DE60021793T2 - Monodisperse Teilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents

Monodisperse Teilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf monodisperse Teilchen mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von ungefähr 1 bis 1000 μm und ein Verfahren zum Herstellen der Teilchen.
  • Weithin bekannte Techniken zum Herstellen von monodispersen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von einigen Mikrometern bis hunderten von Mikrometern beinhalten ein Keim-Kondensationsverfahren, welches eine Form der Emulsionspolymerisation ist, ein Zweistufen-Schwellkeim-Polymerisationsverfahren und ein Membran-Emulgierungsverfahren. Bei der Emulsionspolymerisation können monodisperse Teilchen synthetisiert werden, indem monodisperse Keimteilchen von 2 bis 40 μm verwendet werden und wiederholt die Keimteilchen von 2 bis 40 μm der Schwellung und Emulsionspolymerisation unterzogen werden, während die Konzentration eines Emulgierungsmittels während der Polymerisation reguliert wird, wie z.B. in US-Patent 4,247,434 beschrieben. Jedoch besitzt dieses Verfahren ein Problem, das die Stabilität zur praktischen Verwendung betrifft, da der Grad des Schwellens, der durch ein Schwellverfahren erreichbar ist, ungefähr einige Male höchstens beträgt und somit die Herstellung von Teilchen mit einem großen Teilchendurchmesser einige zehn Wiederholungen des Verfahrens benötigt und es daher notwendig ist, die Polymerisation unter schwerelosen Bedingungen durchzuführen, wie im Weltraum, um eine Aggregation zu verhindern. Ein anderes Problem ist, dass die tatsächlich herstellbaren Teilchen auf beträchtlich schwache Teilchen mit einem Vernetzungsgrad von 1 % oder weniger beschränkt sind, das Vergrößern des Vernetzungsgrads der Teilchen zu der Erzeugung von Teilchen mit irregulären Gestalten und der Erzeugung von neuen Teilchen führt.
  • US-Patent 4,336,173 beschreibt das Zweistufen-Schwellkeim-Polymerisationsverfahren. Das Verfahren verwendet ein Phänomen, in welchem eine Emulsion einer öllöslichen Substanz, die durch Mischen der öllöslichen Substanz mit einer geringen Menge einer hoch hydrophoben organischen Verbindung und dann Emulgieren der Mischung hergestellt wurde, eine bemerkenswert verstärkte Stabilität besitzt. Das Verfahren umfasst das Herstellen von monodispersen Tröpfchen einer hoch hydrophoben Substanz, wobei die Tröpfchen ein Monomer absorbieren und monodisperse Teilchen aus den Monomer enthaltenden Tröpfchen ausbilden.
  • Jedoch besitzt dieses Verfahren den Nachteil, dass die Bildung von monodispersen Tröpfchen einer hoch hydrophoben monomeren Substanz das folgende komplizierte Verfahren erfordert. Zunächst wird eine monodisperse wässrige Polystyroldispersion hergestellt. Aceton wird zu der wässrigen Phase in der Dispersion zugegeben, um die organische Lösungsmittelkonzentration der wässrigen Phase zu erhöhen und hierdurch eine Absorption einer hoch hydrophoben Substanz zu erleichtern. Danach wird eine Emulsion der hoch hydrophoben Substanz zu der Dispersion zugegeben und die Aceton-Konzentration der wässrigen Phase wird dann herabgesetzt.
  • Es gibt eine Beschreibung in dieser Druckschrift, zu bewirken, dass die Teilchen, die irgendeinen gewünschten Grad der Vernetzung besitzen, durch dieses Verfahren hergestellt werden können und es möglich ist, einen höheren Grad des Schwellens zu erreichen als im Fall, wo monodisperse Polystyrolteilchen lediglich direkt mit einem Monomer geschwollen werden. Jedoch beträgt im Hinblick auf den Grad des Schwellens, der erreichbare Grad des Schwellens, basierend auf den Tröpfchen, die eine hoch hydrophobe Substanz enthalten, die darin absorbiert ist, ungefähr das 50fache höchstens, obwohl derjenige, der auf den Ausgangs-Polystyrolteilchen basiert, ungefähr das 150fache beträgt. Diese Tatsache zeigt, dass der Grad des Anschwellens, der tatsächlich durch dieses Verfahren erreichbar ist, nicht so hoch ist. Ferner wird ein Schritt des Absorbierens einer hoch hydrophoben Substanz in dem monodispersen Polystyrol benötigt. Dies erfordert, Aceton oder dergleichen zu einer Mischung einer Emulsion der hoch hydrophoben Substanz und einer monodispersen Polystyroldispersion zuzugeben, um die hoch hydrophobe Substanz zu absorbieren, welche inhärent schwierig ist, absorbiert zu werden, und das gemischte System tendiert dazu, instabil zu sein. Aus diesem Grund muss der Beibehaltung dieses Schrittes eine hohe Aufmerksamkeit gezollt werden. So bestand Bedarf nach einem Vielstufenschritt von der Synthese von Keimteilchen bis zu deren Schwellung. Es gibt auch die Möglichkeit, dass eine hoch hydrophobe Substanz, die verwendet wird, in schädlicher Weise die Bildung von Poren in den Teilchen, die angestrebt werden, verursachen könnte. Es ist weithin bekannt, dass in dem Fall, wo Polystyrol-Keimteilchen verwendet werden, um Keimpolymerisation durchzuführen, die erhaltenen Teilchen Poren besitzen, die aus der Phasenseparierung der Keimteilchen resultieren, nicht nur, wenn das verwendete Monomer ein Acrylmonomer ist, das eine schlechte Kompatibilität mit Polystyrol besitzt, sondern auch, wenn dieses Styrol ist, welches das Monomer von Polystyrol ist.
  • In dem Einstufen-Schwellkeim-Polymerisationsverfahren, in welchem monodisperse Polymerteilchen als Keime direkt geschwollen werden, indem die Teilchen dazu gebracht werden, ein Monomer zu absorbieren, kann ein hoher Grad an Schwellen erreicht werden, indem der Tröpfchendurchmesser einer Monomeremulsion reguliert wird und die Zeitdauer zum Schwellen reguliert wird, wie z.B. in JP-A-62-12701 beschrieben. (Der Ausdruck "JP-A", wie hierin verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung".)
  • Jedoch besitzt dieses Verfahren die folgenden Nachteile. Obwohl der Tröpfchendurchmesser einer Monomeremulsion reguliert werden sollte, um so für den Durchmesser der Keimteilchen geeignet zu sein, ist diese Regulierung bei der tatsächlichen Herstellung extrem schwierig. Darüber hinaus bedeutet die Notwendigkeit der Regulierung der Schwellzeit, dass es einen optimalen Bereich der Schwellzeit gibt, aber dessen Vorhandensein vom Standpunkt der Herstellung unerwünscht ist.
  • US-Patent 5,496,897 beschreibt ein Verfahren, welches die Zugabe einer hydrophilen organischen Verbindung zu einem polymerisierbaren Monomer, das Emulgieren der Mischung in Wasser und dann das Verursachen der Absorption des Monomers durch Polymerkeimteilchen umfasst. Dieses Verfahren kann einen Schwellgrad des 50- bis 60fachen erreichen, indem das Monomer in Kombination mit ungefähr 10 % hydrophiler organischer Verbindung verwendet wird. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, dass die hydrophile organische Verbindung, die verwendet wird, die Bildung von Poren in den Teilchen, die beabsichtigt sind, in schädlicher Weise beeinflussen könnte.
  • Das Membran-Emulgierungsverfahren ist eine Technik, in welcher im Durchmesser gleichförmige Tröpfchen in einem Emulgiermittel enthaltenden wässrigen Medium durch eine SPG-Membran (poröse Shirasu-Glasmembran) mit gleichförmigen Poren gebildet werden, wie z.B. im Journal of Applied Polymer Science, Band 51, 1–11 (1994) beschrieben). In diesem Verfahren wird ein polymerisierbares Monomer direkt in gleichförmige Tröpfchen umgewandelt und polymerisiert, wodurch relativ monodisperse Teilchen synthetisiert werden können. Dieses Verfahren ist auch auf Keimpolymerisation anwendbar, in welcher monodisperse Tröpfchen einer hoch hydrophoben organischen Verbindung gebildet werden und ein polymerisierbares Monomer polymerisiert wird, nachdem dieses in den Tröpfchen absorbiert worden ist.
  • In diesem Verfahren können monodisperse Teilchen mit einem Durchmesser von ungefähr 5mal dem Durchmesser der Membran synthetisiert werden, wenn ein hoch hydrophobes Monomer, wie etwa Styrolmonomer, verwendet wird. Jedoch gibt es ein Problem, dass, wenn ein relativ hydrophiles Monomer verwendet wird, es schwierig ist, monodisperse Tröpfchen auszubilden, da das Monomer sich auf der Membranoberfläche wegen der hohen Hydrophilizität der Membran ausbreitet. Darüber hinaus besitzt das Verfahren das folgende Problem, wenn dieses beim Ausbilden von monodispersen Tröpfchen einer hoch hydrophoben organischen Verbindung verwendet wird und Teilchen daraus durch Keimpolymerisation hergestellt werden. Da die bildbaren monodispersen Tröpfchen einer hoch hydrophoben organischen Verbindung auf relativ große Tröpfchen mit einem Durchmesser von einigen Mikrometern begrenzt sind, führt die Herstellung von Teilchen von nicht größer als 10 μm zu einem reduzierten Grad des Schwellens, d.h. einem vergrößerten Anteil der hoch hydrophoben organischen Verbindung zu dem Monomer und dies beeinflusst nachteilig die Porenbildung.
  • EP-A-0 338 486 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Latex, das die Schritte des Mischens von Latex bildenden Monomeren unter Emulsions-Polymerisations-Verbindungen, das Kontaktieren der Reaktionsmischung mit weiteren Monomeren, um eine Kern-Schalen-Emulsion auszubilden, und das Einstellen des pH der Emulsion umfasst.
  • EP-A-0 326 383 ist auf ein Verfahren zur Herstellung von monodispersen Teilchen mit einer vergrößerten Teilchengröße gerichtet, wobei diese Teilchen in einer kurzen Zeit mit einer hohen Effizienz hergestellt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu überwinden.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, monodisperse Teilchen bereitzustellen, die einen Teilchendurchmesser in dem Bereich von ungefähr 1 bis 1000 μm aufweisen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, um die Teilchen leicht herzustellen.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Säule zur Flüssigchromatografie bereitzustellen, welche mit den Teilchen bepackt ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Flüssigchromatografie bereitzustellen, welches die Verwendung der Säule umfasst.
  • Die monodispersen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung werden erhalten, indem eine wässrige Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu monodispersen Polymerkeimteilchen mit einem gewichtsbezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 50000 oder weniger gegeben wird, die ein Poly((meth)acrylsäureester) umfassen, das wenigstens eine Art von Gruppen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus geradkettigen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, Phenylgruppe, Benzylgruppe und halogenierten Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen als eine Estergruppe besteht und durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erhalten wird, um hierdurch die Keimteilchen zu schwellen und dann das polymerisierbare Monomer zu polymerisieren.
  • Das Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Zugabe einer wässrigen Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu monodispersen Polymerkeimteilchen mit einem gewichtsbezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 50.000 oder weniger, die ein Poly((meth)acrylsäureester) umfassen, das wenigstens eine Art von Gruppen enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus geradkettigen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen, Benzylgruppen und halogenierten Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen als eine Estergruppe besteht und durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erhalten wird, um hierdurch die Keimteilchen zu schwellen und dann das polymerisierbare Monomer zu polymerisieren.
  • Die Säule zur Flüssigkeitschromatografie gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit den monodispersen Teilchen bepackt.
  • Das Verfahren der Flüssigkeitschromatografie gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung the Säule.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Beispiel 1 hergestellt wurden.
  • 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Beispiel 2 hergestellt wurden.
  • 3 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Beispiel 3 hergestellt wurden.
  • 4 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden.
  • 5 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Vergleichsbeispiel 3 hergestellt wurden.
  • 6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Beispiel 6 hergestellt wurden. In dieser Figur entspricht jede Einteilung auf der Skala 2,5 μm.
  • 7 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die die Teilchenstruktur der Teilchen zeigt, die in Beispiel 8 hergestellt wurden. In dieser Figur entspricht jede Einteilung auf der Skala 5 μm.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Detail beschrieben.
  • Die Schritte in dem Verfahren zum Herstellen der monodispersen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung werden in deren Reihenfolge nachstehend beschrieben.
  • Die erste Stufe ist ein Schritt des Herstellens von monodispersen Keimteilchen. Das Verfahren zum Herstellen der Keimteilchen verwendet ein seifenfreies Emulsions-Polymerisationsverfahren.
  • Die zweite Stufe ist ein Schritt des Anschwellens und Polymerisierens der Keimteilchen. In diesem Schritt schreitet das Anschwellen voran, indem die Keimteilchendispersion und eine Monomeremulsion in einem optionalen Verhältnis vermischt werden. Die Verwendung der Keimteilchen der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem herkömmlichen Zweistufen-Anschwellverfahren und es ist nicht notwendig, die hoch hydrophobe Substanz mit der Keimteilchendispersion zu vermischen, ein Schwellhilfsmittel, wie etwa Aceton, hier zuzugeben, und Tröpfchen der hoch hydrophoben Substanz herzustellen, und kann einen hohen Grad des Anschwellens erreichen. Ferner ist als ein Verfahren zum Verhindern der Expansion der Teilchengrößenverteilung durch Koaleszenz oder Schneiden der Tröpfchen, ein Verfahren der Zugabe einer wasserlöslichen Verbindung mit hohem Molekulargewicht, wie etwa Polyvinylalkohol, herkömmlicherweise bekannt gewesen, um die Tröpfchen zu stabilisieren. Jedoch ist es allgemein bekannt, dass eine derartige Zugabe das Anschwellen der Keimteilchen durch das Monomer hindert. Aus diesem Grund ist die Zugabe der wasserlöslichen Verbindung mit hohem Molekulargewicht im Allgemeinen herkömmlicherweise nach Vervollständigung des Schwellschrittes durchgeführt worden. Jedoch ermöglicht die Verwendung der Keimteilchen der vorliegenden Erfindung, die Zugabe der wasserlöslichen Verbindung mit hohem Molekulargewicht und zudem die Verhinderung der Expansion der Molekulargewichtsverteilung in dem Anschwellschritt. Der Polymerisierungsschritt ist der gleiche wie in dem herkömmlichen Verfahren, und es ist möglich, mit der Polymerisation leicht voranzuschreiten.
  • So kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Schwellschritt, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, leicht durchgeführt werden.
  • Optional wird der Schritt des Waschens der Polymerteilchen hinzugefügt. In diesem optionalen Schritt wird z.B. das Keimteilchenpolymer aus den Polymerteilchen herausgenommen. Das Polymer kann leicht von den Polymerteilchen in beliebigen von verschiedenen Lösungsmitteln, wie etwa Keton-Lösungsmitteln, Acetat-Lösungsmitteln oder aromatischen Lösungsmitteln herausgenommen werden, solange wie Waschen durchgeführt wird.
  • Die (Meth)acrylesterpolymer-Keimteilchen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Teilchen eines Polymers, in welchem die Estereinheiten eine oder mehrere Arten von Gruppen besitzen, die aus geradkettigen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatome, Peenylgruppen, Benzylgruppen und halogenierten Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen ausgewählt sind. Beispiele für derartige Ester beinhalten n-Hexyl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, t-Butylcyclohexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, 2,3-Dibrompropyl(meth)acrylat, 1H,1H,2H,2H-Heptafluor-n-decyl(meth)acrylat, 1,1,1,3,3,3-Hexafluorisopropyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, 4-Methylphenyl(meth)acrylate, 2-Methylphenyl(meth)acrylat, 3-Methylphenyl(meth)acrylat und Benzyl(meth)acrylat. Es ist insbesondere bevorzugt, Polymerteilchen mit geradkettigen Alkylgruppen, alicyclischen Alkylgruppen oder Benzylgruppen zu verwenden, da ein breiter Bereich von polymerisierbaren Monomeren in der Polymerisation der späteren Stufe verwendet werden kann, ohne durch Phasenseparation der Keimteilchen beeinflusst zu werden und monodisperse Teilchen mit einer ausreichenden Oberflächengestalt können erhalten werden. Andererseits ist es, im Fall, wo der Grad des Anschwellens wichtig ist, bevorzugt, geradkettige Alkylester zu verwenden. Wenn die stabile Herstellung und Lagerungsfähigkeit der Keimteilchen wichtig sind, ist es bevorzugt, ein alicyclisches Ester oder Benzylester zu verwenden.
  • Die Keimteilchen besitzen ein durchschnittliches gewichtsbezogenes Molekulargewicht von 50.000 oder weniger, da derartige Keimteilchen auf einen hohen Grad in einem späteren Schritt angeschwollen werden können, in welchem eine organische Verbindungsmischung, die ein polymerisierbares Monomer enthält, darin absorbiert wird.
  • Da die Herstellung von Keimteilchen durch Suspensionspolymerisation häufig die Umwandlung der resultierenden Keimteilchendispersion in eine wässrige Dispersion erfordert, wird eine seifenfreie Emulsionspolymerisation für die Keimteilchenherstellung verwendet.
  • Es ist bevorzugt, die seifenfreie Emulsionspolymerisation durchzuführen, indem ein Kettentransfermittel vom Standpunkt der Herstellung von Keimteilchen mit ausreichender Reproduzierbarkeit im Hinblick auf das Molekulargewicht, durchschnittlichen Teilchendurchmesser und den Grad der Teilchengrößendispersion verwendet wird. Allgemeine Kettentransfermittel können als das Kettentransfermittel verwendet werden. Beispiele hierfür beinhalten geradkettige oder alicyclische Alkylthiole, wie etwa 1,1,3,3-Tetramethylbutan-1-thiol, Cyclohexylmercaptan, t-Tetradecanthiol, Octadecylmercaptan, 1-Pentanthiol, 1-Hexadecanthiol, 2-Methyl-2-propanthiol, 2-Propenthiol, 1-Pentanethiol, 1-Dodecanthiol, 1-Octanthiol, 1-Hexanthiol und 1-Butanthiol, aromatische Thiole, wie etwa Naphthalenthiol, Pentafluorthiophenol, 2-Methoxybenzolthiol, 4-Methoxybenzolthiol, 2-Chlorthiophenol, o-Bromthiophenol, 2-Isopropylthiophenol, 1,3-Benzolthiol, Thiophenol, m-Thiocresol und Thioxylenol; Thioglykolester, wie etwa Methylthioglykolat, Ethylthioglykolat und 2-Ethylhexylthioglykolat; 3-Mercaptopropionsäureester; und Thiosalicylsäureester. Bevorzugt von diesen sind die Thioglykolester mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Estereinheit. Wenn ein Kettentransfermittel mit einer Anionenaustauschgruppe in dem Molekül verwendet wird, sollte Sorgfalt geübt werden, da dieses Kettertransfermittel eine Aggregation während der Emulsionspolymerisation verursachen kann. Darüber hinaus ist die Verwendung eines Kettentransfermittels mit zwei oder mehreren Thiolgruppen in dem Molekül unerwünscht, da die Keimteilchen, die mit diesem Kettentransfermittel erhalten werden, ein reduziertes Molekulargewicht besitzen.
  • Die Keimteilchen, die durch die seifenfreie Emulsionspolymerisation synthetisiert wurden, können, wie sie sind, dem nachfolgenden Schritt unterzogen werden, ohne dass es notwendig ist, eine besondere Reinigung oder dergleichen durchzuführen. Monodisperse Teilchen, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wurden, können als Keimteilchen verwendet werden, um monodisperse Teilchen mit einem größeren Teilchendurchmesser zu erhalten.
  • Ferner ist es möglich, Keimteilchen zu verwenden, die durch das herkömmliche Zweistufen-Schwellpolymerisationsverfahren hergestellt wurden und die hoch hydrophobe Substanz in derartigen Keimteilchen zu absorbieren. In diesem Fall schreitet das Anschwellen voran, ohne ein Schwellhilfsmittel, wie etwa Aceton, zuzugeben, welches zu einer Mischung der hoch hydrophoben Substanzemulsion und der Keimteilchendispersion zugegeben wird, um die hoch hydrophobe Substanz in den Keimteilchen zu absorbieren und es ist möglich, monodisperse Tröpfchen der hoch hydrophoben Substanz mit einer gleichförmigen Teilchengröße herzustellen.
  • Die wassrige Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, umfasst das polymerisierbare Monomer, einen Polymerisationsinitiator, ein Emulgierungsmittel und Wasser. Ein porenbildendes Mittel zum Ausbilden von Poren in den Teilchen kann hierzu zugegeben werden, sofern benötigt. Zur Emulgierung kann ein allgemeines Verfahren verwendet werden, wie etwa eines, das ein Homogenisiermittel oder dergleichen verwendet.
  • Das polymerisierbare Monomer ist nicht besonders begrenzt und ein beliebiges polymerisierbares Monomer kann verwendet werden, solange wie dessen Löslichkeit in Wasser 0,001 Gew.% oder mehr beträgt. Ein nicht vernetzbares Monomer und ein vernetzbares Monomer kann in einem beliebigen gewünschten Verhältnis verwendet werden. Beispiele für das polymerisierbare Monomer beinhalten: Styrol; Styrolderivate, wie etwa 4-Methylstyrol, Divinylbenzol und Chlormethylstyrol; (Meth)acrylester, wie etwa Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und Glycidyl(meth)acrylat; (Meth)acrylamid; Acrylnitril; Maleinsäureester; Maleamid; Maleimid; Vinylchlorid, Vinylacetat; Triallylisocyanurat; und Butadien. Jedoch ist es besonders bevorzugt, ein nichtionisches oder anionisches Monomer zu verwenden, da die Verwendung eines kationischen Monomers mit hoher Löslichkeit in Wasser die Keimteilchen aggregieren kann.
  • Das porenbildende Mittel, das optional zur Ausbildung von Poren verwendet wird, kann eine organische Substanz sein, die als ein porenbildendes Mittel für Teilchen bei der allgemeinen Suspensionspolymerisation verwendet wird. Beispiele hierfür beinhalten: aromatische Verbindungen, wie etwa Toluol, Xylol, Benzylalkohol, Phthalsäureester und Benzoesäureester; Essigsäureester; Acetamide; höhere Alkohole, wie etwa Butanol, Pentanol und Hexanol; und halogenierte Verbindungen, wie etwa Ethylendichlorid, 1,3-Dichlorpropan, Chlorbenzole und Chloroform. Obwohl die Menge dieser porenbildenden Mittel, die verwendet wird, nicht besonders begrenzt ist, beträgt diese im Allgemeinen ungefähr von 0 bis 200 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Monomers vom Standpunkt der Festigkeit der gebildeten Teilchen.
  • Der Polymerisationsinitiator ist vorzugsweise ein öllöslicher Polymerisationsinitiator. Beispiele hierfür beinhalten Azoinitiatoren, wie etwa Azoisobutyrovaleronitril und 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) und organische Peroxide, wie etwa Benzoylperoxid und t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat.
  • Das Mischverhältnis zwischen dem polymerisierbaren Monomer, dem porenbildenden Mittel, welches optional zugegeben werden kann, und dem Polymerisationsinitiator ist nicht besonders begrenzt, und diese Inhaltsstoffe können in einem beliebigen gewünschten Verhältnis gemäß den Anforderungen verwendet werden.
  • Das Emulgierungsmittel ist vorzugsweise ein nichtionisches oder anionisches Emulgierungsmittel. Beispiele hierfür beinhalten Polyethylenglykolderivate, wie etwa Polyethylenglykollaurylether und Polyethylenglykoldodecylether, Alkylsulfonsäuresalze, Alkylbenzolsulfonsäuresalze, Alkylphosphorsäuresalze und Alkylcarbonsäuresalze. Die Menge von diesen Emulgierungsmitteln, die verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, solange wie sie Emulsion, die hergestellt wird, eine ausreichende Stabilität behalten kann. Bei der Emulgierung einer organischen Mischung der Inhaltsstoffe, die vorstehend beschrieben wurde, die ein polymerisierbares Monomer enthält, um eine wässrige Emulsion herzustellen, ist es bevorzugt, Wasser in wenigstens der gleichen Menge pro Volumen, wie die organische Mischung, zu verwenden.
  • Wenn monodisperse Teilchen, die durch die Erfindung erhalten wurden, als die Keimteilchen zum Erhalten von Teilchen mit einem größeren Durchmesser verwendet werden, wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, ein Kettenübertragungsmittel zu der wässrigen Emulsion zuzugeben. Beispiele für die Verfahren für diese Zugabe beinhalten ein Verfahren, in welchem das Kettenübertragungsmittel mit einem polymerisierbaren Monomer oder anderen Inhaltsstoffen bei der Herstellung der wässrigen Emulsion vermischt wird und ein Verfahren, in welchem eine Emulsion des Kettenübertragungsmittels allein hergestellt wird und mit den Keimteilchen vermischt wird, um die Teilchen dazu zu bringen, das Kettenübertragungsmittel zu absorbieren, bevor die Keimteilchen mit einem Monomer geschwollen werden. Das Kettenübertragungsmittel, das in diesem Verfahren verwendet wird, kann ein allgemeines öllösliches Kettenübertragungsmittel sein. Die Menge, die hier verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, und das Kettenübertragungsmittel kann in einer notwendigen Menge zugegeben werden, die zum Erreichen des gewünschten Molekulargewichtes geeignet ist.
  • Die Menge des polymerisierbaren Monomers und des porenbildenden Mittels beträgt vorzugsweise das 10- bis 50000fache bezogen auf das Volumen des Volumens der Polymerkeimteilchen.
  • In dem Schritt der Zugabe der wässrigen Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu dem Polymerkeimteilchen, um die Polymerkeimteilchen zu schwellen, kann ein Polymer- Dispersionsstabilisierungsmittel gemäß dem Bedarf zum Stabilisieren der Tröpfchen verwendet werden. Die Zeit, wenn ein Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel zugegeben wird, ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel kann das folgende Verfahren verwendet werden; ein Verfahren, in welchem ein Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel zu einer Polymerkeimteilchendispersion zugegeben wird, bevor eine wässrige Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, hierzu zugegeben wird, oder ein Verfahren, in welchem eine wässrige Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu einer Polymerkeimteilchendispersion zugegeben wird, bevor ein Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel hierzu zugegeben wird. Das Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel ist nicht besonders begrenzt, solange wie dieses ein nichtionisches oder anionisches Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel ist. Beispiele hierfür beinhalten Poly(vinylalkohol), Polyvinylpyrrolidon, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose, Dextran und (Meth)acrylsäuresalz-Copolymere. Im Hinblick auf die Zugabemenge ist es ausreichend, das Polymer-Dispersionsstabilisierungsmittel in einer Menge zuzugeben, die ausreichend ist, um den dispergierten Zustand der Teilchen während der Polymerisation beizubehalten. Im Allgemeinen ist eine Dispersions-Stabilisierungsmittel-Konzentration in Wasser von 0,5 bis 4 Gew.-% ausreichend.
  • Ein wasserlöslicher Polymerisationsinitiator kann in der Erfindung zum Zweck des Verhinderns des Voranschreitens der Emulsionspolymerisation in der wässrigen Phase zugegeben werden. Beispiele hierfür beinhalten Natriumnitrit, Kupferchlorid, Hydroxyethylamin und Verbindungen mit einer aromatischen Sekundär-Aminstruktur.
  • Die Polymerisation wird durchgeführt, nachdem Komponenten der wässrigen Emulsion, d.h. die organische Mischung, die ein polymerisierbares Monomer enthält, in dem Polymerkeimteilchen absorbiert worden ist, wie vorstehend beschrieben. Die Polymerisation kann auf eine gewöhnliche Weise bei einer Polymerisationstemperatur durchgeführt werden, die für den Polymerisationsinitiator geeignet ist, während Ersetzen durch Stickstoff, sofern benötigt, durchgeführt wird.
  • Wenn z.B. ein Polymerisations-Dispersionsstabilisierungsmittel verwendet wurde, werden die Teilchen, die durch die Polymerisation erhalten wurden, vorzugsweise mit warmem Wasser gewaschen, um das Stabilisierungsmittel zu entfernen. Wenn es notwendig ist, das Keimteilchenpolymer gemäß den Anwendungen der Teilchen zu entfernen, wird diese Entfernung vorzugsweise erreicht, indem mit einem Lösungsmittel, wie etwa Aceton, gewaschen wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird in größerem Detail anhand der folgenden Beispiele beschrieben.
  • BEISPIEL 1
  • Ein 300-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. In den Kolben wurden 30 g Cyclohexylmethacrylat (Reagenz mit Spezial-Reinheitsgrad) und 0,6 ml Ethylhexylthioglykolat gefüllt. Nachdem der Inhalt ausreichend gerührt wurde, wurde 200 ml Ionenaustauscherwasser in den Dreihalskolben gefüllt. Ein Kondensierrohr und ein Thermometer wurden an dem Kolben befestigt. Die Atmosphäre in dem Dreihalskolben wurde durch Stickstoff ersetzt und die Ölbadtemperatur wurde bei 70°C eingestellt, um den Kolben zu erhitzen. Nach 1 Stunde wurde eine Lösung, die hergestellt wurde, indem 0,6 g Kaliumpersulfat in 20 ml Ionenaustauscherwasser aufgelöst wurden, in den Dreihalskolben eingeführt. Die Polymerisation wurde 20 Stunden fortgesetzt, während die Badtemperatur bei 70°C gehalten wurde. Nach der Vervollständigung der Polymerisation wurden Aggregate mit einem Sieb mit einer Öffnungsgröße von 200 μm entfernt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Cyclohexylmethacrylat-Polymerteilchen, die erhalten wurden, wurde mit einer Teilchengrößenverteilungs-Analysiervorrichtung vom Laser-Streuungstyp (hergestellt von Horiba Ltd.) gemessen. Folglich wurde festgestellt, dass die Polymerteilchen monodisperse Teilchen mit einem volumenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,65 μm und einem CV von 4,5 % waren. Das durchschnittliche Molekulargewicht davon wurde durch Gelpermeationschromatografie bestimmt und wurde mit 17.000 festgestellt. Die Polymerteilchendispersion besaß eine Feststoff konzentration von 11,6 %.
  • Ein 500-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. Da hinein wurde 1,71 g (Feststoffmenge 0,2 g) der vorstehend erhaltenen Keimteilchendispersion gefüllt, gefolgt von 30 g einer 8%igen wässrigen Lösung von Poly(vinylalkohol) (Kuraray 224). Der Inhalt wurde bei Raumtemperatur gerührt. Andererseits wurden 15 g Styrol (Reagenz mit Spezialreinheitsgrad), 10 g Divinylbenzol (Reagenz, 55 % Divinylbenzol), 25 g Toluol (Reagenz mit Spezialreinheitsgrad) und 0,3 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (nachstehend als "V-65" (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)) in einen 500 ml Kolben gefüllt und miteinander vermischt. Hierzu wurde 0,5 g Natriumdodecylbenzolsulfonat (Reagenz) gefüllt, gefolgt von 200 ml Ionenaustauscherwasser. Anschließend wurde die Mischung mit einer Ultraschall- Homogenisiervorrichtung (hergestellt von BRANSON Corp.) emulgiert. Diese Emulsion wurde zu der Feinteilchendispersion gegeben und die resultierende Mischung wurde langsam bei Raumtemperatur gerührt. Nach 6 Stunden zeigte eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop, dass die Monomeremulsion vollständig durch die Keimteilchen absorbiert worden war und gleichförmige Tröpfchen erzeugt wurden. Zu dieser Lösung wurde 0,3 g Kupferchlorid (Reagenz) gegeben. Die Badtemperatur wurde bei 70°C eingestellt und Polymerisation wurde in einem Stickstoffstrom durchgeführt. Nachdem die Polymerisation für 3 Stunden durchgeführt wurde, wurden die Umwandlungen des Styrols und Divinylbenzols in Polymer durch Reverse-Phasen-Flüssigchromatografie bestimmt und jeweils mit 95 % und 98 % festgestellt. Die erhaltenen Teilchen wurden mit warmem Wasser und Aceton gewaschen und dann mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4,0 μm und einem CV von 9,8 waren, und keine Poren oder dergleichen, die einer Keimteilchenphasensituation zuschreibbar waren, auf den Teilchen beobachtet wurden. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 1 gezeigt.
  • BEISPIEL 2
  • Eine Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis darauf, dass die polymerisierbaren Monomere durch 37,5 g Glycidylmethacrylat und 12,5 g Ethylenglykoldimethacrylat ersetzt wurden und, dass deren Polymerisation durchgeführt wurde, ohne dass ein porenbildendes Mittel verwendet wurde und ohne, dass Kupferchlorid zugegeben wurde. Die erhaltenen Teilchen waren monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4,2 μm und einem CV von 11,2 % und Poren oder dergleichen, die der Keimphasensituation zuschreibbar waren, wurden nicht darauf beobachtet. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 2 gezeigt.
  • BEISPIEL 3
  • Ein 300-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. In den Kolben wurden 30 g n-Hexylmethacrylat (Spezial-Reinheitsgrad-Reagenz) und 0,6 ml Ethylhexylthioglykolat gefüllt. Nachdem der Inhalt ausreichend gerührt wurde, wurde 200 ml Ionenaustauscherwasser in den Dreihalskolben eingeführt. Ein Kondensierrohr und ein Thermometer wurden mit dem Kolben verbunden. Die Atmosphäre in dem Dreihalskolben wurde durch Stickstoff ersetzt und die Ölbadtemperatur wurde bei 70°C eingestellt, um den Kolben zu erhitzen. Nach 1 Stunde wurde eine Lösung, die hergestellt wurde, indem 0,6 g Kaliumpersulfat in 20 ml Ionenaustauscherwasser aufgelöst wurden, in den Dreihalskolben eingeführt. Polymerisation wurde für 20 Stunden fortgesetzt, während die Badtemperatur bei 70°C gehalten wurde. Nach Vervollständigung der Polymerisation wurden Aggregate mit einem Maschensieb von 200 μm entfernt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der n-Hexylmethacrylat-Polymerteilchen, die erhalten wurden, wurde mit einer Teilchengrößenverteilungs-Analysiervorrichtung vom Laser-Streuungstyp (hergestellt von Horiba Ltd.) gemessen. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen monodisperse Teilchen mit einem volumenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,0 μm und einem CV von 4,6 % waren. Deren durchschnittliches Molekulargewicht wurde durch Gelpermeationschromatografie bestimmt und wurde mit 39.000 festgestellt. Die Polymerteilchendispersion besaß eine Feststoff konzentration von 5,9 %.
  • Die anschließende Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis darauf, dass die Keimteilchendispersion, die vorstehend erhalten wurde, in einer Menge von 1,69 g (Feststoffmenge 0,1 g) verwendet wurde. Die erhaltenen Teilchen waren monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 8,1 μm und einem CV von 5,6 % und Poren oder dergleichen, die der Keimteilchen-Phasensituation zuschreibbar waren, wurden nicht darauf beobachtet. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 3 gezeigt.
  • BEISPIEL 5
  • Ein 300-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. In den Kolben wurden 30 g Benzylmethacrylat (Spezial-Reinheitsgrad-Reagenz) und 1,2 ml Ethylhexylthioglykolat gefüllt. Nachdem der Inhalt ausreichend gerührt wurde, wurde 200 ml Ionenaustauscherwasser in den Dreihalskolben gefüllt. Ein Kondensierrohr und ein Thermometer wurden mit dem Kolben verbunden. Die Atmosphäre in dem Dreihalskolben wurde durch Stickstoff ersetzt und die Ölbadtemperatur wurde auf 70°C eingestellt, um den Kolben zu erhitzen. Nach 1 Stunde wurde eine Lösung, die hergestellt wurde, indem 0,6 g Kaliumpersulfat in 20 ml Ionenaustauscherwasser aufgelöst wurden, in den Dreihalskolben eingeführt. Die Polymerisation wurde 20 Stunden fortgesetzt, während die Badtemperatur bei 70°C gehalten wurde. Nach Vervollständigung der Polymerisation wurden Aggregate mit einem Maschensieb von 200 μm entfernt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Benzylmethacrylat-Polymerteilchen, die erhalten wurden, wurde mit einer Teilchengrößenverteilungs-Analysiervorrichtung vom Laser-Streuungstyp (hergestellt von Horiba Ltd.) gemessen. Folglich wurde festgestellt, dass die Polymerteilchen monodisperse Teilchen mit einem volumenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,8 μm und einem CV von 5,0 % waren. Deren durchschnittliches Molekulargewicht wurde durch Gelpermeationschromatografie bestimmt und wurde mit 13.000 festgestellt. Die Polymerteilchendispersion besaß eine Feststoffkonzentration von 11,8 %.
  • Die anschließende Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis darauf, dass die Keimteilchendispersion, die vorstehend erhalten wurde, in einer Menge von 3,39 g (Feststoffmenge 0,4 g) verwendet wurde und, dass 30 g Styrol und 20 g Divinylbenzol als polymerisierbare Monomere verwendet wurden, um Polymerisation durchzuführen, ohne ein porenbildendes Mittel zu verwenden. Die Teilchen, die erhalten wurden, waren monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 4,0 μm und einem CV von 7,6 % und Poren oder dergleichen, die der Keimteilchenphasensituation zuschreibbar waren, wurden nicht darauf beobachtet.
  • BEISPIEL 6
  • Ein 1.000-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. Hierin wurde 0,13 g (Feststoffmenge 0,015 g) der Keimteilchendispersion, die in Beispiel 5 erhalten wurde, eingefüllt, gefolgt von 150 g einer 4%igen wässrigen Lösung von Poly(vinylalkohol) (Kuraray 224). Der Inhalt wurde bei Raumtemperatur gerührt. Andererseits wurden 33,0 g Glycidylmethacrylat (Spezial-Reinheitsgrad-Reagenz) und 27,0 g Ethylenglykoldimethacrylat (Reagenz) als polymerisierbare Monomere, 90,0 g Cyclohexanol (Spezial-Reinheitsgrad-Reagenz) als ein porenbildendes Mittel und 0,6 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (nachstehend als V-65 (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) bezeichnet) in einen 500 ml Kolben gefüllt und miteinander vermischt. Hierzu wurde 0,7 g Natriumdodecylbenzolsulfonat (Reagenz) gegeben, gefolgt von 150 ml Ionenaustauscherwasser. Anschließend wurde die Mischung mit einer Ultraschall-Homogenisiervorrichtung (hergestellt von BRANSON Corp.) emulgiert. Diese Emulsion wurde zu der Keimteilchendispersion gegeben und die resultierende Mischung wurde langsam bei Raumtemperatur 3 Tage gerührt. Eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop zeigte, dass die Monomeremulsion durch die Keimteilchen vollständig absorbiert worden war und gleichförmige Tröpfchen erzeugt wurden. Die Badtemperatur wurde bei 70°C eingestellt und Polymerisation wurde in einem Stickstoffstrom durchgeführt. Die erhaltenen Teilchen wurden mit warmem Wasser und Aceton gewaschen und dann mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 17 μm und einem CV von 4,9 % waren und Poren oder dergleichen, die der Keimteilchenphasen-Situation zuschreibbar waren, nicht auf den Teilchen beobachtet wurden. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 6 gezeigt.
  • BEISPIEL 8
  • Ein 300-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. In diesen wurde 0,51 g (Feststoffmenge 0,06 g) der in Beispiel 5 erhaltenen Keimteilchendispersion gefüllt, gefolgt von 10 g 4%iger wässriger Lösung von Poly(vinylalkohol) (Kuraray 224). Der Inhalt wurde bei Raumtemperatur gerührt. Andererseits wurden 2,3 ml Ethylhexylthioglykolat und 0,1 g Natriumdodecylbenzolsulfonat (Reagenz) in einen 100 ml Kolben gefüllt. Hierzu wurde 10 ml Ionenaustauscherwasser gegeben. Anschließend wurde die Mischung mit einer Ultraschall-Homogenisiervorrichtung (hergestellt von BRANSON Corp.) emulgiert. Diese Emulsion wurde zu der Kernteilchendispersion zugegeben und die resultierende Mischung wurde langsam bei Raumtemperatur eine Woche gerührt. Eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop zeigte, dass die Kettentransfermittelemulsion vollständig durch die Kernteilchen absorbiert worden war. In einen 300 ml Kolben wurden 50 g Benzylmethacrylat, 0,6 g V-65 und 0,3 g Natriumdodecylbenzolsulfonat gefüllt, gefolgt von 50 ml Ionenaustauscherwasser. Anschließend wurde die Mischung mit einer Ultraschall-Homogenisiervorrichtung (hergestellt von BRANSON Corp.) emulgiert. Diese Emulsion wurde zu der Keimteilchendispersion zugegeben und die resultierende Mischung wurde langsam bei Raumtemperatur 16 Stunden gerührt. Eine Beobachtung mit einem optischen Mikroskop zeigte, dass die Monomeremulsion vollständig durch die Keimteilchen absorbiert worden war.
  • Die Badtemperatur wurde bei 70°C eingestellt und Polymerisation wurde in einem Stickstoffstrom durchgeführt. Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 6 durchgeführt, bis darauf, dass die erhaltene Teilchendispersion als eine Keimteilchendispersion in einer Menge von 2,8 g in Bezug auf einen Feststoffgehalt verwendet wurde. Die erhaltenen Teilchen wurden mit einem optischen Mikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 40 μm und einem CV von 7,9 waren. Eine Fotografie dieser Teilchen, die mit dem optischen Mikroskop aufgenommen wurden, wird in 7 gezeigt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Ein 300-ml-Dreihalskolben wurde mit einem Ölbad verbunden. In den Kolben wurden 30 g Styrol (Spezial-Reinheitsgrad-Reagenz) und 0,6 ml Ethylhexylthioglykolat gefüllt. Nachdem der Inhalt ausreichend gerührt wurde, wurde 200 ml Ionenaustauscherwasser in den Dreihalskolben gefüllt. Ein Kondensierrohr und ein Thermometer wurden mit dem Kolben verbunden. Die Atmosphäre in dem Dreihalskolben wurde durch Stickstoff ersetzt und die Ölbadtemperatur wurde bei 70°C eingestellt, um den Kolben zu erhitzen. Nach 1 Stunde wurde eine Lösung, die hergestellt wurde, indem 0,6 g Kaliumpersulfat in 20 ml Ionenaustauscherwasser aufgelöst wurden, in den Dreihalskolben gefüllt. Die Polymerisation wurde 20 Stunden fortgesetzt, während die Badtemperatur bei 70°C gehalten wurde. Nach Vervollständigung der Polymerisation wurden Aggregate mit einem Maschensieb von 200 μm entfernt. Es wurde festgestellt, dass die erhaltenen Polystyrolteilchen monodisperse Teilchen mit einem volumenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,1 μm und einem CV von 4,9 % waren. Deren durchschnittliches Molekulargewicht betrug 48.000. Die Polymerteilchendispersion besaß eine Feststoffkonzentration von 15,0 %.
  • Ein 500-ml-Dreihalskolben wurde in einem Ölbad befestigt. Die Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis darauf, dass 11,1 g (Feststoffmenge 1,67 g) der Kernteilchendispersion, die vorstehend erhalten wurde, verwendet wurde. Die erhaltenen Teilchen wurden mit warmem Wasser und Aceton gewaschen und dann mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen monodisperse Teilchen mit einem zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,2 μm und einem CV von 7,8 waren. Jedoch besaßen diese Teilchen Poren, die den Keimteilchen zuschreibbar waren. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 4 gezeigt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 2
  • Die Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis darauf, dass 3,3 g (Feststoffmenge 0,5 g) der Keimteilchendispersion, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, verwendet wurde. Die erhaltenen Teilchen wurden mit warmem Wasser und Aceton gewaschen und dann mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen viele große Teilchen enthielten, die sich von den Target-Teilchen unterschieden und ferner viele Feinteilchen.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 3
  • Die Synthese wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, bis darauf, dass 6,6 g (Feststoffmenge 1,0 g) der Keimteilchendispersion, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, verwendet wurde. Die Teilchen, die erhalten wurden, wurden mit warmem Wasser und Aceton gewaschen und dann mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Folglich wurde festgestellt, dass die Teilchen einen zahlenbezogenen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,2 μm besaßen. Jedoch waren diese nicht sphärischen Teilchen, welche Poren besaßen, den Keimteilchen zuschreibbar und ein großer Anteil von diesen waren grobe Teilchen, die durch Tröpfchenkoaleszenz ausgebildet wurden. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Teilchen wird in 5 gezeigt.
  • Wie vorstehend beschrieben, können monodisperse Teilchen mit einem Teilchendurchmesser in dem Bereich von ungefähr 1 bis 1000 μm weitaus einfacher gemäß der Erfindung, verglichen mit herkömmlichen Techniken, hergestellt werden. Wenn die monodispersen Teilchen, welche einen gleichförmigen Teilchendurchmesser besitzen, als eine Packung in einer Säule für eine Flüssigchromatografie gepackt werden und diese Säule in der Flüssigkeitschromatografie verwendet wird, können verschiedene Effekte erreicht werden, wie etwa z.B. eine Reduzierung des Messdrucks, eine Verbesserung der Peakschärfe für Testproben und eine Verbesserung der Trennleistung.

Claims (18)

  1. Monodisperse Teilchen, die erhalten wurden, indem eine wässrige Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu monodispersen Polymerkeimteilchen mit einem gewichtsbezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 50000 oder weniger zugegeben wird, welches wenigstens einen Poly(meth)acrylester mit geradkettigen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, alicyclische Alkylgruppe mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen, Benzylgruppen oder halogenierte Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen als eine Estergruppe umfasst, und durch seifenfreie Emulsionspolymerisation erhalten wird, um hierdurch die Keimteilchen zu schwellen und dann das polymerisierbare Monomer zu polymerisieren.
  2. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 1, welche aus Polymerkeimteilchen erhalten werden, die durch seifenfreie Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines Kettentransfermittels hergestellt wurden.
  3. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 2, wobei das Kettentransfermittel ein Thioglykolester mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Estereinheit ist.
  4. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei das polymerisierbare Monomer eine Löslichkeit in Wasser von 0,001 % bezogen auf das Gewicht oder mehr besitzt.
  5. Verfahren zur Herstellung von monodispersen Teilchen, welches umfasst: Zugeben einer wässrigen Emulsion, die ein polymerisierbares Monomer enthält, zu monodispersen Polymerkeimteilchen mit einem gewichtsbezogenen durchschnittlichen Molekulargewicht von 50.000 oder weniger, welches wenigstens einen Poly(meth)acrylester mit geradkettigen Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, alicyclische Alkylgruppen mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen, Benzylgruppen oder halogenierte Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen als eine Estergruppe umfasst, und durch seifenfreie Emulsionspolymerisation hergestellt wird, um hierdurch die Keimteilchen anzuschwellen und dann das polymerisierbare Monomer zu polymerisieren.
  6. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 5, wobei die Polymerkeimteilchen durch seitenfreie Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines Kettentransfermittels hergestellt werden.
  7. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 6, wobei das Kettentransfermittel ein Thioglykolester mit 8 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Estereinheit ist.
  8. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 5, wobei das polymerisierbare Monomer eine Löslichkeit in Wasser von 0,001 Gew.% oder mehr besitzt.
  9. Säule zur Flüssigkeitschromatografie, welche mit den monodispersen Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 bepackt ist.
  10. Verfahren der Flüssigkeitschromatografie, welches die Verwendung einer Säule zur Flüssigkeitschromatografie umfasst, welche mit den monodispersen Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 bepackt ist.
  11. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei die wässrige Emulsion ferner ein porenbildendes Mittel enthält, welches wenigstens aus aromatischen Verbindungen, Essigsäureestern, Acetamiden, höheren Alkoholen und halogenierten Verbindungen ausgewählt ist.
  12. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 11, wobei die aromatische Verbindung wenigstens eine ist, die aus Toluol, Xylol, Benzylalkohol, Phthalsäureester und Benzoinsäureester ausgewählt ist.
  13. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 11, wobei der höhere Alkohol wenigstens einer ist, der aus Butanol, Pentanol und Hexanol ausgewählt ist.
  14. Monodisperse Teilchen gemäß Anspruch 11, wobei die halogenierte Verbindung wenigstens eine ist, die aus Ethylendichlorid, 1,3-Dichlorpropan, Chlorbenzolen und Chloroform ausgewählt ist.
  15. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 5, wobei die wässrige Emulsion ferner ein porenbildendes Mittel enthält, welches wenigstens eines ist, das aus aromatischen Verbindungen, Essigsäureestern, Acetamiden, höheren Alkoholen und halogenierten Verbindungen ausgewählt ist.
  16. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 15, wobei die aromatische Verbindung wenigstens eine ist, die aus Toluol, Xylol, Benzylalkohol, Phthalsäureestern und Benzoinsäureestern ausgewählt ist.
  17. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 15, wobei der höhere Alkohol wenigstens einer ist, der aus Butanol, Pentanol und Hexanol ausgewählt ist.
  18. Verfahren zum Herstellen von monodispersen Teilchen gemäß Anspruch 15, wobei die halogenierte Verbindung wenigstens eine ist, die aus Ethylendichlorid, 1,3-Dichlorpropan, Chlorbenzolen und Chloroform ausgewählt ist.
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