw/Mn=1.30であった。
実施例4~6並びに比較例3及び4:繊維シートの作製
実施例1~3並びに比較例1及び2で得られたポリマーa~eの10質量%イオン交換水溶液をそれぞれ調製し、孔径1μmのフィルターに通液させた。この水溶液に、ポリエチレンテレフタレート不織布(3×10cm)を1時間浸漬し浸透させ、十分洗浄することで、各ポリマーが担持された繊維シートを得た。得られた繊維シートはいずれも、ポリマーに由来するべた付きや凹凸が表面に見られず、含浸前の不織布と同様の形態を保っていた。各繊維シートに担持されたポリマーを表1に示す。
実施例1~3並びに比較例1及び2で得られたポリマーa~eの10質量%イオン交換水溶液をそれぞれ調製し、孔径1μmのフィルターに通液させた。この水溶液に、ポリエチレンテレフタレート不織布(3×10cm)を1時間浸漬し浸透させ、十分洗浄することで、各ポリマーが担持された繊維シートを得た。得られた繊維シートはいずれも、ポリマーに由来するべた付きや凹凸が表面に見られず、含浸前の不織布と同様の形態を保っていた。各繊維シートに担持されたポリマーを表1に示す。
試験例:透水性評価試験
実施例4~6並びに比較例3及び4で得られた繊維シートの表面に、100μLの水滴を15点等間隔に配置し、湿度43%条件下、25℃及び75℃の温度条件における3分経過後の水滴の数を数えることにより透水性及び該透水性の温度による変化を確認した。
各繊維シートの透水性評価結果を表1に示す。また、比較のため、含浸処理を行っていない不織布において同様の評価を行った結果も表1に示す。
実施例4~6並びに比較例3及び4で得られた繊維シートの表面に、100μLの水滴を15点等間隔に配置し、湿度43%条件下、25℃及び75℃の温度条件における3分経過後の水滴の数を数えることにより透水性及び該透水性の温度による変化を確認した。
各繊維シートの透水性評価結果を表1に示す。また、比較のため、含浸処理を行っていない不織布において同様の評価を行った結果も表1に示す。
表1に示すように、本発明の末端構造(1)と同様の構造を含むビニルエーテル(PVEPD)をMOVEとともに共重合させたジブロックポリマー(ポリマーd)を不織布に担持させた繊維シート(比較例3)は、シート表面が親水化されたものの、加熱による応答性を示さなかった。また、オキシスチレン系モノマーPIPPを更に追加したトリブロックポリマー(ポリマーe)を用いた場合(比較例4)は、高温での撥水性が多少改善されたものの、温度応答性は不十分なものであった。
これに対し、本発明の末端構造(1)を片末端又は両末端にもつ温度応答性ポリマー(ポリマーa~c)は、ポリマーd及びeよりもアゾベンゼン構造の数が少ないにも拘わらず、繊維シートに担持させた場合(実施例4~6)でも、加熱により十分な応答性を示した。
この結果から、本発明の複合体は温度応答性を備え、熱刺激に応じて親水性(透水性)と疎水性(撥水性)とを可逆的に達成することが可能であることがわかる。
これに対し、本発明の末端構造(1)を片末端又は両末端にもつ温度応答性ポリマー(ポリマーa~c)は、ポリマーd及びeよりもアゾベンゼン構造の数が少ないにも拘わらず、繊維シートに担持させた場合(実施例4~6)でも、加熱により十分な応答性を示した。
この結果から、本発明の複合体は温度応答性を備え、熱刺激に応じて親水性(透水性)と疎水性(撥水性)とを可逆的に達成することが可能であることがわかる。
Claims (10)
- Ar1が、下記式(1-2)又は(1-3)
で表されるものであり、Ar2が、下記式(1-4)又は(1-5)
で表されるものである請求項1に記載の温度応答性ポリマー。 - 前記ビニルエーテル系モノマーに由来する繰り返し単位からなるセグメントAと式(3)で表される繰り返し単位からなるセグメントBとを含むブロック共重合体である請求項4に記載の温度応答性ポリマー。
- 請求項1~5に記載の温度応答性ポリマーを含有する親疎水性制御剤。
- 請求項1~5に記載の温度応答性ポリマーを用いる親疎水性制御方法。
- 請求項1~5に記載の温度応答性ポリマーが基材に担持されている温度応答性ポリマー-基材複合体。
- 前記基材が繊維質基材である請求項8に記載の温度応答性ポリマー-基材複合体。
- 前記繊維質基材がポリエステル繊維からなるものである請求項9に記載の温度応答性ポリマー-基材複合体。
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