[go: up one dir, main page]

JP2021066758A - Copolymer - Google Patents

Copolymer Download PDF

Info

Publication number
JP2021066758A
JP2021066758A JP2019190750A JP2019190750A JP2021066758A JP 2021066758 A JP2021066758 A JP 2021066758A JP 2019190750 A JP2019190750 A JP 2019190750A JP 2019190750 A JP2019190750 A JP 2019190750A JP 2021066758 A JP2021066758 A JP 2021066758A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vinyl
vinyl monomer
copolymer
value
monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019190750A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正義 柳
Masayoshi Yanagi
正義 柳
健宏 木下
Takehiro Kinoshita
健宏 木下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2019190750A priority Critical patent/JP2021066758A/en
Publication of JP2021066758A publication Critical patent/JP2021066758A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Eyeglasses (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

To provide a copolymer suitable for a hydrogel, which has good strength and is excellent in water holding property and lubricity.SOLUTION: Provided is a copolymer comprising a structural unit (a) derived from a hydrophilic vinyl monomer and a structural unit (b) derived from a hydrophobic vinyl monomer. Q values of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer are 0.5 or less respectively and e values thereof are -2.2 or more respectively. Copolymerizability ratios of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer, r1 and r2, satisfy the following conditions (1) and condition (2): condition (1), 0.01≤r1≤1 and 0.1≤r2≤20; and condition (2), r1×r2≤1.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ハイドロゲルの形成に適した共重合体に関する。 The present invention relates to copolymers suitable for forming hydrogels.

ハイドロゲルは吸水性、保水性、潤滑性等の性質に優れることから、吸水材料、保水材量、工業材料及び生体代替材料等として、医療、食品、工業用途、建築及び土木等の様々な技術分野への応用が期待されている。
例えば、特許文献1には、吸水性樹脂(A)と、水溶性単官能ビニルモノマー(b1)および2官能(メタ)アクリレート(b2)を含有するモノマー成分(B)とを含有する組成物を硬化させてなるハイドロゲルが開示されている。特許文献2には、シリコーンハイドロゲルを用いたソフトコンタクトレンズが開示されており、湿潤性に優れることが記載されている。特許文献3には、生体用電極、医療用粘着剤、化粧品、医薬部外品、工業計測用電極等の原料として好適に用いることができる粘着性ハイドロゲルが開示されている。特許文献4には機械的強度が高く、且つ表面の湿潤性を長く保つことができるゲルが開示されている。
Since hydrogel has excellent properties such as water absorption, water retention, and lubricity, various technologies such as medical, food, industrial use, construction, and civil engineering can be used as water absorption materials, water retention materials, industrial materials, and biological substitute materials. It is expected to be applied to the field.
For example, Patent Document 1 describes a composition containing a water-absorbent resin (A) and a monomer component (B) containing a water-soluble monofunctional vinyl monomer (b1) and a bifunctional (meth) acrylate (b2). A cured hydrogel is disclosed. Patent Document 2 discloses a soft contact lens using a silicone hydrogel, and describes that it has excellent wettability. Patent Document 3 discloses an adhesive hydrogel that can be suitably used as a raw material for biological electrodes, medical adhesives, cosmetics, quasi-drugs, electrodes for industrial measurement, and the like. Patent Document 4 discloses a gel having high mechanical strength and capable of maintaining the wettability of the surface for a long time.

特開2019−119871号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-11971 特開2016−153894号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-153894 特開2012−144581号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-144581 特開2016−124955号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-124955

ハイドロゲルは、各種用途に合わせて機械的強度、保水性や潤滑性などの所望の性質を精密に制御した材料とすることで、より幅広い分野への適用が可能である。
本発明は、良好な強度を有するとともに、保水性や潤滑性に優れたハイドロゲルが得られる樹脂を提供することを目的とする。
Hydrogel can be applied to a wider range of fields by using a material in which desired properties such as mechanical strength, water retention and lubricity are precisely controlled according to various uses.
An object of the present invention is to provide a resin which has good strength and can obtain a hydrogel having excellent water retention and lubricity.

本発明は以下の態様を含む。
[1]親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)を含有する共重合体であり、
前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーのそれぞれのQ値が0.5以下、かつe値が−2.2以上であり、
前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーの共重合性比r1およびr2が、以下の条件(1)および条件(2)を満たすことを特徴とする共重合体。
条件(1):0.01≦r1≦1、かつ0.1≦r2≦20
条件(2):r1×r2≦1
[2]前記Q値が0.02〜0.5であり、前記e値が−2.2〜0である[1]に記載の共重合体。
[3]前記疎水性ビニルモノマーが、脂環族ビニル、芳香族ビニル、脂肪族酸ビニルエステル、芳香族酸ビニルエステル、脂環族酸ビニルエステル、脂肪族ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテル、脂環族ビニルエーテル、およびフッ素基含有ビニルから選択される1種以上である[1]または[2]に記載の共重合体。
[4]前記親水性ビニルモノマーが、N−ビニルラクタム類、N−ビニルアミド類、ビニルスルホン酸類、および水酸基含有ビニル類から選択される1種以上である[1]〜[3]のいずれかに記載の共重合体。
[5]前記疎水性ビニルモノマーが、酢酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、n−ブチルビニルエーテル、およびフェニルビニルエーテルから選択される1種以上である[1]〜[4]のいずれかに記載の共重合体。
[6]前記親水性ビニルモノマーが、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニル−2−ピロリドン、およびN−ビニルアセトアミドから選択される1種以上である[1]〜[5]のいずれかに記載の共重合体。
[7]ガラス転移温度(Tg)が0℃以上である[1]〜[6]のいずれかに記載の共重合体。
[8]前記親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および前記疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)のモル比率(構成単位(a):構成単位(b))が20:80〜80:20である[1]〜[7]のいずれかに記載の共重合体。
[9][1]〜[8]のいずれかに記載の共重合体および水を含有するハイドロゲル。
The present invention includes the following aspects.
[1] A copolymer containing a structural unit (a) derived from a hydrophilic vinyl monomer and a structural unit (b) derived from a hydrophobic vinyl monomer.
The Q value of each of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer is 0.5 or less, and the e value is -2.2 or more.
A copolymer characterized in that the copolymerizability ratios r1 and r2 of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer satisfy the following conditions (1) and (2).
Condition (1): 0.01 ≦ r1 ≦ 1 and 0.1 ≦ r2 ≦ 20
Condition (2): r1 × r2 ≦ 1
[2] The copolymer according to [1], wherein the Q value is 0.02 to 0.5 and the e value is -2.2 to 0.
[3] The hydrophobic vinyl monomer is an alicyclic vinyl, an aromatic vinyl, an aliphatic acid vinyl ester, an aromatic acid vinyl ester, an alicyclic acid vinyl ester, an aliphatic vinyl ether, an aromatic vinyl ether, or an alicyclic vinyl ether. , And the copolymer according to [1] or [2], which is one or more selected from fluorine group-containing vinyl.
[4] The hydrophilic vinyl monomer is any one or more selected from N-vinyllactams, N-vinylamides, vinylsulfonic acids, and hydroxyl group-containing vinyls [1] to [3]. The copolymer described.
[5] The hydrophobic vinyl monomer is one or more selected from vinyl acetate, vinyl hexanoate, vinyl pivalate, vinyl benzoate, n-butyl vinyl ether, and phenyl vinyl ether [1] to [4]. The copolymer according to any one.
[6] Any one of [1] to [5], wherein the hydrophilic vinyl monomer is at least one selected from N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinyl-2-pyrrolidone, and N-vinylacetamide. The copolymer according to.
[7] The copolymer according to any one of [1] to [6], wherein the glass transition temperature (Tg) is 0 ° C. or higher.
[8] The molar ratio of the structural unit (a) derived from the hydrophilic vinyl monomer and the structural unit (b) derived from the hydrophobic vinyl monomer (constituent unit (a): structural unit (b)) is 20:80 to 80. : 20. The copolymer according to any one of [1] to [7].
[9] A hydrogel containing the copolymer and water according to any one of [1] to [8].

本発明によれば、良好な強度を有するとともに、保水性や潤滑性に優れたハイドロゲルが得られる樹脂を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resin which has good strength and can obtain a hydrogel having excellent water retention and lubricity.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments shown below.

[共重合体]
本実施形態の共重合体は、親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)を含有する。前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーは、それぞれ、Q値が0.5以下、かつe値が−2.2以上である。前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーの共重合性比r1およびr2は、以下の条件(1)および条件(2)を満たす。
条件(1):0.01≦r1≦1、かつ0.1≦r2≦20
条件(2):r1×r2≦1
[Copolymer]
The copolymer of the present embodiment contains a structural unit (a) derived from a hydrophilic vinyl monomer and a structural unit (b) derived from a hydrophobic vinyl monomer. The hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer each have a Q value of 0.5 or less and an e value of -2.2 or more. The copolymerization ratios r1 and r2 of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer satisfy the following conditions (1) and (2).
Condition (1): 0.01 ≦ r1 ≦ 1 and 0.1 ≦ r2 ≦ 20
Condition (2): r1 × r2 ≦ 1

<Q値、e値>
本明細書におけるQ値およびe値は、アルフレイプライス(Alfrey-Price)のQ,e理論における経験的パラメータであり、スチレン(Q値:1.0、e値:−0.8)を基準とする。Q,e理論については、高分子化学の一般的な教科書、例えば、大津隆行著「高分子合成の化学」(化学同人、1979)116〜120頁、井上祥平著「高分子合成化学」(裳華房、2011)89〜91項、遠藤剛著「高分子の合成(上)」(講談社、2010)69〜71項、西久保忠臣編「ベーシックマスター高分子化学」(オーム社、2011)182項、J.Brandrup,E.H.Immergut,E.A.Grulke編集Polymer Handbook 4th Edition,“Free Radical Copolymerization Reactivity Ratios”等に記述があり、スチレンを基準に様々なモノマーのQ値およびe値が求められている。
Q値はラジカルがモノマーに付加したとき,どの程度安定化できるかという指標であり、値が高いほど共鳴安定化効果が大きい。極性効果を示すe値は重合性二重結合の電子密度の尺度として用いられ、置換基が電子吸引性であれば負値を示し、負値の絶対値が大きいほど、重合性二重結合の電子密度が小さい。
<Q value, e value>
The Q value and e value in the present specification are empirical parameters in the Q and e theory of Alfrey-Price, and are based on styrene (Q value: 1.0, e value: -0.8). And. Regarding Q and e theory, general textbooks on polymer chemistry, such as Takayuki Otsu, "Chemistry of Polymer Synthesis" (Chemistry, 1979), pp. 116-120, Shohei Inoue, "Synthetic Polymer Chemistry" (裳) Hanafusa, 2011) 89-91, Takeshi Endo, "Synthesis of Polymers (1)" (Kodansha, 2010) 69-71, Tadaomi Nishikubo, "Basic Master Polymer Chemistry" (Ohm, 2011) 182 , J. Brandrup, E.I. H. Immunogut, E.I. A. There is a description in Grulke's editorial Polymer Handbook 4th Edition, "Free Radical Copolymation Reactivity Ratios", etc., and Q values and e values of various monomers are obtained based on styrene.
The Q value is an index of how much the radical can be stabilized when it is added to the monomer, and the higher the value, the greater the resonance stabilizing effect. The e value indicating the polar effect is used as a measure of the electron density of the polymerizable double bond. If the substituent is electron-withdrawing, it shows a negative value, and the larger the absolute value of the negative value, the more the polymerizable double bond. The electron density is low.

本発明における共重合体を構成するビニルモノマーは、いずれもQ値が0.5以下である。Q値の値は、好ましくは0.02〜0.5であり、より好ましくは0.02〜0.2である。また、親水性ビニルモノマーではQ値の値が0.08〜0.18がさらに好ましく、疎水性ビニルモノマーではQ値の値が0.025〜0.05がさらに好ましい。Q値の値が0.5より大きいと、ビニルモノマーを重合する際に、ゲル化したりモノマー配列をうまく制御できないなどの不具合が生じる。モノマー配列をうまく制御できないと、親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)の配置にばらつきが生じ、共重合体をハイドロゲルの材料として用いたときに、保水性や潤滑性のばらつきにつながるので好ましくない。本発明における共重合体を構成するビニルモノマーは、いずれもe値が−2.2以上である。e値の値は、好ましくは−2.2〜0であり、より好ましくは−1.7〜−0.3である。また親水性ビニルモノマーではe値の値が−1.65〜−1.10がさらに好ましく、疎水性ビニルモノマーではe値の値が−2.2〜−0.40がさらに好ましい。e値の値が−2.2未満であると、共重合体を合成する際の反応性に悪影響を及ぼし、モノマー配列をうまく制御できないなどの不具合が生じる。 Each of the vinyl monomers constituting the copolymer in the present invention has a Q value of 0.5 or less. The value of the Q value is preferably 0.02 to 0.5, and more preferably 0.02 to 0.2. Further, the hydrophilic vinyl monomer preferably has a Q value of 0.08 to 0.18, and the hydrophobic vinyl monomer further preferably has a Q value of 0.025 to 0.05. If the Q value is larger than 0.5, problems such as gelation and poor control of the monomer arrangement occur when the vinyl monomer is polymerized. If the monomer arrangement cannot be controlled well, the arrangement of the structural unit (a) derived from the hydrophilic vinyl monomer and the structural unit (b) derived from the hydrophobic vinyl monomer will vary, and when the copolymer is used as a material for hydrogel. In addition, it is not preferable because it leads to variations in water retention and lubricity. All of the vinyl monomers constituting the copolymer in the present invention have an e value of -2.2 or more. The value of the e value is preferably 2.2 to 0, and more preferably -1.7 to -0.3. Further, the hydrophilic vinyl monomer preferably has an e value of −1.65 to -1.10, and the hydrophobic vinyl monomer further preferably has an e value of -2.2 to −0.40. If the value of the e value is less than -2.2, the reactivity at the time of synthesizing the copolymer is adversely affected, and problems such as poor control of the monomer sequence occur.

<共重合性比>
本明細書における共重合性比r1およびr2は、後述する親水性ビニルモノマーのうちの1種および後述する疎水性ビニルモノマーのうちの1種を共重合させた場合の速度定数の比を表す。すなわち、共重合性比r1およびr2は、疎水性ビニルモノマーから選択した1種をビニルモノマー(M)および親水性ビニルモノマーから選択した1種をビニルモノマー(M)としたとき、各ビニルモノマーのQ値およびe値の値を用いて、以下の式(1)および式(2)により算出することができる。
<Copolymerization ratio>
The copolymerizability ratios r1 and r2 in the present specification represent the ratio of the rate constants when one of the hydrophilic vinyl monomers described later and one of the hydrophobic vinyl monomers described below are copolymerized. That is, the copolymerizability ratios r1 and r2 are obtained when one selected from the hydrophobic vinyl monomers is a vinyl monomer (M 1 ) and one selected from the hydrophilic vinyl monomers is a vinyl monomer (M 2 ). It can be calculated by the following equations (1) and (2) using the Q value and e value of the monomer.

r1=k11/k12=Q/Q・exp{−e(e−e)} (1)
r2=k22/k21=Q/Q・exp{−e(e−e)} (2)
式(1)および式(2)中、Qはビニルモノマー(M)のQ値であり、eはビニルモノマー(M)のe値であり、Qはビニルモノマー(M)のQ値であり、eはビニルモノマー(M)のe値である。
r1 = k 11 / k 12 = Q 1 / Q 2 · exp {-e 1 (e 1- e 2 )} (1)
r2 = k 22 / k 21 = Q 2 / Q 1 · exp {-e 2 (e 2- e 1 )} (2)
In the formula (1) and (2), Q 1 is Q value of the vinyl monomer (M 1), e 1 is the e value of the vinyl monomer (M 1), Q 2 is vinyl monomers (M 2) Is the Q value of, and e 2 is the e value of the vinyl monomer (M 2).

親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーの共重合性比r1およびr2は、以下の条件(1)および条件(2)を満たす。
条件(1):0.01≦r1≦1、かつ0.1≦r2≦20
条件(2):r1×r2≦1
共重合性比r1およびr2の値が条件(1)を満たすことにより、共重合体を構成するモノマーの配列を制御し、ハイドロゲルの材料として用いた場合に保水性、膨潤性、潤滑性等の性能をばらつき無く向上させることができる。また、共重合性比r1およびr2の値が条件(2)を満たすことにより、共重合体はビニルモノマー(M)およびビニルモノマー(M)の配列のランダム性が向上する。すなわち、共重合体における親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)の配置(ランダム性)を制御することにより、ハイドロゲルとして使用したときの保水性、膨潤性、潤滑性等の所望の性能を、ばらつき無く均一に制御することができる。親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーの共重合性比r1およびr2は、以下の条件(1)および条件(2)を満たすことがより好ましい。
条件(1):0.1≦r1≦0.6、かつ0.5≦r2≦10
条件(2):0.2≦r1×r2≦1
The copolymerizability ratios r1 and r2 of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer satisfy the following conditions (1) and (2).
Condition (1): 0.01 ≦ r1 ≦ 1 and 0.1 ≦ r2 ≦ 20
Condition (2): r1 × r2 ≦ 1
When the values of the copolymerization ratios r1 and r2 satisfy the condition (1), the arrangement of the monomers constituting the copolymer is controlled, and when used as a material for a hydrogel, water retention, swelling property, lubricity, etc. Performance can be improved without variation. Further, when the values of the copolymerizability ratios r1 and r2 satisfy the condition (2), the copolymer improves the randomness of the arrangement of the vinyl monomer (M 1 ) and the vinyl monomer (M 2). That is, by controlling the arrangement (randomness) of the structural unit (a) derived from the hydrophilic vinyl monomer and the structural unit (b) derived from the hydrophobic vinyl monomer in the copolymer, water retention when used as a hydrogel. , Desired performance such as swelling property and lubricity can be uniformly controlled without variation. The copolymerization ratios r1 and r2 of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer more preferably satisfy the following conditions (1) and (2).
Condition (1): 0.1 ≤ r1 ≤ 0.6 and 0.5 ≤ r2 ≤ 10
Condition (2): 0.2 ≦ r1 × r2 ≦ 1

共重合体が、2種以上の親水性ビニルモノマーに由来する構成単位を有する場合、あるいは2種類以上の疎水性ビニルモノマーに由来する構成単位を有する場合には、親水性ビニルモノマーと疎水性ビニルモノマーが取り得るすべての組み合わせについて、共重合性比r1およびr2を算出し、条件(1)および条件(2)を満たすことが好ましい。 When the copolymer has a structural unit derived from two or more kinds of hydrophilic vinyl monomers, or when it has a structural unit derived from two or more kinds of hydrophobic vinyl monomers, the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl It is preferable to calculate the copolymerizability ratios r1 and r2 for all possible combinations of monomers and satisfy the conditions (1) and (2).

例えば、共重合体を構成するビニルモノマーが親水性ビニルモノマー(a1)、親水性ビニルモノマー(a2)、疎水性ビニルモノマー(b1)、疎水性ビニルモノマー(b2)の4種類からなる場合、親水性ビニルモノマー(a1)と疎水性ビニルモノマー(b1)の組み合わせ、親水性ビニルモノマー(a1)と疎水性ビニルモノマー(b2)の組み合わせ、親水性ビニルモノマー(a2)と疎水性ビニルモノマー(b1)の組み合わせ、および親水性ビニルモノマー(a2)と疎水性ビニルモノマー(b2)の組み合わせのそれぞれについて共重合性比r1およびr2を算出し、これらの共重合性比の値が条件(1)および条件(2)を満たすことが好ましい。 For example, when the vinyl monomer constituting the copolymer consists of four types, a hydrophilic vinyl monomer (a1), a hydrophilic vinyl monomer (a2), a hydrophobic vinyl monomer (b1), and a hydrophobic vinyl monomer (b2), it is hydrophilic. A combination of a sex vinyl monomer (a1) and a hydrophobic vinyl monomer (b1), a combination of a hydrophilic vinyl monomer (a1) and a hydrophobic vinyl monomer (b2), a hydrophilic vinyl monomer (a2) and a hydrophobic vinyl monomer (b1). The copolymerizability ratios r1 and r2 were calculated for each of the combination of the hydrophilic vinyl monomer (a2) and the hydrophobic vinyl monomer (b2), and the values of these copolymerizability ratios were the conditions (1) and the conditions. It is preferable to satisfy (2).

<親水性ビニルモノマー>
本明細書において、「親水性ビニルモノマー」とは、1種を単独で重合させてホモポリマーとしたときに、水溶性であるか、または後述の吸水率の測定方法において少なくとも10質量%の水を吸収できるホモポリマーが得られる、ビニルモノマーのことを言う。親水性ビニルモノマーは、前記に定義した親水性を有しているビニル化合物であれば特に限定されないが、例えば、N−ビニルラクタム類、N−ビニルアミド類、ビニルスルホン酸類、水酸基含有ビニル類等が挙げられる。具体的には、N−ビニル−ε−カプロラクタム(Q値0.14、e値−1.14)、N−ビニル−2−ピロリドン(Q値0.088、e値−1.62)、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド(Q値0.16、e値−1.57)、N−ビニルイソプロピルアミド、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ビニルアルコール(コポリマー中の酢酸ビニルの加水分解型)等が挙げられる。これらの中でも、ハイドロゲルの材料として用いたときの保水性、膨潤性、潤滑性等の観点から、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルアセトアミドが好ましい。
<Hydrophilic vinyl monomer>
In the present specification, the "hydrophilic vinyl monomer" is water-soluble when one kind is polymerized alone to form a homopolymer, or at least 10% by mass of water in the method for measuring the water absorption rate described later. It refers to a vinyl monomer from which a homopolymer capable of absorbing water can be obtained. The hydrophilic vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl compound having the hydrophilicity defined above, and examples thereof include N-vinyllactams, N-vinylamides, vinylsulfonic acids, and hydroxyl group-containing vinyls. Can be mentioned. Specifically, N-vinyl-ε-caprolactam (Q value 0.14, e value -1.14), N-vinyl-2-pyrrolidone (Q value 0.088, e value -1.62), N. -Vinylformamide, N-vinylacetamide (Q value 0.16, e value-1.57), N-vinylisopropylamide, N-vinyl-N-methylacetamide, 2-hydroxyethylvinyl ether, vinyl alcohol (in the copolymer) Hydrolyzed type of vinyl acetate) and the like. Among these, N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinyl-2-pyrrolidone, and N-vinylacetamide are preferable from the viewpoint of water retention, swelling property, lubricity, etc. when used as a material for hydrogel.

<疎水性ビニルモノマー>
本明細書において、「疎水性ビニルモノマー」とは、1種を単独で重合させてホモポリマーとしたときに、水不溶性であり、かつ後述の吸水率の測定方法において10質量%未満の水しか吸収できないホモポリマーが得られる、ビニルモノマーのことを言う。疎水性ビニルモノマーは、前記に定義した疎水性を有しているビニル化合物であれば特に限定されないが、例えば、脂環族ビニル、芳香族ビニル、脂肪族酸ビニルエステル、芳香族酸ビニルエステル、脂環族酸ビニルエステル、脂肪族ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテル、脂環族ビニルエーテル、フッ素基含有ビニル類等が挙げられる。具体的には、ビニルシクロヘキサン、ビニルトルエン、酢酸ビニル(Q値0.026、e値−0.88)、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ヘキサン酸ビニル(Q値0.025、e値−0.47)、ピバリン酸ビニル(Q値0.05、e値−1.3)、安息香酸ビニル(Q値0.03、e値−0.89)、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、ビニルエチルエーテル、n−ブチルビニルエーテル(Q値0.038、e値−1.5)、フェニルビニルエーテル(Q値0.046、e値−2.16)、シクロヘキシルビニルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、ハイドロゲルの材料として用いたときの保水性、膨潤性、潤滑性等の観点から、酢酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、n−ブチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテルが好ましい。
<Hydrophobic vinyl monomer>
In the present specification, the "hydrophobic vinyl monomer" refers to only water that is water-insoluble and less than 10% by mass in the method for measuring the water absorption rate described later when one kind is polymerized alone to form a homopolymer. A vinyl monomer from which a non-absorbable homopolymer can be obtained. The hydrophobic vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl compound having the hydrophobicity defined above, and for example, alicyclic vinyl, aromatic vinyl, aliphatic acid vinyl ester, aromatic acid vinyl ester, and the like. Examples thereof include alicyclic acid vinyl esters, aliphatic vinyl ethers, aromatic vinyl ethers, alicyclic vinyl ethers, and fluorine group-containing vinyls. Specifically, vinylcyclohexane, vinyltoluene, vinyl acetate (Q value 0.026, e value -0.88), vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl valerate, vinyl hexanoate (Q value 0.025, e) Value -0.47), vinyl pivalate (Q value 0.05, e value -1.3), vinyl benzoate (Q value 0.03, e value -0.89), vinyl cyclohexanecarboxylic acid, vinyl ethyl Examples thereof include ether, n-butyl vinyl ether (Q value 0.038, e value -1.5), phenyl vinyl ether (Q value 0.046, e value -2.16), cyclohexyl vinyl ether and the like. Among these, vinyl acetate, vinyl hexanoate, vinyl pivalate, vinyl benzoate, n-butyl vinyl ether, and phenyl vinyl ether are preferable from the viewpoint of water retention, swelling property, lubricity, etc. when used as a material for hydrogel. ..

親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)のモル比率(構成単位(a):構成単位(b))は、20:80〜80:20が好ましく、30:70〜70:30がより好ましく、40:60〜60:40がより好ましい。モル比率が上記範囲であれば、共重合体をハイドロゲルの材料として用いたときに、保水性、膨潤性、潤滑性等の所望の性能をばらつき無く良好に発現する。 The molar ratio of the structural unit (a) derived from the hydrophilic vinyl monomer and the structural unit (b) derived from the hydrophobic vinyl monomer (constituent unit (a): structural unit (b)) is preferably 20:80 to 80:20. , 30:70 to 70:30, more preferably 40:60 to 60:40. When the molar ratio is in the above range, when the copolymer is used as a material for the hydrogel, desired performances such as water retention, swelling property, and lubricity are satisfactorily exhibited without variation.

各構成単位のモル比率は、共重合体を合成する際の親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーの配合比に応じて調整することができるため、共重合体の合成時の親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーの配合比(モル比)を好ましくは20:80〜80:20、より好ましくは30:70〜70:30、さらに好ましくは40:60〜60:40となるように調整すればよい。本実施形態では各モノマーの配合比を共重合体のモル比とみなす。 Since the molar ratio of each constituent unit can be adjusted according to the blending ratio of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer when synthesizing the copolymer, the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophilic vinyl monomer at the time of synthesizing the copolymer The compounding ratio (molar ratio) of the hydrophobic vinyl monomer is preferably adjusted to be 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30, and further preferably 40:60 to 60:40. Good. In this embodiment, the compounding ratio of each monomer is regarded as the molar ratio of the copolymer.

共重合体の重量平均分子量は、4000〜30000であることが好ましく、5000〜20000であることがより好ましく、5500〜10000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が4000以上であれば、共重合体をハイドロゲルとして用いたときの保水性、膨潤性、潤滑性等の性能が良好である。重量平均分子量が30000以下であれば、共重合体の粘度が高すぎることもなく、溶剤等を加えた組成物とした時の作業性に優れ、フィルム状、ペレット状など、所望の形状に加工しやすい。 The weight average molecular weight of the copolymer is preferably 4000 to 30000, more preferably 5000 to 20000, and even more preferably 5500 to 10000. When the weight average molecular weight is 4000 or more, the performance such as water retention, swelling property, and lubricity when the copolymer is used as a hydrogel is good. When the weight average molecular weight is 30,000 or less, the viscosity of the copolymer is not too high, the workability when the composition is added with a solvent or the like is excellent, and the copolymer is processed into a desired shape such as a film or pellet. It's easy to do.

共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、1.5〜4.0であることが好ましく、1.5〜3.5であることがより好ましく、1.5〜3.0であることがさらに好ましい。共重合体の分子量分布(Mw/Mn)が1.5以上であれば、共重合体を製造する際の反応条件を比較的幅をもって設定できるので、樹脂設計がし易い。また、分子量分布(Mw/Mn)が4.0以下であれば、共重合体をハイドロゲルの材料として用いた場合に性能のばらつき無く使用することができる。 The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the copolymer is preferably 1.5 to 4.0, more preferably 1.5 to 3.5, and 1.5 to 3.0. Is even more preferable. When the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the copolymer is 1.5 or more, the reaction conditions for producing the copolymer can be set with a relatively wide range, so that resin design is easy. Further, when the molecular weight distribution (Mw / Mn) is 4.0 or less, the copolymer can be used without variation in performance when it is used as a material for hydrogel.

本発明において、重量平均分子量および分子量分布(Mw/Mn)はゲル・パーミッション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記の条件にて測定し、ポリスチレン換算で算出した値である。
カラム:東ソー株式会社製 TSK gel Super HM−N 3本
カラム温度:40℃
試料:共重合体の0.2%テトラヒドロフラン溶液
展開溶媒:テトラヒドロフラン
検出器:RI検出器(昭和電工製RI−71S)
流速:0.6mL/min
In the present invention, the weight average molecular weight and the molecular weight distribution (Mw / Mn) are values measured by gel permission chromatography (GPC) under the following conditions and calculated in terms of polystyrene.
Column: 3 TSK gel Super HM-N manufactured by Tosoh Corporation Column temperature: 40 ° C
Sample: 0.2% tetrahydrofuran solution of copolymer Developing solvent: Tetrahydrofuran Detector: RI detector (RI-71S manufactured by Showa Denko)
Flow velocity: 0.6 mL / min

共重合体のガラス転移温度(Tg)は、0℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがより好ましい。ガラス転移温度が0℃以上であると、ハイドロゲルの材料として用いる際の使用環境下において、ハイドロゲルの流動を抑制し、所望の形状を維持することができるため好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the copolymer is preferably 0 ° C. or higher, and more preferably 10 ° C. or higher. When the glass transition temperature is 0 ° C. or higher, the flow of the hydrogel can be suppressed and the desired shape can be maintained under the usage environment when the hydrogel is used as a material, which is preferable.

なお、ガラス転移温度は、共重合体溶液をガラス基板に塗布し、50℃、減圧下にて24時間乾燥後、アセトンに再溶解させ、再度50℃、減圧下にて24時間乾燥することにより揮発成分を除去して得られた固形分についてDSC(示差走査熱量計法、測定機器:セイコーDSC6200)を用いて、窒素ガス気流下、昇温速度10℃/minでJIS−K7121に準拠し測定した中間点ガラス転移温度である。 The glass transition temperature is determined by applying a copolymer solution to a glass substrate, drying it at 50 ° C. under reduced pressure for 24 hours, redissolving it in acetone, and drying it again at 50 ° C. under reduced pressure for 24 hours. The solid content obtained by removing the volatile components is measured using DSC (differential scanning calorimetry, measuring device: Seiko DSC6200) under a nitrogen gas stream at a temperature rise rate of 10 ° C./min in accordance with JIS-K7121. It is the intermediate point glass transition temperature.

<共重合体の製造方法>
共重合体を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、配位アニオン重合などの重合方法を用いて、親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーを重合する方法が挙げられる。具体的には、親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーを10〜50質量%の濃度で重合反応に不活性な溶媒と混合した溶液に、重合開始剤を添加し、70〜120℃の温度で、5〜10時間反応させてラジカル重合する方法を用いることが好ましい。
<Method for producing copolymer>
The method for producing the copolymer is not particularly limited, and for example, a hydrophilic vinyl monomer and a hydrophobic vinyl monomer are polymerized by using a polymerization method such as radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, or coordination anionic polymerization. The method can be mentioned. Specifically, a polymerization initiator is added to a solution obtained by mixing a hydrophilic vinyl monomer and a hydrophobic vinyl monomer at a concentration of 10 to 50% by mass with a solvent inert to the polymerization reaction, and the temperature is 70 to 120 ° C. It is preferable to use a method of radical polymerization by reacting for 5 to 10 hours.

共重合体の有する各ビニルモノマー由来の構成単位の含有量(モル比)は、共重合体の原料であるビニルモノマーのモル比に対応する。したがって、共重合体の原料であるビニルモノマーの種類およびモル比を調整することにより、所定の構成単位を所定の含有量(モル比)で含む共重合体が得られる。 The content (molar ratio) of the constituent units derived from each vinyl monomer of the copolymer corresponds to the molar ratio of the vinyl monomer as a raw material of the copolymer. Therefore, by adjusting the type and molar ratio of the vinyl monomer that is the raw material of the copolymer, a copolymer containing a predetermined constituent unit in a predetermined content (molar ratio) can be obtained.

共重合体を製造する際に用いるラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−ブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、ジメチル−2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)および1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)等のアゾ系開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、およびt−ブチルパーオキシベンゾエート等の有機過酸化物が挙げられる。 Examples of the radical polymerization initiator used in producing the copolymer include 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-butyronitrile), and 2,2'. -Azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate, dimethyl-2,2-azobis (2-methylpropionate) and 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) ) Etc.; benzoyl peroxide, lauryl peroxide, octanoyl peroxide, acetyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butylperoxy Examples include acetate and organic peroxides such as t-butylperoxybenzoate.

共重合体を製造する際に用いる重合開始剤の使用量は、共重合体の原料であるビニルモノマー合計100質量部に対して、1〜15質量部が好ましく、2〜10質量部がより好ましい。 The amount of the polymerization initiator used in producing the copolymer is preferably 1 to 15 parts by mass, more preferably 2 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total vinyl monomer as a raw material of the copolymer. ..

共重合体を製造する際に用いる溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、ノルマルプロピルアセテート、ブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸3−メトキシブチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、3−メトキシブタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、乳酸エチルなどが挙げられる。 Solvents used in the production of copolymers include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, butanol, ethylene glycol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, xylene, ethyl acetate and isopropyl acetate. , Normal propyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl-3-methoxypropionate, ethylene glycol mono Butyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 3-methoxybutanol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, ethyl lactate. And so on.

共重合体を重合する際には、分子量調整を目的として、連鎖移動剤を使用しても良い。連鎖移動剤としては、具体的には、オクチルメルカプタン、ノニルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタンが挙げられる。 When polymerizing the copolymer, a chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight. Specific examples of the chain transfer agent include alkyl mercaptans such as octyl mercaptan, nonyl mercaptan, decyl mercaptan, and dodecyl mercaptan.

<ハイドロゲル>
本発明のハイドロゲルは、上記共重合体および水を含有する。ハイドロゲルの材料として上記共重合体を用いることにより、保水性、膨潤性、潤滑性等をばらつき無く所望の範囲に調整することができるため、ハイドロゲルが使用される様々な用途に適用することができる。ハイドロゲルは上記共重合体をフィルム状やペレット状等の所望の形状に加工した上で、例えば1分〜1時間程度、所定量の水に接触または浸漬することで作製することができる。吸収させる水分量や浸漬時間等は、目的とする用途におけるハイドロゲルの性能に応じて適宜調整すればよい。
<Hydrogel>
The hydrogel of the present invention contains the above-mentioned copolymer and water. By using the above-mentioned copolymer as the material of the hydrogel, the water retention, swelling property, lubricity, etc. can be adjusted within a desired range without variation, so that it can be applied to various applications in which the hydrogel is used. Can be done. The hydrogel can be produced by processing the above-mentioned copolymer into a desired shape such as a film or pellet, and then contacting or immersing the copolymer in a predetermined amount of water for, for example, about 1 minute to 1 hour. The amount of water to be absorbed, the immersion time, and the like may be appropriately adjusted according to the performance of the hydrogel in the intended application.

本発明のハイドロゲルは、さらにグリコール類および/または多価アルコール類を配合してもよい。グリコール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテル構造を有するものが挙げられる。多価アルコール類としては、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The hydrogel of the present invention may further contain glycols and / or polyhydric alcohols. Examples of glycols include those having a polyether structure such as polyethylene glycol and polypropylene glycol. Examples of polyhydric alcohols include propylene glycol, 1,3-butylene glycol, glycerin and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

ハイドロゲルを用いた具体的用途として、例えば、外科手術等の手技練習用臓器モデルに適したハイドロゲル造形体(特開2019−163473)、医療における診断・治療に用いる電極材料を生体に固定するための材料(特開2019−92530)、ドラッグデリバリーシステムに用いる薬剤の担持体(特開2018−168293)、電池のセパレーターや電解質として用いるハイドロゲル(特開2019−38923)、ソフトコンタクトレンズやカテーテル等に用いる水中環境での潤滑性向上を目的とした材料(特開2016−153894、特開2015−57081)、皮膚分泌物の採取用の皮膚粘着材(特開2019−124667)、剥離時の痛みが軽減されたシート状パック剤(特開2018−39802)、不純物等の吸着除去を目的としたハイドロゲル材料(特開2016−124855、特開2008−88110、特開平10−273434、特開2019−86505、特開2016−34006)、所定の工程でコーティング膜を作製し必要がなくなった段階でコーティング膜を除去する用途などに好適に用いる工業分野における工程材料(特開平9−139343、特開平7−185876、特開2016−34006)などが挙げられる。 Specific applications using hydrogel include, for example, a hydrogel model (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-163473) suitable for an organ model for practicing procedures such as surgery, and an electrode material used for diagnosis / treatment in medical treatment is fixed to a living body. Materials (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-92530), drug carriers used in drug delivery systems (Japanese Patent Laid-Open No. 2018-168293), hydrogels used as battery separators and electrolytes (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-38923), soft contact lenses and catheters. Materials used for improving lubricity in an aquatic environment (Japanese Patent Laid-Open No. 2016-153894, JP-A-2015-57081), skin adhesive materials for collecting skin secretions (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-124667), at the time of peeling. Sheet-shaped packs with reduced pain (Japanese Patent Laid-Open No. 2018-39802), hydrogel materials for adsorbing and removing impurities, etc. 2019-86505, JP-A-2016-34006), a process material in the industrial field that is suitably used for applications such as preparing a coating film in a predetermined step and removing the coating film when it is no longer necessary (Japanese Patent Laid-Open No. 9-139343, special feature). Kaihei 7-185876, JP-A-2016-34006) and the like can be mentioned.

本実施形態のハイドロゲルを、例えば工程材料として用いる場合、
前記共重合体と有機溶剤を混合して溶液を作製する工程、
前記溶液を基材に塗布、噴霧、またはディッピング等の方法によりコーティングし、有機溶剤を揮発させてコーティング膜を作製する工程、
加工等の所定の工程終了後に前記コーティング膜を水と接触させてハイドロゲルを形成させ、接着強度を低下させることによりハイドロゲルを除去する工程、
などの工程を経る使用方法が挙げられる。
When the hydrogel of the present embodiment is used as a process material, for example,
A step of preparing a solution by mixing the copolymer and an organic solvent,
A step of coating a base material with the solution by a method such as coating, spraying, or dipping, and volatilizing an organic solvent to prepare a coating film.
A step of removing the hydrogel by contacting the coating film with water to form a hydrogel and lowering the adhesive strength after the completion of a predetermined step such as processing.
Examples of the usage method include a process such as.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下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 and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[合成例1]
攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計及びガス導入管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)122.9gを加え、窒素置換しながら攪拌し、90℃に昇温した。次いで、ビニルカプロラクタム69.5g(0.5モル)、ヘキサン酸ビニル71.0g(0.5モル)からなるビニルモノマー混合物に、14.1gのジメチル2,2-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(重合開始剤、富士フィルム和光純薬社製、V−601(登録商標))を添加したものを、滴下ロートから2時間にわたって前記フラスコ中に滴下した。滴下終了後、90℃でさらに2時間攪拌して共重合反応を行い、共重合体溶液を得た。さらにPGMEを加え、固形分濃度30質量%の共重合体(A−1)溶液(重量平均分子量7500)を得た。親水性ビニルモノマーおよび疎水性ビニルモノマーのQ値およびe値から計算される共重合性比r1およびr2と、共重合性比の積r1×r2の値を表1に記載した。
[Synthesis Example 1]
122.9 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME) was added to a flask equipped with a stirrer, a dropping funnel, a condenser, a thermometer and a gas introduction tube, and the mixture was stirred while replacing nitrogen, and the temperature was raised to 90 ° C. Then, 14.1 g of dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate) was added to a vinyl monomer mixture consisting of 69.5 g (0.5 mol) of vinyl caprolactam and 71.0 g (0.5 mol) of vinyl chloride. ) (Polymer initiator, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601 (registered trademark)) was added dropwise to the flask over 2 hours from the dropping funnel. After completion of the dropping, the mixture was further stirred at 90 ° C. for 2 hours to carry out a copolymerization reaction to obtain a copolymer solution. Further, PGME was added to obtain a copolymer (A-1) solution (weight average molecular weight 7500) having a solid content concentration of 30% by mass. Table 1 shows the value of the product of the copolymerizability ratios r1 and r2 and the copolymerizability ratios r1 × r2 calculated from the Q value and e value of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer.

なお、固形分とは、共重合体溶液から残存モノマーと溶剤成分を除いた残分であり、固形分濃度は以下の方法にて算出した値である。 The solid content is the residue obtained by removing the residual monomer and the solvent component from the copolymer solution, and the solid content concentration is a value calculated by the following method.

<固形分濃度の算出>
質量を測ったアルミカップに共重合体(A−1)溶液0.5gを測り取り薄く延ばす。これを140℃のオーブン中に1時間放置し、共重合体(A−1)溶液の残分の質量を再び測定し、固形分濃度を算出した。
<Calculation of solid content concentration>
Weigh 0.5 g of the copolymer (A-1) solution in a mass-measured aluminum cup and spread it thinly. This was left in an oven at 140 ° C. for 1 hour, the mass of the residue of the copolymer (A-1) solution was measured again, and the solid content concentration was calculated.

[合成例2〜19]
表1〜表3に記載の配合比とする以外は合成例1と同様にして、共重合体(A−2)〜(A−19)の溶液を得た。それぞれの重量平均分子量、共重合性比、共重合性比の積の値を表1〜3に記載した。
[Synthesis Examples 2 to 19]
Solutions of copolymers (A-2) to (A-19) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the compounding ratios shown in Tables 1 to 3 were used. The values of the products of the weight average molecular weight, the copolymerization ratio, and the copolymerization ratio of each are shown in Tables 1 to 3.

[比較合成例1〜6]
表4に記載の配合比とする以外は合成例1と同様にして、共重合体(B−1)〜(B−6)の溶液を得た。それぞれの重量平均分子量、共重合性比、共重合性比の積の値を表4に記載した。
[Comparative Synthesis Examples 1 to 6]
Solutions of copolymers (B-1) to (B-6) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the compounding ratios shown in Table 4 were used. The values of the products of the weight average molecular weight, the copolymerization ratio, and the copolymerization ratio of each are shown in Table 4.

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

<共重合体の評価>
合成例1〜19および比較合成例1〜6で得られた、共重合体(A−1)〜(A−19)および共重合体(B−1)〜(B−6)を用いて、以下の方法で残存モノマー量、吸水率、膨潤度、水中動摩擦係数の測定を行った。結果を表5〜8に記載した。
<Evaluation of copolymer>
Using the copolymers (A-1) to (A-19) and the copolymers (B-1) to (B-6) obtained in Synthesis Examples 1 to 19 and Comparative Synthesis Examples 1 to 6, The amount of residual monomer, water absorption rate, swelling degree, and coefficient of dynamic friction in water were measured by the following methods. The results are shown in Tables 5-8.

<残存モノマー量の測定>
合成例で得られた共重合体溶液を、アセトンで100倍に希釈し、SHIMADZU社製ガスクロマトグラフィー2010を使用して、各種残存モノマーの量を測定した。残存モノマーの定量は各種モノマーの検量線を用いて行い、全残存モノマーの総量(質量%)を「残存モノマー量」として表5〜8に記載した。
<Measurement of residual monomer amount>
The copolymer solution obtained in the synthesis example was diluted 100-fold with acetone, and the amount of various residual monomers was measured using gas chromatography 2010 manufactured by SHIMADZU. The quantification of the residual monomer was performed using the calibration curve of various monomers, and the total amount (mass%) of the total residual monomer was shown in Tables 5 to 8 as the "residual monomer amount".

<吸水率の測定>
合成例で得られた共重合体溶液を、バーコーターを用いてガラス板に塗布し、120℃で20分加熱して溶剤を揮発させ、膜厚5μmの塗膜を作製した。作製した塗膜を、23℃の条件下で10分間の水に浸漬してハイドロゲルを作製した。ハイドロゲルを取り出して表面に付着している水分を布で拭き取った後、塗膜を削り、水分測定器(メトローム社製701KF Titrino)にて吸水率(質量%)を測定した。
<Measurement of water absorption rate>
The copolymer solution obtained in the synthesis example was applied to a glass plate using a bar coater and heated at 120 ° C. for 20 minutes to volatilize the solvent to prepare a coating film having a film thickness of 5 μm. The prepared coating film was immersed in water for 10 minutes under the condition of 23 ° C. to prepare a hydrogel. After taking out the hydrogel and wiping off the moisture adhering to the surface with a cloth, the coating film was scraped off, and the water absorption rate (mass%) was measured with a moisture measuring device (701KF Titrino manufactured by Metrohm).

<膨潤度の測定>
エバポレーターにて溶媒量を10質量%まで減らした共重合体溶液を6mm厚のテフロン(登録商標)シートで囲った剥離PETフィルム上に流し込み、100℃で減圧を行うことでで膜厚0.5mmのフィルムを作製した。前記フィルムを縦20mm×横20mmに切り出して試料とした。23℃の条件下で、試料をの水に1時間浸漬してハイドロゲルを作成した。このハイドロゲル(膨潤した試料)の縦、横の長さを測定し、等方的に膨潤したと仮定して、膨潤度(α)を以下の式により算出した。
α=(L1×L2/400)3/2 (1)
L1,L2:膨潤した試料の縦、横方向の長さ(mm)
<Measurement of swelling degree>
A copolymer solution in which the amount of solvent was reduced to 10% by mass by an evaporator was poured onto a peeling PET film surrounded by a 6 mm thick Teflon (registered trademark) sheet, and the pressure was reduced at 100 ° C. to achieve a thickness of 0.5 mm. Film was prepared. The film was cut into a length of 20 mm and a width of 20 mm to prepare a sample. The sample was immersed in water for 1 hour under the condition of 23 ° C. to prepare a hydrogel. The length and width of this hydrogel (swelled sample) were measured, and the degree of swelling (α) was calculated by the following formula, assuming that it swelled isotropically.
α = (L1 × L2 / 400) 3/2 (1)
L1, L2: Vertical and horizontal lengths (mm) of the swollen sample

<水中動摩擦係数の測定>
吸水率の測定と同様にして、膜厚5μmの塗膜を作製した。塗膜を23℃の水に浸漬させ、10分後の動摩擦係数を測定した。動摩擦係数の測定には、ピン/ディスク型の表面性測定機14DR−ANL(新東科学(株)製) を用いた。測定条件は、エッジに曲率を持たせた10mmφのSUS製平面圧子を使用し、滑り速度5mm/s、荷重400gfにて、水中における動摩擦係数を測定した。
<Measurement of underwater dynamic friction coefficient>
A coating film having a film thickness of 5 μm was prepared in the same manner as in the measurement of the water absorption rate. The coating film was immersed in water at 23 ° C., and the coefficient of dynamic friction after 10 minutes was measured. A pin / disk type surface measuring machine 14DR-ANL (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) was used to measure the coefficient of kinetic friction. As the measurement conditions, a SUS flat indenter having a curvature of 10 mmφ was used, and the coefficient of dynamic friction in water was measured at a sliding speed of 5 mm / s and a load of 400 gf.

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

Figure 2021066758
Figure 2021066758

実施例1〜19に示される通り、本発明の共重合体は残存モノマーが少なく、被着体への汚染やブリードを効果的に抑制できることがわかる。また、吸水率及び膨潤度の値が高く、かつ水中動摩擦係数が低いなど、ハイドロゲルとして優れた性能を備え、各種用途に好適に利用できることがわかる。 As shown in Examples 1 to 19, it can be seen that the copolymer of the present invention has a small amount of residual monomers and can effectively suppress contamination and bleeding on the adherend. Further, it can be seen that the hydrogel has excellent performance such as high water absorption rate and swelling degree and low underwater dynamic friction coefficient, and can be suitably used for various purposes.

一方、Q値、e値、共重合性比等の値が外れている比較例1〜6は、残存モノマー量が多かったり、吸水率が少なかったりするなど、ハイドロゲルとしての良好な性能が得られなかった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6 in which the values such as Q value, e value, and copolymerization ratio are different, good performance as a hydrogel is obtained, such as a large amount of residual monomer and a small water absorption rate. I couldn't.

本発明によれば、良好な強度を有するとともに、保水性や潤滑性に優れたハイドロゲルが得られる樹脂が提供される。該樹脂は、吸水材料、保水材量、工業材料及び生体代替材料等として、医療、食品、工業用途、建築及び土木等の様々な技術分野へ好ましく用いることができる。 According to the present invention, there is provided a resin which has good strength and can obtain a hydrogel having excellent water retention and lubricity. The resin can be preferably used as a water-absorbing material, a water-retaining material amount, an industrial material, a biological substitute material, and the like in various technical fields such as medical care, food, industrial use, construction, and civil engineering.

Claims (9)

親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)を含有する共重合体であり、
前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーのそれぞれのQ値が0.5以下、かつe値が−2.2以上であり、
前記親水性ビニルモノマーおよび前記疎水性ビニルモノマーの共重合性比r1およびr2が、以下の条件(1)および条件(2)を満たすことを特徴とする共重合体。
条件(1):0.01≦r1≦1、かつ0.1≦r2≦20
条件(2):r1×r2≦1
A copolymer containing a structural unit (a) derived from a hydrophilic vinyl monomer and a structural unit (b) derived from a hydrophobic vinyl monomer.
The Q value of each of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer is 0.5 or less, and the e value is -2.2 or more.
A copolymer characterized in that the copolymerizability ratios r1 and r2 of the hydrophilic vinyl monomer and the hydrophobic vinyl monomer satisfy the following conditions (1) and (2).
Condition (1): 0.01 ≦ r1 ≦ 1 and 0.1 ≦ r2 ≦ 20
Condition (2): r1 × r2 ≦ 1
前記Q値が0.02〜0.5であり、前記e値が−2.2〜0である請求項1に記載の共重合体。 The copolymer according to claim 1, wherein the Q value is 0.02 to 0.5 and the e value is -2.2 to 0. 前記疎水性ビニルモノマーが、脂環族ビニル、芳香族ビニル、脂肪族酸ビニルエステル、芳香族酸ビニルエステル、脂環族酸ビニルエステル、脂肪族ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテル、脂環族ビニルエーテル、およびフッ素基含有ビニルから選択される1種以上である請求項1または2に記載の共重合体。 The hydrophobic vinyl monomer is an alicyclic vinyl, an aromatic vinyl, an aliphatic acid vinyl ester, an aromatic acid vinyl ester, an alicyclic acid vinyl ester, an aliphatic vinyl ether, an aromatic vinyl ether, an alicyclic vinyl ether, and fluorine. The copolymer according to claim 1 or 2, which is one or more selected from group-containing vinyls. 前記親水性ビニルモノマーが、N−ビニルラクタム、N−ビニルアミド、ビニルスルホン酸、および水酸基含有ビニルから選択される1種以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の共重合体。 The copolymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrophilic vinyl monomer is at least one selected from N-vinyllactam, N-vinylamide, vinylsulfonic acid, and hydroxyl group-containing vinyl. 前記疎水性ビニルモノマーが、酢酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、n−ブチルビニルエーテル、およびフェニルビニルエーテルから選択される1種以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の共重合体。 The present invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrophobic vinyl monomer is at least one selected from vinyl acetate, vinyl hexanoate, vinyl pivalate, vinyl benzoate, n-butyl vinyl ether, and phenyl vinyl ether. The copolymer described. 前記親水性ビニルモノマーが、N−ビニル−ε−カプロラクタム、N−ビニル−2−ピロリドン、およびN−ビニルアセトアミドから選択される1種以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載の共重合体。 The invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrophilic vinyl monomer is at least one selected from N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinyl-2-pyrrolidone, and N-vinylacetamide. Copolymer. ガラス転移温度(Tg)が0℃以上である請求項1〜6のいずれか一項に記載の共重合体。 The copolymer according to any one of claims 1 to 6, wherein the glass transition temperature (Tg) is 0 ° C. or higher. 前記親水性ビニルモノマー由来の構成単位(a)および前記疎水性ビニルモノマー由来の構成単位(b)のモル比率(構成単位(a):構成単位(b))が20:80〜80:20である請求項1〜7のいずれか一項に記載の共重合体。 The molar ratio of the structural unit (a) derived from the hydrophilic vinyl monomer and the structural unit (b) derived from the hydrophobic vinyl monomer (constituent unit (a): structural unit (b)) is 20:80 to 80:20. The copolymer according to any one of claims 1 to 7. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の共重合体および水を含有するハイドロゲル。




A hydrogel containing the copolymer and water according to any one of claims 1 to 8.




JP2019190750A 2019-10-18 2019-10-18 Copolymer Pending JP2021066758A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019190750A JP2021066758A (en) 2019-10-18 2019-10-18 Copolymer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019190750A JP2021066758A (en) 2019-10-18 2019-10-18 Copolymer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021066758A true JP2021066758A (en) 2021-04-30

Family

ID=75636653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019190750A Pending JP2021066758A (en) 2019-10-18 2019-10-18 Copolymer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021066758A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116535571A (en) * 2023-05-29 2023-08-04 中国石油大学(北京) Hydrate kinetic inhibitor and preparation method and application thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116535571A (en) * 2023-05-29 2023-08-04 中国石油大学(北京) Hydrate kinetic inhibitor and preparation method and application thereof
CN116535571B (en) * 2023-05-29 2025-04-08 中国石油大学(北京) A hydrate kinetic inhibitor and its preparation method and application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. pH-and temperature-responsive hydrogels from crosslinked triblock copolymers prepared via consecutive atom transfer radical polymerizations
JP5405459B2 (en) Soluble silicone prepolymer
Valles et al. Equilibrium swelling and mechanical properties of hydrogels of acrylamide and itaconic acid or its esters
Tomić et al. Biocompatible and bioadhesive hydrogels based on 2-hydroxyethyl methacrylate, monofunctional poly (alkylene glycol) s and itaconic acid
EP0191237B1 (en) Aqueous emulsions containing hydrophilic silicone-organic copolymers
EP2676977B1 (en) Hydrophilic thickening agent and method of producing same
SE448545B (en) WATER-ABSORBING COMPOSITION AND USE THEREOF, AS A CARRIER FOR MEDICINAL PRODUCTS OR TRANSFER OF CATHETRES, SUTURES AND GLASS SURFACES
TW200808842A (en) Amphiphilic block copolymers
JP6041081B2 (en) Silicone prepolymer solution
JP5923852B2 (en) Macromonomer mixture, method for producing macromonomer mixture, and silicone hydrogel
JP7025749B2 (en) Shape memory hydrogel
JP5714456B2 (en) Polymerizable hyaluronic acid derivative, and hyaluronic acid hydrogel and contact lens containing the polymer
JP6939548B2 (en) Copolymers, wetting agents, medical devices and methods for their manufacture
JP2021066758A (en) Copolymer
JP7313900B2 (en) Antithrombotic material and medical device using the same
CN114981342B (en) Superabsorbent polymer film and method for preparing the same
WO2016142298A1 (en) Coating composition and uses thereof
JP2018123061A (en) Polymer-type antibacterial and antifungal agents and their use
JP2007517097A5 (en)
JP6844258B2 (en) Medical devices, manufacturing methods for medical devices, and surface treatment liquids for medical devices
US6686431B2 (en) Optical coating having low refractive index
JP7727746B2 (en) Resin composition, water-swellable film, article coated with water-swellable film, and method for producing water-swellable film
JP5679189B2 (en) Thermoresponsive polymer gel
JP7665973B2 (en) Hydrophilizing agents for elastomers
JP2017165816A (en) Acetylamino group-containing cured resin and cured product thereof