JPH1177908A - 高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法 - Google Patents
高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH1177908A JPH1177908A JP26779297A JP26779297A JPH1177908A JP H1177908 A JPH1177908 A JP H1177908A JP 26779297 A JP26779297 A JP 26779297A JP 26779297 A JP26779297 A JP 26779297A JP H1177908 A JPH1177908 A JP H1177908A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- ultrafine
- particles
- charged
- particle
- 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.)
- Granted
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 131
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 6
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 54
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 54
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 19
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 9
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 6
- 229920002518 Polyallylamine hydrochloride Polymers 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 4
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 3
- 229940006186 sodium polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 2
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000010556 emulsion polymerization method Methods 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N vinyl-ethylene Natural products C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
的にはセンサーや診断用の試験担体等に利用可能な高分
子超微粒子吸着構造体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 高分子超微粒子吸着構造体は、基板表面
に形成された荷電性高分子薄膜上に荷電性高分子超微粒
子が実質的に均一に分散して吸着してなる。その製法
は、基板上に荷電性高分子薄膜を形成後、荷電性高分子
超微粒子の分散液中に浸漬し、荷電性高分子超微粒子を
静電相互作用により実質的に均一に分散させて薄膜上に
吸着させることからなる。荷電性高分子薄膜は、カチオ
ン性の電荷を有する水溶性高分子と、アニオン性の電荷
を有する水溶性高分子とが少なくとも一層ずつ交互に積
層してなるのが好ましい。
Description
着構造体及びその製造方法に関し、特に電子材料や光学
的材料等の機能性材料、各種センサー、診断試薬用担体
等に利用可能な高分子超微粒子吸着構造体及びその製造
方法に関する。
の大きな高分子超微粒子は従来より塗料、接着剤、クロ
マトグラフィーの固定相、化粧品、医薬品等多くの分野
における利用可能性が期待されており、これまでにポリ
スチレンラテックス、アクリルラテックス等種々の単分
散性ラテックスが実用化されている。
しては、高分子超微粒子の乳化・分散液を基板上に塗工
したものや、電着塗装により高分子超微粒子を基板上に
吸着あるいは凝集・堆積させたもの等が実用化されてい
る。しかしながら、このような方法で作製された高分子
超微粒子の集積体は、超微粒子の分散均一性が不十分で
あり、機能的にも超微粒子としての特性が発揮されない
という問題がある。
微粒子の積層技術としては、荷電ポリマーの静電複合化
法を使って超薄膜を作製する方法が報告されている。こ
のような方法は、具体的には鎖状ポリマー、タンパク
質、又は金属アルコキシドや(Chem. Lett. , 125 頁,
1996年)、シリカ等の酸化物粒子(Chem. Lett., 125
頁,1997 年)を静電相互作用を利用して積層するもので
ある。
ポリスチレン微粒子の配列化(特開平6-277501号、特開
平8-229474号、Langmuir, 12巻,1303 頁, 1996年)、電
場印加(Science , 272 巻,706 頁, 1996 年)等によ
る高分子微粒子の集積化の技術が検討されている。これ
らの技術によって得られる高分子超微粒子の集積体は、
装飾用途(特開平8-234007号)や光学用途(J.Colloid
Interface Sci.,144巻,2号,538 頁,1991年)等へ
の応用が検討されている。
子超微粒子を最密充填又は凝集状態で集積・積層するも
のであり、高分子超微粒子の集積密度を制御し、高分子
超微粒子を均一に分散させつつ基板上に吸着させる方法
は実現されていない。
凝集させることなく実質的に均一に分散して、単層で基
板上に吸着させた高分子超微粒子吸着構造体、及びその
製造方法を提供することである。
の結果、本発明者等は、基板上に形成された荷電性高分
子薄膜上に、荷電性高分子超微粒子を静電的な相互作用
を主な駆動力として実質的に均一に吸着させることによ
り、センサーや試薬用担体を始めとして、電子材料、光
学材料等に利用可能な高分子超微粒子吸着構造体が得ら
れることを発見し、本発明を完成した。
造体は、基板表面に形成された荷電性高分子薄膜上に、
荷電性高分子超微粒子が実質的に均一に分散して吸着し
ていることを特徴とする。
製造方法は、荷電性高分子薄膜を形成した基板を、荷電
性高分子超微粒子の分散液中に浸漬し、前記荷電性高分
子薄膜上に前記荷電性高分子超微粒子を静電相互作用に
より実質的に均一に分散して吸着させることを特徴とす
る。
や保護コロイドの存在下又は界面活性剤の不存在下で、
乳化重合によって調製することができる。乳化重合法に
より、真球度の高い高分子超微粒子を得ることができ
る。素材としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、メタクリル酸エステル/アクリル酸エステル共
重合体、スチレン/アクリル酸エステル共重合体、ポリ
酢酸ビニル、酢酸ビニル/メタクリル酸エステル共重合
体、酢酸ビニル/アクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン/ブタジエン共重合体(SB)、アクリロニトリル/
ブタジエン共重合体(NB)、メチルメタクリレート/
ブタジエン共重合体(MB)、ポリブタジエン、ポリク
ロロプレン、これらのブレンド又はこれらの3元系以上
の共重合体を挙げることができる。
した官能基、重合開始剤断片、界面活性剤、又は保護コ
ロイドの電荷によって荷電性を示す。表面にカルボキシ
ル基、水酸基、スルホン基等の官能基又はアニオン性界
面活性剤が結合したアニオン性高分子超微粒子はアニオ
ン性を示し、表面にアミノ基、4級アンモニウム塩基等
の官能基又はカチオン性界面活性剤が結合したカチオン
性高分子超微粒子はカチオン性を示す。
に数nm〜数十μmとすることができるが、作業性や分散
性等の観点から粒径のばらつきを小さくするのが好まし
い。平均粒径は10nm〜10μmの範囲が好ましく、50nm〜
3μmの範囲がより好ましく、70nm〜2μmの範囲が最
も好ましい。なお粒径は電子顕微鏡、レーザー光散乱法
等により測定することができる。
高分子超微粒子吸着構造体の用途により異なるが、いず
れの場合でも高分子超微粒子の粒径分布(C.V.)値は20
%以下であるのが好ましく、15%以下であるのがより好
ましい。特に高度の単分散性が要求される場合には、C.
V.値は5%以下、さらに3%以下であるのが好ましい。
C.V.値が20%を超えると、粒径のばらつきが大きくな
り、高分子超微粒子集合体の構造が不均一になるため好
ましくない。粒径分布(C.V.)は、平均粒径(R)の測
定値と標準偏差(S.D.)とから、C.V.=S.D./R(%)
の式により算出する。
水、又は水に水溶性高分子、界面活性剤又は水溶性塩類
等を溶解した溶液に懸濁して用いるのが好ましい。この
ような荷電性高分子超微粒子の分散液の市販品として
は、例えばSTANDEX SC、IMMUTEXG 、及び MPP(いずれ
も日本合成ゴム(株)製)、エスタポール(ローヌ・プ
ーラン社製)、ポリビード(フナコシ(株)製)等が挙
げられる。
微粒子を単層で吸着するとともに、基板の凹凸を覆って
表面を平坦化する。
保するとともに表面上の荷電分布を均一にするために、
カチオン性の水溶性高分子とアニオン性の水溶性高分子
とをそれぞれ少なくとも一層ずつ交互に積層することに
より形成するのが好ましい。得られた積層体はコンプレ
ックスを形成して水に不溶化しており、安定である。荷
電性高分子薄膜の厚さは3nm〜1μmとするのが好まし
く、5nm〜0.1 μmとするのがより好ましい。
ル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エ
ステル系、ポリスチレン系等の高分子にイオン性官能基
が結合したものである。イオン性官能基としては、ス
ルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基等のアルカリ金
属塩又はアルカリ土類金属塩(アニオン性)、又は1
級〜3級のアミノ基の塩酸塩、4級アンモニウム塩基
(カチオン性)等が挙げられる。このような荷電性高分
子の具体例を以下に例示する。
れるポリアリルアミン塩酸塩。
れるポリトリメチルアンモニウムメチルスチレンクロラ
イド。
れるポリアクリル酸2-トリメチルアンモニウムエチルエ
ステルクロライド。
れるポリスチレンスルホン酸ナトリウム。
れるポリアミンサルホン。
は、基板の表面上に前記荷電性高分子を塗布する方
法、好ましくはカチオン性とアニオン性それぞれの荷電
性高分子溶液を交互に基板の表面上に塗布(乾燥)する
方法、他のプラスチック材料に荷電性高分子を混練し
成形する方法等が挙げられる。
分子鎖中の電荷が水中で分離するのを促進させるととも
に、基板表面あるいは薄膜表面へ吸着及び堆積する速度
を向上させるために、アルカリ金属やアルカリ土類金属
のハロゲン化物等の電解質を共存させるのが好ましい。
電解質を共存させることにより、未添加の時に比較して
粒子の吸着速度や分散性が向上する。電解質の具体例と
しては、LiCl、LiBr、LiI 、NaCl、NaBr、NaI 、KCl 、
KBr 、KI、MgCl 2、MgBr 2、MgI 2 、CaCl 2、CaBr 2、
CaI 2 等が挙げられるが、NaCl、NaBr、KCl 、KBr 等の
1価の塩が好ましい。電解質の濃度は0.01〜10Mの範囲
であるのが好ましく、0.02〜5Mの範囲であるのがより
好ましい。0.01M未満であると共存による効果が小さ
く、10Mを超えると過剰となるため好ましくない。
属、セラミックス、黒鉛や炭素繊維等の炭素系材料、も
しくは雲母、カオリン、モンモリロナイト等の粘土鉱物
のケイ酸塩類、及びこれらの複合体等が挙げられる。基
板の形状は、表面が十分に平滑であれば特に限定されな
い。
子超微粒子が分散した液中に荷電性高分子薄膜を形成し
た基板を浸漬する方法が好ましい。例えばカチオン性の
高分子超微粒子を使用する場合、それを分散した液中に
アニオン性の水溶性高分子からなる薄膜(又はその表面
層)を有する基板を浸漬すると、前記カチオン性高分子
超微粒子が静電相互作用により表面に吸着する。またア
ニオン性の高分子超微粒子を使用する場合には、カチオ
ン性の水溶性高分子からなる薄膜(又はその表面層)を
有する基板を浸漬すると、同様に静電相互作用により前
記アニオン性高分子超微粒子が表面に吸着する。
7 〜1015個/mlの範囲が好ましい。吸着量は分散濃度が
増すことによって増加する。分散媒は水、特に純水が好
ましいが、荷電性高分子超微粒子の荷電性を損なわず、
浸潤しないものであれば他の極性溶媒でも使用すること
ができる。
ために、浸漬温度は0〜60℃程度の範囲が好ましい。分
散媒が水である場合、浸漬温度は1〜30℃程度の範囲が
より好ましく、1〜15℃程度の温度範囲がさらに好まし
い。温度が高過ぎると荷電性高分子超微粒子が種類によ
っては分散液中で会合し易くなり、荷電性高分子超微粒
子は実質的に均一に分散して薄膜に吸着しない。
成するために、浸漬時間は1分〜3時間の範囲が好まし
い。この範囲において吸着量は浸漬時間の経過とともに
増加する。ただし他の浸漬条件によってはさらに長時間
浸漬してもよく、吸着平衡に達した後の吸着量はほとん
ど変化しないと推測される。
粒子としての特性を発揮させるために、荷電性高分子超
微粒子は実質的に均一な分散状態で吸着させる。ここで
「実質的に均一」とは、吸着した超微粒子の相当数が実
質的に接触していないことを意味し、各粒子間の距離が
一定である必要はない。具体的には、荷電性高分子薄膜
に吸着している荷電性高分子超微粒子のうち、単粒子で
吸着しているものの割合を単粒子率とすると、単粒子率
は30%以上であるのが好ましく、特に40%以上が好まし
い。30%以上の単粒子率で吸着させると、高分子超微粒
子層は単層となる。
子超微粒子の分散液中に所定時間浸漬した後、取り出
し、室温あるいは加熱下で、静置あるいは窒素, アルゴ
ン等の不活性ガスや空気等を送風して乾燥する。高分子
超微粒子は比表面積が大きいため、その吸着量に応じて
高分子超微粒子吸着構造体の表面積も大きくなる。
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
)を用い、この基板をカチオン性の水溶性高分子とし
てポリアリルアミン塩酸塩(重量平均分子量Mw:8,500
〜11,000)の0.02mol %水溶液、及びアニオン性の水溶
性高分子としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(重
量平均分子量Mw:70,000)の0.02mol %水溶液に交互に
20℃で3回ずつ浸漬し、QCM の金電極表面に厚さ約6nm
の高分子薄膜を形成した。なおそれぞれの水溶液には2
MのNaClを添加した。高分子薄膜表面をカチオン性にす
るために、最後の浸漬液をポリアリルアミン塩酸塩水溶
液とした。
子(表面電荷アニオン性、ポリビード(フナコシ(株)
製))を、それぞれ(a) 19×1010個/ml、(b) 3.8 ×10
10個/ml、及び(c) 7.6 ×109 個/mlの濃度で純水中に
分散した20℃の液中に、上記高分子薄膜被覆電極を0〜
60分間浸漬し、その間基板表面の振動数変化ΔFをQCM
によりモニターした。電極表面の単位面積当たりのポリ
スチレン超微粒子の吸着重量Δm/S(ng/cm2 )は、
QCM によりモニターした振動数変化ΔFをもとに、以下
の関係式(6) : −ΔF= 0.87×Δm ・・・(6) (但しΔFは振動数変化を表し、Δm は吸着重量(ng)
を表す。)と電極表面積S(0.32cm2 )とから算出し
た。結果を図1に示す。図1から明らかなように、ポリ
スチレン超微粒子の吸着量は短時間の浸漬で急増した。
の濃度で分散した水中に高分子薄膜被覆電極を60分間浸
漬して作製したポリスチレン超微粒子吸着構造体を乾燥
後、薄膜表面のポリスチレン超微粒子をSEM(5,000
倍)観察した。結果を図2に示す。
接微粒子が接触しない状態で)で吸着しているポリスチ
レン超微粒子の単粒子率は約56%であることが分かっ
た。このポリスチレン超微粒子吸着構造体の表面に空気
流を吹付けたり水流を当ててもポリスチレン超微粒子が
脱離せず、安定な構造を維持していた。
/mlの濃度で純水に分散させ、それに実施例1と同じ高
分子薄膜被覆電極を表1に示す通り5〜40℃の範囲の温
度でそれぞれ60分間浸漬し、ポリスチレン超微粒子吸着
構造体を作製した。薄膜表面のポリスチレン超微粒子を
SEM(5,000 倍)観察した。SEM写真より、ポリス
チレン超微粒子の単粒子率は高分子薄膜表面の約30%以
上であることが分かった。
ポリスチレン超微粒子(ポリビード、フナコシ(株)
製)を3.8 ×1010個/mlの濃度で純水に分散した液を使
用した以外は実施例1と同様にして、ポリスチレン超微
粒子吸着構造体を作製した。表面の振動数変化をQCM に
よりモニターし、また上記式(6) により吸着重量(ng/
cm2 )を実施例1と同様にして算出した。結果を図3に
示す。
とともにポリスチレン微粒子の吸着量が増加し、またポ
リスチレン微粒子の平均粒径が大きくなるにつれて吸着
量が飛躍的に増大した。
添加するNaClの濃度を(a) 2M、(b) 0.2 M、及び(c)
0M(無添加)とし、かつ浸漬液中のポリスチレン超微
粒子(平均粒径:548 nm)の分散濃度を3.8 ×1010個/
mlとした以外は実施例1と同様にして、ポリスチレン超
微粒子吸着構造体を作製した。表面の振動数変化をQCM
によりモニターし、また上記式(6) により吸着重量(ng
/cm2 )を実施例1と同様にして算出した。結果を図4
に示す。
増大すると、同一浸漬時間におけるポリスチレン微粒子
の吸着量が増加した。NaCl無添加の場合(c) において、
60分間浸漬して作製したポリスチレン超微粒子吸着構造
体のポリスチレン超微粒子をSEM(5,000 倍)観察し
た。結果を図5に示す。図5から算出したポリスチレン
超微粒子の単粒子率は64%であった。
着構造体(使用したポリスチレン超微粒子の濃度:3.8
×1010個/ml、60分間浸漬)の表面に、カチオン性の水
溶性高分子としてポリアリルアミン塩酸塩(重量平均分
子量:8,500 〜11,000)を0.02mol %含有する水溶液
(2MのNaCl含有)、及びアニオン性の水溶性高分子と
してポリスチレンスルホン酸ナトリウム(重量平均分子
量:70,000)を0.02 mol%含有する水溶液(2MのNaCl
含有)に15℃で交互に浸漬し、3層のポリアリルアミン
塩酸塩の層及び2層のポリスチレンスルホン酸ナトリウ
ムの層からなる厚さ約5nmの第二の高分子薄膜を形成し
た。ただし表面がカチオン性になるように、最上層はポ
リアリルアミン塩酸塩の層とした。
3.8 ×1010個/mlの濃度で純水中に分散した15℃の液中
に、第二の高分子薄膜を被覆したポリスチレン超微粒子
吸着構造体を0〜60分間浸漬し、ポリスチレン超微粒子
吸着構造体の表面に、第二の荷電性高分子薄膜とポリス
チレン超微粒子とからなる組合せを積層した。その間振
動数変化をQCM によりモニターし、ポリスチレン超微粒
子の吸着重量(ng/cm2 )を実施例1と同様にして算出
した。結果を図6に示す。図6から明らかなように、浸
漬時間の経過とともにポリスチレン超微粒子の吸着量が
増加した。
性高分子薄膜表面に吸着させたポリスチレン超微粒子を
SEM(10,000倍)観察した。結果を図7に示す。図7
から明らかなように、2層目のポリスチレン超微粒子も
2層目の高分子薄膜上に実質的に均一に分散して吸着し
ていた。ただし図7において、第二の荷電性高分子薄膜
は実質的に透明であるので、下層にあるポリスチレン超
微粒子は暗い粒子として見え、上層にあるポリスチレン
超微粒子は明るい粒子として見える。
基板上に形成した高分子薄膜上に高分子超微粒子を実質
的に均一に分散させて(単層で)吸着させた高分子超微
粒子吸着構造体を簡便かつ迅速に得ることができる。単
分散性の高い高分子超微粒子を吸着させた高分子超微粒
子吸着構造体は、各種のセンサーや診断用等の試験担
体、或いは電子材料や光学的用途等へ利用することがで
きる。
着構造体について、種々の濃度のポリスチレン超微粒子
の分散液への高分子薄膜被覆電極の浸漬時間と振動数変
化及びポリスチレン超微粒子の吸着重量との関係を示す
グラフである。
着構造体の表面のSEM写真(倍率5,000 倍)である。
着構造体について、種々の平均粒径のポリスチレン超微
粒子の分散液への高分子薄膜被覆電極の浸漬時間と振動
数変化及びポリスチレン超微粒子の吸着重量との関係を
示すグラフである。
着構造体について、種々の濃度のNaClを添加して形成し
た高分子薄膜を被覆した電極をポリスチレン超微粒子の
分散液へ浸漬した場合に、浸漬時間と振動数変化及びポ
リスチレン超微粒子の吸着重量との関係を示すグラフで
ある。
着構造体の表面のSEM写真(倍率5,000 倍)である。
着構造体について、2層目用のポリスチレン超微粒子の
分散液への浸漬時間と振動数変化及びポリスチレン超微
粒子の吸着重量との関係を示すグラフである。
着構造体の表面のSEM写真(倍率10,000倍)である。
Claims (13)
- 【請求項1】 基板表面に形成された荷電性高分子薄膜
上に、荷電性高分子超微粒子が実質的に均一に分散して
吸着していることを特徴とする高分子超微粒子吸着構造
体。 - 【請求項2】 請求項1に記載の高分子超微粒子吸着構
造体において、前記荷電性高分子超微粒子が単層で吸着
していることを特徴とする高分子超微粒子吸着構造体。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の高分子超微粒子
吸着構造体において、前記荷電性高分子薄膜に吸着して
いる前記荷電性高分子超微粒子のうち、単粒子で吸着し
ているものの割合が30%以上であることを特徴とする高
分子超微粒子吸着構造体。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体において、前記荷電性高分子超微粒
子の平均粒径が10nm〜10μmであることを特徴とする高
分子超微粒子吸着構造体。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体において、前記基板表面上に前記荷
電性高分子薄膜及び前記荷電性高分子超微粒子層からな
る組合せが2層以上積層されていることを特徴とする高
分子超微粒子吸着構造体。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体において、前記荷電性高分子薄膜
は、カチオン性の電荷を有する水溶性高分子と、アニオ
ン性の電荷を有する水溶性高分子とが少なくとも一層ず
つ交互に積層してなることを特徴とする高分子超微粒子
吸着構造体。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体を製造する方法において、荷電性高
分子薄膜が形成された基板を荷電性高分子超微粒子の分
散液中に浸漬し、前記荷電性高分子超微粒子を静電相互
作用により実質的に均一に分散させて前記荷電性高分子
薄膜上に吸着させることを特徴とする方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載の高分子超微粒子吸着構
造体の製造方法において、前記荷電性高分子超微粒子を
単層で吸着させることを特徴とする方法。 - 【請求項9】 請求項7又は8に記載の高分子超微粒子
吸着構造体の製造方法において、前記荷電性高分子超微
粒子の単粒子率を30%以上とすることを特徴とする方
法。 - 【請求項10】 請求項7〜9のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体の製造方法において、前記荷電性高
分子超微粒子の平均粒径が10nm〜10μmであることを特
徴とする方法。 - 【請求項11】 請求項7〜10のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体の製造方法において、前記基板表面
上に前記荷電性高分子薄膜及び前記荷電性高分子超微粒
子層からなる組合せを2層以上積層することを特徴とす
る方法。 - 【請求項12】 請求項7〜11のいずれかに記載の高分子
超微粒子吸着構造体の製造方法において、前記荷電性高
分子薄膜を、カチオン性の電荷を有する水溶性高分子
と、アニオン性の電荷を有する水溶性高分子とを少なく
とも一層ずつ交互に積層させて形成することを特徴とす
る方法。 - 【請求項13】 請求項12に記載の高分子超微粒子吸着構
造体の製造方法において、前記荷電性高分子薄膜を形成
する際に、前記水溶性高分子の溶液中に電解質を共存さ
せることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26779297A JP3847424B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26779297A JP3847424B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177908A true JPH1177908A (ja) | 1999-03-23 |
| JP3847424B2 JP3847424B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=17449665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26779297A Expired - Fee Related JP3847424B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3847424B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094546A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 高分子微粒子層積層体 |
| JP2003532897A (ja) * | 2000-05-10 | 2003-11-05 | アスラブ・エス アー | 検出成分の固定化方法 |
| KR100741242B1 (ko) | 2005-07-05 | 2007-07-19 | 삼성전자주식회사 | 나노입자의 분산방법 및 이를 이용한 나노입자 박막의제조방법 |
| KR100768632B1 (ko) * | 2006-10-30 | 2007-10-18 | 삼성전자주식회사 | 나노입자의 분산방법 및 이를 이용한 나노입자 박막의제조방법 |
| JP2012508108A (ja) * | 2008-11-12 | 2012-04-05 | ヒェメタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 表面を粒子で被覆する方法およびこの方法により形成された被膜の使用 |
| JP2014184378A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Daicel Corp | カチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマー複合型半透膜 |
| JP2015089987A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | ユニ・チャーム株式会社 | 吸収性物品用複合化材料 |
| WO2015068684A1 (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-14 | ユニ・チャーム株式会社 | 吸収性物品用複合化材料及びその製造方法 |
| JP2017167036A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ポリアリルアミン塩酸塩を受容体として用いたナノメカニカルセンサ並びにアセトン濃度測定装置 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26779297A patent/JP3847424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003532897A (ja) * | 2000-05-10 | 2003-11-05 | アスラブ・エス アー | 検出成分の固定化方法 |
| JP4824247B2 (ja) * | 2000-05-10 | 2011-11-30 | アスラブ・エス アー | 検出成分の固定化方法 |
| JP2003094546A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | Dainippon Printing Co Ltd | 高分子微粒子層積層体 |
| KR100741242B1 (ko) | 2005-07-05 | 2007-07-19 | 삼성전자주식회사 | 나노입자의 분산방법 및 이를 이용한 나노입자 박막의제조방법 |
| KR100768632B1 (ko) * | 2006-10-30 | 2007-10-18 | 삼성전자주식회사 | 나노입자의 분산방법 및 이를 이용한 나노입자 박막의제조방법 |
| JP2012508108A (ja) * | 2008-11-12 | 2012-04-05 | ヒェメタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 表面を粒子で被覆する方法およびこの方法により形成された被膜の使用 |
| JP2014184378A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Daicel Corp | カチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマー複合型半透膜 |
| JP2015089987A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | ユニ・チャーム株式会社 | 吸収性物品用複合化材料 |
| WO2015068684A1 (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-14 | ユニ・チャーム株式会社 | 吸収性物品用複合化材料及びその製造方法 |
| US9603756B2 (en) | 2013-11-07 | 2017-03-28 | Unicharm Corporation | Composite material for absorbent article, and method for manufacturing thereof |
| JP2017167036A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ポリアリルアミン塩酸塩を受容体として用いたナノメカニカルセンサ並びにアセトン濃度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3847424B2 (ja) | 2006-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Selective self-organization of colloids on patterned polyelectrolyte templates | |
| Pawar et al. | Multifunctional patchy particles by glancing angle deposition | |
| Kaltenpoth et al. | Conductive Core–Shell Particles: An Approach to Self‐Assembled Mesoscopic Wires | |
| Zhai et al. | Functionalization of hydrogen-terminated silicon with polybetaine brushes via surface-initiated reversible addition− fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization | |
| JP2020505220A (ja) | 両親媒性ブロック共重合体を用いて固体支持体に多層膜を製造する方法 | |
| US8117902B2 (en) | Nanopatterned surfaces and related methods for selective adhesion, sensing and separation | |
| Park et al. | Amphiphilic layer-by-layer assembly overcoming solvent polarity between aqueous and nonpolar media | |
| JPH1177908A (ja) | 高分子超微粒子吸着構造体及びその製造方法 | |
| KR20020069210A (ko) | 금속 미립자 질서 구조 형성 방법 | |
| Wu et al. | Polyhedral oligomeric silsesquioxane nanocomposite thin films via layer-by-layer electrostatic self-assembly | |
| CN1631906A (zh) | 聚苯乙烯包覆纳米二氧化硅微球制备单分散性核/壳复合颗粒乳液的方法 | |
| JP2012246162A (ja) | ナノ多孔質薄膜、およびその製造方法 | |
| Yin et al. | Low dielectric constant ultrathin polyimide films alternated by poly (amic acid) salt/poly (allylamine hydrochloride)/imogolite through layer by layer deposition | |
| US10549314B2 (en) | Coating method using particle alignment and particle coated substrate manufactured thereby | |
| Cho et al. | Modulating the pattern quality of micropatterned multilayer films prepared by layer-by-layer self-assembly | |
| JP2013156381A (ja) | 電気泳動粒子、電気泳動粒子の製造方法、電気泳動分散液、電気泳動シート、電気泳動装置および電子機器 | |
| CN112740338A (zh) | 包覆颗粒和包含其的导电性材料、和包覆颗粒的制造方法 | |
| Zhang et al. | Controlling the assembly of nanoparticle mixtures with two orthogonal polymer complexation reactions | |
| Yoshikawa et al. | Electrostatic layer-by-layer deposition of diamond nanoparticles onto substrate surfaces | |
| JPH11319542A (ja) | 超薄層の製造方法 | |
| WO2020237736A1 (zh) | 一种纳米结构的制造方法 | |
| Barak et al. | Influence of specific ion effects and ion valency on the formation of non-close-packed monolayers of silica particles | |
| CN1298791C (zh) | 一步法合成聚合物修饰的超顺磁Fe3O4纳米粒子 | |
| US7752931B2 (en) | Nanopatterned surfaces and related methods for selective adhesion, sensing and separation | |
| CN107328684A (zh) | 一种离子检测用高分子静电自组装传感材料及其制备方法和其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040726 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060703 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060816 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120901 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140901 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |