JPH05317689A - Highly elastic water-containing gel and its production - Google Patents

Highly elastic water-containing gel and its production

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JPH05317689A
JPH05317689A JP15126192A JP15126192A JPH05317689A JP H05317689 A JPH05317689 A JP H05317689A JP 15126192 A JP15126192 A JP 15126192A JP 15126192 A JP15126192 A JP 15126192A JP H05317689 A JPH05317689 A JP H05317689A
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JP
Japan
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water
gel
solvent
polar
polyvinyl alcohol
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Application number
JP15126192A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Nakura
正宣 奈倉
Shogo Nakano
正吾 中野
Akira Mochizuki
明 望月
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To efficiently produce a highly elastic tough water-contg. gel having desired shape and size which are not deformed before and after gelation with simple method and device without applying an intricate and expensive process such as freezing, high-pressure treatment and vacuum treatment. CONSTITUTION:A PVA having >=35 polymerization degree and >=90% saponification degree is dissolved in a polar org. solvent or a mixture of the polar org. solvent and water. A hydrophilic high molecular compd. insoluble or sparingly soluble in water is dispersed in obtained soln., the dispersion is allowed to stand or dipped in a polar poor solvent or a polar nonsolvent to form a gel, and a highly elastic water-contg. gel or its precursor gel is produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ポリビニルアルコール
系重合体を主成分とする高弾性含水ゲル、その前駆体ゲ
ル、およびそれらの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly elastic hydrous gel containing a polyvinyl alcohol polymer as a main component, a precursor gel thereof, and a method for producing them.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリビニルアルコール系重合体から強靭
な高含水ゲルを得る方法としては、ポリビニルアルコー
ルの高濃度水溶液を凍結した後真空乾燥する方法(特開
昭57−159826号公報)が知られている。しか
し、この方法は、凍結と解凍を繰り返して行うこと、お
よび真空乾燥が必要なため、工程および装置が複雑にな
り、熱効率的にも劣っていた。しかも、この方法による
場合は、成形加工がむずかしく複雑な形状を有するゲル
の作製が困難であるという欠点があった。
2. Description of the Related Art As a method for obtaining a tough, highly hydrous gel from a polyvinyl alcohol-based polymer, a method in which a highly concentrated aqueous solution of polyvinyl alcohol is frozen and then vacuum dried (Japanese Patent Laid-Open No. 57-159826) is known. There is. However, this method requires repeated freezing and thawing, and requires vacuum drying, which complicates the process and apparatus and is inferior in thermal efficiency. Moreover, this method has a drawback that the molding process is difficult and it is difficult to prepare a gel having a complicated shape.

【0003】[0003]

【発明の内容】上記の点から、本発明者らは、強靭で優
れた特性を有するポリビニルアルコール系重合体の高弾
性含水ゲルを、凍結処理、高圧処理、真空処理等を行わ
ずに、簡単な方法および装置により効率よく製造する方
法を開発することを目的として研究を続けてきたが、そ
の結果、ポリビニルアルコール系重合体および他の水溶
性高分子化合物を極性有機溶媒または極性有機溶媒と水
との混合溶媒中に溶解させた溶液を使用して含水ゲルを
製造すると、上記目的を達成できることを見出して、先
に出願した(特願平3−274947号)。
From the above point of view, the present inventors have made it possible to obtain a highly elastic hydrous gel of a polyvinyl alcohol polymer, which is tough and has excellent properties, without performing freeze treatment, high pressure treatment, vacuum treatment or the like. However, as a result of continuous research aimed at developing a method for efficiently producing a polyalcohol-based polymer and other water-soluble polymer compounds with a polar organic solvent or a polar organic solvent and water, It was found that the above object can be achieved by producing a water-containing gel using a solution dissolved in a mixed solvent of (1) and (2) Japanese Patent Application No. 3-274947.

【0004】そして、本発明者らが含水ゲルについて更
に研究を進めたところ、上記本発明者らの先願発明にお
いて、ポリビニルアルコール系重合体と併用する他の高
分子化合物として、水溶性の高分子化合物の代わりに、
水不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物を使用す
ると、生成する高含水ゲルの弾性が一層向上すること、
しかもその高含水ゲルはゲル化の前後で寸法変化がほと
んどなく目的どおりの寸法および形状に成形することが
可能であることを見出して本発明を完成した。
When the present inventors further conducted research on hydrogels, they were highly water-soluble as another polymer compound used in combination with the polyvinyl alcohol polymer in the above-mentioned prior invention of the present inventors. Instead of molecular compounds,
When a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is used, the elasticity of the resulting highly hydrous gel is further improved,
Moreover, the inventors have completed the present invention by finding that the highly hydrous gel can be formed into a desired size and shape with almost no dimensional change before and after gelation.

【0005】したがって、本発明は、重合度が35以上
でケン化度が90%以上のポリビニルアルコール系重合
体を極性有機溶媒または極性有機溶媒と水との混合溶媒
に溶解した溶液中に水不溶性または水難溶性の親水性高
分子化合物を分散させてなる混合液を、そのまま放置す
るか或いは極性貧溶媒または極性非溶媒中に浸漬してゲ
ルを形成させることを特徴とする高弾性含水ゲルまたは
その前駆体ゲルの製造方法である。そして、本発明は、
上記方法により製造された高弾性含水ゲルまたはその前
駆体を包含する。
Therefore, according to the present invention, a polyvinyl alcohol polymer having a degree of polymerization of 35 or more and a degree of saponification of 90% or more is dissolved in a solution of a polar organic solvent or a mixed solvent of a polar organic solvent and water insoluble in water. Alternatively, a highly elastic hydrogel or a mixture thereof, which is prepared by dispersing a poorly water-soluble hydrophilic polymer compound and leaving it as it is, or by immersing it in a polar poor solvent or a polar nonsolvent to form a gel. It is a method for producing a precursor gel. And the present invention is
It includes a highly elastic hydrous gel produced by the above method or a precursor thereof.

【0006】本発明で使用するポリビニルアルコール系
重合体とは、ビニルアルコールを主たる繰り返し単位と
するポリビニルアルコールの単独重合体またはビニルア
ルコールと他のビニルモノマーとの共重合体をいう。そ
して、ポリビニルアルコール系重合体がビニルアルコー
ル共重合体の場合は、他のビニルモノマーの割合が約3
5モル%以下であるのが望ましい。他のビニルモノマー
は、例えばエチレン;スチレン、スチレンスルホン酸;
(メタ)アクリル酸メチルや(メタ)アクリル酸エチル
等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル
酸;(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アク
リルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミ
ド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド等の(N
−置換)(メタ)アクリルアミド類;(メタ)アクリロ
ニトリル;N−ビニルピロリドン;ビニルピリジン;ビ
ニルスルホン酸;ビニルアセトアミド、N−メチルビニ
ルアセトアミド等のビニルアセトアミド類等を挙げるこ
とができるが、これらに限定されない。ビニルアルコー
ル共重合体では他のビニルモノマーの1種類または2種
以上がビニルアルコールと共重合していることができ
る。
The polyvinyl alcohol-based polymer used in the present invention means a homopolymer of polyvinyl alcohol containing vinyl alcohol as a main repeating unit or a copolymer of vinyl alcohol and another vinyl monomer. When the polyvinyl alcohol-based polymer is a vinyl alcohol copolymer, the ratio of other vinyl monomers is about 3
It is preferably 5 mol% or less. Other vinyl monomers are, for example, ethylene; styrene, styrene sulfonic acid;
(Meth) acrylic acid esters such as methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate; (meth) acrylic acid; (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide , N, N-diethyl (meth) acrylamide and the like (N
(Substituted) (meth) acrylamides; (meth) acrylonitrile; N-vinylpyrrolidone; vinylpyridine; vinylsulfonic acid; vinylacetamide such as vinylacetamide and N-methylvinylacetamide. Not done. In the vinyl alcohol copolymer, one kind or two or more kinds of other vinyl monomers may be copolymerized with vinyl alcohol.

【0007】そして、本発明ではポリビニルアルコール
系重合体の重合度が35以上であることが必要である。
重合度は約500以上であるのが好ましく、約1000
〜5000が特に好ましい。ポリビニルアルコール系重
合体の重合度が35未満であると生成する高弾性含水ゲ
ルの強度が劣ったものとなる。また、ポリビニルアルコ
ール系重合体はケン化度が90%以上であることが必要
であり、特にケン化度が95%以上であるのが望まし
い。ポリビニルアルコール系重合体のケン化度が90%
未満であると、やはり得られる高弾性含水ゲルの強度が
低くなる。
In the present invention, it is necessary that the polyvinyl alcohol polymer has a degree of polymerization of 35 or more.
The degree of polymerization is preferably about 500 or more, about 1000
~ 5000 is particularly preferred. When the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol-based polymer is less than 35, the strength of the highly elastic hydrogel produced will be poor. The polyvinyl alcohol-based polymer needs to have a saponification degree of 90% or more, and particularly preferably a saponification degree of 95% or more. 90% saponification degree of polyvinyl alcohol polymer
When it is less than 1, the strength of the highly elastic hydrogel obtained is also low.

【0008】ポリビニルアルコール系重合体の有機溶媒
溶液または有機溶媒と水との混合溶媒溶液に分散させる
水不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物として
は、例えばセルロース、デキストラン、キチン、キトサ
ン、アルギン酸、ペクチン酸等の多糖類;アルブミン、
エラスチンおよびそれらの変性物等のタンパク質類を挙
げることができる。そのうちでも、セルロース、キチ
ン、キトサン、アルギン酸、アルブミンが好ましい。水
不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物は1種類の
みを使用しても、または2種類以上を併用してもよい。
また、水不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物
は、ポリビニルアルコール系重合体の溶液に均一に分散
させるために、できるだけ微細であるのが望ましく、一
般に約100μ以下であるのが好ましい。
Examples of the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound to be dispersed in an organic solvent solution of a polyvinyl alcohol polymer or a mixed solvent solution of an organic solvent and water include, for example, cellulose, dextran, chitin, chitosan, alginic acid, Polysaccharides such as pectic acid; albumin,
Examples thereof include proteins such as elastin and modified products thereof. Among them, cellulose, chitin, chitosan, alginic acid and albumin are preferable. The water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compounds may be used alone or in combination of two or more.
Further, the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is preferably as fine as possible in order to uniformly disperse it in the solution of the polyvinyl alcohol polymer, and is generally preferably about 100 μm or less.

【0009】ポリビニルアルコール系重合体と水不溶性
または水難溶性の親水性高分子化合物の使用割合は、重
量比で、ポリビニルアルコール系重合体:水不溶性また
は水難溶性親水性高分子化合物=約90:10〜約3
0:70、好ましくは約90:10〜約60:40にす
るとよく、特に70:30またはその付近の割合にする
と、高弾性で強靭な含水ゲルを得ることができる。
The polyvinyl alcohol polymer and the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound are used in a weight ratio of polyvinyl alcohol polymer: water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound = about 90:10. ~ About 3
The ratio may be 0:70, preferably about 90:10 to about 60:40, and particularly at a ratio of 70:30 or thereabout, a highly elastic and tough hydrogel can be obtained.

【0010】本発明でポリビニルアルコール系重合体を
溶解するのに用いる「極性有機溶媒」とは、その極性有
機溶媒、または該極性有機溶媒と水との混合溶媒が、ポ
リビニルアルコール系重合体を室温又は室温以上の温度
で溶解して溶液を形成することができる極性を有する有
機化合物を意味する。
The "polar organic solvent" used to dissolve the polyvinyl alcohol polymer in the present invention means that the polar organic solvent or a mixed solvent of the polar organic solvent and water causes the polyvinyl alcohol polymer to come to room temperature. Alternatively, it means an organic compound having polarity capable of being dissolved at a temperature of room temperature or higher to form a solution.

【0011】本発明では、極性有機溶媒として、ジミチ
ルイミダゾリジノン、テトラヒドロ−2−ピリミジノ
ン、尿素、テトラメチル尿素、ジメチル尿素、ジメチル
イミダゾロン等の尿素系化合物;イミダゾール、N−メ
チルイミダゾール、N,N−ジメチルイミダソール等の
イミダゾール系化合物;ホルムアミド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセ
トアミド、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリド
ン等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド、テトラヒ
ドロチオフェン−1,1−ジオキシド等のスルホキシド
系溶媒;グリセリンやエチレングリコール等の多価アル
コール系溶媒;ヘキサメチルホスホリックトリアミド等
のリン酸アミド系溶媒;エチレンアミン、ジエチレント
リアミン等のアミン系溶媒を用いると、ポリビニルアル
コール系重合体の溶液を円滑に調製できる。
In the present invention, as the polar organic solvent, urea compounds such as dimitylimidazolidinone, tetrahydro-2-pyrimidinone, urea, tetramethylurea, dimethylurea and dimethylimidazolone; imidazole, N-methylimidazole, N , Imidazole compounds such as N-dimethylimidazole; amide solvents such as formamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N, N-dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone; dimethyl sulfoxide , Tetrahydrothiophene-1,1-dioxide, and other sulfoxide solvents; glycerin, ethylene glycol, and other polyhydric alcohol solvents; hexamethylphosphoric triamide, and other phosphoric acid amide solvents; ethyleneamine, diethylenetriamine, and other amines When using a solvent, the solution of polyvinyl alcohol polymer can be smoothly prepared.

【0012】ポリビニルアルコール系重合体溶液の調製
に当たっては、極性有機溶媒のみを用いても、または極
性有機溶媒と水との混合溶媒を使用してもよいが、極性
有機溶媒と水との混合溶媒を用いるのが好ましく、その
場合には極性有機溶媒:水とを重量割合で約95:5〜
約5:95、特に約90:10〜約50:10にするの
が望ましい。混合溶媒中における極性有機溶媒の濃度が
5重量%未満になると、強靭な含水ゲルが得られにくく
なる。
In preparing the polyvinyl alcohol polymer solution, only a polar organic solvent may be used, or a mixed solvent of a polar organic solvent and water may be used, but a mixed solvent of a polar organic solvent and water may be used. It is preferable to use a polar organic solvent: water in a weight ratio of about 95: 5.
It is preferably about 5:95, particularly about 90:10 to about 50:10. When the concentration of the polar organic solvent in the mixed solvent is less than 5% by weight, it becomes difficult to obtain a tough hydrogel.

【0013】極性有機溶媒、または極性有機溶媒と水と
の混合溶媒中へのポリビニルアルコール系重合体の溶解
は、室温またはそれ以上の温度で行い、特に50℃以上
の温度で溶解させるのが、溶解速度、溶液粘度等の点か
ら望ましい。また、ポリビニルアルコール系重合体の溶
解は、通常大気圧下で充分達成することができる。そし
て、溶液中のポリビニルアルコール系重合体の濃度は、
約3〜60重量%、特に5〜40重量%にし、水不溶性
または水難溶性の親水性高分子化合物を上記した割合
で、ポリビニルアルコール系重合体溶液中に分散させる
のがよい。
The polyvinyl alcohol polymer is dissolved in a polar organic solvent or a mixed solvent of a polar organic solvent and water at room temperature or higher, particularly at 50 ° C. or higher. It is desirable in terms of dissolution rate and solution viscosity. Further, the dissolution of the polyvinyl alcohol-based polymer can usually be sufficiently achieved under atmospheric pressure. And the concentration of the polyvinyl alcohol-based polymer in the solution,
It is preferable that about 3 to 60% by weight, particularly 5 to 40% by weight, and the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound be dispersed in the polyvinyl alcohol-based polymer solution in the above-mentioned proportion.

【0014】その際に、水不溶性または水難溶性の親水
性高分子化合物は、ポリビニルアルコール系重合体を有
機溶媒または有機溶媒と水との混合溶媒に完全に溶解さ
せた後に生成したポリビニルアルコール系重合体溶液中
に加えて分散させても、またはポリビニルアルコール系
重合体が有機溶媒または有機溶媒と水との混合溶媒に完
全に溶解する前に加えて該親水性高分子化合物を分散さ
せた状態でポリビニルアルコール系重合体を有機溶媒ま
たは有機溶媒と水との混合溶媒に完全に溶解させるよう
にしてもよい。
At this time, the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is a polyvinyl alcohol-based polymer produced after the polyvinyl alcohol-based polymer is completely dissolved in an organic solvent or a mixed solvent of an organic solvent and water. In the state in which the hydrophilic polymer compound is dispersed even when added and dispersed in the combined solution or before the polyvinyl alcohol-based polymer is completely dissolved in the organic solvent or the mixed solvent of the organic solvent and water. The polyvinyl alcohol polymer may be completely dissolved in the organic solvent or the mixed solvent of the organic solvent and water.

【0015】そして、上記のようにして調製されたポリ
ビニルアルコール系重合体を溶解し且つ水不溶性または
水難溶性の親水性高分子化合物を分散含有する混合液を
室温またはそれ以下(通常約40℃以下)に放置してゲ
ル状に固化させる。このゲルはそれ自体で自己支持性の
強靭な固形物であって砕けたりせずに取り扱うことがで
き、最終的な高弾性含水ゲル用の前駆体ゲルとして貯
蔵、流通、販売等が可能である。例えば、上記の混合液
をガラス板等に流延して前駆体ゲルを析出させるとシー
トまたはフィルム状の前駆体ゲルが形成され、また特定
の容器や型中に上記混合液を注入してゲルの析出を行わ
せると容器や型の内部形状に一致した形状を有する前駆
体ゲルの成形体を形成することができる。
Then, a mixed solution in which the polyvinyl alcohol polymer prepared as described above is dissolved and a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is dispersed is contained at room temperature or lower (usually about 40 ° C. or lower). ) And solidify into a gel. This gel itself is a self-supporting, tough solid that can be handled without crushing, and can be stored, distributed, sold, etc. as the final precursor gel for the highly elastic hydrous gel. .. For example, when the above-mentioned mixed solution is cast on a glass plate or the like to precipitate a precursor gel, a sheet or film-shaped precursor gel is formed, and the above-mentioned mixed solution is injected into a specific container or mold to form a gel. By precipitating, it is possible to form a precursor gel compact having a shape that matches the internal shape of the container or mold.

【0016】そして、上記のようにして形成された前駆
体ゲルは、水性溶媒中に浸漬させることによって、或い
は極性貧溶媒または極性非溶媒中に1〜14日間浸漬
後、水中に1〜14日間浸漬させることによって高含水
ゲルにすることができる。こられの浸漬時間は、試料の
形状、厚さ、表面積等により大きく影響を受け、例えば
糸や膜等の薄いものや表面積の大きなものでは、上記よ
りも短い時間、例えば数分〜数時間の浸漬で高含水ゲル
にすることができる。
The precursor gel formed as described above is dipped in an aqueous solvent or in a polar poor solvent or a polar non-solvent for 1 to 14 days, and then in water for 1 to 14 days. A high water content gel can be obtained by immersion. The immersion time is greatly affected by the shape, thickness, surface area, etc. of the sample.For thin materials such as threads and membranes and those with a large surface area, the immersion time is shorter than the above, for example, several minutes to several hours. High water content gel can be obtained by immersion.

【0017】また、本発明では、ポリビニルアルコール
系重合体と水不溶性または水難溶性の親水性高分子化合
物を含有する上記混合液を、そのまま放置して前駆体ゲ
ルを形成する代わりに、極性貧溶媒または極性非溶媒中
に浸漬してゲルを形成することができる。その際の極性
貧溶媒または極性非溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、プロパノール等のアルコール類;アセトン、メチ
ルエチルケトン等のケトン類;ジオキサン、テトラヒド
ロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類;アセトニ
トリル等を使用することができる。極性貧溶媒または極
性非溶媒は、1種類のみを使用してもまたは2種類以上
を併用してもよい。2種類以上を併用する場合は、2種
類以上の極性貧溶媒または極性非溶媒の混合物中に上記
ゲルを浸漬しても、または最初に第1の極性貧溶媒また
は極性非溶媒中に浸漬した後、第2、第3の極性貧溶媒
または極性非溶媒中に逐次浸漬してもよい。またその際
に、ポリビニルアルコール系重合体を溶解することので
きる極性溶媒を該極性貧溶媒または極性非溶媒中に必要
に応じて少量添加しておいてもよい。
Further, in the present invention, a polar poor solvent is used instead of leaving the above mixed solution containing a polyvinyl alcohol polymer and a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound as it is to form a precursor gel. Alternatively, it can be immersed in a polar non-solvent to form a gel. As the polar poor solvent or polar non-solvent, alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and dimethoxyethane; acetonitrile and the like can be used. .. The polar poor solvent or polar non-solvent may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used in combination, the gel may be immersed in a mixture of two or more polar poor solvents or polar non-solvents, or after first immersing in the first polar poor solvent or polar non-solvent. The second, third polar poor solvent or polar non-solvent may be sequentially dipped. At that time, a small amount of a polar solvent capable of dissolving the polyvinyl alcohol-based polymer may be added to the polar poor solvent or polar non-solvent, if necessary.

【0018】そして、上記混合液をアルコールなどの極
性貧溶媒または極性非溶媒中に最初に浸漬した場合は、
その最初の浸漬により前駆体ゲルが形成されるので、そ
れを更に水中に浸漬すると、高弾性含水ゲルを形成する
ことができる。
When the above mixture is first immersed in a polar poor solvent such as alcohol or a polar non-solvent,
The first immersion forms a precursor gel, which can be further immersed in water to form a highly elastic hydrous gel.

【0019】ポリビニルアルコール系重合体を溶解し且
つ水不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物を分散
含有する上記の混合液を極性貧溶媒または極性非溶媒中
に浸漬する際の温度および浸漬時間は、使用した水不溶
性または水難溶性の親水性高分子化合物の種類、ポリビ
ニルアルコール系重合体とそれらの親水性高分子化合物
との割合、製造しようとするゲルの形状等に応じて適宜
選ぶことができるが、通常、約0〜50℃の極性貧溶媒
または極性非溶媒中に数分間〜14日間程度浸漬するの
がよい。
The temperature and the immersion time for immersing the above mixed solution in which a polyvinyl alcohol polymer is dissolved and a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is dispersed in a polar poor solvent or a polar non-solvent are Can be appropriately selected depending on the type of the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound used, the ratio of the polyvinyl alcohol-based polymer and the hydrophilic polymer compound, the shape of the gel to be produced, etc. However, it is usually good to immerse in a polar poor solvent or polar non-solvent at about 0 to 50 ° C. for several minutes to 14 days.

【0020】また、上記したように、ポリビニルアルコ
ール系重合体および水不溶性または水難溶性の親水性高
分子化合物を含有する上記の混合液をそのまま放置して
前駆体ゲルを形成させた後、極性貧溶媒または極性非溶
媒中に浸漬し、更に水中に浸漬することにより高弾性含
水ゲルを製造してもよい。この場合も、上記したと同様
の温度および浸漬時間を採用して前駆体ゲルから高弾性
不均一系含水ゲルを形成させることができる。
Further, as described above, the above-mentioned mixed solution containing the polyvinyl alcohol polymer and the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is left as it is to form a precursor gel, and then, a polar gel is formed. The highly elastic hydrogel may be produced by immersing in a solvent or a polar non-solvent and further immersing in water. Also in this case, the same temperature and immersion time as described above can be adopted to form a highly elastic heterogeneous hydrogel from the precursor gel.

【0021】ポリビニルアルコール系重合体の溶液に水
不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物を分散させ
た混合液を用いる本発明によって高弾性の含水ゲルが得
られる理由は未だ充分解明されていないが、本発明の含
水ゲルでは、水不溶性または水難溶性の親水性高分子化
合物の粒子表面とポリビニルアルコール系重合体とが相
互作用を起こして該粒子がフィラーの役割を果たし、そ
の結果高弾性な含水ゲルが形成されるものと推定され
る。
The reason why a highly elastic hydrogel can be obtained by the present invention using a mixture of a polyvinyl alcohol polymer solution and a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound has not been sufficiently clarified. In the water-containing gel of the present invention, the particle surface of the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound and the polyvinyl alcohol-based polymer interact to cause the particles to function as a filler, resulting in a highly elastic water-containing compound. It is presumed that a gel is formed.

【0022】そして、上記により形成された本発明の高
弾性含水ゲルは、通常、白色不透明〜淡褐色不透明で、
機械的強度に優れた、特に弾性率の高いゴム状物質であ
り、押圧してもその含有水分を外部に放出しない。この
高弾性含水ゲルは、冷〜温水不溶性であり、含水時の重
量を基準にして、通常約60〜95%という多量の水分
を保有しており、切断等により任意の形状や大きさにす
ることができる。
The highly elastic hydrogel of the present invention formed as described above is usually white opaque to pale brown opaque,
It is a rubber-like substance with excellent mechanical strength and especially high elastic modulus, and does not release its contained water to the outside even when pressed. This high-elasticity hydrous gel is insoluble in cold to warm water, and usually has a large amount of water of about 60 to 95% based on the weight when it is hydrated, and is cut into any shape and size. be able to.

【0023】また、本発明の高弾性含水ゲルの製造時に
は、ゲル形成の妨げにならない限りは、意図する用途等
に応じて、染顔料、種々の薬剤、その他の添加剤を加え
ることができる。本発明はまた、ジイソシアナート、ジ
アルデヒド、ホウ砂等で該ゲルを化学架橋した不均一系
ゲル、および電子線やγ線などの放射線により架橋処理
した不均一系ゲルをも含む。
Further, at the time of producing the highly elastic hydrous gel of the present invention, dyes and pigments, various chemicals, and other additives can be added depending on the intended use and the like, as long as they do not hinder the gel formation. The present invention also includes a heterogeneous gel in which the gel is chemically crosslinked with diisocyanate, dialdehyde, borax, etc., and a heterogeneous gel in which the gel is crosslinked with radiation such as electron beams and γ rays.

【0024】そして、本発明で得られる高弾性不均一系
含水ゲルは、その極めて高い弾性率、保水性等により、
人工関節、人工皮膚等の種々の用途に利用可能である。
また、この高弾性含水ゲルを空気中に放置すると、大気
中に長期間にわたって徐々に水分を放出するので、高弾
性含水ゲルの製造時に予め揮発性の香料、防臭剤、殺菌
剤、殺虫剤等を含有させておくことによって、徐放性の
香料ゲル、防臭ゲル、殺菌・殺虫ゲル等として使用する
ことも可能である。
The highly elastic heterogeneous hydrogel obtained in the present invention has an extremely high elastic modulus and water retention,
It can be used for various purposes such as artificial joints and artificial skin.
In addition, when this high-elasticity hydrous gel is left in the air, it gradually releases water into the atmosphere for a long period of time, so volatile fragrances, deodorants, bactericides, insecticides, etc. are previously prepared during the production of the high-elasticity hydrous gel. It is also possible to use as a sustained-release perfume gel, deodorant gel, bactericidal / insecticidal gel, etc.

【0025】[0025]

【実施例】以下に、本発明を実施例等により具体的に説
明するが、本発明はそれらの例により限定されない。ま
た、以下の実施例等において含水ゲルの含水率は下記の
数式1により算出した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, in the following examples and the like, the water content of the hydrous gel was calculated by the following mathematical formula 1.

【0026】[0026]

【数1】含水率(%)={(A−B)/A}×100 但し A:含水ゲルの重量(g) B:乾燥後のゲルの重量(g)## EQU1 ## Moisture content (%) = {(AB) / A} × 100 where A: weight of hydrogel (g) B: weight of gel after drying (g)

【0027】更に、含水ゲルを製造する際のゲル形成前
後における形状および寸法の違いの大小は、下記の数式
2で表される含水ゲルの体積誤差により求めた。
Further, the magnitude of the difference in shape and size between before and after gel formation in producing a hydrogel was determined by the volume error of the hydrogel expressed by the following mathematical formula 2.

【0028】[0028]

【数2】 体積誤差(%)=(V1/V0)×100−100 但し V1:実際に得られた含水ゲルの体積(mm3) V0:型(シャーレ)内に注入した液(混合液)の体積(mm
3)
[Number 2] vol error (%) = (V 1 / V 0) × 100-100 where V 1: volume of the actually obtained water-containing gel (mm 3) V 0: the liquid injected into the mold (dish) Volume of (mixed liquid) (mm
3 )

【0029】また、含水ゲルの強度、伸度および弾性率
は、東洋精機製のストログラフ−Tを使用して、20m
m/分の割合で試料を引っ張り、ひずみ/強度曲線の初
期勾配から求めた。
Further, the strength, elongation and elastic modulus of the hydrous gel are 20 m using Strograph-T manufactured by Toyo Seiki.
The sample was pulled at a rate of m / min and determined from the initial slope of the strain / strength curve.

【0030】《実施例1〜4》50重量%ジメチルスル
ホキシド水溶液120gに、撹拌しながらポリビニルア
ルコール(以後「PVA」という)(重合度2000、
ケン化度99〜100%;ナカライテスク社製)20g
を加え、続いて下記の表1に示した水不溶性または水難
溶性の親水性高分子化合物6.7gを加えて、100℃
に1時間保ってPVAを完全に溶解させると共に、水不
溶性または水難溶性の親水性高分子化合物を均一に分散
させた白色半透明の混合液を調製した。この混合液を直
径20cmのガラス製シャーレ中に5mmの厚さ(深
さ)にキャストし[V0=3.14×(10cm)2×0.5
cm=157cm3]、室温(25℃)に放置してシー
ト状の前駆体ゲルを得た。キャストしてから24時後に
該前駆体ゲルをシャーレより取り出して、25℃のメタ
ノール中に浸漬してそのまま1週間放置した。その後、
該ゲルをメタノールから取り出して、25℃の水中に更
に1週間以上放置したところ、強靭なゴム状の含水ゲル
が各実施例において得られた。各実施例で得られた含水
ゲルの直径と厚さを測定してその体積(V1)を算出
し、上記V0と該V1の値から上記した数式2により体積
誤差を求めた。また、それらの含水ゲルの他の物性を上
記した方法により測定した。その結果を下記の表1に示
す。
Examples 1 to 4 Polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as "PVA") (polymerization degree 2000, to 120 g of 50% by weight dimethylsulfoxide aqueous solution with stirring).
Saponification degree 99-100%; Nacalai Tesque, Inc.) 20 g
Then, 6.7 g of a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound shown in Table 1 below was added, and the mixture was heated to 100 ° C.
It was kept for 1 hour to completely dissolve PVA, and at the same time, a white translucent mixed liquid was prepared in which a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound was uniformly dispersed. This mixed solution was cast into a glass dish having a diameter of 20 cm to a thickness (depth) of 5 mm [V 0 = 3.14 × (10 cm) 2 × 0.5].
cm = 157 cm 3 ] and left at room temperature (25 ° C.) to obtain a sheet-shaped precursor gel. 24 hours after casting, the precursor gel was taken out from the petri dish, immersed in methanol at 25 ° C., and left as it was for 1 week. afterwards,
When the gel was taken out from methanol and allowed to stand in water at 25 ° C. for 1 week or longer, a tough, rubber-like hydrogel was obtained in each example. The diameter and thickness of the hydrous gel obtained in each example were measured to calculate its volume (V 1 ), and the volume error was obtained from the above V 0 and the value of V 1 by the above-mentioned mathematical formula 2. Further, other physical properties of the hydrous gels were measured by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 1 below.

【0031】《参考例1〜2》50重量%ジメチルスル
ホキシド水溶液120gに、撹拌しながら実施例1で使
用したのと同じPVA20gを加え、続いて下記の表1
に示した水溶性高分子化合物6.7gを加えて、100
℃に1時間保ってPVAおよび水溶性高分子化合物を完
全に溶解させて溶液を調製した。この溶液は透明からや
や白濁した半透明液であった。この溶液を実施例1にお
けるのと同様に直径20cmのガラス製シャーレ中に5
mmの厚さにキャストし、室温(25℃)に放置してシ
ート状の前駆体ゲルを得た。キャストしてから24時後
に該前駆体ゲルをシャーレより取り出して、25℃のメ
タノール中に浸漬してそのまま1週間放置した。その
後、該ゲルをメタノールから取り出して、25℃の水中
に更に1週間以上放置したところ、ゴム状の含水ゲルが
得られた。この参考例1〜2で得られた含水ゲルの直径
と厚さを測定してその体積(V1)を算出して、上記数
式2により体積誤差を求めると共に、その他の物性を測
定した。その結果を表1に示す。
Reference Examples 1 and 2 To 120 g of 50% by weight dimethylsulfoxide aqueous solution, 20 g of the same PVA used in Example 1 was added with stirring, and then Table 1 below.
6.7 g of the water-soluble polymer compound shown in
The solution was prepared by completely keeping PVA and the water-soluble polymer compound at 1 ° C. for 1 hour. This solution was a transparent to slightly cloudy translucent liquid. 5 parts of this solution in a glass dish with a diameter of 20 cm as in Example 1.
It was cast to a thickness of mm and left at room temperature (25 ° C.) to obtain a sheet-shaped precursor gel. 24 hours after casting, the precursor gel was taken out from the petri dish, immersed in methanol at 25 ° C., and left as it was for 1 week. After that, the gel was taken out from methanol and left in water at 25 ° C. for 1 week or longer to obtain a rubber-like hydrous gel. The diameter and thickness of the hydrous gels obtained in Reference Examples 1 and 2 were measured to calculate the volume (V 1 ), the volume error was calculated by the above mathematical formula 2, and other physical properties were measured. The results are shown in Table 1.

【0032】《比較例 1》80重量%ジメチルスルホ
キシド水溶液120gに、撹拌しながら実施例1で使用
したのと同じPVA20gを加え、100℃に1時間保
ってPVAを完全に溶解させた。この溶液を直径20c
mのガラス製シャーレ上に5mmの厚さにキャストし、
−20℃のフリーザー中に16時間放置してシート状の
前駆体ゲルを得た。このゲルをシャーレより取り出し
て、25℃の水中に1週間以上放置したところ、透明な
ゴム状の含水ゲルが得られた。この含水ゲルの直径と厚
さを測定してその体積(V1)を算出して、上記式によ
り体積誤差を求めると共にその他の物性を測定した。そ
の結果を表1に示す。
Comparative Example 1 20 g of the same PVA used in Example 1 was added to 120 g of 80% by weight dimethylsulfoxide aqueous solution with stirring, and the mixture was kept at 100 ° C. for 1 hour to completely dissolve PVA. This solution is 20c in diameter
cast on a glass dish with a thickness of 5 mm,
It left for 16 hours in a -20 degreeC freezer, and the sheet-shaped precursor gel was obtained. When this gel was taken out from the petri dish and allowed to stand in water at 25 ° C. for 1 week or longer, a transparent rubbery hydrous gel was obtained. The diameter and thickness of this hydrogel were measured to calculate the volume (V 1 ), the volume error was determined by the above formula, and other physical properties were measured. The results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 ゲ ル の 物 性 例 高分子化合物 強度 伸度 弾性率 含水率 体積誤差 (g/mm2) (%) (g/mm2) (%) (%) 実施例1 PVA/キトサンa) 51 340 30 81.4 0 実施例2 PVA/キチンb) 41 258 42 84.7 0 実施例3 PVA/セルロースc) 43 312 32 78.2 2 実施例4 PVA/アルブミンd) 38 230 37 80.0 1 参考例1 PVA/PDMAAme) 26 388 5 86.1 11 参考例2 PVA/PEOf) 19 177 13 84.3 6 比較例1 PVA(凍結解凍) 28 196 10 84.2 8 a) フナコシ社製:キトサン7B b) フナコシ社製:キチンEX c) フナコシ社製:アビセルSF d) シグマ社製 e) ポリジメチルアクリルアミド f) ポリエチレンオキサイド(Aldrich社製;平均分子量
=100000)
[Table 1] Example of physical properties of gel Polymer compound Strength Elongation Elastic modulus Water content Volume error (g / mm 2 ) (%) (g / mm 2 ) (%) (%) Example 1 PVA / chitosan a) 51 340 30 81.4 0 Example 2 PVA / chitin b) 41 258 42 84.7 0 Example 3 PVA / cellulose c) 43 312 32 78.2 2 Example 4 PVA / albumin d) 38 230 37 80.0 1 Reference Example 1 PVA / PDMAAm e) 26 388 5 86.1 11 Reference example 2 PVA / PEO f) 19 177 13 84.3 6 Comparative example 1 PVA (freeze-thaw) 28 196 10 84.2 8 a) Funakoshi: Chitosan 7B b) Funakoshi: Chitin EX c) Funakoshi: Avicel SF d) Sigma e) Polydimethylacrylamide f) Polyethylene oxide (Aldrich; average molecular weight = 100000)

【0034】表1の結果から、ポリビニルアルコール系
重合体と共に水不溶性または水難溶性の親水性高分子化
合物を使用している本発明の実施例1〜3では、ポリビ
ニルアルコール系重合体と共に水溶性高分子化合物を使
用している参考例1〜2およびポリビニルアルコール系
重合体のみを使用して凍結解凍により含水ゲルを製造し
ている比較例1に比べて、得られる含水ゲルの弾性率が
高いことがわかる。更に、表1の結果からは、本発明の
実施例1〜3の場合は、参考例1〜2に比べて、含水ゲ
ル製造時の体積誤差0〜2%であり、ゲル化の前後にお
ける寸法変化が全くないかまたは極めてわずかであり、
所望どおりの寸法および形状の含水ゲルが得られえるこ
とがわかる。
From the results shown in Table 1, in Examples 1 to 3 of the present invention in which a water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is used together with the polyvinyl alcohol-based polymer, the polyvinyl alcohol-based polymer and the water-soluble polymer are highly soluble. The elastic modulus of the obtained hydrous gel is higher than those of Reference Examples 1 and 2 using a molecular compound and Comparative Example 1 in which a hydrous gel is produced by freeze-thawing using only a polyvinyl alcohol polymer. I understand. Furthermore, from the results of Table 1, in the case of Examples 1 to 3 of the present invention, the volume error during the production of hydrous gel was 0 to 2% as compared with Reference Examples 1 and 2, and the dimensions before and after gelation were measured. There is no or very little change,
It will be appreciated that hydrous gels of desired size and shape can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明による場合は、高い弾性率を有す
る強靭な含水ゲルを、凍結処理、高圧処理、真空処理等
の複雑でコストのかかる工程を行うことなく、簡単な方
法および装置により効率よく製造することができる。更
に、本発明による場合は、ゲル化の前後でゲルの寸法変
化が全くまたはほとんど生じないので、目的どおりの形
状や寸法を有する含水ゲルを円滑に製造することができ
る。
According to the present invention, a tough hydrogel having a high elastic modulus can be efficiently treated by a simple method and apparatus without performing complicated and costly steps such as freezing treatment, high pressure treatment and vacuum treatment. Can be manufactured well. Further, in the case of the present invention, the dimensional change of the gel does not occur before or after the gelation, so that the hydrogel having the intended shape and size can be smoothly produced.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重合度が35以上でケン化度が90%以
上のポリビニルアルコール系重合体を極性有機溶媒また
は極性有機溶媒と水との混合溶媒に溶解した溶液中に水
不溶性または水難溶性の親水性高分子化合物を分散させ
てなる混合液を、そのまま放置するか或いは極性貧溶媒
または極性非溶媒中に浸漬してゲルを形成させることを
特徴とする高弾性含水ゲルまたはその前駆体ゲルの製造
方法。
1. A water-insoluble or poorly water-soluble solution of a polyvinyl alcohol polymer having a degree of polymerization of 35 or more and a degree of saponification of 90% or more in a polar organic solvent or a mixed solvent of a polar organic solvent and water. A highly elastic hydrous gel or a precursor gel thereof, which is characterized in that a mixed solution obtained by dispersing a hydrophilic polymer compound is left as it is or immersed in a polar poor solvent or a polar non-solvent to form a gel. Production method.
【請求項2】 水不溶性または水難溶性の親水性高分子
化合物が、多糖類、蛋白質およびそれらの誘導体からな
る群から選ばれる少なくとも1種である請求項1の製造
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the water-insoluble or sparingly water-soluble hydrophilic polymer compound is at least one selected from the group consisting of polysaccharides, proteins and derivatives thereof.
【請求項3】 請求項1または2の方法により製造され
た高弾性含水ゲルまたはその前駆体。
3. A highly elastic hydrogel or a precursor thereof produced by the method according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007500764A (en) * 2003-07-31 2007-01-18 ケンブリッジ、ポリマー、グループ、インコーポレイテッド Apparatus and method for controlling and forming polymer gels
JP2007520622A (en) * 2004-02-04 2007-07-26 ケンブリッジ、ポリマー、グループ、インコーポレイテッド Systems and methods for controlling and forming polymer gels

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