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高分子直接グラフトナノ粒子

国内特許コード P110005704
整理番号 S2010-0457-N0
掲載日 2011年8月29日
出願番号 特願2010-029245
公開番号 特開2011-162718
登録番号 特許第5540332号
出願日 平成22年2月12日(2010.2.12)
公開日 平成23年8月25日(2011.8.25)
登録日 平成26年5月16日(2014.5.16)
発明者
  • 有田 稔彦
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 高分子直接グラフトナノ粒子
発明の概要 【課題】修飾剤を用いない簡便な方法で製造することが可能な無機ナノ粒子・高分子複合材料、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】金属酸化物、金属窒化物又は窒化物セラミックスからなる無機ナノ粒子の表面に高分子がグラフト重合している無機ナノ粒子-高分子複合材料。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要



ナノ粒子と高分子樹脂材料とのコンポジットマテリアルは、その相反機能を同時発現させうる可能性から、近年大変注目度が高い材料のひとつである。従来のコンポジット作成法は、単純混和、粒子表面に樹脂と相溶性の良い表面処理を施し混和、粒子表面修飾膜に高分子鎖を直接グラフトすることでコンポジット作製という順序で、進歩を続けてきた。これらの方法の中で、高分子鎖と粒子をグラフトする手法は、これまでの他のどの手法よりも安定かつ、無機フィラー高充填コンポジット作成ができる点で優れている。ところが、これまでは無機表面と高分子鎖の間に接合剤を用いないとグラフトができず、これが原因で、ナノ粒子が本来持つ物性、機能が失われる、高充填化に限界が生じる、プロセスが多段階になりコスト面でも不利になる等々の問題があった。





特許文献1から3には、高温高圧水を反応場とすることで、金属酸化物微粒子表面と有機物との間で強結合せしめて有機修飾金属酸化物微粒子を得ることができ、得られた有機修飾金属酸化物微粒子は、優れた性状・特性・機能を発揮することが記載されている。





特許文献4には、繊維状またはほぼ球状のシリカ質材料(例えば、ガラス繊維)の表面に水溶性ポリマー(例えば、ポリアクリルアミド)がグラフト重合して成る複合材料が記載されている。特許文献4に記載の複合材料は、繊維状またはほぼ球状のシリカ質材料を無機ガスを用いて低温プラズマ処理した後、水溶性ポリマーの原料となるモノマーの溶液を前記プラズマ処理後のシリカ質材料と反応させて該シリカ質材料の表面に水溶性ポリマーをグラフト重合させることによって製造されるものである。

産業上の利用分野



本発明は、高分子がグラフト重合したナノ粒子、及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属酸化物、金属窒化物又は窒化物セラミックスからなる無機ナノ粒子の表面をオゾン(UVオゾン)処理又はプラズマ処理することにより導入された重合開始点から、高分子が修飾剤を介さずにグラフト重合している、無機ナノ粒子-高分子複合材料であって、金属酸化物、金属窒化物又は窒化物セラミックスからなる無機ナノ粒子の表面にラジカル重合開始点を持たせる処理を行い、次いで当該無機ナノ粒子の表面に高分子をリビングラジカル重合によりグラフト重合させることにより製造される無機ナノ粒子-高分子複合材料。

【請求項2】
重合開始点が、無機ナノ粒子の表面をオゾン(UVオゾン)処理することにより導入された重合開始点である、請求項1に記載の無機ナノ粒子-高分子複合材料。

【請求項3】
粒径が3nmから10000nmである、請求項1又は2に記載の複合材料。

【請求項4】
無機ナノ粒子の1粒子あたり1~5000分子の高分子がグラフト重合している、請求項1からの何れかに記載の無機ナノ粒子-高分子複合材料。

【請求項5】
無機ナノ粒子の表面にグラフト重合している高分子の数平均分子量(Mn)が10,000~1,000,000g/molであり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.0~1.5である、請求項1からの何れかに記載の無機ナノ粒子-高分子複合材料。

【請求項6】
無機ナノ粒子が、Al2O3、CeO2、CoO、Co3O4、Eu2O3、Fe2O3、Fe3O4、Gd2O3、In2O3、NiO、TiO2、Y2O3、ZnO、ZrO2、BaTiO3、AlN、TiN、又はBNである、請求項1からの何れか1項に記載の複合材料。

【請求項7】
高分子がポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、又はポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) である、請求項1からの何れか1項に記載の複合材料。

【請求項8】
金属酸化物、金属窒化物又は窒化物セラミックスからなる無機ナノ粒子の表面をオゾン(UVオゾン)処理又はプラズマ処理することによりラジカル重合開始点を導入する処理を行う工程、及びラジカル重合開始点を有する無機ナノ粒子の表面に高分子をリビングラジカル重合によりグラフト重合させる工程を含む、請求項1からの何れかに記載の無機ナノ粒子-高分子複合材料の製造方法。

【請求項9】
無機ナノ粒子の表面をオゾン(UVオゾン)処理することによりラジカル重合開始点を導入する、請求項に記載の方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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