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JPH06306122A - 感熱性高分子化合物及びその製造方法 - Google Patents

感熱性高分子化合物及びその製造方法

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Publication number
JPH06306122A
JPH06306122A JP12202293A JP12202293A JPH06306122A JP H06306122 A JPH06306122 A JP H06306122A JP 12202293 A JP12202293 A JP 12202293A JP 12202293 A JP12202293 A JP 12202293A JP H06306122 A JPH06306122 A JP H06306122A
Authority
JP
Japan
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polymer compound
temperature
poly
heat
acrylamide
Prior art date
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Granted
Application number
JP12202293A
Other languages
English (en)
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JPH0742336B2 (ja
Inventor
Shoji Ito
昭二 伊藤
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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 Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP12202293A priority Critical patent/JPH0742336B2/ja
Publication of JPH06306122A publication Critical patent/JPH06306122A/ja
Publication of JPH0742336B2 publication Critical patent/JPH0742336B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/52Amides or imides
    • C08F20/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F20/58Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-acryloylmorpholine

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式 【化1】 で表される繰り返し単位から成り、テトラヒドロフラン
溶液における27℃の温度での極限粘度〔η〕が0.0
1〜6.0に相当する分子量を有する感熱性高分子化合
物及びその製造方法。 【効果】この高分子化合物は熱刺激に応じ低温域で水に
溶解し高温域で水に不溶となる性質を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な水中で相転移す
る感熱性高分子化合物及びその製造方法に関するもので
ある。さらに詳しく言えば、本発明は、遮光体、温度サ
ンサー、吸着剤、更には玩具、インテリア、捺染剤、デ
ィスプレイ、分離膜、メカノケミカル材料に利用しうる
水中で相転移する感熱性高分子化合物及びこのものを効
率よく製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水溶性高分子化合物の中には、水溶液状
態においてある温度(転移温度又は曇点)以上では析出
白濁化し、その温度以下では溶解透明化するという特殊
な可逆的溶解挙動を示すものがあり、このものは、親水
性−疎水性熱可逆型高分子化合物あるいは感熱性高分子
化合物とも呼ばれ、近年、温室などの遮光体、温度セン
サーあるいは非イオン界面活性剤の吸着剤などの材料と
して注目されるようになってきた。
【0003】このような感熱性高分子化合物としては、
これまでポリ酢酸ビニル部分けん化物、ポリビニルメチ
ルエーテル、メチルセルロース、ポリエチレンオキシ
ド、ポリビニルメチルオキサゾリディノン及びポリアク
リルアミド誘導体などが知られている。
【0004】これらの感熱性高分子化合物の中でポリア
クリルアミド誘導体は、水中で安定であり、かつ比較的
安価に製造しうるので、特に有用であり、これまでポリ
(N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピ
ル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピル
(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピル
(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N、N−ジエチルア
クリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリ
ルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアク
リルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルア
クリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピペリジ
ン)、ポリ(N−アクリロイルピロリジン)、ポリ(N
−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド)、
ポリ(N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミ
ド)、ポリ(N−エトキシプロピル(メタ)アクリルア
ミド)、ポリ(N−イソプロポキシプロピル(メタ)ア
クリルアミド)、ポリ(N−エトキシエチル(メタ)ア
クリルアミド)、ポリ(N−(2,2−ジメトキシエチ
ル)−N−メチルアクリルアミド)、ポリ(N−1−メ
チル−2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド)、
ポリ(N−1−メトキシメチルプロピル(メタ)アクリ
ルアミド)、ポリ(N−(1,3−ジオキソラン−2−
イルメチル)−N−メチルアクリルアミド)、ポリ(N
−8−アクリロイル−1,4−ジオキサ−8−アザ−ス
ピロ〔4・5〕デカン)等が知られている。
【0005】しかしながら、これらの感熱性高分子化合
物は、例えば温度センサーや遮光体等に利用しようとし
ても、転移温度が限られたものとなり、目的に応じて任
意に選択することができず適用範囲が制限されるのを免
れなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような事情のもとで、感熱性高分子化合物の利用範囲を
拡大すべく、水中で熱刺激により相転移する感熱性高分
子化合物及びその製造方法を提供することを目的として
なされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水中で相
転移する感熱性高分子化合物を開発するために鋭意研究
を重ねた結果、一般式
【化1】で表されるビニル化合物をラジカル重合して得
られる、一般式
【化2】で表される繰り返し単位から成り、テトラヒド
ロフラン溶液における27℃の温度での極限粘度〔η〕
が0.01〜6.0に相当する分子量を有する高分子化
合物は、水中で相転移する感熱性高分子化合物であるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。
【0008】本発明の高分子化合物は、文献未載の新規
化合物、ポリ(N−2−イソプロポキシエチルアクリル
アミド)及びポリ(N−2−イソプロポキシエチルメタ
クリルアミド)であって、上記のビニル化合物をラジカ
ル重合させることにより容易に製造することができる。
【0009】これらビニル化合物、すなわちN−2−イ
ソプロポキシエチルアクリルアミド及びN−2−イソプ
ロポキシエチルメタクリルアミドも新規化合物であり、
例えば一般式
【化3】 に従い、アクリル酸クロリドあるいはメタクリル酸クロ
リドと2−アミノエチルイソプロピルエーテルとトリエ
チルアミンとを、0〜10℃に保った溶媒中において反
応させるか、あるいは一般式
【化4】 に従い、アクリル酸クロリドあるいはメタクリル酸クロ
リドと2−アミノエチルイソプロピルエーテルとを、0
〜10℃に保った溶媒中において反応させることによっ
て得ることができる。
【0010】これらの方法のおいて用いる溶媒について
は、アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリドに対し
て不活性であれば特に制限はなく、一般にはベンゼン、
アセトン、トルエン等が用いられる。反応温度について
は、高すぎると副反応が起こるので、0〜10℃の範囲
において反応させることが好ましい。
【0011】このようにして得られた反応混合物から、
目的化合物を単離するには、通常まずろ過などによっ
て、トリエチルアミン塩酸塩又は2−アミノエチルイソ
プロピルエーテル塩酸塩を除去したのち、ロータリーエ
バポレーターを用いてろ過から溶媒を留去し、ついで常
法により減圧蒸留させて精製する。この際、必要に応じ
さらに減圧蒸留を繰り返して高純度のものにすることが
できる。
【0012】このようにして得られたN−2−イソプロ
ポキシエチルアクリルアミドは(沸点118℃/2mm
Hg)無色の液体であり、水、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロ
ホルム、ベンゼン等の溶媒に可溶で、n−ヘキサン、n
−ヘプタンには不溶である。
【0013】またN−2−イソプロポキシエチルメタク
リルアミドは(沸点108℃/1mmHg)無色の液体
であり、水、メチルアルコール、エチルアルコール、ア
セトン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ベンゼン
等の溶媒に可溶で、n−ヘキサン、n−ヘプタンには不
溶である。
【0014】本発明の水中で相転移する感熱性高分子化
合物は、前記のN−2−イソプロポキシエチルアクリル
アミドあるいはN−2−イソプロポキシエチルメタクリ
ルアミドをラジカル重合することにより、製造すること
ができるが、この重合は通常、溶液重合法や塊状重合法
により、過酸化ベンゾイル、過酢酸のような過酸化物や
アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物を重合
開始剤として用い、あるいは紫外線、放射線、電子線、
プラズマなどの活性線の照射によって行うことができ
る。この際の重合開始剤の使用量としては、単量体の重
量に基づき、0.005〜5重量%、特に0.001〜
2重量%範囲が適当である。
【0015】特に好適なのは溶液重合法により、N−2
−イソプロポキシエチルアクリルアミドあるいはN−2
−イソプロポキシエチルメタクリルアミドを有機溶媒中
に1〜80重量%の濃度で溶解し、重合させる方法であ
る。このような溶液重合法に用いられる溶媒については
N−2−イソプロポキシエチルアクリルアミドあるいは
N−2−イソプロポキシエチルメタクリルアミドと溶解
するものであればよく特に制限はない。例えば、水、ア
ルコール類、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホ
ルム、ベンゼン、酢酸アルキル類などを挙げることがで
き、これらは、単独で用いてもよいし、場合により2種
以上組み合わせて用いてもよい。
【0016】本発明の高分子化合物は、−CONH−
基、 −CH2 −O−基、−CH2基、−CH3基等を有
するので、赤外線吸収スペクトルなどによって同定する
ことができる。また、その重合度については、テトラヒ
ドロフラン溶液における27℃の温度での極限粘度
〔η〕が0.01〜6.0の範囲のものが実用的であ
る。さらに各種溶媒に対する溶解性については、冷水、
メタノール、アセトン、ベンゼン、テトラヒドロフラ
ン、酢酸メチル、酢酸エチル、エチレングリコール、ク
ロロホルム等には溶解、シクロヘキサン、n−ヘキサ
ン、n−ヘプタンなどには不溶である。
【0017】本発明の高分子化合物は、水中では転移温
度未満で溶解し、また転移温度以上で不溶となる性質を
持つ。例えばこの高分子化合物の1%水溶液の転移温度
は、分子量や溶液濃度によっても異なるが、ポリ(N−
2−イソプロポキシエチルアクリルアミド)では15〜
18℃、ポリ(N−2−イソプロポキシエチルアクリル
アミド)では21〜23℃である。
【0018】
【発明の効果】本発明の高分子化合物は、文献未載の高
分子化合物であって、低温域で水に溶解し高温域で水に
不溶となる性質を持つ。これらの高分子は、例えば、温
室等の遮光体、温度センサー、さらには玩具、インテリ
ア、捺染剤、ディスプレイ、分離膜、化粧品基材、メカ
ノケミカル素子材料等に利用することができる。
【0019】
【実施例】次に参考例及び実施例により本発明をさらに
詳細に説明する。
【0020】参考例1 2l容三角フラスコにトリエチルアミン(30.71g)、2
−アミノエチルイソプロピルエーテル(31.00g)及びト
ルエン(450ml)を入れ、氷冷して、内容液を10℃
以下の温度に保ち、かき混ぜながら、アクリル酸クロリ
ド(24.9ml)をトルエン(50ml)で希釈して滴下漏
斗から約3時間かけてゆっくり滴下した。滴下完了後、
反応液を一昼夜冷蔵庫に放置し反応を完了させた後、ろ
過し、ロータリーエバポレータを用いて、トルエンを溜
去し、粗N−2−イソプロポキシエチルアクリルアミド
を濃縮した。ついで常法により減圧蒸留して沸点118
℃/2mmHgの液状物質27.54gを得た。
【0021】この物質の赤外線吸収スペクトルを図1
に、赤外線スペクトル分析及び質量スペクトル分析の結
果を、表1及び表2に示す。
【表1】
【表2】
【0022】以上の分析結果から、N−2−イソプロポ
キシエチルアクリルアミドであることが確認された。
【0023】参考例2 2l容三角フラスコにトリエチルアミン(30.71g)、2
−アミノエチルイソプロピルエーテル(31.00g)及びト
ルエン(450ml)を入れ、氷冷して、内容液を10℃
以下の温度に保ち、かき混ぜながら、メタクリル酸クロ
リド(24.9ml)をトルエン(50ml)で希釈して滴下
漏斗から約3時間かけてゆっくり滴下した。滴下完了
後、反応液を一昼夜冷蔵庫に放置し反応を完了させた
後、ろ過し、ロータリーエバポレータを用いて、トルエ
ンを溜去し、粗N−2−イソプロポキシエチルアクリル
アミドを濃縮した。ついで常法により減圧蒸留して沸点
108℃/1mmHgの液状物質41.76gを得た。
【0024】この物質の赤外線吸収スペクトルを図4
に、赤外線スペクトル分析及び質量スペクトル分析の結
果を、表3及び表4に示す。
【表3】
【表4】
【0025】以上の分析結果から、N−2−イソプロポ
キシエチルメタクリルアミドであることが確認された。
【0026】実施例1 参考例1で得たビニルモノマーの高分子化合物を製造し
た。N−2−イソプロポキシエチルアクリルアミド1.
93g、ベンゼン20ml及びAIBN0.02gをア
ンプルに入れ、このアンプルを真空ラインに接続し減圧
下で凍結、解凍を繰り返しアンプル内の酸素を除去した
後、このアンプルを封管した。重合反応はこのアンプル
を50℃で9時間加熱して行った。生成ポリマーは、反
応溶媒とともにn−ヘキサン中に混合して単離した。つ
いで水に溶かしたのち、凍結乾燥を行い、ポリマーを得
た。収量=1.86g。
【0027】この高分子化合物の赤外線吸収スペクトル
を図2に示す。ビニルモノマーの赤外線吸収スペクトル
と高分子化合物のそれとの比較により、1627CM-1
のビニル基が消滅し高分子化合物の生成が確認された。
【0028】得られた高分子化合物については、テトラ
ヒドロフラン溶液とし、ウベローデ粘度計を用いて27
℃で粘度測定し、極限粘度〔η〕を求めた。極限粘度
〔η〕=0.65。
【0029】また、熱刺激による水溶液の光透過率の測
定から、感熱特性を調べた。1重量%濃度の水溶液の波
長500nmでの光透過率を、温度コントローラー付分光光
度計を用いて昇温速度1℃/分、降温速度1℃/分で測
定した。実施例1の重合体の水溶液の透過率−温度曲線
を図3に示す。この中で実線は昇温時、点線は降温時の
データである。転移温度は、昇温時の水溶液の光透過率
が初期透過率の0.5となる温度(TL)から求めた。
L=15.0℃
【0030】実施例2 N−2−イソプロポキシエチルアクリルアミド1.93
g、メタノール20ml及びAIBN0.02gをアン
プルに入れ、このアンプルを真空ラインに接続し減圧下
で凍結、解凍を繰り返しアンプル内の酸素を除去した
後、このアンプルを封管した。重合反応はこのアンプル
を50℃で24時間加熱して行った。生成ポリマーは、
脱溶媒の後アセトン溶液としn−ヘキサン中に混合して
単離した。ついで水に溶かしたのち、凍結乾燥を行い、
ポリマーを得た。収量=1.77g。
【0031】以下実施例1と全く同じ方法で高分子化合
物の生成を確認した。テトラヒドロフラン溶液中27℃で
の極限粘度〔η〕=0.26。
【0032】実施例1と同様にして水溶液の転移温度を
求めた。TL=17.6℃。
【0033】実施例3 参考例2で得たビニルモノマーの高分子化合物を製造し
た。N−2−イソプロポキシエチルメタクリルアミド
1.93g、ベンゼン20ml及びAIBN0.02g
をアンプルに入れ、このアンプルを真空ラインに接続し
減圧下で凍結、解凍を繰り返しアンプル内の酸素を除去
した後、このアンプルを封管した。重合反応はこのアン
プルを50℃で24時間加熱して行った。生成ポリマー
は、反応溶媒とともにn−ヘキサン中に混合して単離し
た。ついで水に溶かしたのち、凍結乾燥を行い、ポリマ
ーを得た。収量=1.36g。
【0034】この高分子化合物の赤外線吸収スペクトル
を図2に示す。ビニルモノマーの赤外線吸収スペクトル
と高分子化合物のそれとの比較により、1621CM-1
のビニル基が消滅し高分子化合物の生成が確認された。
以下実施例1と全く同じ方法で高分子化合物の生成を確
認した。テトラヒドロフラン溶液中27℃での極限粘度
〔η〕=0.12。実施例1と同様にして水溶液の転移
温度を求めた。TL=22.0℃。
【0035】実施例4 N−2−イソプロポキシエチルメタクリルアミド1.9
2g、メタノール20ml及びAIBN0.02gをア
ンプルに入れ、このアンプルを真空ラインに接続し減圧
下で凍結、解凍を繰り返しアンプル内の酸素を除去した
後、このアンプルを封管した。重合反応はこのアンプル
を50℃で24時間加熱して行った。生成ポリマーは、
脱溶媒の後アセトン溶液としn−ヘキサン中に混合して
単離した。ついで水に溶かしたのち、凍結乾燥を行い、
ポリマーを得た。収量=1.77g。
【0036】以下実施例1と全く同じ方法で高分子化合
物の生成を確認した。テトラヒドロフラン溶液中27℃
での極限粘度〔η〕=0.07。実施例1と同様にして
水溶液の転移温度を求めた。TL=22.0℃。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1のビニルモノマーの赤外線吸収スペク
トル。
【図2】実施例1の高分子化合物の赤外線吸収スペクト
ルを示す。
【図3】実施例1の高分子化合物の1重量%水溶液にお
ける透過率−温度曲線。
【図4】参考例2のビニルモノマーの赤外線吸収スペク
トル。
【図5】実施例3の高分子化合物の赤外線吸収スペクト
ルを示す。
【図6】実施例3の高分子化合物の1重量%水溶液にお
ける透過率−温度曲線。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 で表されるビニル化合物をラジカル重合させることを特
    徴とする一般式 【化2】 で表される繰り返し単位から成り、テトラヒドロフラン
    溶液における27℃の温度での極限粘度〔η〕が0.0
    1〜6.0に相当する分子量を有する感熱性高分子化合
    物の製造方法。
  2. 【請求項2】 一般式 【化2】で表される繰り返し単位から成り、テトラヒド
    ロフラン溶液における27℃の温度での極限粘度〔η〕
    が0.01〜6.0に相当する分子量を有する感熱性高
    分子化合物。
JP12202293A 1993-04-26 1993-04-26 感熱性高分子化合物及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0742336B2 (ja)

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