ポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法
本発明は、新規なポリマー被覆金属酸化物を提供することを目的とする。本発明のポリマー被覆金属酸化物は、ポリマーがシロキサン骨格を有する。本発明のポリマー被覆金属酸化物の製造方法は、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させる方法である。これにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。ここで、ポリマーは分岐構造を有することが好ましい。また、その分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが好ましい。また、金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄などであることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、ポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
従来、金属酸化物の表面処理にはシランカップリング剤が使用されていた（Ｙｏｓｈｉｏｋａ，Ｈｉｒｏｓｈｉ．Ｓｉｌａｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ．Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｅｔｃｈａｋｕ Ｋｙｏｋａｉｓｈｉ（１９８５），２１（６），２５２−６０．ＣＯＤＥＮ；ＮＳＫＳＡＺ ＩＳＳＮ：０００１−８２０１，ＣＡＮ１０３；１０５５８６ ＡＮ １９８５：５０５５８６ ＣＡＰＬＵＳ（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ２００３ＡＣＳ），または、Ｔａｄａｎａｇａ，Ｋｉｙｏｈａｒｕ；Ｕｅｙａｍａ，Ｋａｏｒｉ；Ｓｕｅｋｉ，Ｔｏｓｈｉｔｓｕｇｕ；Ｍａｔｓｕｄａ，Ａｔｓｕｎｏｒｉ；Ｍｉｎａｍｉ，ｔｓｕｔｏｍｕ，Ｍｉｃｒｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｔｒｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ＳｉｌｉＣｏｎ Ａｌｋｏｘｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ Ｄｏｕｂｌｅ Ｂｏｎｄ ｉｎ Ｔｈｅｉｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００３），２６（１−３），４３１−４３４，ＣＯＤＥＮ；ＪＳＧＴＥＣ ＩＳＳＮ；０９２８−０７０７，ＡＮ２００２；８１５０９３ ＣＡＰＬＵＳ（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ２００３ＡＣＳ））。
一方、デンドリティックポリマーが直鎖状ポリマーと異なり、多数の末端を高密度に有するという点で注目されつつある（特表平８−５１０７６１号公報）。
【発明の開示】
上述した従来のシランカップリング剤では、導入できる機能団は一分子につき一個のみであった。これでは、表面処理による機能のコントロールが困難であるという問題がある。そのため、一度に数多くの機能団の導入が可能な化合物が望まれている。
一方、従来のデンドリティックポリマーは金属酸化物との密着性が悪いために金属酸化物に被覆しようとする試みは行われていなかった。
本発明の目的は、新規なポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法を提供することである。
本発明のポリマー被覆金属酸化物は、ポリマーがシロキサン骨格を有するものである。これにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。
ここで、ポリマーは分岐構造を有することが好ましい。また、その分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが好ましい。さらに、そのポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることが好ましい。さらにまた、金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることが好ましい。
また、本発明のポリマー被覆金属酸化物の製造方法は、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させる方法である。これにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。
ここで、ポリマーが分岐構造を有することが好ましい。また、その分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが好ましい。さらに、そのポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることが好ましい。さらにまた、金属酸化物は、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることが好ましい。
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
シロキサン骨格を有するポリマーで被覆する金属酸化物とすることにより、または、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させることにより、新規な化合物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、参考例１により合成された中間体のＮＭＲスペクトルである。
図２は、参考例２により合成されたモノマーのＮＭＲスペクトルである。
図３は、参考例３により合成されたポリマーのＮＭＲスペクトルである。
図４は、参考例３により合成されたポリマーの赤外吸収スペクトルである。
図５は、参考３により合成されたポリマーのＧＰＣチャートである。
図６は、実施例１における、未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルである。
図７は、実施例１における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図８は、比較例１における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図９は、実施例２における、未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルである。
図１０は、実施例２における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１１Ａは、実施例２における、未処理シリカゲルのＳＥＭ写真である。
図１１Ｂは、実施例２における、処理済みシリカゲル粒子のＳＥＭ写真である。
図１２は、実施例３における、未処理酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１３は、実施例３における、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１４Ａは、実施例３における、未処理酸化チタンのＳＥＭ写真である。
図１４Ｂは、実施例３における、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真である。
図１５は、比較例２における、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１６は、比較例２における、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真である。
図１７は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１８は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１９は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２０は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２１は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２２は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２３は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２４は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２５は、実施例６における、処理済みチタン酸バリウム粒子（左の試験管）および未処理チタン酸バリウム粒子（右の試験管）のメチルエチルケトン中での分散状態を示す写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、ポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法にかかる発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、ポリマー被覆金属酸化物の出発原料について説明する。出発原料としては、金属酸化物とポリマーを使用する。
金属酸化物について説明する。金属酸化物としては、特に限定されるものではないが、例えばガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものが挙げられる。これらのものは目的に応じて使い分ければ良い。
また、その形状も限定されるものではなく、粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたもので良い。
また、金属酸化物は、化合物全体が酸化物である必要はない。例えば、マグネシウム、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、スズなどの金属において、その金属表面に形成された金属酸化物被膜であってもよい。
ポリマーについて説明する。本発明のポリマーとはポリシロキサン骨格を有するポリマーであれば特に限定されるものではない。好ましくは、そのポリマーは分岐構造有するものが良く、さらに好ましくはその分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが良い。そのデンドリティックポリマーの一例を挙げると式（化１〜８）に示すようなビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものなどがある。
被覆されるポリマーの分子量は特に限定されるものではないが、１０００〜８００００の範囲内であることが良く、好ましくは１０００〜６００００、さらに好ましくは１０００〜４５０００のものが良い。分子量が１０００未満であると、分子量が低すぎ金属酸化物に被覆させても十分な被覆量を得ることができず、また、分子量が８００００を越えると、今度はポリマーの分子量が高すぎるため分子がかさ高くなり被覆量も減少してしまうこととなる。
本発明のポリマーは金属酸化物に強固に被覆されている。ポリマーは金属酸化物に被覆されていれば特に限定されるものではなく、その結合様式は共有結合であっても、あるいはイオン結合、水素結合、疎水結合などによるものであっても、さらにはそれらが組み合わさったものでも良い。
金属酸化物が粒子状であった場合、ポリマーの被覆量は金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内が良く、好ましくは０．００７〜０．１９ｇが良く、さらに好ましくは０．００８〜０．１９ｇが良い。被覆量が０．００５ｇ未満であると被覆した効果が小さく、また０．２ｇを越えると被覆されたものの機能を消失させることとなり好ましくない。
ポリマー被覆金属酸化物の製造方法について説明する。ポリマー被覆金属酸化物は、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触することにより作ることができる。
その際に用いられる溶媒はポリマーを溶解もしくは分散させるものであれば良く、例えば、アセトン、ヘキサン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、水の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものが挙げられるが、特に制約されるものではない。
反応温度はポリマーと被覆させる金属酸化物との間で何らかの反応が起これば限定されるものではないが、溶液中で加熱する場合には、通常３〜２００℃の範囲で行われ、好ましくは５〜１８０℃、さらに好ましくは１０〜１５０℃の範囲内で行われる。
また、シロキサン骨格を有するポリマーを溶液中で、金属酸化物と接触させた後に、空気中または窒素ガス雰囲気下で加熱して強固に結合させることもできる。この場合の加熱温度は２０〜２５０℃の範囲で行われ、好ましくは３０〜２００℃、さらに好ましくは５０〜１５０℃の範囲内で行われる。
本発明では、反応液中のポリマー濃度についても特に制約されるものではないが好ましくは０．０１〜１０質量％で行われ、好ましくは０．０５〜８質量％、さらに好ましくは０．５〜５質量％で行われる。
ポリマー被覆金属酸化物の製造方法は、金属酸化物をポリマー溶液に浸すことに限定されない。このほか、ポリマー溶液を塗布したり、電界中で電着させるなどの方法を採用することができる。
ポリマー被覆金属酸化物について説明する。ポリマーと金属酸化物の結合状態は、つぎのようであると考えられる。ポリマー骨格中のシロキサン結合と金属酸化物中のＭ−ＯＨ（Ｍは金属）との間で組みかえ反応が起こり、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ結合が生成することによるものと推定される。
以上のことから、本実施の形態によれば、シロキサン骨格を有するポリマーで被覆する金属酸化物とすることにより、または、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に金属酸化物を接触させることにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。この結果、新規な化合物を提供することができる。
分岐構造のポリマーは、直鎖状ポリマーと異なり、多くの末端基を有しており、ここに種々な官能基を導入できる。よって、金属酸化物表面を種々な官能基で修飾することができる。
本発明は、クロマトグラフィー担体、防汚処理ガラス、表面処理コンポジットフィラー、表面処理コンデンサー、化粧品用基材、毛髪洗浄剤、毛髪処理剤、衣類用洗浄剤、衣類用処理剤などに適用することができる。
なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
参考例１
ジメチルビニルシラノールの合成
還流管をつけた１Ｌの三口フラスコを窒素置換した後、氷浴中でエチルエーテル７００ｍｌを入れ、アニリン８．３８ｇ（０．０９ｍｏｌ）、水１．４８ｇ（０．０８７ｍｏｌ）を加え攪拌した。５０ｍｌのエチルエーテルにあらかじめ溶解しておいたビニルジメチルクロロシラン１０ｇ（０．０８２ｍｏｌ）をゆっくりと滴下し、室温で１５分攪拌した。反応は化９に示すとおりである。生成する塩を濾過により除去後、無水硫酸マグネシウムで脱水を行い、溶媒を減圧留去し、目的物を得た。収率は６３％であった。ＮＭＲスペクトルを図１に示す。
参考例２
ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシランの合成
還流管をつけた１Ｌの三口フラスコを窒素置換した後、氷浴中でエチルエーテル５００ｍｌ、トリエチルアミン８．２１ｇ（０．０８１ｍｏｌ）を入れ、７．５４ｇ（０．０７４ｍｏｌ）のジメチルビニルシラノールを加え攪拌した。これへ、５０ｍｌのエチルエーテルに溶解したジクロロメチルシラン４．２４ｇ（０．０３７ｍｏｌ）をゆっくりと滴下し、室温で２０分間攪拌した。反応は化１０に示すとおりである。生成する塩を濾過により除去後、エバポレーターで低沸点溶媒等を除去した。蒸留により、無色透明のビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシランを得た。収率は６２％であった。沸点（ｂｐ）は４６〜４８℃／１０ｍｍＨｇであった。ＮＭＲスペクトルを図２に示す。
参考例３
分岐（ハイパーブランチ）ポリマーの合成
還流管をつけた１００ｍｌの三口フラスコを窒素置換した後、このフラスコ中でビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン２．４９ｇ（０．０１ｍｏｌ）を５０ｍｌのＴＨＦに溶解した。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒（ｐｌａｔｉｎｕｍ（Ｏ）−１，３−ｄｉｖｉｎｙｌ−１，１，３，３−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ０．１Ｍ ｉｎ ｘｙｌｅｎｅ）を数滴加え、ＩＲスペクトルで完全にＳｉ−Ｈ基が消失するまで加熱還流し、室温まで冷却した。エバポレーターで低沸点溶媒等を除去後、アセトニトリルに生成物を滴下して無色粘性液状のポリマーを得た。収率は９２％であった。
ポリスチレンを標準とし、ＴＨＦを展開溶媒とするＧＰＣ分量測定の結果、重量平均分子量は４７００であった。ＮＭＲスペクトルを図３に、赤外吸収スペクトルを図４に、ＧＰＣチャートを図５示す。ポリマーの分子構造は化１１のようであると考えられる。
参考例４
参考例３の分岐（ハイパーブランチ）ポリマーの合成実験を、反応時間を変化させて行った。結果を表１に示す。最大７２時間行ったところ、重量平均分子量は６４０００に達した。
【実施例１】
カラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径１５０μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。ここで用いた未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルを図６に、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図７に示す。図７におけるＣ１ｓピークが図６にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
比較例１
実施例１と同じカラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径１５０μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、アリルトリエトキシシラン０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図８に示す。図８におけるＣ１ｓピークが図６にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかるが、その程度は実施例１（図７）よりも小さいことがわかる。
【実施例２】
カラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径３μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。ここで用いた未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルを図９に、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図１０に示す。図１０におけるＣ１ｓピークが図９にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。また、未処理シリカゲルのＳＥＭ写真を図１１Ａに、処理済みシリカゲル粒子のＳＥＭ写真を図１１Ｂに示す。図１１Ｂの粒子表面は図１１Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
【実施例３】
酸化チタン粒子（平均粒径１μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。酸化チタン粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済み酸化チタン粒子を得た。ここで用いた未処理酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１２に、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１３に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１２では確認できないが、図１３では現れており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。未処理酸化チタンのＳＥＭ写真を図１４Ａに、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真を図１４Ｂに示す。図１４Ｂの粒子表面は図１４Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
比較例２
酸化チタン粒子（平均粒径１μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、アリルトリエトキシシラン０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。酸化チタン粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済み酸化チタン粒子を得た。処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１５に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１２では確認できないが、図１５では現れており、表面にアリルトリエトキシシランが担持されたことがわかる。しかしその程度は、実施例３の図１３と比べ小さいものであった。処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真を図１６に示す。図１６の粒子表面は図１４Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にアリルトリエトキシシランが担持されたことがわかる。しかしその程度は図１４Ｂほどではないことがわかる。
【実施例４】
チタン酸バリウム粒子（平均粒径０．９μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。チタン酸バリウム粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みチタン酸バリウム粒子を得た。ここで用いた未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルを図１７〜２０に、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルを図２１〜２４に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１７では確認できないが、図２１では現れており、また、Ｏ１ｓピークの拡大図（図１８，図２２）において、参考例３のポリマーのシロキサン結合に由来する新たなピークが図２２で観察されている。図１９と２３、および図２０と２４を比較すると、処理前と処理後でＢａ３ｄとＴｉ２ｐのピークに変化はない。以上のことから、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
【実施例５】
ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン０．８３ｇ（サンプル１）、３．７４ｇ（サンプル２，３）、４．９８ｇ（サンプル４，５）、０．０３ｇ（サンプル６）、９．９６ｇ（サンプル７）を５０ｍｌのＴＨＦに溶解する以外は参考例３と同様な方法で分岐ポリマーを合成した。得られた各ポリマーの分子量を表２に示す。これらのポリマーを用い、ヘキサン５０ｍｌ中に０．１ｇ（サンプル１，２，４，６，７）、０．２ｇ（サンプル３，５）を混合する以外は実施例３に示す同様な方法で、粒径１μｍの酸化チタン表面にポリマーを被覆した。それぞれの処理済み酸化チタン粒子表面に被覆されたポリマー被覆量を表２に示す。なお、ポリマー被覆量の測定方法は、酸化チタン粒子の処理前と処理後の重量を測定し算出したものである。
得られた処理済み酸化チタン粒子を以下の方法で機能評価した。まず、処理済み酸化チタン粒子０．５ｇをメチルエチルケトン１０ｍｌ中に混合し、５分間強振攪拌した。その後、その混合液を２時間静置させた。得られた結果を表２に示す。サンプル１〜５では、処理済み酸化チタン粒子がほとんど沈降してこないことを確認した。サンプル６，７では、沈殿物が多いことを確認した。サンプル１〜５において、処理済み酸化チタン粒子がほとんど沈降してこない理由は、酸化チタン粒子の表面がメチルエチルケトンと親和性の高い分岐シロキサンで被われたためであると考えられる。
【実施例６】
試験管に１ｇのチタン酸バリウム粒子を入れ、さらに１７ｍｌのメチルエチルケトンを加えたものを２本用意した。その１本に参考例３のハイパーブランチポリシロキサンを０．１ｇ加えた。２本の試験管を５分間強振攪拌した後、２４時間後に撮影したのが図２５である。ハイパーブランチポリシロキサンを加えた左の試験管ではチタン酸バリウム粒子の沈降は起きないが、ハイパーブランチポリシロキサンを加えなかった右の試験管ではチタン酸バリウム粒子は沈降してしまっている。以上のことから、ハイパーブランチポリシロキサンが無機金属酸化物粒子を分散させる高い能力を持っていることがわかる。
【実施例７】
ガラス表面に対するハイパーブランチポリシロキサンの密着性の検討
あらかじめ洗浄液と純水で洗浄したガラス基板を、飽和水酸化カリウムエタノール溶液に２時間浸し、超音波洗浄器を用いて純水で三回洗浄した後、クリーンベンチ内で自然乾燥させた。前記親水性処理したガラス基板を参考例３のハイパーブランチポリシロキサンのヘキサン溶液に所定時間浸し、大量のヘキサンとアセトンで順次洗浄した後、クリーンベンチ内で自然乾燥させた。純水を用いて静的接触角を測定した。さらに表３に示すサンプル５，６，７の処理を行い、静的接触角を測定した。結果を表３に示す。表から明らかなようにハイパーブランチポリマーはガラス表面と強固に密着していることがわかる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【技術分野】
本発明は、ポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
従来、金属酸化物の表面処理にはシランカップリング剤が使用されていた（Ｙｏｓｈｉｏｋａ，Ｈｉｒｏｓｈｉ．Ｓｉｌａｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ．Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｅｔｃｈａｋｕ Ｋｙｏｋａｉｓｈｉ（１９８５），２１（６），２５２−６０．ＣＯＤＥＮ；ＮＳＫＳＡＺ ＩＳＳＮ：０００１−８２０１，ＣＡＮ１０３；１０５５８６ ＡＮ １９８５：５０５５８６ ＣＡＰＬＵＳ（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ２００３ＡＣＳ），または、Ｔａｄａｎａｇａ，Ｋｉｙｏｈａｒｕ；Ｕｅｙａｍａ，Ｋａｏｒｉ；Ｓｕｅｋｉ，Ｔｏｓｈｉｔｓｕｇｕ；Ｍａｔｓｕｄａ，Ａｔｓｕｎｏｒｉ；Ｍｉｎａｍｉ，ｔｓｕｔｏｍｕ，Ｍｉｃｒｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ ｆｒｏｍ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｔｒｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ＳｉｌｉＣｏｎ Ａｌｋｏｘｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ Ｄｏｕｂｌｅ Ｂｏｎｄ ｉｎ Ｔｈｅｉｒ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００３），２６（１−３），４３１−４３４，ＣＯＤＥＮ；ＪＳＧＴＥＣ ＩＳＳＮ；０９２８−０７０７，ＡＮ２００２；８１５０９３ ＣＡＰＬＵＳ（Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ２００３ＡＣＳ））。
一方、デンドリティックポリマーが直鎖状ポリマーと異なり、多数の末端を高密度に有するという点で注目されつつある（特表平８−５１０７６１号公報）。
【発明の開示】
上述した従来のシランカップリング剤では、導入できる機能団は一分子につき一個のみであった。これでは、表面処理による機能のコントロールが困難であるという問題がある。そのため、一度に数多くの機能団の導入が可能な化合物が望まれている。
一方、従来のデンドリティックポリマーは金属酸化物との密着性が悪いために金属酸化物に被覆しようとする試みは行われていなかった。
本発明の目的は、新規なポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法を提供することである。
本発明のポリマー被覆金属酸化物は、ポリマーがシロキサン骨格を有するものである。これにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。
ここで、ポリマーは分岐構造を有することが好ましい。また、その分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが好ましい。さらに、そのポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることが好ましい。さらにまた、金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることが好ましい。
また、本発明のポリマー被覆金属酸化物の製造方法は、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させる方法である。これにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。
ここで、ポリマーが分岐構造を有することが好ましい。また、その分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが好ましい。さらに、そのポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることが好ましい。さらにまた、金属酸化物は、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることが好ましい。
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
シロキサン骨格を有するポリマーで被覆する金属酸化物とすることにより、または、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させることにより、新規な化合物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、参考例１により合成された中間体のＮＭＲスペクトルである。
図２は、参考例２により合成されたモノマーのＮＭＲスペクトルである。
図３は、参考例３により合成されたポリマーのＮＭＲスペクトルである。
図４は、参考例３により合成されたポリマーの赤外吸収スペクトルである。
図５は、参考３により合成されたポリマーのＧＰＣチャートである。
図６は、実施例１における、未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルである。
図７は、実施例１における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図８は、比較例１における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図９は、実施例２における、未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルである。
図１０は、実施例２における、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１１Ａは、実施例２における、未処理シリカゲルのＳＥＭ写真である。
図１１Ｂは、実施例２における、処理済みシリカゲル粒子のＳＥＭ写真である。
図１２は、実施例３における、未処理酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１３は、実施例３における、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１４Ａは、実施例３における、未処理酸化チタンのＳＥＭ写真である。
図１４Ｂは、実施例３における、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真である。
図１５は、比較例２における、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１６は、比較例２における、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真である。
図１７は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１８は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図１９は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２０は、実施例４における、未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２１は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２２は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２３は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２４は、実施例４における、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルである。
図２５は、実施例６における、処理済みチタン酸バリウム粒子（左の試験管）および未処理チタン酸バリウム粒子（右の試験管）のメチルエチルケトン中での分散状態を示す写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、ポリマー被覆金属酸化物およびその製造方法にかかる発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、ポリマー被覆金属酸化物の出発原料について説明する。出発原料としては、金属酸化物とポリマーを使用する。
金属酸化物について説明する。金属酸化物としては、特に限定されるものではないが、例えばガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものが挙げられる。これらのものは目的に応じて使い分ければ良い。
また、その形状も限定されるものではなく、粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたもので良い。
また、金属酸化物は、化合物全体が酸化物である必要はない。例えば、マグネシウム、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、スズなどの金属において、その金属表面に形成された金属酸化物被膜であってもよい。
ポリマーについて説明する。本発明のポリマーとはポリシロキサン骨格を有するポリマーであれば特に限定されるものではない。好ましくは、そのポリマーは分岐構造有するものが良く、さらに好ましくはその分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることが良い。そのデンドリティックポリマーの一例を挙げると式（化１〜８）に示すようなビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものなどがある。
被覆されるポリマーの分子量は特に限定されるものではないが、１０００〜８００００の範囲内であることが良く、好ましくは１０００〜６００００、さらに好ましくは１０００〜４５０００のものが良い。分子量が１０００未満であると、分子量が低すぎ金属酸化物に被覆させても十分な被覆量を得ることができず、また、分子量が８００００を越えると、今度はポリマーの分子量が高すぎるため分子がかさ高くなり被覆量も減少してしまうこととなる。
本発明のポリマーは金属酸化物に強固に被覆されている。ポリマーは金属酸化物に被覆されていれば特に限定されるものではなく、その結合様式は共有結合であっても、あるいはイオン結合、水素結合、疎水結合などによるものであっても、さらにはそれらが組み合わさったものでも良い。
金属酸化物が粒子状であった場合、ポリマーの被覆量は金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内が良く、好ましくは０．００７〜０．１９ｇが良く、さらに好ましくは０．００８〜０．１９ｇが良い。被覆量が０．００５ｇ未満であると被覆した効果が小さく、また０．２ｇを越えると被覆されたものの機能を消失させることとなり好ましくない。
ポリマー被覆金属酸化物の製造方法について説明する。ポリマー被覆金属酸化物は、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触することにより作ることができる。
その際に用いられる溶媒はポリマーを溶解もしくは分散させるものであれば良く、例えば、アセトン、ヘキサン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、水の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものが挙げられるが、特に制約されるものではない。
反応温度はポリマーと被覆させる金属酸化物との間で何らかの反応が起これば限定されるものではないが、溶液中で加熱する場合には、通常３〜２００℃の範囲で行われ、好ましくは５〜１８０℃、さらに好ましくは１０〜１５０℃の範囲内で行われる。
また、シロキサン骨格を有するポリマーを溶液中で、金属酸化物と接触させた後に、空気中または窒素ガス雰囲気下で加熱して強固に結合させることもできる。この場合の加熱温度は２０〜２５０℃の範囲で行われ、好ましくは３０〜２００℃、さらに好ましくは５０〜１５０℃の範囲内で行われる。
本発明では、反応液中のポリマー濃度についても特に制約されるものではないが好ましくは０．０１〜１０質量％で行われ、好ましくは０．０５〜８質量％、さらに好ましくは０．５〜５質量％で行われる。
ポリマー被覆金属酸化物の製造方法は、金属酸化物をポリマー溶液に浸すことに限定されない。このほか、ポリマー溶液を塗布したり、電界中で電着させるなどの方法を採用することができる。
ポリマー被覆金属酸化物について説明する。ポリマーと金属酸化物の結合状態は、つぎのようであると考えられる。ポリマー骨格中のシロキサン結合と金属酸化物中のＭ−ＯＨ（Ｍは金属）との間で組みかえ反応が起こり、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ結合が生成することによるものと推定される。
以上のことから、本実施の形態によれば、シロキサン骨格を有するポリマーで被覆する金属酸化物とすることにより、または、シロキサン骨格を有するポリマーの溶液に金属酸化物を接触させることにより、ポリマーを金属酸化物の表面に結合させることができる。この結果、新規な化合物を提供することができる。
分岐構造のポリマーは、直鎖状ポリマーと異なり、多くの末端基を有しており、ここに種々な官能基を導入できる。よって、金属酸化物表面を種々な官能基で修飾することができる。
本発明は、クロマトグラフィー担体、防汚処理ガラス、表面処理コンポジットフィラー、表面処理コンデンサー、化粧品用基材、毛髪洗浄剤、毛髪処理剤、衣類用洗浄剤、衣類用処理剤などに適用することができる。
なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
参考例１
ジメチルビニルシラノールの合成
還流管をつけた１Ｌの三口フラスコを窒素置換した後、氷浴中でエチルエーテル７００ｍｌを入れ、アニリン８．３８ｇ（０．０９ｍｏｌ）、水１．４８ｇ（０．０８７ｍｏｌ）を加え攪拌した。５０ｍｌのエチルエーテルにあらかじめ溶解しておいたビニルジメチルクロロシラン１０ｇ（０．０８２ｍｏｌ）をゆっくりと滴下し、室温で１５分攪拌した。反応は化９に示すとおりである。生成する塩を濾過により除去後、無水硫酸マグネシウムで脱水を行い、溶媒を減圧留去し、目的物を得た。収率は６３％であった。ＮＭＲスペクトルを図１に示す。
参考例２
ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシランの合成
還流管をつけた１Ｌの三口フラスコを窒素置換した後、氷浴中でエチルエーテル５００ｍｌ、トリエチルアミン８．２１ｇ（０．０８１ｍｏｌ）を入れ、７．５４ｇ（０．０７４ｍｏｌ）のジメチルビニルシラノールを加え攪拌した。これへ、５０ｍｌのエチルエーテルに溶解したジクロロメチルシラン４．２４ｇ（０．０３７ｍｏｌ）をゆっくりと滴下し、室温で２０分間攪拌した。反応は化１０に示すとおりである。生成する塩を濾過により除去後、エバポレーターで低沸点溶媒等を除去した。蒸留により、無色透明のビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシランを得た。収率は６２％であった。沸点（ｂｐ）は４６〜４８℃／１０ｍｍＨｇであった。ＮＭＲスペクトルを図２に示す。
参考例３
分岐（ハイパーブランチ）ポリマーの合成
還流管をつけた１００ｍｌの三口フラスコを窒素置換した後、このフラスコ中でビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン２．４９ｇ（０．０１ｍｏｌ）を５０ｍｌのＴＨＦに溶解した。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒（ｐｌａｔｉｎｕｍ（Ｏ）−１，３−ｄｉｖｉｎｙｌ−１，１，３，３−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ０．１Ｍ ｉｎ ｘｙｌｅｎｅ）を数滴加え、ＩＲスペクトルで完全にＳｉ−Ｈ基が消失するまで加熱還流し、室温まで冷却した。エバポレーターで低沸点溶媒等を除去後、アセトニトリルに生成物を滴下して無色粘性液状のポリマーを得た。収率は９２％であった。
ポリスチレンを標準とし、ＴＨＦを展開溶媒とするＧＰＣ分量測定の結果、重量平均分子量は４７００であった。ＮＭＲスペクトルを図３に、赤外吸収スペクトルを図４に、ＧＰＣチャートを図５示す。ポリマーの分子構造は化１１のようであると考えられる。
参考例４
参考例３の分岐（ハイパーブランチ）ポリマーの合成実験を、反応時間を変化させて行った。結果を表１に示す。最大７２時間行ったところ、重量平均分子量は６４０００に達した。
【実施例１】
カラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径１５０μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。ここで用いた未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルを図６に、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図７に示す。図７におけるＣ１ｓピークが図６にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
比較例１
実施例１と同じカラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径１５０μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、アリルトリエトキシシラン０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図８に示す。図８におけるＣ１ｓピークが図６にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかるが、その程度は実施例１（図７）よりも小さいことがわかる。
【実施例２】
カラムクロマトグラフィー用シリカゲル粒子（平均粒径３μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。シリカゲル粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みシリカゲル粒子を得た。ここで用いた未処理シリカゲルのＸＰＳスペクトルを図９に、処理済みシリカゲル粒子のＸＰＳスペクトルを図１０に示す。図１０におけるＣ１ｓピークが図９にものに比べ明かに大きくなっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。また、未処理シリカゲルのＳＥＭ写真を図１１Ａに、処理済みシリカゲル粒子のＳＥＭ写真を図１１Ｂに示す。図１１Ｂの粒子表面は図１１Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
【実施例３】
酸化チタン粒子（平均粒径１μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。酸化チタン粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済み酸化チタン粒子を得た。ここで用いた未処理酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１２に、処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１３に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１２では確認できないが、図１３では現れており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。未処理酸化チタンのＳＥＭ写真を図１４Ａに、処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真を図１４Ｂに示す。図１４Ｂの粒子表面は図１４Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
比較例２
酸化チタン粒子（平均粒径１μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、アリルトリエトキシシラン０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。酸化チタン粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済み酸化チタン粒子を得た。処理済み酸化チタン粒子のＸＰＳスペクトルを図１５に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１２では確認できないが、図１５では現れており、表面にアリルトリエトキシシランが担持されたことがわかる。しかしその程度は、実施例３の図１３と比べ小さいものであった。処理済み酸化チタン粒子のＳＥＭ写真を図１６に示す。図１６の粒子表面は図１４Ａのものと比べ滑らかになっており、表面にアリルトリエトキシシランが担持されたことがわかる。しかしその程度は図１４Ｂほどではないことがわかる。
【実施例４】
チタン酸バリウム粒子（平均粒径０．９μｍ）１．０ｇ、ヘキサン５０ｍｌ、参考例３のポリマー０．１ｇを混合し、一晩攪拌した。チタン酸バリウム粒子を吸引ろ過後、ヘキサンで洗浄し、１００℃のオーブンで真空乾燥して処理済みチタン酸バリウム粒子を得た。ここで用いた未処理チタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルを図１７〜２０に、処理済みチタン酸バリウム粒子のＸＰＳスペクトルを図２１〜２４に示す。Ｓｉ２ｓおよびＳｉ２ｐのピークが図１７では確認できないが、図２１では現れており、また、Ｏ１ｓピークの拡大図（図１８，図２２）において、参考例３のポリマーのシロキサン結合に由来する新たなピークが図２２で観察されている。図１９と２３、および図２０と２４を比較すると、処理前と処理後でＢａ３ｄとＴｉ２ｐのピークに変化はない。以上のことから、表面にポリマーが担持されたことがわかる。
【実施例５】
ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン０．８３ｇ（サンプル１）、３．７４ｇ（サンプル２，３）、４．９８ｇ（サンプル４，５）、０．０３ｇ（サンプル６）、９．９６ｇ（サンプル７）を５０ｍｌのＴＨＦに溶解する以外は参考例３と同様な方法で分岐ポリマーを合成した。得られた各ポリマーの分子量を表２に示す。これらのポリマーを用い、ヘキサン５０ｍｌ中に０．１ｇ（サンプル１，２，４，６，７）、０．２ｇ（サンプル３，５）を混合する以外は実施例３に示す同様な方法で、粒径１μｍの酸化チタン表面にポリマーを被覆した。それぞれの処理済み酸化チタン粒子表面に被覆されたポリマー被覆量を表２に示す。なお、ポリマー被覆量の測定方法は、酸化チタン粒子の処理前と処理後の重量を測定し算出したものである。
得られた処理済み酸化チタン粒子を以下の方法で機能評価した。まず、処理済み酸化チタン粒子０．５ｇをメチルエチルケトン１０ｍｌ中に混合し、５分間強振攪拌した。その後、その混合液を２時間静置させた。得られた結果を表２に示す。サンプル１〜５では、処理済み酸化チタン粒子がほとんど沈降してこないことを確認した。サンプル６，７では、沈殿物が多いことを確認した。サンプル１〜５において、処理済み酸化チタン粒子がほとんど沈降してこない理由は、酸化チタン粒子の表面がメチルエチルケトンと親和性の高い分岐シロキサンで被われたためであると考えられる。
【実施例６】
試験管に１ｇのチタン酸バリウム粒子を入れ、さらに１７ｍｌのメチルエチルケトンを加えたものを２本用意した。その１本に参考例３のハイパーブランチポリシロキサンを０．１ｇ加えた。２本の試験管を５分間強振攪拌した後、２４時間後に撮影したのが図２５である。ハイパーブランチポリシロキサンを加えた左の試験管ではチタン酸バリウム粒子の沈降は起きないが、ハイパーブランチポリシロキサンを加えなかった右の試験管ではチタン酸バリウム粒子は沈降してしまっている。以上のことから、ハイパーブランチポリシロキサンが無機金属酸化物粒子を分散させる高い能力を持っていることがわかる。
【実施例７】
ガラス表面に対するハイパーブランチポリシロキサンの密着性の検討
あらかじめ洗浄液と純水で洗浄したガラス基板を、飽和水酸化カリウムエタノール溶液に２時間浸し、超音波洗浄器を用いて純水で三回洗浄した後、クリーンベンチ内で自然乾燥させた。前記親水性処理したガラス基板を参考例３のハイパーブランチポリシロキサンのヘキサン溶液に所定時間浸し、大量のヘキサンとアセトンで順次洗浄した後、クリーンベンチ内で自然乾燥させた。純水を用いて静的接触角を測定した。さらに表３に示すサンプル５，６，７の処理を行い、静的接触角を測定した。結果を表３に示す。表から明らかなようにハイパーブランチポリマーはガラス表面と強固に密着していることがわかる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーがシロキサン骨格を有することを特徴とするポリマー被覆金属酸化物。
【請求項２】
ポリマーが分岐構造を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項３】
分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることを特徴とする請求の範囲第２項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項４】
分岐構造を有するポリマーが被覆される金属酸化物に強固に結合していることを特徴とする請求の範囲第２項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項５】
ポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項６】
ポリマーの分子量が１０００〜８００００の範囲内であることを特徴とする請求の範囲第５項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項７】
金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項８】
金属酸化物が粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項９】
ポリマーの被覆量が金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第７項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項１０】
シロキシ骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させることを特徴とするポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１１】
ポリマーが分岐構造を有することを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１２】
分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることを特徴とする請求の範囲第１１項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１３】
ポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１４】
ポリマーの分子量が１０００〜８００００の範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１５】
金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１６】
金属酸化物が粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１７】
ポリマーの被覆量が金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１５項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１】
ポリマーがシロキサン骨格を有することを特徴とするポリマー被覆金属酸化物。
【請求項２】
ポリマーが分岐構造を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項３】
分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることを特徴とする請求の範囲第２項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項４】
分岐構造を有するポリマーが被覆される金属酸化物に強固に結合していることを特徴とする請求の範囲第２項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項５】
ポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項６】
ポリマーの分子量が１０００〜８００００の範囲内であることを特徴とする請求の範囲第５項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項７】
金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項８】
金属酸化物が粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項９】
ポリマーの被覆量が金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第７項記載のポリマー被覆金属酸化物。
【請求項１０】
シロキシ骨格を有するポリマーの溶液に、金属酸化物を接触させることを特徴とするポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１１】
ポリマーが分岐構造を有することを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１２】
分岐構造を有するポリマーがデンドリティックポリマーであることを特徴とする請求の範囲第１１項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１３】
ポリマーが、ビス（ジメチルビニルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルビニルシロキシ）シラン、ビス（ジメチルアリルシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルアリルシロキシ）シランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したもの、あるいはビス（ジメチルシロキシ）メチルビニルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）ビニルシラン、ビス（ジメチルシロキシ）メチルアリルシラン、トリス（ジメチルシロキシ）アリルシランを単独、もしくは２種以上を混合して重合したものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１４】
ポリマーの分子量が１０００〜８００００の範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１５】
金属酸化物が、ガラス、シリカゲル、酸化チタン、チタン酸バリウム、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化鉄の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１６】
金属酸化物が粒状、糸状、板状の単独、もしくは２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【請求項１７】
ポリマーの被覆量が金属酸化物１ｇ当たり０．００５〜０．２ｇの範囲内であることを特徴とする請求の範囲第１５項記載のポリマー被覆金属酸化物の製造方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７４１７７
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【発行日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０２７３１（Ｐ２００５−５０２７３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００１７８９
【国際出願日】平成１６年２月１８日（２００４．２．１８）
【出願人】（８９９００００１３）財団法人理工学振興会 (81)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【発行日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００１７８９
【国際出願日】平成１６年２月１８日（２００４．２．１８）
【出願人】（８９９００００１３）財団法人理工学振興会 (81)
【Ｆターム（参考）】
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