EP1319026A1 - Polystyrolmikrokugeln und verfahren zur herstellung - Google Patents

Polystyrolmikrokugeln und verfahren zur herstellung

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Publication number
EP1319026A1
EP1319026A1 EP01985259A EP01985259A EP1319026A1 EP 1319026 A1 EP1319026 A1 EP 1319026A1 EP 01985259 A EP01985259 A EP 01985259A EP 01985259 A EP01985259 A EP 01985259A EP 1319026 A1 EP1319026 A1 EP 1319026A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cyclic
microspheres
solution
tert
styrene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01985259A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Deppe
Hanns Wurziger
Andreas Schober
Egbert Brandau
Thorsten Brandau
Esther Daldrop
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brace GmbH
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Brace GmbH
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brace GmbH, Merck Patent GmbH filed Critical Brace GmbH
Publication of EP1319026A1 publication Critical patent/EP1319026A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2984—Microcapsule with fluid core [includes liposome]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2989—Microcapsule with solid core [includes liposome]

Definitions

  • the present invention relates to microspheres with a narrow grain size distribution and a uniform spherical shape, consisting of partially or completely crosslinked polymer material.
  • the invention also relates to a method for producing these microspheres and their use.
  • microspheres made of polymer materials in particular polystyrene, which are required for a wide variety of technical fields of application, have mainly been produced in emulsion polymerization processes.
  • This mixture is stirred at a fixed number of revolutions, an emulsion (o / w) being formed, consisting of organic styrene / divinylbenzene beads in the aqueous solution.
  • the polymerization catalyst presented in the aqueous solution is often potassium peroxodisulfate.
  • the polymerization catalyst can also be added to the styrene / divinylbenzene mixture. In this case, dibenzoyl peroxide is very often used as a radical generator.
  • the polystyrene microspheres produced by the previously known processes have a very wide particle size distribution and often a very uneven shape.
  • the formation of a uniform and narrow grain size distribution in the stirred emulsion is prevented by the continuous new and reforming of the beads.
  • a variation of the composition and a prepolymerization to achieve changed properties and more suitable properties for a desired technical application is difficult with the emulsion polymerization process.
  • the formation of an outer protective colloid or a protective shell during the polymerization is only possible in the form that inorganic compounds such as magnesium chloride, phosphates, bentonites or the like are added to the aqueous solution. An agglomeration is thereby limited, but an optical control and control of the ball formation and the polymerization is no longer given.
  • microspheres with an inner spherical core, which contains one or more monomer (s), crosslinking agent, additives and peroxide, and outer spherical shell, which consists of a chemically hardened protective colloid, and by a process for producing microspheres from polymer materials With a narrow particle size distribution in the range from 50 to 2000 ⁇ m and a uniform spherical shape, by a) droplets emerging from an inner nozzle made of a reactive mixture containing one or more polymerizable monomer (s) with a liquid to viscous, flowable consistency b) with a a coaxially arranged outer nozzle emerging separating and protective liquid and c) are dropped under suitable conditions into a hardening solution, under which the spherical shape formed during the fall is retained, d) the outer protective sheath cures under the influence of the hardener solution, e) the mixture containing one or more monomers (e) is polymerized and hardened in spherical form after
  • Solutions of the present invention are also provided by special configurations of the method according to the invention, which are the subject of claims 4 to 16. Furthermore, the use of the microspheres produced according to claims 17 to 20, for example as carrier materials for ion exchangers or for reactive molecular groups or in combinatorial synthesis, is also an object of the invention.
  • the microspheres according to the invention are produced from partially or completely crosslinked polymer material in the particle size range between 50 ⁇ m and 2,000 ⁇ m by forming drops from a reaction liquid mixture emitting from at least one nozzle.
  • the nozzle which emits the reaction liquid is surrounded by a coaxially arranged outer nozzle, a so-called annular gap nozzle, through which a separating and protective liquid is added.
  • This liquid envelops the formed drops of the reaction liquid containing one or more polymerizable monomer (s) when dropped into a hardening solution.
  • the hardening solution causes the outer protective sheath to harden and prevents agglomeration of the formed drops of the monomer-containing reaction liquid.
  • the polymer material is changed by chemical derivatization such that reactive groups of molecules are obtained for further chemical reactions.
  • the problem is solved according to the invention in that the starting solution of the monomer or monomers with a suitable crosslinking molecule, a catalyst for the polymerization, which provides the radicals necessary for the polymerization at slightly or greatly increased temperature, and additives which have the necessary chemical properties of the Create polymerized and cross-linked polymers for use in combinatorial synthesis.
  • polymerizable monomers are styrene, derivatives of styrene, unsaturated olefins, such as butadiene, pentadiene, vinyl, (meth) acrylic compounds, cyclic ethers, cyclic esters, cyclic amides, such as oxiranes, lactones or lactams, unsaturated cyclic hydrocarbons, cyclic Isocyanates, cyclic H-acidic amino compounds, cyclic hydroxy or carboxy compounds can be used in the presence of suitable additives and catalysts.
  • These monomers can be used individually or in a mixture in the process according to the invention. The more detailed embodiment of the invention is described below using the example of styrene, it being readily possible for the person skilled in the art to modify and adapt it to the use of other suitable monomers.
  • a starting solution consisting of a polymerizable mixture, such as. B. styrene, derivatives of styrene, such as 4-bromostyrene or suitable acrylic acid derivatives, a crosslinker compound (z. B. di-vinylbenzene, diethylene glycol bis (allyl carbonate), di-allyl phthalate, methyl styrene, methyl acrylate, methyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, 1, 4-butanediol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate and other di-, tri-vinyl compounds, as well as di-, tri- and tetraacrylates or methacrylates), a radical agent, usually an organic peroxide compound (e.g.
  • an outer nozzle in the form of an annular gap nozzle, through which a protective colloid solution is pressed.
  • the oscillation with a frequency of 20 Hz to 10,000 Hz forms microspheres which contain spherical cores, which contain styrene, crosslinking agent and peroxide, and outer spherical shells, which consist of the protective colloid solution.
  • these microspheres consisting of core and shell are transferred to a reaction solution in which the outer shell is chemically hardened.
  • the capsules then formed which contain styrene, crosslinking agent and peroxide, are subjected to an increase in temperature in order to initiate or accelerate the polymerization reaction of styrene and the crosslinking.
  • the protective layer is removed by chemical reaction or by washing with gentle stirring.
  • the polymerization time can be shortened by suitable accelerators (e.g. N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-o-toluidine, N, N-diethylaniline, co-octoate, Cu-octoate or other accelerator compounds) or shifted to lower temperatures.
  • suitable accelerators e.g. N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-o-toluidine, N, N-diethylaniline, co-octoate, Cu-octoate or other accelerator compounds
  • a further control of the polymerization is that suitable inhibitors (for example hydroquinone, p-benzoquinone, pyrocatechol, tert-butyl hydroquinone, 4-tert-butyl pyrocatechol, 3,5-di-tert-butyl pyrocatechol, 2,5-di-tert -Butylhydroquinone, hydroquinone monomethyl ether or other radical scavengers) are added to the starting solution to increase the gelation time, ie the time until the beginning of the polymerization to vary and to be able to suitably adjust the procedure for the deformation into microspheres.
  • suitable inhibitors for example hydroquinone, p-benzoquinone, pyrocatechol, tert-butyl hydroquinone, 4-tert-butyl pyrocatechol, 3,5-di-tert-butyl pyrocatechol, 2,5-di-tert -Butylhydroquinone, hydroquinon
  • a further development of the invention consists in that the freshly prepared mixture of styrene, crosslinking agent and catalyst is partly prepolymerized until a viscosity which can still be dropped is not exceeded. This can be done in a water bath or air circulating oven at temperatures of 30 - 60 ° C for a period of 1 - 24 hours.
  • the prepolymerization depends on the composition of the starting mixture and the type of crosslinking substances, the polymerization catalysts, the inhibitors and the other additives.
  • microspheres according to the invention can be produced by processes which correspond to the process described in detail in the patents DE 41 25 133 C2 and EP 0 735 940 B1. It is a vibration dropletization process in which a liquid mixture containing styrene or a viscous mixture which is already partly polymerized is dripped by vibration excitation of the nozzle device. This dropletization process has the advantage that a monodisperse distribution of the spherical particles formed is obtained. By using a coaxial double nozzle, ie an inner nozzle with an outer annular gap nozzle surrounding it, a spherical formation of the inner polystyrene ball and the outer protective colloid ball shell is inevitably given.
  • the desired spherical shape of the drops forms during the fall, which remains in the hardening liquid during the hardening of the protective cover and the subsequent polymerization.
  • the drop distance of the drops is oriented such that the drops enter the hardener liquid tangentially or approximately tangentially or at least at an acute angle to the liquid surface.
  • the fall distance is variable and set so that the drops due to the Surface tension of the liquid or viscous mixture can form a spherical geometry in the time of free fall.
  • the additives added to the solution play a decisive role in the properties of the polystyrene beads formed.
  • substances with a lipophilic and a hydrophilic part of the molecule are added to the starting solution.
  • the lipophilic part of the molecule is integrated into the polymer structure of the polystyrene, while the hydrophilic part of the molecule diffuses more to the surface of the polystyrene balls and can serve as a docking part of the molecule for further chemical reactions.
  • a further embodiment of the invention consists in adding these grafted-on molecules to the protective colloid, so that during the already started polymerization, the grafted-on molecules can only be bound to the surface of the polymeric core.
  • Alginates are particularly suitable for the outer protective colloid shell, ie sodium or ammonium alginates in aqueous solution are used for the solution. In the aqueous solution, which contains divalent or trivalent ions, these are converted into poorly soluble metal alginates.
  • the metal ion solution also contains a nonionic surfactant and / or an alcohol such as ethanol, propanol or butanol.
  • the present invention is further developed in such a way that the hardening solution for the alginate does not contain divalent or trivalent metal salts, but is adjusted to a pH of 4-5 with organic acids such as citric or tartaric acid.
  • organic acids such as citric or tartaric acid.
  • the sodium or ammonium alginate of the protective shell is converted to alginic acid, which is sparingly soluble and thus gives the protective capsule a sufficiently high strength to allow the styrene / crosslinking agent to harden without disruption.
  • the detachment of the Me 2 + / 3 + alginate protective cover is effected by complexing agents which have a far higher complex formation constant than the alginate molecule.
  • Complexing agents such as ethylenediamine acetic acid, nitrilotriacetic acid or their alkali metal salts and / or mixtures of these complexing agents are used for this.
  • the Me2 + / 3 + alginate protective sheaths of the polystyrene microspheres are dissolved in alkaline aqueous solution in such a way that the Me 2 + / 3 + ions are complexed by the chelating agent and the soluble alkali salt of the alginate is formed again.
  • the polystyrene microspheres can thus be separated from the solution by filtration / sieving, washed and dried.
  • styrene microspheres can be elegantly produced using this method.
  • other polymerizable monomers such as derivatives of styrene, unsaturated olefins, such as butadiene, pentadiene, vinyl, (meth) acrylic compounds, cyclic ethers, cyclic esters, cyclic amides, such as oxiranes, lactones, can also be used in this way or lactams, unsaturated cyclic hydrocarbons, cyclic isocyanates, cyclic H-acidic amino compounds, cyclic hydroxy or carboxy compounds react individually or in a mixture to form polymer microspheres.
  • microspheres can be used in combinatorial synthesis, as carrier materials for ion exchangers, as carrier material for polymer-assisted liquid phase syntheses, generally as carrier materials for reactive molecular groups or as carrier material for oligonucleotide synthesis. However, they can also be used in solid phase synthesis.
  • the inner casting solution and. the outer casting solution was fed under slight overpressure to a coaxial double nozzle with an inside diameter of 100 ⁇ m and an outside diameter of 600 ⁇ m and vibration-dripped under a frequency of 3000 Hz.
  • the core-shell microspheres obtained were fed to the hardening solution after the nozzle, where the shells of the capsules were hardened. After a curing time of 1 hour, the microspheres were washed with water and heat treated at 60 ° C for 24 hours.
  • the inner styrene mixture ball which was still liquid after shell hardening, was then fully polymerized.
  • the outer protective shell made of Na alginate was dissolved with a 10% nitrilotriacetic acid solution.
  • the polystyrene microspheres obtained were separated from the nitrilotriacetic acid solution, washed with water and dried. Microspheres of partially cross-linked polystyrene with a diameter of 150 ⁇ 25 ⁇ m were obtained.
  • Example 2 The procedure was as in Example 1, except that the inner solution was prepolymerized at 280 ° C. for 16 hours and then, as in Example 1, cast with an outer nozzle (diameter 150 ⁇ m) and an outer nozzle (diameter 800 ⁇ m).
  • polystyrene microspheres with diameters of 240 ⁇ 20 ⁇ m were obtained.
  • Example 1 The inner solution of Example 1 was varied by using the free radical generator methyl ethyl ketone peroxide in a concentration of 9.5%. 1.0% N, N-diethylaniline was used as the accelerator. The prepolymerization was carried out at 44 ° C. over a period of 12 hours.
  • the vibration dropletization was carried out with a coaxial double nozzle with an inner diameter of 120 ⁇ m and an outer diameter of 100 ⁇ m.
  • microspheres made of polystyrene cross-linked with methyl methacrylate and divinylbenzene. The diameters were 160 + 20 ⁇ m.
  • the inner solution had the same composition as in Example 4, but the methyl methacrylate content was 1.8% and the divinylbenzene content was 0%.
  • Polystyrene-methylhmethacrylate microspheres with a diameter of 145 ⁇ 30 ⁇ m were obtained.
  • Example 5 2.4% butyl methacrylate and 6% dibenzene peroxide were added to the inner solution of Example 5 as a crosslinker, with the composition being otherwise the same.
  • This inner solution was prepolymerized at 40 ° C. for 19 hours and then shaped using the double nozzle process. The result was polystyrene-butyl methacrylate microspheres with a diameter of 155 + 20 ⁇ m.
  • An inner casting solution was prepared as in Example 1. An electrolyte content of 3.5% NaCl was added to the outer casting solution.
  • Example 2 The two solutions were cast as in Example 1. The result was polystyrene microspheres with a more uniform particle size distribution and a somewhat higher level of skill. Part of the hardened polystyrene microspheres was freed from the protective cover after hardening with an alkaline ethylenediaminetetraacetic acid solution. This complexing agent also leads to a conversion of the Ca alginate into soluble Na alginate in the alkaline range.
  • Example 9 The inner casting solution of Example 1 was used as crosslinking monomer instead of divinylbenzene, triacrylcyanurate as a monomer with three unsaturated reactive groups for crosslinking. Cross-linked polystyrene microspheres with more rigid properties resulted.
  • Ditrimethylolpropetraetraacrylate was added to the inner casting solution of Example 1 as a crosslinking agent.
  • the polystyroimicrospheres obtained were very strongly cross-linked by the four-fold unsaturated cross-linking molecule.
  • Example 1 The inner casting solution of Example 1 was replaced with a temporary system instead of a binary system, i.e. in addition to the styrene provided with two other crosslinkers. Diallyl phthalate and methyl methacrylate were used.
  • the polystyroimicrospheres obtained consisted of an interpenetrating network of the three components.
  • the inner casting solution from Example 1 was additionally added pentaerythritol diallyl ether.
  • the two reactive double bonds of this monomer participated in the polymerization part, i.e. were networked with.
  • the free terminal OH groups can be used directly for the grafting of molecules for combinatorial synthesis or other chemical reactions, while the remaining molecule of the pentaerythritol diallyl ether is crosslinked with the styrene.
  • the inner casting solution consisted of styrene, 10% maleic anhydride and 5% 6-aminohexanoic acid.
  • the polymerization carried out after the casting and the formation of alginate-encapsulated styrene / maleic acid / amino acid was carried out at 75 ° C. for 48 hours.
  • the protective capsule was also detached from Ca alginate using an alkaline complexing agent as in Example 1.
  • the polystyrene-maleic acid copolymers obtained contained grafted-in amino acid.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrokugeln mit enger Korngrößenverteilung und gleichmäßiger Kugelform, bestehend aus teilweise oder vollständig vernetztem Polymermaterial. Gegenstand der Erfindung ist gleichfalls ein Verfahren zur Herstellung dieser Mikrokugeln sowie deren Verwendung.

Description

Polystyrolmikrokugeln und Verfahren zur Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrokugeln mit enger Korngrößenverteilung und gleichmäßiger Kugelform, bestehend aus teilweise oder vollständig vernetztem Polymermaterial. Gegenstand der Erfindung ist gleichfalls ein Verfahren zur Herstellung dieser Mikrokugeln sowie deren Verwendung.
Bisher werden Mikrokugeln aus Polymermaterialien, insbesondere aus Polystyrol , welche für verschiedenste technische Anwendungsgebiete benötigt werden, vorwiegend in Emulsions-Polymerisationsverfahren hergestellt. Hierbei wird eine Mischung aus Styrol und Vernetzer, z.B. Divinylbenzol, in einen Rührreaktor zu einer wässrigen Lösung gegeben, welche den Polymerisationskatalysator enthält. Diese Mischung wird bei einer festgelegten Umdrehungszahl gerührt, wobei sich eine Emulsion (o/w) bildet, bestehend aus organischem Styrol/ Divinylben- zolkügelchen in der wässrigen Lösung. Bei dem in der wässrigen Lösung vorgelegten Polymerisationskatalysator handelt es sich oft um Kaliumperoxodisulfat. In einer Variation des Verfahrens kann der Polymerisationskatalysator auch bereits zu der Styrol/Divinylbenzol- mischung gegeben werden. In diesem Falle wird sehr oft Dibenzoyl- peroxid als Radikalbildner verwendet.
Die nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Polystyrolmikrokugeln besitzen eine sehr breite Korngrößenverteilung und eine häufig recht ungleichmäßige Form. Die Bildung einer gleichmäßigen und engen Korngrößenverteilung in der gerührten Emulsion wird verhindert durch die laufende Neu- und Umbildung der Kügelchen. Eine Variation der Zusammensetzung und eine Vorpolymerisation zur Erzielung veränderter und für eine erwünschte technische Anwendung geeigneterer Eigenschaften ist nach dem Emulsions-Polymerisation- Verfahren nur schwer möglich. Auch ist die Bildung eines äußeren Schutzkolloids oder einer Schutzhülle während der Polymerisation nur in der Form möglich, daß der wässrigen Lösung anorganische Verbindungen wie Magnesiumchlorid, Phosphate, Bentonite oder ähnliches zugegeben werden. Hierdurch wird eine Agglomeration zwar einge- schränkt, aber eine optische Kontrolle und Steuerung der Kugelausbildung und der Polymerisation ist nicht mehr gegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch das Polymermikrokugeln mit variierenden Vernetzerzusätzen, Katalysatoren und Additiven in monodisperser Form hergestellt werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung solcher Mikrokugeln zur Verfügung zu stellen, das ohne Agglomerisationen während der Polymerisation durchgeführt werden kann und das eine kontrollierte Polymerisation ermöglicht. Es soll weiterhin ermöglichen, die Polymerisation der Monomeren durch physikalische und/oder chemische Einflüsse Steuer- und kontrollierbar zu gestalten, so daß polymerisierte Polymermikrokugeln mit variablen chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden können, welche an den angestrebten Anwendungszweck angepaßt sind.
Weiterhin ist eine Aufgabe der Erfindung Polymermikrokugeln mit einer sehr engen Korngrößenverteilung bereitzustellen, welche sich während der Polymerisationsreaktionen, die auch nach der Ausbildung der Kugelform erfolgen und fortgesetzt werden oder auch erst einsetzen, nicht verändern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Mikrokugeln mit innerem sphärischen Kern, welcher ein oder mehrere Monomer(e), Vernetzer, Additive und Peroxid enthält, und äußerer Kugelschale, die aus einem chemisch gehärteten Schutzkolloid besteht, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln aus Polymermaterialien mit enger Korngrößenverteilung im Bereich von 50 bis 2000 μm und gleichmäßiger Kugelform, indem a) aus einer inneren Düse austretende Tropfen aus einer ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomer(e) enthaltenden reaktionsfähigen Mischung mit flüssiger bis viskoser fließfähiger Konsistenz b) mit einer aus einer koaxial angeordneten äußeren Düse austretenden Trenn- und Schutzflüssigkeit umgeben werden und c) unter geeigneten Bedingungen in eine Härtungslösung eingetropft werden, unter denen die während des Fallens ausgebildete Kugelform erhalten bleibt, d) die äußere Schutzhülle unter Einfluß der Härterlösung aushärtet, e) die ein oder mehrere Monomer(e) enthaltende Mischung nach Erhöhen der Temperatur in sphärischer Form polymerisiert und aushärtet, ohne daß die gebildeten Kügelchen agglomerieren oder zusammenkleben und f) die äußere Schutzhülle nach dem Polymerisieren und Aushärten durch eine chemische Reaktion oder durch Waschen entfernt wird und g) die gebildeten Mikrokugeln abgetrennt werden.
Lösungen der vorliegenden Erfindung erfolgen ferner auch durch besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Gegenstand der Ansprüche 4 bis 16 sind. Weiterhin ist auch die Verwendung der hergestellten Mikrokügelchen gemäß der Ansprüche 17 bis 20, wie beispielsweise als Trägermaterialien für Ionenaustauscher oder für reaktive Molekülgruppen bzw. in der kombinatorischen Synthese Gegenstand der Erfindung.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokugeln aus teilweise oder vollständig vernetztem Polymermaterial im Kornspektrumbereich zwischen 50 μm und 2.000 μm geschieht durch Ausbildung von Tropfen aus von zumindest einer Düse abgebenden Reaktionsflüssigkeitsmi- schung. Die die Reaktionsflüssigkeit abgebende Düse ist umgeben von einer koaxial angeordneten äußeren Düse, einer sogenannten Ringspaltdüse, durch die eine Trenn- und Schutzflüssigkeit gegeben wird. Diese Flüssigkeit umhüllt die ausgebildeten Tropfen der ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomer(e) enthaltenden Reaktionsflüssigkeit beim Eintropfen in eine Härtungslösung. Die Härtungslösung bewirkt eine Härtung der äußeren Schutzhülle und verhindert eine Agglomeration der ausgebildeten Tropfen der Monomer enthaltenden Reaktionsflüssigkeit. Die Monomer-Vernetzer-Katalysatormischung in sphärischer Form, umhüllt von einer Schutzhülle, härtet nun vollständig aus, ohne daß die gebildeten Mikrokugeln während der vollständigen Aushärtung mit benachbarten Kügelchen zusammenkleben oder agglomerieren können. Entsprechende Mikrokugeln, die teilweise vernetzt sind, werden zu vielerlei Zwecken verwendet, z.B. als Tägermaterialien für Ionenaustauscher oder für die kombinatorische Synthese. Hierbei wird das Polymermaterial durch chemische Derivatisierung derart verändert, dass reaktive Molekülgruppen für weitere chemische Reaktionen erhalten werden.
Das Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausgangslösung des oder der Monomeren mit einem geeigneten Vernetzungsmolekül, einem Katalysator für die Polymerisation, der bei leicht oder stark erhöhter Temperatur die zur Polymerisation notwendigen Radikale liefert, sowie Additiven, die die notwendigen chemischen Eigenschaften des polymerisierten und vernetzten Polymers für die Anwendung in der kombinatorischen Synthese erzeugen.
Als polymerisierbare Monomere sind Styrol, Derivate des Styrols, ungesättigte Olefine, wie Butadien, Pentadien, Vinyl-, (Meth)-acryl- Verbindungen, cyclische Ether, cyclische Ester, cyclische Amide, wie Oxirane, Lactone oder Lactame, ungesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, cyclische Isocyanate, cyclische H-acide Aminoverbindungen, cyclische Hydroxy-oder Carboxyverbindungen in Gegenwart geeigneter Additive und Katalysatoren einsetzbar. Diese Monomeren sind im erfindungsgemäßen Verfahren einzeln oder im Gemisch einsetzbar. Im folgenden wird anhand des Beispiels Styrol die nähere Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, wobei es dem Fachmann ohne weiteres möglich ist, dieses auf die Verwendung anderer geeigneter Monomere abzuwandeln und anzupassen.
Eine Ausgangslösung, bestehend aus einem polymerisationsfähigen Gemisch, wie z. B. Styrol, Derivaten des Styrols, wie 4-Bromstyrol oder geeigneten Acrylsäurederivaten, einer Vernetzerverbindung (z. B. Di- vinylbenzol, Diethylenglykol-bis(allylcarbonat), Di-allylphthalat, Methyl- styrol, Methylacrylat, Methylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, 1 ,4-Butandioldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat und andere Di-, Tri-Vinylverbindungen, sowie Di-, Tri- und Tetraacrylate bzw. -methacrylate), einem Radikaibildner, in der Regel eine organische Peroxydverbindung (z.B. Dibenzoylperoxid, Dilauroylperoxid, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, tert.-Butylperoxyneodecanonat, andere Peroxyester und Mischungen von organischen Peroxiden) wird durch eine innere Düse mit niedrigem Druck gepresst, so daß eine laminare Strömung entsteht, die durch die angelegte Vibration an der Düse oder die in die Lösung mittels eines flexiblen Elementes eingebrachte Schwingung in einzelne Tropfen zerlegt wird. Diese Tropfen formen sich dank ihrer Oberflächenspannung zu gleichmäßigen Kugeln. Um die innere Düse befindet sich eine äußere Düse, in Form einer Ringspaltdüse, durch die eine Schutzkolloidlösung gedrückt wird. Durch die Schwingung mit einer Frequenz von 20 Hz bis 10.000 Hz werden Mikrokugeln ausgebildet, die im Inneren sphärische Kerne, die Styrol, Vernetzer und Peroxid enthalten, und äußeren Kugelschalen, die aus der Schutzkolloidlösung bestehen.
Nach einer kurzen Fallstrecke werden diese aus Kern und Schale bestehenden Mikrokugeln in eine Reaktionslösung überführt, in der die äußere Schale chemisch gehärtet wird. Diese dann gebildeten Styrol, Vernetzer und Peroxid enthaltenden Kapseln werden einer Temperaturerhöhung unterzogen, um die Polymerisationsreaktion des Styrols und die Vernetzung in Gang zu setzen bzw. zu beschleunigen.
Nach der Auspolymerisation der inneren Kugeln wird die Schutzschicht durch chemische Reaktion oder durch Waschen unter leichtem Rühren entfernt.
Die Polymerisationszeit kann durch geeignete Beschleuniger (z.B. N,N- Dimethylanilin, N,N-Dimethyl-o-toluidin, N,N-Diethylanilin, Co-octoat, Cu-octoat oder andere Beschleunigerverbindungen) verkürzt bzw. zu niedrigeren Temperaturen verlagert Werden.
Eine weitere Steuerung der Polymerisation besteht darin, daß geeignete Inhibitoren (z.B. Hydrochinon, p-Benzochinon, Brenzkatechin, tert-Butylhydrochinon, 4-tert-Butylbrenzkatechin, 3,5-Di-tert-Butyl- brenzkatechin, 2,5-Di-tert-Butylhydrochinon, Hydrochinonmonomethyl- ether oder andere Radikalfänger) der Ausgangslösung zugesetzt werden, um die Gelierzeit, d.h. die Zeit bis zur beginnenden Polymerisation zu variieren und für die Verfahrensweise der Verformung zu Mikrokugeln geeignet einstellen zu können.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die frisch angesetzte Mischung aus Styrol, Vernetzer und Katalysator zu einem Teil schon vorpolymerisiert wird, bis eine noch vertropfbare Viskosität nicht überschritten ist. Dies kann in einem Wasserbad oder Luftumwälzofen bei Temperaturen von 30 - 60 °C in einer Zeitspanne von 1 - 24 Stunden durchgeführt werden.
Die Vorpolymerisation, wie auch die weitere volle Auspolymerisation ist abhängig von der Zusammensetzung der Ausgangsmischung und der Art der Vernetzersubstanzen, der Polymerisationskatalysatoren, der Inhibitoren und der sonstigen Additive.
Die erfindungsgemäßen Mikrokugeln können nach Verfahren hergestellt werden, die dem in den Patentschriften DE 41 25 133 C2 und EP 0 735 940 B1 ausführlich beschriebenen Verfahren entsprechen. Es handelt sich dabei um ein Vibrationsvertropfungsverfahren, bei dem ein Styrol enthaltende flüssige Mischung oder eine bereits zum Teil vorpo- lymerisierte fließfähige viskose Mischung durch Schwingungsanregung der Düseneinrichtung vertropft wird. Dieses Vertropfungsverfahren hat den Vorteil, daß eine monodisperse Verteilung der ausgebildeten sphärischen Partikel erhalten wird. Durch Verwendung einer koaxialen Doppeldüse d.h. einer inneren Düse mit einer diese umgebenden äußeren Ringspaltdüse ist eine sphärische Ausbildung der inneren Polystyrolkugel und der äußeren Schutzkolloidkugelschale zwangsläufig gegeben. Wie bereits in diesen Schriften gezeigt werden konnte bildet sich während des Fallens die gewünschte Kugelform der Tropfen aus, die während des Aushärtens der Schutzhülle in der Härterflüssigkeit und der anschließenden Polymerisation erhalten bleibt. Um die Kugelform beim Auftreffen auf die Härterflüssigkeit möglichst nicht zu verändern, ist die Fallstrecke der Tropfen so ausgerichtet, daß die Tropfen tangential oder in etwa tangential oder zumindest unter einem spitzen Winkel zur Flüssigkeitsoberfläche in die Härterflüssigkeit eintreten. Die Fallstrecke ist dabei variabel und so eingestellt, daß die Tropfen aufgrund der Oberflächenspannung der flüssigen oder viskosen Mischung in der Zeit des freien Falls eine Kugelgeometrie ausbilden können.
Um nach dem Aushärten der Schutzhülle separierte Mikrokugeln zu erhalten ist es zweckmäßig, bei dieser Verfahrensweise die Tropfen in eine laminar strömende Flüssigkeitsschicht eintreten zu lassen, wobei die Strömungsrichtung der Fallrichtung entspricht.
Diese Bedingungen können durch verschiedene Ausgestaltungen von entsprechenden Vorrichtungen erzielt werden, wie sie ausführlichst in EP 0 735 940 beschrieben sind.
Eine einfachere Möglichkeit, die während des Fallens gebildeten Tropfen möglichst wenig zu verformen, besteht darin, dass man die Tropfen in eine Schaumschicht, welche sich auf der Härterlösung befindet, fallen lässt. Dieses erfordert zwar die Zugabe eines geeigneten Tensids, ermöglicht es aber mit wesentlich einfacheren Mitteln zu arbeiten. Ein entsprechendes Verfahren ist in DE 41 25 133 C2 beschrieben.
Neben der Zusammensetzung der Ausgangslösung aus polymerisier- baren Monomeren, wie beispielsweise Styrol, Vernetzer, Radikalbildner, Beschleuniger und Inhibitor und der Polymerisationsbedingungen (Temperatur) spielen für die Eigenschaften der ausgebildeten Polystyrolkugeln die der Lösung zugegebenen Additive eine entscheidende Rolle. Um z.B. hydrophile Endgruppen an die Polystyrolkugel anzupfropfen, werden Substanzen mit einem lipophilen und einem hydrophilen Molekülteil der Ausgangslösung zugegeben. Das lipophile Molekülteil wird mit in den polymeren Aufbau des Polystyrols eingebunden, während der hydrophile Molekülteil mehr an die Oberfläche der Polystyrolkugeln diffundiert und dort als Andockmolekülteil für weitere chemische Reaktionen dienen kann.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, diese anzupfropfenden Moleküle dem Schutzkolloid zuzugeben, damit während der schon begonnenen Polymerisation, die anzupfropfenden Moleküle nur noch an die Oberfläche des polymeren Kernes angebunden werden können. Für die äußere Schutzkolloidschale kommen insbesondere Alginate in Frage, d.h. für die Lösung werden Natrium- oder Ammoniumalginate in wässriger Lösung eingesetzt. Diese werden in der wässrigen Lösung, die zwei- oder dreiwertige Ionen enthält, zu schwerlöslichen Metallalgi- naten umgesetzt. Zur Verminderung der Oberflächenspannung enthält die Metallionenlösung noch ein nichtionisches Tensid und/oder einen Alkohol wie Ethanol, Propanol oder Butanol.
Die vorliegende Erfindung wird in der Weise noch fortgebildet, daß die Härtungslösung für das Alginat keine zwei- oder dreiwertigen Metallsalze enthält, sondern mit organischen Säuren wie Zitronen- oder Weinsäure auf einen pH-Wert von 4 - 5 eingestellt wird. Hierdurch wird das Natrium- oder Ammoniumalginat der Schutzschale zu Alginsäure umgesetzt, welche schwer löslich ist und damit der Schutzkapsel eine genügend hohe Festigkeit gegeben, um die Aushärtung des Sty- rols/Vernetzers ohne Störung ablaufen lassen zu können.
Die Ablösung der Me2+/3+-Alginatschutzhülle wird durch Komplexbildner bewirkt, die eine weit höhere Komplexbildungskonstante als das Al- ginatmolekül besitzen. Hierzu dienen Komplexbildner wie Ethylendia- minessigsäure, Nitrilotriessigsäure bzw. deren Alkalisalze und/oder Gemische dieser Komplexbiidner. In alkalischer wässriger Lösung werden die Me2+/3+ -Alginatschutzhüllen der Polystyrolmikrokugeln in der Weise gelöst, daß die Me2+/3+- Ionen durch den Chelatbildner komple- xiert werden und das lösliche Alkalisalz des Alginates wieder entsteht. Die Polystyrolmikrokugeln können so durch Filtration/Absiebung von der Lösung abgetrennt, gewaschen und getrocknet werden.
Wie bereits ausgeführt, können nach diesem Verfahren in eleganter Weise nicht nur Styrolmikrokugeln hergestellt werden. In abgewandelter Form lassen sich auf diese Weise auch andere polymerisierbare Monomere, wie Derivate des Styrols, ungesättigte Olefine, wie Butadien, Pentadien, Vinyl-, (Meth)-acryl-Verbindungen, cyclische Ether, cyclische Ester, cyclische Amide, wie Oxirane, Lactone oder Lactame, ungesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, cyclische Isocyanate, cyclische H-acide Aminoverbindungen, cyclische Hydroxy-oder Car- boxyverbindungen einzeln oder im Gemisch zu Polymermikrokugeln reagieren. Diese Mikrokugeln können verwendet werden in der kombinatorischen Synthese, als Trägermaterialien für Ionenaustauscher, als Trägermaterial für polymerunterstützte Flüssigphasensynthesen, allgemein als Trägermaterialien für reaktive Molekülgruppen oder als Trägermaterial für die Oligonukleotidsynthese. Sie können aber auch in der Festphasensynthese eingesetzt werden.
Beispiele
Zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung Erfindung werden im folgenden Beispiele gegeben, die im Rahmen des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung liegen, jedoch nicht geeignet sind, die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.
Beispiel 1
Innere Gießlösung:
Monomeres Styrol, stabilisiert mit 50 ppm 4-tert.-Butylbrenz- katechin wurde mit 1 % Divinylbenzol, 5,6 % tert.-Butylper- oxyneodecanoat und 0,7 % N,N-Dimethylanilin versetzt und bei 36°C 2 Stunden und 20 min. vorpolymerisiert.
Äußere Gießlösung
Einer Lösung von Natriumalginat ( 1 ,8 % ) in deionisiertem
Wasser, wurden noch 1 ,5 % Polyethylenglykol zugesetzt.
Aushärtungslösung :
2 %ige CaCI2 - Lösung mit 1 % Tensid.
Die innere Gießlösung und. die äußere Gießlösung wurden unter leichtem Überdruck einer koaxialen Doppeldüse mit dem Innendurchmesser von 100 μm und dem Außendurchmesser von 600 μm zugeführt und unter einer Frequenz von 3000 Hz vibrationsvertropft.
Die erhaltenen Kem-Schale-Mikrokugeln wurden nach der Düse der Aushärtungslösung zugeführt und dort wurden die Schalen der Kapseln ausgehärtet. Nach einer Aushärtezeit von 1 Stunde, wurden die Mikrokugeln mit Wasser gewaschen und bei 60°C 24 Stunden wärmebehandelt.
Die innere nach der Schalenhärtung noch flüssige Styrolmischungskugel war dann auspolymehsiert. Die äußere Schutzschale aus Na - Alginat, wurde mit einer 10 %igen Nitrilotriessigsäurelösung aufgelöst.
Die erhaltenen Polystyrolmikrokugeln wurden von der Nitrilotriessigsäurelösung abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es wurden Mikrokugeln aus teilweise vemetztem Polystyrol mit einem Durchmesser von 150±25 μm erhalten.
Beispiel 2
Es wurde wie bei Beispiel 1 verfahren, nur die innere Lösung wurde bei 280°C 16 Stunden lang vorpolymerisiert und dann wie in Beispiel 1 mit einer Außendüse ( Durchmesser 150 μm ) und einer Außendüse ( Durchmesser 800 μm ) vergossen.
Nach der Auflösung der Außenschale, wurden Polystyroimikrokugeln mit den Durchmessern von 240±20 μm erhalten.
Beispiel 3
Die Innenlösung von Beispiel 1 wurde variiert indem der Radikalbildner Me- thylethylketonperoxid in einer Konzentration von 9,5 % eingesetzt wurde. Als Beschleuniger diente 1 ,0 % N,N-Diethylanilin. Die Vorpolymerisation wurde bei 44°C über eine Zeit von 12 Stunden durchgeführt.
Die Vibrationsvertropfung wurde mit einer koaxialen Doppeldüse mit einem Innendurchmesser von 120 μm und einem Außendurchmesser von 100 μm durchgeführt.
Nach der Aushärtung und der Entfernung der Schale, wurden Polystyroimikrokugeln mit Durchmessern von 200±15 μm erhalten.
Beispiel 4
Monostyrol mit 70 ppm Hydrochinon und einem Zusatz von 1 ,0 % Methyl- methacrylat und 0,5 % Divinylbenzol wurde mit 4 % Dibenzoylperoxid versetzt und 3 Stunden bei 33°C vorpolymerisiert und diese Innenlösung wie bei Beispiel 1 beschrieben vergossen.
Es ergaben sich Mikrokugeln aus Polystyrol vernetzt mit Methylmethacrylat und Divinylbenzol. Die Durchmesser betrugen 160+20 μm.
Beispiel 5
Die Innenlösung hatte die gleiche Zusammensetzung wie bei Beispiel 4, jedoch war der Methylmethacrylatgehalt 1 ,8 % und der Divinylbenzolgehalt 0 %.
Es wurden Polystyrol-Methylhmethacrylat-Mikrokugeln mit Durchmessern von 145±30 μm erhalten.
Beispiel 6
Als Vemetzer wurden der Innenlösung von Beispiel 5 2,4 % Butylmethacrylat und 6 % Dibenzolperoxid bei sonst gleicher Zusammensetzung zugegeben. Diese Innenlösung wurde bei 40°C 19 Stunden vorpolymerisiert und dann mit dem Doppeldüsenverfahren verformt. Es ergaben sich Polystyrol- Butylmethacrylat-Mikrokugeln mit Durchmessern von 155+20 μm.
Beispiel 7
Es wurde eine innere Gießlösung wie bei Beispiel 1 hergestellt. Der äußeren Gießlösung wurde ein Elektrolytanteil von 3,5 % NaCI zugegeben.
Die beiden Lösungen wurden wie bei Beispiel 1 vergossen. Es ergaben sich Polystyroimikrokugeln mit gleichmäßigerer Kornverteilung und einer etwas höheren Fertigkeit. Ein Teil der ausgehärteten Polystyroimikrokugeln wurde nach der Aushärtung mit einer alkalischen Ethylendiamintetraessigsäurelö- sung von der Schutzhülle befreit. Auch dieser Komplexbildner führt im alkalischen Bereich zu einer Umsetzung des Ca-Alginates in lösliches Na - Alginat.
Beispiel 8
Der inneren Gießlösung von Beispiel 1 wurde als Vernetzermonomer statt Divinylbenzol, Triacrylcyanurat als Monomer mit drei ungesättigten reaktiven Gruppen zur Vernetzung verwendet. Es ergaben sich vernetzte Polystyroimikrokugeln mit rigideren Eigenschaften. Beispiel 9
Der inneren Gießlösung von Beispiel 1 wurde als Vernetzer Ditrimethylolpro- pantetraacrylat zugegeben. Die erhaltenen Polystyroimikrokugeln waren sehr stark vernetzt durch das vierfach ungesättigte Vernetzungsmolekül.
Beispiel 10
Die innere Gießlösung von Beispiel 1 wurde statt mit einem binären System mit einem temärem System, d.h. neben dem Styrol mit zwei weiteren Vernetzern versehen. Es wurde Diallylphthalat und Methylmethacrylat eingesetzt.
Die erhaltenen Polystyroimikrokugeln bestanden aus einem interpenetrieren- dem Netzwerk der drei Komponenten.
Beispiel 11
Die innere Gießlösung von Beispiel 1 wurde noch zusätzlich Pentaerythrit- diallylether zugesetzt. Die beiden reaktiven Doppelbindungen dieses Mono- meres nahmen an der Polymerisationteil, d.h. wurden mit vernetzt. Die freien endständigen OH - Gruppen können für die Anpfropfung von Molekülen für die kombinatorische Synthese oder andere chemische Reaktionen direkt genutzt werden, während das Restmolekül des Pentaerythritdiallylethers mit dem Styrol vernetzt ist.
Beispiel 12
Die innere Gießlösung bestand aus Styrol, 10 % Maleinsäureanhyrdrid und 5 % 6-Aminohexansäure. Die nach dem Vergießen und der Ausbildung von al- ginatgekapseltem Styrol/MaleinsäurelAminosaure durchgeführte Polymerisation wurde bei 75°C über 48 Stunden ausgeführt.
Die Ablösung der Schutzkapsel aus Ca - Alginat erfolgte ebenfalls mit alkalischem Komplexbildner wie bei Beispiel 1.
Die erhaltenen Polystyrol-Maleinsäure Copolymere enthielten angepfropfte Aminosäure.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mikrokugeln mit innerem sphärischen Kern, welcher ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomer(e), Vernetzer, Additive und Peroxid enthält, und äußerer Kugelschale, die aus einem chemisch gehärteten Schutzkolloid besteht.
2. Mikrokugeln gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern als polymerisierbare(s) Monomer(e) Styrol, Derivate des Styrols, ungesättigte Olefine, wie Butadien, Pentadien, Vinyl-, (Meth)-acryl-Verbindungen, cyclische Ether, cyclische Ester, cyclische Amide, wie Oxirane, Lactone oder Lactame, ungesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, cyclische Isocyanate, cyclische H-acide Aminoverbindungen, cyclische Hydroxy-oder Car- boxyverbindungen einzeln oder im Gemisch enthält.
3. Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln aus einem Polymer oder einem Copolymer mit enger Korngrößenverteilung im Bereich von 50 bis 2000 μm und gleichmäßiger Kugelform, dadurch gekennzeichnet, daß a) aus einer Düse austretende Tropfen aus einer ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomer(e) enthaltenden reaktionsfähigen Mischung mit flüssiger bis viskoser fließfähiger Konsistenz b) mit einer aus einer koaxial angeordneten äußeren Düse austretenden Trenn- und Schutzflüssigkeit umgeben werden und c) unter geeigneten Bedingungen in eine Härtungslösung eingetropft werden, unter denen die während des Fallens ausgebildete Kugelform erhalten bleibt, d) die äußere Schutzhülle unter Einfluß der Härterlösung aushärtet, e) die ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomer(e) enthaltende Mischung nach Erhöhen der Temperatur in sphärischer Form polymerisiert und aushärtet, ohne daß die gebildeten Kügelchen agglomerieren oder zusammenkleben, f) die äußere Schutzhülle nach dem Polymerisieren und Aushärten durch chemische Reaktion entfernt wird und g) die Mikrokugeln aus der Lösung abgetrennt werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein oder mehrere polymerisierbare(s) Monomen» enthaltende reaktionsfähige Mischung ein Vernetzungsmolekül, einen Polymerisationskatalysator und gegebenenfalls weitere Additive enthält.
5. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerisierbare Monomere Styrol, Derivate des Styrols, ungesättigte Olefine, wie Butadien, Pentadien, Vinyl-, (Meth)- acryl-Verbindungen, cyclische Ether, cyclische Ester, cyclische Amide, wie Oxirane, Lactone oder Lactame, ungesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, cyclische Isocyanate, cyclische H-acide Ami- noverbindungen, cyclische Hydroxy-oder Carboxyverbindungen rein oder im Gemisch eingesetzt werden.
6. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähige Mischung ein Vernetzungsmolekül, ausgewählt aus der Gruppe Divinylbenzol, Diethylenglykol- bis(allylcarbonat), Diallylphthalat, Methylstyrol, Methylacrylat, Me- thylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, 1 ,4-Butandioldimeth- acrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat und andere Di-, Tri- Vinylverbindungen, sowie Di-, Tri- und Tetraacrylate bzw. - methacrylate, sowie deren Gemische und als Katalysator einen Radikalbildner, ausgewählt aus der Gruppe Dibenzoylperoxid, Dilauroylperoxid, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.- Butylhydroperoxid, tert.-Butylperoxyneo-decanonat, andere Per- oxyester sowie deren Gemische enthält.
7. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktionsfähige Mischung einen Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe N.N-Dimethylanilin, N,N-Dimethyl-o-toluidin, N,N-Diethylanilin, Co-octoat, Cu-octoat enthält.
8. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähige Mischung Inhibitoren, ausgewählt aus der Gruppe Hydrochinon, p-Benzochinon, Brenzkatechin, tert-Butylhydrochinon, 4-tert-Butylbrenzkatechin, 3,5-Di-tert-Butyl- brenzkatechin, 2,5-Di-tert-Butylhydrochinon und Hydrochinonmo- nomethyl-ether enthält.
9. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähige Mischung vorpolymerisiert wird, so daß eine vertropfbare Mischung mit viskoser fließfähiger Konsistenz erhalten wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpolymerisation in einem Wasserbad oder in einem Luftumwälzofen bei einer Temperatur von 30 - 600 °C in einer Zeit von 1 - 8 Stunden durchgeführt wird.
11. Ver ahren gemäß der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähige Mischung Additive mit lipophilen oder hydrophilen Gruppen enthält.
12. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- und Schutzflüssigkeit Additive mit lipophilen oder hydrophilen Gruppen enthält.
13. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- und Schutzflüssigkeit Alginate in wäßriger Lösung enthält, welche in der Härterlösung, die gegebenenfalls ein nichtionisches Tensid und/oder einen Alkohol aus der Gruppe Et- hanol, Propanol und Butanol enthält, zu schwerlöslichen Metallal- ginaten umgesetzt werden.
14. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenn- und Schutzflüssigkeit Alginate in wässriger Lösung enthält, welche in einer Härterlösung, die mit einer organischen Säure aus der Gruppe Zitronensäure und Weinsäure auf einen pH-Wert von 4 bis 5 eingestellt ist, unter Bildung einer schwerlöslichen Schutzkapsel in Alginsäure umgesetzt werden.
5. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerlösliche Schutzkapsel nach der Polymerisation und Aushärtung der inneren sphärischen Kugel abgelöst wird durch eine Lösung, welche Komplexbildner, ausgewählt aus der Gruppe Ethylendiaminessigsäure, Nitrilotriessigsäure sowie deren Alkalisalze und/oder Gemische dieser Komplexbildner, enthält oder durch Umsetzung der schwerlöslichen Alginate in ihre löslichen Alkali- oder Ammoniumsalze.
16. Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerlösliche Schutzkapsel nach der Polymerisation und Aushärtung der inneren sphärischen Kugel abgelöst wird durcheine Lösung, welche starke Laugen aus der Gruppe der Alkalilaugen enthält, durch Bildung der löslichen Alkalisalze.
17. Verwendung der nach den Ansprüchen 3 bis 16 hergestellten Mikrokugeln als Trägermaterialien für Ionenaustauscher, als Trägermaterial für polymerunterstützte Flüssigphasensynthesen.
18. Verwendung der nach den Ansprüchen 3 - 16 hergestellten Mikrokugeln als Trägermaterialien für reaktive Molekülgruppen, als Trägermaterial für die Oligonukleotidsynthese.
19. Verwendung der nach den Ansprüchen 3 - 16 hergestellten Mikrokugeln in der kombinatorischen Synthese.
20. Verwendung der nach den Ansprüchen 3 - 16 hergestellten Mikrokugeln in der Festphasensynthese.
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Effective date: 20050331