JP5824688B2 - ｐＨ応答性高分子微粒子及びその分散体の製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、表面にカチオン系及び／又はノニオン系の親水性高分子鎖を有する新規な高分子微粒子及びその製造方法に関するものであり、詳細にはｐＨの変化に応じて平均粒子径が可逆的に変化する、ｐＨ応答性高分子微粒子及びその分散体の簡易な製造方法に関する。

高分子の片末端にラジカル重合性基を持つマクロモノマーは、構造が明確に制御されたグラフト共重合体を製造することができ、親水性のマクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合することにより、表面に親水性の高分子鎖を有し、内部が疎水性の高分子化合物から構成される水分散性の高分子微粒子を製造することができる。例えば従来知られている親水性マクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合した高分子微粒子としては、ポリエチレングリコールマクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合した高分子微粒子（非特許文献１、非特許文献２）、Ｎ−ビニルアミドマクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合した高分子微粒子及び当該高分子微粒子のアミド部分をアミンにケン化した高分子微粒子（特許文献１）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドマクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合した高分子微粒子（特許文献２）がある。

Ｎ−イソプロピルアクリルアミドマクロモノマーと疎水性モノマーとを共重合した高分子微粒子は温度の変化により粒子径は変化するが、変化幅は３２０ｎｍから４４０ｎｍの範囲であり、変化幅は非常に小さい（非特許文献３）。

ポリマージャーナル第１７巻、８２７頁、１９８５年 Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２０００，３３，１７５９−１７６４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．３４，２２１３−２２２０（１９９６） 特開平０２−２９６８０８号公報 特開平０８−１８３７６０号公報

本発明の目的は、表面にカチオン系及び／又はノニオン系の親水性高分子鎖を有する新規な高分子微粒子及びその分散体の製造方法を提供することであって、ｐＨの変化に応じて平均粒子径が可逆的に変化するｐＨ応答性高分子微粒子及び当該微粒子分散体の簡易な製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を積み重ねた結果、微粒子表面に親水性高分子鎖が局在し、微粒子のコアが疎水性高分子及びｐＨ感受性高分子から構成される高分子微粒子が可逆的なｐＨ応答性を示すことを見出し、さらには親水性マクロモノマーと疎水性モノマーとｐＨ感受性モノマーとを共重合することにより、容易に当該ｐＨ応答性高分子微粒子の分散体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明のｐＨ応答性高分子微粒子は、下記の一般式（１）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、

［式（１）中、Ｑ_１は水素原子、メチル基又はシアノ基を示し、Ｑ_２は水素原子、

（Ｒ_１及びＲ_１’は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はハロゲン原子又はハロゲノメチル基を示し、Ｒ_２は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はベンジル基又はヒドロキシプロピル基を示し、Ｒ_２’は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ_３は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ_４は炭素数１〜１０のアルキル基を示す（ただしＲ_３及びＲ_４の総炭素数は３〜２０である））を示す。］

下記の一般式（２）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種又は、下記の一般式（２’）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、

［式（２）中、Ｑ_３は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_４は、

（Ｘ_１はＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｎ又はＣＯＮＨ（ＣＨ_２）_ｎ（ｎは１〜３の整数を示す）を示し、Ｒ_５及びＲ_６は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示す）を示す。］

［式（２’）中、Ｑ_３’は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_４’は、

（Ｍは水素原子、軽金属イオン又はアンモニウムイオンを示す）を示す。］

下記の一般式（３）及び（４）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種から成る水分散性の高分子微粒子であって、ｐＨの変化に応じて可逆的に平均粒子径が変化することを特徴とする。

［式（３）中、Ｑ_５は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_６は、

（Ａ_１は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す）を示し、Ｑ_７は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、Ｑ_８は炭素数１〜１０のアルキレン基を示し、Ｑ_９は酸素原子又は硫黄原子を示し、Ｙ_１は酸素原子又は２個の水素原子を示し、Ｒ_７は水素原子又はメチル基を示し、Ｘ_２は

（Ｒ_８、Ｒ_９及びＲ_１０は同一又は異なって炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示し、Ｒ_１１は水素原子又はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ_１２は水素原子又はメチル基を示し、Ｚ⁻は陰イオンを示す）を示し、ｌは１〜１００の数を示す。］

［式（４）中、Ｑ_１０及びＱ_１２は同一又は異なっては水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１１は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、ｍは１〜１００の数を示す。］

また、本発明のｐＨ応答性高分子微粒子分散体の製造方法は、下記の一般式（５）で表される単量体の中から選ばれる少なくとも１種と、

［式（５）中、Ｑ_１３は水素原子、メチル基又はシアノ基を示し、Ｑ_１４は水素原子、

（Ｒ_１３及びＲ_１３’は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はハロゲン原子又はハロゲノメチル基を示し、Ｒ_１４は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はベンジル基又はヒドロキシプロピル基を示し、Ｒ_１４’は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ_１５は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ_１６は炭素数１〜１０のアルキル基を示す（ただしＲ_１５及びＲ_１６の総炭素数は３〜２０である））を示す。］

下記の一般式（６）で表される単量体の中から選ばれる少なくとも１種又は、下記の一般式（６’）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、

［式（６）中、Ｑ_１５は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１６は、

（Ｘ_３はＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｎ又はＣＯＮＨ（ＣＨ_２）_ｎ（ｎは１〜３の整数を示す）を示し、Ｒ_１７及びＲ_１８は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示す）を示す。］

［式（６’）中、Ｑ_１５’は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１６’は、

（Ｍは水素原子、軽金属イオン又はアンモニウムイオンを示す）を示す。］

下記の一般式（７）及び（８）で表される親水性マクロモノマーの中から選ばれる少なくとも１種とを共重合させることを特徴とする。

［式（７）中、Ｑ_１６は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１７は、

（Ａ_２は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す）を示し、Ｑ_１８は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、Ｑ_１９は炭素数１〜１０のアルキレン基を示し、Ｑ_２０は酸素原子又は硫黄原子を示し、Ｙ_２は酸素原子又は２個の水素原子を示し、Ｒ_１９は水素原子又はメチル基を示し、Ｘ_４は

（Ｒ_２０、Ｒ_２１及びＲ_２２は同一又は異なって炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示し、Ｒ_２３は水素原子又はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ_２４は水素原子又はメチル基を示し、Ｚ⁻は陰イオンを示す）を示し、ｌは１〜１００の数を示す。］

［式（８）中、Ｑ_２２及びＱ_２４は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_２３は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、ｍは１〜１００の数を示す。］

本発明によれば、表面にカチオン系及び／又はノニオン系の親水性高分子鎖を有し、内部が疎水性の高分子化合物から構成される水分散性のｐＨ応答性高分子微粒子を、凝集物等副生することなく簡易に分散体として製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のｐＨ応答性微粒子は、微粒子のコアを形成する前記一般式（１）で表わされる構造単位と、ｐＨ応答性能を発現させる前記一般式（２）又は（２´）で表わされる構造単位と、微粒子表面に局在する前記一般式（３）及び／又は（４）で表わされる親水性の高分子鎖から構成される。

先ず、本発明のｐＨ応答性高分子微粒子を構成する前記一般式（１）について説明する。

前記一般式（１）で表される構造単位中のＱ_２の式（Ｑ_２−１）で表わされるＲ_１及びＲ_１’で示される炭素数１〜４の低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基等を挙げることができ、ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、ハロゲノメチル基としてはクロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等を挙げることができる。式（１）中、Ｑ_２の式（Ｑ_２−２）及び（Ｑ_２−３）で表わされるＲ_２及びＲ_２’で示される炭素数１〜１８のアルキル基としては、直鎖又は分岐又は環状のアルキル基が挙げられ、具体例としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基等が挙げられる。このうちＲ_２及びＲ_２´としては炭素数１〜５のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基が特に好ましい。また、式（１）中、Ｑ_２の式（Ｑ_２−４）で表わされるＲ_３及びＲ_４はいずれか一方が水素原子で他方がアルキル基の場合、及び両者がアルキル基の場合があるが、両者の総炭素数が３〜２０である。例えばＲ_３が水素原子の場合、Ｒ_４は炭素数３〜２０のアルキル基であり、Ｒ_３及びＲ_４がアルキル基の場合にはＲ_３及びＲ_４のアルキル基の炭素数の合計が３〜２０となる組み合わせである。

一般式（１）の構造単位中のＱ_２は、式（Ｑ_２−１）、（Ｑ_２−２）、（Ｑ_２−３）及び（Ｑ_２−４）の構造から選ばれる１種でもよく、２種以上を組み合わせてもよいが、次の式（１ａ）

である構造がより好ましく、さらには次の式（１ｂ）

（式中、Ｒ_１は前記と同じ）で表わされる構造単位がより好ましく、Ｒ_１が水素原子の場合が特に好ましい。

次に、本発明のｐＨ応答性高分子微粒子を構成する前記一般式（２）及び（２’）について説明する。

前記一般式（２）で表される構造単位中のＱ_４の、式（Ｑ_４−１）中のＸ_１で示される（ＣＨ_２）_ｎは炭素数１〜３のアルキレン基であり、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基が挙げられるが、エチレン基が好ましい。式（２）中のＱ_４の、式（Ｑ_４−１）、（Ｑ_４−２）及び（Ｑ_４−３）中のＲ_５及びＲ_６で示される低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が挙げられる。

一般式（２）の構造単位中のＱ_４は、（Ｑ_４−１）、（Ｑ_４−２）及び（Ｑ_４−３）から選ばれる１種でもよく、２種以上を組み合わせてもよいが、次の式（２ａ）

（式中、Ｑ_３、Ｒ_５及びＲ_６は前記と同じ）

である構造がより好ましく、次の式（２ｂ）

で表わされる構造単位が特に好ましい。

前記一般式（２’）で表される構造単位中のＱ_４’の、式（Ｑ_４’−１）及び（Ｑ_４’−２）中のＭで示される軽金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。

一般式（２’）の構造単位中のＱ_４は、式（Ｑ_４’−１）及び（Ｑ_４’−２）から選ばれる１種でもよく、２種以上を組み合わせてもよいが、次の式（２’ａ）

（式中、Ｍは前記と同じ）

である構造がより好ましく、次の式（２’ｂ）

で表わされる構造単位が特に好ましい。

次に、本発明のｐＨ応答性高分子微粒子を構成する一般式（３）及び（４）について説明する。

一般式（３）で表される構造単位中、Ｑ_６のＡ_１及びＱ_８で示される炭素数１〜１０のアルキレン基としては、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、ヘキサメチレン基、（エチル）エチレン基、（ジメチル）エチレン基等が挙げられる。このうち、炭素数１〜５の直鎖又は分岐状のアルキレン基がより好ましい。

一般式（３）で表される構造単位中のＸ_２の、式（Ｘ_２−１）、（Ｘ_２−２）、（Ｘ_２−３）及び（Ｘ_２−４）中のＲ_８、Ｒ_９及びＲ_１０で示される低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が挙げられる。

一般式（３）で表される構造単位中のＸ_２の、式（Ｘ_２−１）及び（Ｘ_２−２）中の（ＣＨ_２）_ｎは炭素数１〜３のアルキレン基であり、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基が挙げられるが、エチレン基が好ましい。

一般式（３）で表される構造単位中のＸ_２の、式（Ｘ_２−１）、（Ｘ_２−２）、（Ｘ_２−３）及び（Ｘ_２−４）中のＺ⁻で示される陰イオンはフッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン等が挙げられ、中でも塩素イオンが特に好ましい。

一般式（３）で表される構造単位中のＸ_２を含む繰り返し単位は、（Ｘ_２−１）、（Ｘ_２−２）、（Ｘ_２−３）、（Ｘ_２−４）、（Ｘ_２−５）及び（Ｘ_２−６）の中から選ばれる１種でもよく、２種以上を組み合わせてもよい。

一般式（３）の構造単位中、次の式（３ａ）

（式中、Ｑ_７、Ｑ_８、Ｑ_９、Ｙ_１、Ｘ_２、Ｒ_７及びｌは前記と同じ）で表わされる構造単位がより好ましく、さらには式（３ｂ）

（式中、Ｘ_２、Ｒ_７及びｌは前記と同じ）で表わされる構造単位がより好ましく、式（３ｃ）

（式中、Ｚ及びｌは前記と同じ）で表わされる構造単位が特に好ましい。

一般式（４）の構造単位中、次の式（４ａ）

（式中、Ｑ_１１及びｍは前記と同じ）で表わされる構造単位がより好ましく、式（４ｂ）

（式中、ｍは前記と同じ）で表わされる構造単位が特に好ましい。

微粒子のコアを形成する構造単位は、一般式（１）で表わされる構造単位から１種又は２種以上選んでもよい。また、ｐＨ応答性能を発現させる構造単位は、一般式（２）で表わされる構造単位から１種又は２種以上選んでもよく、この場合はｐＨがアルカリ性から酸性へ変化するに連れて粒子径が大きくなるｐＨ応答性微粒子となる。また、一般式（２’）で表わされる構造単位から１種又は２種以上選んでもよく、この場合はｐＨが酸性からアルカリ性へ変化するに連れて粒子径が大きくなる環境応答性微粒子となる。微粒子表面に局在する親水性の高分子鎖である構造単位は、一般式（３）で表わされる構造単位から１種又は２種以上選んでもよいし、一般式（４）で表わされる構造単位から１種又は２種以上選んでもよいし、一般式（３）及び（４）の群から２種以上選んでもよい。より好ましい組合わせは、一般式（１）で表わされる構造単位から選ばれる１種と、一般式（２）で表わされる構造単位から選ばれる１種と、一般式（３）又は一般式（４）で表わされる構造単位から選ばれる１種との組合せ、又は一般式（１）で表わされる構造単位から選ばれる１種と、一般式（２’）で表わされる構造単位から選ばれる１種と、一般式（３）又は一般式（４）で表わされる構造単位から選ばれる１種との組合せである。

本発明のｐＨ応答性微粒子を構成する一般式（１）で表わされる構造単位、一般式（２）又は（２’）で表わされる構造単位、一般式（３）及び／又は（４）で表わされる構造単位の比率は特に制限されないが、ｐＨ応答性の観点から、一般式（１）で表わされる構造単位と、一般式（２）又は（２’）で表わされる構造単位と、一般式（３）及び（４）で表わされる構造単位のうち当該高分子微粒子の表面に局在する高分子鎖を構成する繰り返し単位との比率が１／０．０１〜１００／０．０１〜１００の範囲が好ましく、１／０．１〜５０／０．１〜５０の範囲がより好ましく、１／０．５〜１０／０．５〜１０が特に好ましい。

本発明のｐＨ応答性高分子微粒子分散体は、微粒子のコアを形成する前記一般式（５）で表わされる単量体から選ばれる少なくとも１種と、ｐＨ応答性能を発現させる前記一般式（６）で表わされる単量体から選ばれる少なくとも１種、又は前記一般式（６’）で表わされる単量体から選ばれる少なくとも１種と、微粒子表面に局在する前記一般式（７）及び／又は（８）で表わされる親水性マクロモノマーから選ばれる少なくとも１種とを共重合させることにより製造することができる。

以下にその製造方法を詳しく説明する。

一般式（５）で表される単量体のＱ_１４の式（Ｑ_１４−１）で表わされるＲ_１３及びＲ_１３’で示される炭素数１〜４の低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基等を挙げることができ、ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、ハロゲノメチル基としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等を挙げることができる。式（５）中、Ｑ_１４の式（Ｑ_１４−２）及び（Ｑ_１４−３）で表わされるＲ_１４及びＲ_１４’で示される炭素数１〜１８のアルキル基としては、直鎖又は分岐又は環状のアルキル基が挙げられ、具体例としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基等が挙げられる。このうちＲ_１４及びＲ_１４’としては炭素数１〜５のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基が特に好ましい。また、式（５）中、Ｑ_１４の式（Ｑ_１４−４）で表わされるＲ_１５及びＲ_１６はいずれか一方が水素原子で他方がアルキル基の場合、及び両者がアルキル基の場合があるが、両者の総炭素数が３〜２０である。例えばＲ_１５が水素原子の場合、Ｒ_１６は炭素数３〜２０のアルキル基であり、Ｒ_１５及びＲ_１６がアルキル基の場合にはＲ_１５及びＲ_１６のアルキル基の炭素数の合計が３〜２０となる組み合わせである。

一般式（５）で表される単量体としては、スチレン、モノメチルスチレン、ジメチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、クロロメチルスチレン、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、Ｎ−ブチルアクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられ、これらの単量体は単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることができるが、スチレンが特に好ましい。

一般式（６）で表される単量体のＱ_１６の式（Ｑ_１６−１）で表わされるＸ_３で示される（ＣＨ_２）_ｎは炭素数１〜３のアルキレン基であり、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基が挙げられるが、エチレン基が好ましい。式（６）中、Ｑ_１６の式（Ｑ_１６−１）及び（Ｑ_１６−２）及び（Ｑ_１６−３）で表わされるＲ_１７及びＲ_１８で示される低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が挙げられる。

一般式（６）で表される単量体中、Ｑ_１６が式（Ｑ_１６−１）で表わされる単量体としては、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、メチルエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノメチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等が挙げられ、Ｑ_１６が式（Ｑ_１６−２）で表わされる単量体としては、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等が挙げられ、Ｑ_１６が式（Ｑ_１６−３）で表わされる単量体としては、ビニルベンジルアミン、Ｎ−メチルビニルベンジルアミン、Ｎ−エチルビニルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルビニルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルビニルベンジルアミン等が挙げられるが、ジメチルアミノエチルメタクリレートがより好ましい。

一般式（６’）で表される単量体のＱ_１６’の式（Ｑ_１６’−１）及び（Ｑ_１６’−２）で表わされるＭで示される軽金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。

一般式（６’）で表される単量体中、Ｑ_１６’が式（Ｑ_１６’−１）で表わされる単量体としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸アンモニウム等が挙げられ、Ｑ_１６’が式（Ｑ_１６’−２）で表わされる単量体としては、（メタ）アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウム、（メタ）アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸アンモニウム等が挙げられるが、アクリル酸ナトリウムがより好ましい。

一般式（７）で表されるマクロモノマー中、Ｑ_１８のＡ_２及びＱ_２０で示される炭素数１〜１０のアルキレン基としては、炭素数１〜１０の直鎖又は分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、ヘキサメチレン基、（エチル）エチレン基、（ジメチル）エチレン基等が挙げられる。このうち、炭素数１〜５の直鎖又は分岐状のアルキレン基がより好ましい。

一般式（７）で表されるマクロモノマー中のＸ_４の、式（Ｘ_４−１）、（Ｘ_４−２）、（Ｘ_４−３）及び（Ｘ_４−４）中のＲ_２０、Ｒ_２１及びＲ_２２で示される低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が挙げられる。

一般式（７）で表されるマクロモノマー中のＸ_４の、式（Ｘ_４−１）及び（Ｘ_４−２）中の（ＣＨ_２）_ｎは炭素数１〜３のアルキレン基であり、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基が挙げられるが、エチレン基が好ましい。

一般式（７）で表されるマクロモノマー中のＸ_４の、式（Ｘ_４−１）、（Ｘ_４−２）、（Ｘ_４−３）及び（Ｘ_４−４）中のＺ⁻で示される陰イオンはフッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン等が挙げられ、中でも塩素イオンが特に好ましい。

一般式（７）で表されるマクロモノマー中のＸ_４を含む繰り返し単位は、（Ｘ_４−１）、（Ｘ_４−２）、（Ｘ_４−３）、（Ｘ_４−４）、（Ｘ_４−５）及び（Ｘ_４−６）の中から選ばれる１種でもよく、２種以上を組み合わせてもよい。

一般式（７）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーのうち、繰り返し単位のＸ_４が式（Ｘ_４−１）、（Ｘ_４−２）、（Ｘ_４−３）及び（Ｘ_４−６）で表される親水性マクロモノマーは、相当する単量体をアミノ基、水酸基又はカルボキシル基を分子内に有する連鎖移動剤の存在下、ラジカル重合させ、末端にアミノ基、水酸基又はカルボキシル基を持つ、重合体又は共重合体を合成した後、ビニルベンジルハライド、メタクリル酸アルキルエステルジオキシド等のビニルモノマーと反応させることにより製造することができる。

一般式（７）の構造単位のＸ_４が式（Ｘ_４−１）で表わされる親水性マクロモノマーを製造する場合の、繰り返し単位に相当する単量体としては（メタ）アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩が挙げられ、具体的にはアクリロイルオキシメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシメチルトリエチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシエチルトリエチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシメチルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシメチルトリエチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルトリエチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。

一般式（７）の構造単位のＸ_４が式（Ｘ_４−２）で表わされる親水性マクロモノマーを製造する場合の、繰り返し単位に相当する単量体としては（メタ）アクリロイルアミノアルキルトリアルキルアンモニウム塩が挙げられ、具体的には（メタ）アクリロイルアミノアルキルトリアルキルアンモニウム塩としては、アクリロイルアミノメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルアミノメチルトリエチルアンモニウムクロライド、アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムクロライド、アクリロイルアミノエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノメチルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノメチルトリエチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。

一般式（７）の構造単位のＸ_４が式（Ｘ_４−３）で表わされる親水性マクロモノマーを製造する場合の、繰り返し単位に相当する単量体としてはビニルベンジルトリアルキルアンモニウム塩が挙げられ、具体的にはビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニルベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、ビニルベンジルトリブチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。

一般式（７）の構造単位のＸ_４が式（Ｘ_４−６）で表わされる親水性マクロモノマーを製造する場合の、繰り返し単位に相当する単量体としてはアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド等が挙げられる。

これらの単量体は単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることができる。

末端にアミノ基、水酸基又はカルボキシル基を持つ重合体又は共重合体の合成は、求める親水性マクロモノマーの繰り返し単位に相当する単量体、連鎖移動剤、ラジカル重合開始剤の存在下で行うが、その際、溶媒は存在してもしなくてもよいが、反応制御、操作面から溶媒が存在した方が好ましい。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、ジメチルホルムアミド、水等の極性溶媒が使用でき、アルコール類／水又はケトン類／水等の混合溶媒も使用できる。

また、連鎖移動剤としてはメルカプトアルキルアミン類、メルカプトアルカノール類、ω−メルカプトカルボン酸類、アルキレングリコール類等が使用できるが、２−メルカプトエチルアミン、２−メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、β−メルカプトプロピオン酸が好ましい。上記連鎖移動剤の好ましい使用量は、求める親水性マクロモノマーの数平均分子量及び反応条件によるが、親水性マクロモノマーの好ましい数平均分子量は５００〜５０，０００であり、数平均分子量が５００〜５０，０００の親水性高分子鎖を得る場合、連鎖移動剤の使用量は単量体１００モルに対して０．１〜５０モル程度である。数平均分子量が５００未満の場合は親水性マクロモノマーが表面に集積した高分子微粒子を得にくいので好ましくない。また数平均分子量が５０，０００を超えると親水性高分子の末端に結合したラジカル重合性基の重合性が低下するので好ましくない。

ラジカル重合開始剤としては過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロ二トリル、アゾビス（２−アミノジプロパン）塩酸塩等が使用できるが、アゾビス（２−アミノジプロパン）塩酸塩が好ましい。重合開始剤の好ましい使用量は単量体１００モルに対して０．０２〜２モル程度である。

重合時間は重合開始剤の種類及び使用量、重合温度等によって変化するが通常３０分〜１０時間であり、単量体が重合によって消費されるまで重合を行うのが好ましい。

重合は単量体及び連鎖移動剤を極性溶媒に溶解、昇温後、重合開始剤を添加してもよいし、昇温した極性溶媒中に単量体、連鎖移動剤、重合開始剤をそれぞれ別々に又は混合して添加してもよい。重合温度としては５０℃〜１００℃が好ましい。

上記の如くして得られた末端にアミノ基、水酸基あるいはカルボキシル基の入った重合体又は共重合体とビニルモノマーの反応は、一般の酸アミド反応、エーテル化反応あるいはエステル化反応などより容易に達成しうる。ビニルモノマーとしては、クロロメチルスチレンやメタクリル酸グリシジルが好ましい。

例えば、末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する重合体又は共重合体をクロロメチルスチレン等のビニルベンジルハライド又は、メタクリル酸グリシジル等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートと反応させて、末端にラジカル重合性基を導入する。本反応はジメチルホルムアミド等の極性媒体中において、塩基や、相間移動触媒の存在下、１０℃〜８０℃の温度を保つことによって行うことができる。

塩基としては水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、又は、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の有機アミン或いはトリクロロ酢酸ナトリウム等のようなアルカリ発生剤等を挙げることが出来るが、特に限定されない。塩基の使用量は、末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有するカチオン性の親水性高分子を合成する際に使用した連鎖移動剤のモル数に対して１〜１０倍で用いるのが好ましい。

相間移動触媒としてはテトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムブロマイド、テトラブチルホスホニウムクロライドのようなホスホニウム塩又はテトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムクロライドのようなアンモニウム塩が挙げられるが、特に限定されない。相間移動触媒の使用量は、末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有するカチオン性の親水性高分子を合成する際に使用した連鎖移動剤のモル数に対して０．０５〜１倍で用いるのが好ましい。

ビニルベンジルハライドとしてはクロロメチルスチレン、ブロモメチルスチレン、ヨードメチルスチレン等が挙げられ、エポキシ基含有（メタ）アクリレートとしてはグリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、３，４−エポキシシクロヘキシルメタクリレート等が挙げられるが、クロロメチルスチレンが特に好ましい。ビニルベンジルハライド又はエポキシ基含有（メタ）アクリレートの使用量は、末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有するカチオン性の親水性高分子を合成する際に使用した連鎖移動剤のモル数に対して１〜１０倍で用いるのが好ましい。

末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する親水性高分子とビニルベンジルハライド又はエポキシ基含有（メタ）アクリレートとの反応に要する時間は、上記親水性高分子及びビニルベンジルハライド又はエポキシ基含有（メタ）アクリレートの使用量、触媒の種類や使用量、反応温度等によって変化するが、通常１０時間〜１００時間であり、上記親水性高分子の末端にラジカル重合性基が導入されるまで反応を行うのが好ましい。

末端に水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の官能基を有する親水性高分子とビニルベンジルハライド又はエポキシ基含有（メタ）アクリレートとの反応で使用する極性溶媒は、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、ジメチルホルムアミド、水等を使用することができるが、水に対する溶解度の高い親水性高分子と水に対する溶解度の低いビニルベンジルハライド又はエポキシ基含有（メタ）アクリレートとの馴染みを良くするために、水に上述のアルコール類、ケトン類又はジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒を混合するのが好ましい。その場合の混合比としては水に対して上述のアルコール類、ケトン類又はジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒を５重量％〜５０重量％で使用するのが好ましい。

一般式（７）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーのうち、繰り返し単位のＸ_４が式（Ｘ_４−４）及び（Ｘ_４−５）で表される親水性マクロモノマーは、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等のＮ−ビニルアミドモノマーから選ばれる単量体の少なくとも１種を前記同様、アミノ基、水酸基又はカルボキシル基を分子内に有する連鎖移動剤の存在下、ラジカル重合させ、末端にアミノ基、水酸基又はカルボキシル基を持つ重合体又は共重合体を合成した後、ビニルベンジルハライド、メタクリル酸アルキルエステルジオキシド等のビニルモノマーと反応させ、次いで塩酸等の酸の存在下で、アルコール又は／及び水のような極性溶媒中でアミド基を加水分解することにより、１級アミノ基を有する親水性マクロモノマーが得られる。１級アミノ基を４級化する場合は、例えばメチルクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化アルキル（ハロゲン原子が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子）やベンジルクロライド等のハロゲン化ベンジル等のハロゲン化合物が用いられる。４級化は種々の公知の方法によって容易に達成される。

一般式（７）で表される親水性マクロモノマーとしては、次の式（７ａ）

（式中、Ｑ_１９、Ｑ_２０、Ｑ_２１、Ｙ_２、Ｘ_４、Ｒ_１９及びｌは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーがより好ましく、さらには式（７ｂ）

（式中、Ｘ_４、Ｒ_１９及びｌは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーがより好ましく、さらには式（７ｃ）

（式中、Ｚ及びｌは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーがより好ましいが、式（７ｄ）

（式中、ｌは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーが特に好ましい。

一般式（８）で表される親水性マクロモノマーとしては、

（式中、Ｑ_２３及びｍは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーがより好ましいが、式（８ｂ）

（式中、ｍは前記と同じ）で表わされる親水性マクロモノマーが特に好ましい。

式（８）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーは市販の親水性マクロモノマーを使用することができる。

前記の如くして得られた一般式（７）の構造単位に相当する親水性マクロモノマー及び一般式（８）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーの少なくとも１種を、一般式（５）の構造単位に相当する少なくとも１種の単量体及び一般式（６）又は（６’）の構造単位に相当する少なくとも１種の単量体と、重合開始剤、必要に応じて連鎖移動剤の存在下、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、水等の極性溶媒中で共重合することにより、本発明のｐＨ応答性高分子微粒子分散体を製造することができる。

上記の重合温度としては５０℃〜１００℃が好ましく、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、ジメチルホルムアミド、水等が使用でき、アルコール類／水又はケトン類／水等の混合溶媒も使用できる。重合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、アゾビスイソブチロ二トリル、アゾビス（２−アミノジプロパン）塩酸塩等が挙げられる。重合開始剤の好ましい使用量は一般式（５）で表わされる単量体及び一般式（６）で表わされる単量体の合計１００モルに対して０．０２〜２モル程度である。重合時間は重合開始剤の種類及び使用量、重合温度等によって変化するが通常３０分〜１０時間であり、微粒子のコア部形成に寄与する一般式（５）で表わされる疎水性単量体、ｐＨ応答性発現に寄与する一般式（６）で表わされる単量体及び末端にラジカル重合性基を有する一般式（７）又は（８）で表わされる親水性マクロモノマーが重合によって消費されるまで、重合を行うのが好ましい。

一般式（６）のうち、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド等のＮ−ビニルアミドモノマーから選ばれる少なくとも１種を、一般式（５）の構造単位に相当する少なくとも１種の単量体及び、一般式（７）及び／又は一般式（８）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーの少なくとも１種と共重合した場合は、次いで公知の方法により加水分解、さらには２級化又は３級化することによって本発明のｐＨ応答性高分子微粒子の分散体を製造することができる。

本発明のｐＨ応答性微粒子の合成において、一般式（５）で表わされる単量体、一般式（６）又は（６’）で表わされる単量体、一般式（７）及び／又は（８）で表わされる親水性マクロモノマーの比率は特に制限されないが、ｐＨ応答性の観点から、一般式（５）で表わされる単量体と、一般式（６）又は（６’）で表わされる単量体と、一般式（７）及び（８）で表わされる親水性マクロモノマーのうち当該高分子微粒子の表面に局在する高分子鎖を構成する繰り返し単位との比率が１／０．０１〜１００／０．０１〜１００の範囲が好ましく、１／０．１〜５０／０．１〜５０の範囲がより好ましく、１／０．５〜１０／０．５〜１０が特に好ましい。

本発明のｐＨ応答性高分子微粒子は、一般式（５）の構造単位に相当する少なくとも１種の疎水性の単量体と、一般式（６）又は（６’）の構造単位に相当する少なくとも１種のｐＨ応答性の発現に寄与する単量体と、一般式（７）及び／又は一般式（８）の構造単位に相当する親水性マクロモノマーの少なくとも１種とを共重合し、必要に応じて加水分解することにより得られ、表面に親水性マクロモノマーが局在し、内部が環境応答性を有する疎水性ポリマーから成る微粒子となる。

図１は、例えばスチレンとジメチルアミノエチルメタクリレートとメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドから合成した末端にラジカル重合性基を有するカチオン性の親水性マクロモノマーを使用した場合に、高分子微粒子が得られる典型的なメカニズムを図式的に表したものである。末端ラジカル重合性基含有カチオン性マクロモノマー１はメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド単位１ａとビニルベンジル基１ｂとから成る。先ず上記カチオン性マクロモノマー１とスチレンモノマー２とジメチルアミノエチルメタクリレート３とを混合し（工程Ａ）、スチレンモノマー及びジメチルアミノエチルメタクリレートを重合させると、スチレンモノマーとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合（工程Ｂ）が部分的に起こるが、ビニルベンジル基１ｂとの共重合（工程Ｃ）が同時に起こる。共重合の結果、あたかもスチレンとジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体に上記カチオン性マクロモノマーがグラフト化したかのような構造を有する高分子が得られる。反応は極性媒体中で行われるので、疎水性のスチレン単位は内側に、上記カチオン性マクロモノマー１は外側に選択的に集積する（工程Ｄ）。このようにして重合が完了すると、スチレン／ジメチルアミノエチルメタクリレート単位のコア部４の表面にカチオン性高分子鎖５が位置する高分子微粒子６が得られる（工程Ｅ）。

当該微粒子は表面が親水性であるため水系媒体中で分散状態となるが、媒体のｐＨを変化させることにより、微粒子内部の疎水性ポリマーが親水性を帯びることでコア部分が膨潤するため、粒子径が変化するものと考えられる。

本発明のｐＨ応答性高分子微粒子は医療材料、キレート剤、吸着剤等への応用が期待される。

以下、実施例及び比較例を挙げる事により、本発明の特徴をより一層明確なものとするが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、比較製造例および製造例におけるポリマーの重量平均分子量は、以下の方法に従って測定した。
〈ポリマーの重量平均分子量および重合収率の測定〉
カラム恒温槽には島津製作所製ＣＴＯ−２０Ａ、検出器には島津製作所製ＲＩＤ−１０Ａ、溶離液流路ポンプには島津製作所製ＬＣ−２０ＡＤ、デガッサには島津製作所製ＤＧＵ−２０Ａ、オートサンプラーには島津製作所製ＳＩＬ−２０Ａを用いてＧＰＣ法によって測定した。カラムは東ソー製の水系ＳＥＣカラムＴＳＫｇｅｌＧ３０００ＰＷＸＬ（排除限界分子量２×１０^５）とＴＳＫｇｅｌＧ５０００ＰＷＸＬ（排除限界分子量２．５×１０^６）とＴＳＫｇｅｌＧ６０００ＰＷＸＬ（排除限界分子量５×１０^７）を接続したものを用いた。サンプルは溶離液で２ｇ／１００ｍｌの濃度に調製し、測定に用いた。溶離液には酢酸、酢酸ナトリウム各々０．５モル／リットルに調整した水溶液を使用した。カラム温度は４０℃で、流速は１．０ｍｌ／分で実施した。標準サンプルとして分子量１０６５、５０５０、２４０００、５００００、１０７０００、１４００００、２５００００、５４００００、９２００００の９種のポリエチレングリコールを用いて較正曲線を求め、その較正曲線を基に、ポリマーの重量平均分子量を求めた。また、本発明によるｐＨ応答性高分子微粒子の粒子径は動的光散乱法（Ｍａｌｖｅｒｎ製：ゼータサイザーナノＺＳ）により測定した。また、以下の略号は次の化合物を意味する。
ＭＡＴＭＡＣ：メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド
ＤＭＡＥＭＡ：ジメチルアミノエチルメタクリレート
ＤＥＡＥＭＡ：ジエチルアミノエチルメタクリレート
２ＥＨＡ：２−エチルヘキシルアクリレート
ＶＡｍ：ビニルアミン
ＶＢＴＭＡＣ：ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド
ＮＶＦ：Ｎ−ビニルホルムアミド
ＶＢＡ：ビニルベンジルアミン
ＡＡｃ：アクリル酸
ＡＴＢＳ：アクリルアミドｔｅｒｔ−ブチルスルホン酸
Ｓｔ：スチレン

合成例１

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜１＞の合成
（ＭＡＴＭＡＣ高分子の合成）
攪拌装置、還流冷却機、滴下ロート２個、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、水４６３．５ｇを仕込み、加熱して温度を８０℃まで昇温した。窒素気流下、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド（ＭＡＴＭＡＣ）の８０重量％水溶液５００ｇ（１．９３モル）とメルカプト酢酸２０．３ｇ（０．２２モル）の混合溶液及び過硫酸カリウムの５重量％水溶液１６．２ｇ（０．００３モル）を、同時に２時間かけて滴下した。滴下終了後、８０℃にて３時間保ち、末端にカルボキシル基を有するＭＡＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度４２．１％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を数回行ってＭＡＴＭＡＣ高分子を精製した。得られた重合物のＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）より求めた重量平均分子量は１２，０００、数平均分子量は６，０００であった。

（ＭＡＴＭＡＣ高分子末端へのラジカル重合性基の導入）
次に攪拌装置、還流冷却機及び温度計を備えた反応容器中に、上記ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度４２．８％）７００．０ｇ［メルカプト酢酸単位として０．１５モル（前仕込みより求めた）］を仕込み、エタノール２８０．０ｇを加え、水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液１６．７ｇ（０．２０モル）、テトラブチルアンモニウムブロミド１３．０ｇ（０．０４モル）、及びｐ−クロロメチルスチレン３０．２ｇ（０．２０モル）を加えて３０℃で７２時間反応させ、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度３２．８％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を行って末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子を精製した。^１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果、末端へのビニルベンジル基導入率はほぼ１００％であることが分かった。また、ＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）により測定した末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子の数平均分子量は６，１００であった。

（ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜１＞の合成）
次いで攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、上記末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液３３０．６ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．４３モル（前仕込みより求めた）］、ＤＭＡＥＭＡ６７．０ｇ（０．４３モル）、スチレン４４．４ｇ（０．４３モル）、水４７６．９ｇを仕込み、塩酸でｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２３．８％）を得た。

このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は５３０ｎｍであった。この高分子微粒子を生成する反応式（９）は

（ただし、ｈ、ｊ、ｊ、ｋは重合度を表す整数である。）により表されると考えられる。

合成例２

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜２＞の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液２４７．６ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．３２モル（前仕込みより求めた）］、ＤＭＡＥＭＡ１００．４ｇ（０．６４モル）、スチレン３３．３ｇ（０．３２モル）、水５３７．６ｇとした以外は合成例１と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２２．９％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は１１７０ｎｍであった。

合成例３

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜３＞の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液２８２．３ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．３６モル（前仕込みより求めた）］、ＤＭＡＥＭＡ５７．３ｇ（０．３６モル）、２ＥＨＡ６７．１ｇ（０．３６モル）、水５１２．２ｇとした以外は合成例１と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２２．５％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は８９０ｎｍであった。

合成例４

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜４＞の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液２２７．２ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．２９モル（前仕込みより求めた）］、ＤＥＡＥＭＡ１０８．６ｇ（０．５８モル）、スチレン３０．５ｇ（０．２９モル）、水５５２．６ｇとした以外は合成例１と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２３．０％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は９８０ｎｍであった。

合成例５

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜５＞の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液３０８．５ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．４０モル（前仕込みより求めた）］、ＮＶＦ５６．９ｇ（０．８０モル）、スチレン４１．７ｇ（０．４０モル）、水５１１．８ｇとして合成例１と同様に反応を行った後、塩酸（３６％水溶液）２０３ｇ（２．００モル）を加えて８０℃で４８時間反応させ、アセトアミド基をアミノ基に転化（ＶＡｍ）して、乳白色の分散液（固形分濃度２１．８％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は７９０ｎｍであった。

合成例６

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜６＞の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液２４６．８ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．３２モル（前仕込みより求めた）］、ＶＢＡ８５．２ｇ（０．６４モル）、スチレン３３．３ｇ（０．３２モル）、水５５３．６ｇとした以外は合成例１と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２１．５％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は７１５ｎｍであった。

合成例７

ＶＢＴＭＡ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜７＞の合成
（ＶＢＴＭＡＣ高分子の合成）
攪拌装置、還流冷却機、滴下ロート２個、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、水４６３．５ｇを仕込み、加熱して温度を８０℃まで昇温した。窒素気流下、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド（ＶＢＴＭＡＣ）の８０重量％水溶液５００ｇ（１．８９モル）とメルカプト酢酸２０．３ｇ（０．２２モル）の混合溶液及び過硫酸カリウムの５重量％水溶液１６．２ｇ（０．００３モル）を、同時に２時間かけて滴下した。滴下終了後、８０℃にて３時間保ち、末端にカルボキシル基を有するＶＢＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度４１．９％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を数回行ってＶＢＴＭＡＣ高分子を精製した。得られた重合物のＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）より求めた重量平均分子量は１４，０００、数平均分子量は７，０００であった。

（ＶＢＴＭＡＣ高分子末端へのラジカル重合性基の導入）
次に攪拌装置、還流冷却機及び温度計を備えた反応容器中に、上記ＶＢＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度４１．９％）７００．０ｇ［メルカプト酢酸単位として０．１５モル（前仕込みより求めた）］を仕込み、エタノール２８０．０ｇを加え、水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液１６．７ｇ（０．２０モル）、テトラブチルアンモニウムブロミド１３．０ｇ（０．０４モル）、及びｐ−クロロメチルスチレン３０．２ｇ（０．２０モル）を加えて３０℃で７２時間反応させ、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液（固形分濃度３２．２％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を行って末端ビニルベンジル基含有ＶＢＴＭＡＣ高分子を精製した。^１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果、末端へのビニルベンジル基導入率はほぼ１００％であることが分かった。また、ＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）により測定した末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子の数平均分子量は７，１００であった。

（ＶＢＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜７＞の合成）
次いで攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、上記末端ビニルベンジル基含有ＶＢＴＭＡＣ高分子溶液３３８．１ｇ［ＶＢＴＭＡＣ繰返し単位として０．４３モル（前仕込みより求めた）］、ＤＭＡＥＭＡ６７．０ｇ（０．４３モル）、スチレン４４．４ｇ（０．４３モル）、水４６８．８ｇを仕込み、塩酸でｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２４．４％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は５４０ｎｍであった。

合成例８

ＮＶＦ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜８＞の合成
（ＮＶＦ高分子の合成）
攪拌装置、還流冷却機、滴下ロート２個、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、水４６３．５ｇを仕込み、加熱して温度を８０℃まで昇温した。窒素気流下、Ｎ−ビニルホルムアミド（ＮＶＦ）の８０重量％水溶液５００ｇ（５．６３モル）とメルカプト酢酸２０．３ｇ（０．２２モル）の混合溶液及び過硫酸カリウムの５重量％水溶液１６．２ｇ（０．００３モル）を、同時に２時間かけて滴下した。滴下終了後、８０℃にて３時間保ち、末端にカルボキシル基を有するＮＶＦ高分子溶液（固形分濃度４１．８％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を数回行ってＮＶＦ高分子を精製した。得られた重合物のＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）より求めた重量平均分子量は２８，０００、数平均分子量は１４，０００であった。

（ＮＶＦ高分子末端へのラジカル重合性基の導入）
次に攪拌装置、還流冷却機及び温度計を備えた反応容器中に、上記ＮＶＦ高分子溶液（固形分濃度４１．８％）７００．０ｇ［メルカプト酢酸単位として０．１５モル（前仕込みより求めた）］を仕込み、エタノール２８０．０ｇを加え、水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液１６．７ｇ（０．２０モル）、テトラブチルアンモニウムブロミド１３．０ｇ（０．０４モル）、及びｐ−クロロメチルスチレン３０．２ｇ（０．２０モル）を加えて３０℃で７２時間反応させ、末端ビニルベンジル基含有ＮＶＦ高分子溶液（固形分濃度３１．５％）を得た。反応終了後、アセトンで再沈殿を行って末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子を精製した。^１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果、末端へのビニルベンジル基導入率はほぼ１００％であることが分かった。また、ＧＰＣ（液体クロマトグラフィー）により測定した末端ビニルベンジル基含有ＮＶＦ高分子の数平均分子量は１４，１００であった。

（ＮＶＦ高分子鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜８＞の合成）
次いで攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、上記末端ビニルベンジル基含有ＮＶＦ高分子溶液１５８．４ｇ［ＮＶＦ繰返し単位として０．６０モル（前仕込みより求めた）］、ＤＭＡＥＭＡ９４．３ｇ（０．６０モル）、スチレン６２．５ｇ（０．６０モル）、水６０３．７ｇを仕込み、塩酸でｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２２．４％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は５８０ｎｍであった。

合成例９

ＰＥＧ鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜９＞の合成
攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、ＰＥＧマクロモノマー（ブレンマーＰＭＥ−１０００）５０．４ｇ［繰返し単位として１．１４モル］、ＤＭＡＥＭＡ９０．０ｇ（０．５７モル）、スチレン５９．６ｇ（０．５７モル）、エタノール１００．０ｇ、水６１８．９ｇを仕込み、塩酸でｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２２．０％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は１０８０ｎｍであった。

合成例１０

ＰＥＧ鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子＜１０＞の合成
攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、ＰＥＧマクロモノマー（ブレンマーＰＭＥ−１０００）７１．９ｇ［繰返し単位として１．６３モル］、アクリル酸（ＡＡｃ）の８０重量％水溶液１１７．６ｇ（１．３１モル）、スチレン３４．０ｇ（０．３３モル）、エタノール１００．０ｇ、水６１８．９ｇを仕込み、水酸化ナトリウムでｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２２．５％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ７での平均粒子径は６７０ｎｍであった。

合成例１１

ＰＥＧ鎖が表面に集積したｐＨ応答性高分子微粒子分散体＜１１＞の合成
攪拌装置、還流冷却機、窒素ガス導入管及び温度計を備えた反応容器中に、ＰＥＧマクロモノマー（ブレンマーＰＭＥ−１０００）３７．８ｇ［繰返し単位として０．８６モル］、ＡＴＢＳ１４３．０ｇ（０．６９モル）、スチレン１７．７ｇ（０．１７モル）、エタノール１００．０ｇ、水６２０．４ｇを仕込み、水酸化ナトリウムでｐＨ調整後、６０℃に昇温した。窒素気流下、過硫酸カリウムの５重量％水溶液８１．１ｇ（０．０１５モル）を加え、６時間共重合させ、乳白色の分散液（固形分濃度２１．２％）を得た。このようにして得られたｐＨ応答性高分子微粒子のｐＨ７での平均粒子径は７１０ｎｍであった。

比較合成例１

ＭＡＴＭＡＣ高分子鎖が表面に集積した高分子微粒子分散体の合成
上記合成例１のｐＨ応答性高分子微粒子＜１＞の合成において、末端ビニルベンジル基含有ＭＡＴＭＡＣ高分子溶液５３２．０ｇ［ＭＡＴＭＡＣ繰返し単位として０．７０モル（前仕込みより求めた）］、スチレン６７．９ｇ（０．６５モル）、水３１９．０ｇとして合成例１と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２３．８％）を得た。このようにして得られた高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は１００ｎｍであった。

比較合成例２

ＰＥＧ鎖が表面に集積した高分子微粒子分散体の合成
上記合成例８のｐＨ応答性高分子微粒子＜８＞の合成において、ＰＥＧマクロモノマー（ブレンマーＰＭＥ−１０００）５９．４ｇ［繰返し単位として１．３５モル］、スチレン１４０．６ｇ（１．３５モル）、エタノール１００．０ｇ、水６１８．９ｇとして合成例８と同様に反応を行い、乳白色の分散液（固形分濃度２１．６％）を得た。このようにして得られた高分子微粒子のｐＨ５での平均粒子径は１６０ｎｍであった。

各ｐＨ応答性高分子微粒子の構成単位、各構成単位のモル比を表１に示す。

各微粒子の０．２％分散液を塩酸又は水酸化ナトリウムでｐＨを調整し、各々のｐＨでの粒子径を測定した。ｐＨと各微粒子の平均粒子径との関係を表２及び図２〜図４に示す。

また、合成例１、合成例２、合成例９、比較合成例１及び比較合成例２で得たｐＨ応答性高分子微粒子の０．２％分散液をｐＨ５から水酸化ナトリウムを添加してｐＨ９まで変化させた際の平均粒子径を測定し、次いでｐＨ９から塩酸を添加して再びｐＨ５に戻した際の平均粒子径を測定した。合成例１０で得たｐＨ応答性高分子微粒子は０．２％分散液をｐＨ９から塩酸を添加してｐＨ５まで変化させた際の平均粒子径を測定し、次いでｐＨ５から水酸化ナトリウムを添加して再びｐＨ９に戻した際の平均粒子径を測定した。結果を図５及び図６に示す。

本発明のｐＨ応答性高分子微粒子はｐＨの変化に伴い粒子径が可逆的に変化した。一方、比較例による方法ではｐＨが変化してもほとんど粒子径は変化しなかった。

高分子微粒子が得られるメカニズムを表す概略図である。 合成例１〜４及び比較合成例における、ｐＨと平均粒子径との関係を示す。 合成例５〜８及び比較合成例における、ｐＨと平均粒子径との関係を示す。 合成例９〜１１及び比較合成例における、ｐＨと平均粒子径との関係を示す。 合成例１、合成例２及び比較合成例１における、ｐＨと平均粒子径との関係を示す。 合成例９、合成例１０及び比較合成例２における、ｐＨと平均粒子径との関係を示す。

１・・・末端ラジカル重合性基含有カチオン性高分子
１ａ・・メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド単位
１ｂ・・ビニルベンジル基
２・・・スチレンモノマー
３・・・ジメチルアミノエチルメタクリレート
４・・・スチレン単位のコア部
５・・・カチオン性高分子鎖
６・・・高分子微粒子

Claims (2)

1. 下記の一般式（１）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、
   

   

   ［式（１）中、Ｑ_１は水素原子、メチル基又はシアノ基を示し、Ｑ_２は水素原子、
   

   

   （Ｒ_１及びＲ_１’は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はハロゲン原子又はハロゲノメチル基を示し、Ｒ_２は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はベンジル基又はヒドロキシプロピル基を示し、Ｒ_２’は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ_３は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ_４は炭素数１〜１０のアルキル基を示す（ただしＲ_３及びＲ_４の総炭素数は３〜２０である））を示す。］
   下記の一般式（２）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種又は、下記の一般式（２’）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、
   

   

   ［式（２）中、Ｑ_３は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_４は、
   

   

   （Ｘ_１はＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｎ又はＣＯＮＨ（ＣＨ_２）_ｎ（ｎは１〜３の整数を示す）を示し、Ｒ_５及びＲ_６は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示す）を示す。］
   

   

   ［式（２’）中、Ｑ_３’は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_４’は、
   

   

   （Ｍは水素原子、軽金属イオン又はアンモニウムイオンを示す）を示す。］
   下記の一般式（３）及び（４）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種から成る水分散性の高分子微粒子であって、微粒子表面に一般式（３）及び（４）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種である親水性高分子鎖が局在し、微粒子のコアが一般式（１）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種である疎水性高分子及び一般式（２）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種又は一般式（２’）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種であるｐＨ感受性高分子から構成される高分子微粒子であって、ｐＨの変化に応じて平均粒子径が可逆的に変化することを特徴とする、ｐＨ応答性高分子微粒子。
   

   

   ［式（３）中、Ｑ_５は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_６は、
   

   

   （Ａ_１は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す）を示し、Ｑ_７は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、Ｑ_８は炭素数１〜１０のアルキレン基を示し、Ｑ_９は酸素原子又は硫黄原子を示し、Ｙ_１は酸素原子又は２個の水素原子を示し、Ｒ_７は水素原子又はメチル基を示し、Ｘ_２は
   

   

   （Ｒ_８、Ｒ_９及びＲ_１０は同一又は異なって炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示し、Ｒ_１１は水素原子又はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ_１２は水素原子又はメチル基を示し、Ｚ⁻は陰イオンを示す）を示し、ｌは１〜１００の数を示す。］
   

   

   ［式（４）中、Ｑ_１０及びＱ_１２は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１１は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、ｍは１〜１００の数を示す。］
   
2. 下記の一般式（５）で表される単量体の中から選ばれる少なくとも１種と、
   

   

   ［式（５）中、Ｑ_１３は水素原子、メチル基又はシアノ基を示し、Ｑ_１４は水素原子、
   

   

   （Ｒ_１３及びＲ_１３’は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はハロゲン原子又はハロゲノメチル基を示し、Ｒ_１４は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はベンジル基又はヒドロキシプロピル基を示し、Ｒ_１４’は炭素数１〜１８の直鎖又は分岐又は環状のアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ_１５は水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基を示し、Ｒ_１６は炭素数１〜１０のアルキル基を示す（ただしＲ_１５及びＲ_１６の総炭素数は３〜２０である））を示す。］
   下記の一般式（６）で表される単量体の中から選ばれる少なくとも１種又は、下記の一般式（６’）で表される構造単位の中から選ばれる少なくとも１種と、
   

   

   ［式（６）中、Ｑ_１５は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１６は、
   

   

   （Ｘ_３はＣＯＯ（ＣＨ_２）_ｎ又はＣＯＮＨ（ＣＨ_２）_ｎ（ｎは１〜３の整数を示す）を示し、Ｒ_１７及びＲ_１８は同一又は異なって水素原子又は炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示す）を示す。］
   

   

   ［式（６’）中、Ｑ_１５’は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１６’は、
   

   

   （Ｍは水素原子、軽金属イオン又はアンモニウムイオンを示す）を示す。］
   下記の一般式（７）及び（８）で表されるマクロモノマーの中から選ばれる少なくとも１種とを共重合させることを特徴とする、請求項１記載のｐＨ応答性高分子微粒子の分散体の製造方法。
   

   

   ［式（７）中、Ｑ_１７は水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_１８は、
   

   

   （Ａ_２は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す）を示し、Ｑ_１９は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、Ｑ_２０は炭素数１〜１０のアルキレン基を示し、Ｑ_２１は酸素原子又は硫黄原子を示し、Ｙ_２は酸素原子又は２個の水素原子を示し、Ｒ_１９は水素原子又はメチル基を示し、Ｘ_４は
   

   

   （Ｒ_２０、Ｒ_２１及びＲ_２２は同一又は異なって炭素数１〜４の低級アルキル基又はベンジル基を示し、Ｒ_２３は水素原子又はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ_２４は水素原子又はメチル基を示し、Ｚ⁻は陰イオンを示す）を示し、ｌは１〜１００の数を示す。］
   

   

   ［式（８）中、Ｑ_２２及びＱ_２４は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｑ_２３は酸素原子又は−ＮＨ−を示し、ｍは１〜１００の数を示す。］

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