JP3616909B2 - Method for producing monodispersed solid fine particles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬、化粧品、液晶表示装置用スペーサ、標準粒子、分析用充填材、診断薬の担体、各種標識材等に用いられる単分散固体微粒子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体微粒子の製造方法としては従来から懸濁重合法や乳化重合法が知られている。懸濁重合法は、エマルションの分散相を重合させて固体微粒子を合成する方法であり、乳化重合法は、界面活性剤ミセル中で重合反応を行うことにより固体微粒子を合成する方法である。
【0003】
このような懸濁重合法では、作製される固体微粒子の粒径分布は重合前のエマルションの粒径分布に依存するため、単分散固体微粒子を作製することが困難である。また、乳化重合法で通常合成できる固体微粒子の粒径は0.1μm程度であり、数μm以上の固体微粒子の合成は困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、粒径が数μm以上の単分散固体微粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反応性モノマーを重合させてなる単分散固体微粒子を製造する方法であって、(1)反応性モノマーを含む分散相用組成物を加圧し、上記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して連続相中に分散せしめてエマルションを生成する工程、(2)上記エマルションを重合させることにより固体微粒子のサスペンジョンを作製する工程、及び、(3)上記サスペンジョンから連続相を除去することにより固体微粒子を回収する工程からなる単分散固体微粒子の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
【0006】
本発明の単分散固体微粒子の製造方法は、反応性モノマーを重合させてなる。
上記反応性モノマーとしては、エマルションを生成して重合によって固体微粒子を作製することができるものであれば特に限定されず、例えば、炭素−炭素二重結合を有する重合性モノマー等が挙げられ、固体微粒子の用途に応じて適宜選定すればよい。
【0007】
本発明の単分散固体微粒子の製造方法は、(1)、(2)及び(3)の工程からなる。
上記(1)の工程は、反応性モノマーを含む分散相用組成物を加圧し、上記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して連続相中に分散せしめてエマルションを生成する工程である。
上記反応性モノマーを含む分散相用組成物は、反応性モノマー以外の成分を含んでいてもよい。
【0008】
上記(1)の工程において、固体微粒子の単分散性を良好とするため、界面活性剤を連続相若しくは分散相用組成物のいずれか又は両方に添加することが好ましい。
上記界面活性剤としては特に限定されず、例えば、反応性モノマーの種類、連続相の種類、固体微粒子の用途等に応じて適宜選定すればよい。
上記反応性モノマーを含む分散相用組成物を加圧する圧力としては特に限定されず、例えば、分散相に要求される大きさ;製造効率等に応じて適宜設定すればよい。
【0009】
上記マイクロチャネルとは、分散相用組成物を連続相中に分散せしめて分散相を形成させることができる一定の形状からなる間隙を意味する。
上記マイクロチャネルは、製造効率が向上することから、多数の一定の形状からなる間隙により形成されていることが好ましい。
上記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して連続相中に分散せしめることにより、分散相用組成物を連続相中で均一な大きさの微粒子(マイクロスフィア)からなる分散相とすることができる。
上記(1)の工程において、エマルションを生成する装置としては特に限定されず、例えば、本出願人が特願平11−78862号で提案した装置等を使用することができる。
【0010】
上記(2)の工程は、上記エマルションを重合させることにより固体微粒子のサスペンジョンを作製する工程である。
上記(2)の工程において、エマルションを重合させることにより分散相を形成する微粒子を固化して固体微粒子のサスペンジョンを作製することができる。
上記エマルションの重合方法としては特に限定されず、例えば、エマルションに重合開始剤を添加してから温度を上昇させる方法;あらかじめ重合開始剤を分散相用組成物に溶解させておいて(1)の工程でエマルションを作製した後、温度を上昇させる方法;光重合開始剤を用いて特定波長の光を照射する方法等が挙げられ、反応性モノマーの種類、反応性、用途等により適宜選定すればよい。
【0011】
上記重合においては、重合時に粒子同士の合着を防止するため、エマルションに分散剤を添加してから重合することが好ましい。また、(1)の工程におけるエマルション生成時に、分散相用組成物若しくは連続相のいずれか又は両方に分散剤を添加することもできる。
【0012】
上記(3)の工程は、上記サスペンジョンから連続相を除去することにより固体微粒子を回収する工程である。
上記(3)の工程において、サスペンジョンから連続相を除去し、固体微粒子を回収する方法としては特に限定されず、例えば、真空乾燥法、噴霧乾燥法等の乾燥方法を用いることができる。また、固体微粒子の用途によって、未反応モノマー、界面活性剤、分散剤等が残存すると問題がある場合は、連続相を除去する前に、抽出操作等により固体微粒子を洗浄することが好ましい。
【0013】
本発明の単分散固体微粒子の製造方法は、数μm以上の単分散固体微粒子を製造することができる。
上記単分散固体微粒子は、医薬、化粧品、液晶表示装置用スペーサ、標準粒子、分析用充填剤、診断薬の担体、各種標識材等に用いることができるものである。
【0014】
本発明2は、反応性モノマーを重合させてなる液晶表示装置用スペーサを製造する方法であって、(1)反応性モノマーを含む分散相用組成物を加圧し、上記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して連続相中に分散せしめてエマルションを生成する工程、(2)上記エマルションを重合させることにより固体微粒子のサスペンジョンを作製する工程、及び、(3)上記サスペンジョンから連続相を除去することにより液晶表示装置用スペーサを固体微粒子として回収する工程からなる液晶表示装置用スペーサの製造方法である。
【0015】
本発明2の液晶表示装置用スペーサの製造方法は、本発明1の単分散固体微粒子の製造方法と同様にして行うことができる。
本発明2の液晶表示装置用スペーサの製造方法により得られた液晶表示装置用スペーサは、粒径が数μm以上で単分散性にも優れるものである。
上記液晶表示装置用スペーサにより、液晶層の厚み(セルギャップ)が均一で表示ムラ等の欠陥の少ない液晶表示装置を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図1〜5に基づいて説明する。
図1は本発明の単分散固体微粒子の製造方法の概略を工程順に示したブロック図である。
上記ブロック図によれば、先ず、反応性モノマーを含む分散相用組成物を用意する。次いで、(1)工程として、この分散相用組成物を加圧し、上記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して水等の連続相中に分散せしめてマイクロチャネル乳化を行って、単分散エマルションを生成する。次いで、(2)工程として、単分散エマルションを加熱等により重合させて単分散サスペンジョンとする。この後、(3)工程として、単分散サスペンジョンから連続相を乾燥除去して単分散固体微粒子を回収する。
【0017】
以下に単分散エマルションを生成する装置の一例を図2〜5に基づいて説明する。ここで、図2は、エマルション生成装置の全体断面図、図3は、同じエマルション生成装置の要部の拡大模式図であり、図4(a)は、エマルション生成装置における基板の平面図、(b)は、エマルション生成装置における基板の裏面図であり、図5は、マイクロチャネルの部分の拡大斜視図である。
【0018】
図2〜5において、エマルション生成装置は本体1を恒温槽2につなげて本体1の温度を所定の温度に制御可能としている。そして、本体1の一方の開口にガラス板等から構成されるプレート3を嵌め込み、他方の開口に蓋体4を嵌め込み、蓋体4の中央に分散相用組成物(O)の供給口5を形成し、蓋体4の中央から外れた箇所(図では上方)に連続相(W)の供給口6を形成し、更に蓋体4の中央から外れた箇所(図では下方)にエマルション(E)の取出口7を形成している。
【0019】
そして、分散相用組成物(O)の供給口5には配管を介して分散相用組成物リザーバ8を接続し、配管の周囲にはヒータ9を設け、また、連続相(W)の供給口6には配管を介して連続相リザーバ10を接続し、更にエマルション(E)の取出口7には回収用配管11を接続している。ここで、分散相用組成物リザーバ8及び連続相リザーバ10は上下位置の調整が可能であり、水位差による加圧が行えるよう分散相用組成物(O)に作用する圧力及び連続相(W)に作用する圧力がそれぞれ調整できる構成になっている。
【0020】
また、プレート3と蓋体4との間の空間には基板12が配置されている。基板12の中央には開口13が形成され、基板12のプレート3に対向する正面側には開口13を矩形状に囲むように突条14が形成され、この突条14の上面を平坦なテラス15にし、このテラス15上に突部16を一定間隔で多数形成し、これら突部16、16間をマイクロチャネル17としている。
マイクロチャネル17の寸法としては、例えば幅16μm、高さ2μm、テラス長さ30μmとする。また、マイクロチャネル17を含む突条14の形成方法としては、ウェットエッチング又はドライエッチングが適当である。
【0021】
更に、基板12と蓋体4の間にはOリング等の隔壁部材18を介在させ、この隔壁部材18の弾発力(弾性力)で上記突部16をプレート3内側に当接している。そして、隔壁部材18にて囲まれる内側領域には上記分散相用組成物(O)の供給口5が開口し、外側領域には連続相(W)の供給口6及びエマルション(E)の取出口7が開口している。尚、プレート3の外側には、ビデオシステムに繋がるカメラ19が配置されている。
【0022】
単分散エマルションを生成する装置としては、上記の構成に限定されるものではない。例えば、図1〜5の例にあっては、プレート3、蓋体4及び基板12を縦方向に配置したが、これらを水平方向に配置してもよい。また、他の装置としては、ケース内に基板を配置し、この基板とプレートとの間に連続相の流路を形成し、この流路に対し交差する方向に開口するマイクロチャネルを上記基板に形成し、流動状態にある連続相に対して交差する方向から分散相用組成物を供給するクロスフロータイプとしてもよい。
【0023】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【0024】
分散相用組成物として、ラジカル重合開始剤である過酸化ベンゾイルの25%含水物を2%の濃度で溶解したジビニルベンゼンを用い、連続相に0.3%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液を用いて常温でマイクロチャネル乳化を行った。分散相用組成物の供給圧力は4.9〜6.9kPa(0.05〜0.07kg/cm2 )の範囲とした。生成したエマルション100部を2%ポリビニルアルコール溶液100部と攪拌混合した後、90℃で反応を行った。この後、このサスペンジョンを乾燥して白色の固体微粒子を得た。得られた微粒子は平均粒径が16.4μmで、標準偏差が1.18μmであった。
【0025】
【発明の効果】
本発明の固体微粒子の製造方法は、上述の構成からなるので、液晶表示装置用スペーサ等に用いることができる粒径が数μm以上の単分散固体微粒子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略を工程順に示したブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態として用いるエマルション生成装置の全体図である。
【図3】図2のエマルション生成装置における要部の拡大模式図である。
【図4】(a)は、図2のエマルション生成装置における基板の平面図である。
(b)は、図2のエマルション生成装置における基板の裏面図である。
【図5】図2のエマルション生成装置におけるマイクロチャネルの部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
1 エマルション生成装置本体
2 恒温槽
3 プレート
4 蓋体
5 分散相用組成物(O)の供給口
6 連続相(W)の供給口
7 エマルション(E)の取出口
8 分散相用組成物リザーバ
9 ヒータ
10 連続相リザーバ
11 回収用配管
12 基板
13 開口
14 突条
15 テラス
16 突部
17 マイクロチャネル
18 隔壁部材
19 ビデオカメラ
20 分散相用組成物(O)
21 連続相(W)
22 マイクロスフィア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing monodispersed solid fine particles used for pharmaceuticals, cosmetics, spacers for liquid crystal display devices, standard particles, analytical fillers, carriers for diagnostic agents, various labeling materials and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally known methods for producing solid fine particles include suspension polymerization and emulsion polymerization. The suspension polymerization method is a method of synthesizing solid fine particles by polymerizing the dispersed phase of the emulsion, and the emulsion polymerization method is a method of synthesizing solid fine particles by performing a polymerization reaction in a surfactant micelle.
[0003]
In such a suspension polymerization method, it is difficult to produce monodispersed solid fine particles because the particle size distribution of the produced solid fine particles depends on the particle size distribution of the emulsion before polymerization. The particle size of solid fine particles that can be usually synthesized by emulsion polymerization is about 0.1 μm, and it is difficult to synthesize solid fine particles of several μm or more.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for producing monodispersed solid fine particles having a particle size of several μm or more in view of the above-described present situation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for producing monodispersed solid fine particles obtained by polymerizing a reactive monomer, and (1) pressurizing the composition for a dispersed phase containing the reactive monomer, (2) a step of producing a suspension of solid fine particles by polymerizing the emulsion, and (3) removing the continuous phase from the suspension. A method for producing monodispersed solid fine particles comprising a step of collecting solid fine particles.
The present invention is described in detail below.
[0006]
The method for producing monodispersed solid fine particles of the present invention is obtained by polymerizing a reactive monomer.
The reactive monomer is not particularly limited as long as it can produce an emulsion and produce solid fine particles by polymerization, and examples thereof include a polymerizable monomer having a carbon-carbon double bond, and a solid What is necessary is just to select suitably according to the use of microparticles | fine-particles.
[0007]
The method for producing monodispersed solid fine particles of the present invention comprises the steps (1), (2) and (3).
The step (1) is a step of generating an emulsion by pressurizing the composition for the dispersed phase containing the reactive monomer and dispersing the composition for the dispersed phase in the continuous phase through the microchannel.
The composition for dispersed phase containing the reactive monomer may contain components other than the reactive monomer.
[0008]
In the step (1), in order to improve the monodispersity of the solid fine particles, it is preferable to add a surfactant to either or both of the continuous phase and the composition for the dispersed phase.
It does not specifically limit as said surfactant, For example, what is necessary is just to select suitably according to the kind of reactive monomer, the kind of continuous phase, the use of a solid fine particle, etc.
The pressure for pressurizing the composition for a dispersed phase containing the reactive monomer is not particularly limited, and may be appropriately set depending on, for example, the size required for the dispersed phase;
[0009]
The microchannel means a gap having a certain shape in which a dispersed phase composition can be dispersed in a continuous phase to form a dispersed phase.
The microchannel is preferably formed by a large number of gaps having a certain shape because the manufacturing efficiency is improved.
By dispersing the composition for a dispersed phase in a continuous phase through a microchannel, the composition for a dispersed phase can be made into a dispersed phase composed of fine particles (microspheres) having a uniform size in the continuous phase. .
In the step (1), the apparatus for producing the emulsion is not particularly limited, and for example, the apparatus proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 11-78862 can be used.
[0010]
The step (2) is a step of producing a suspension of solid fine particles by polymerizing the emulsion.
In the step (2), the fine particles forming the dispersed phase can be solidified by polymerizing the emulsion to produce a suspension of solid fine particles.
The method for polymerizing the emulsion is not particularly limited. For example, a method of increasing the temperature after adding a polymerization initiator to the emulsion; the polymerization initiator is dissolved in the composition for dispersed phase in advance (1) A method of increasing the temperature after preparing an emulsion in the process; a method of irradiating light of a specific wavelength using a photopolymerization initiator, and the like can be mentioned. Good.
[0011]
In the above polymerization, it is preferable to perform polymerization after adding a dispersant to the emulsion in order to prevent coalescence of particles during polymerization. Moreover, a dispersing agent can also be added to either or both of the composition for dispersed phase and the continuous phase at the time of emulsion formation in the step (1).
[0012]
The step (3) is a step of recovering solid fine particles by removing the continuous phase from the suspension.
In the step (3), the method for removing the continuous phase from the suspension and collecting the solid fine particles is not particularly limited. For example, a drying method such as a vacuum drying method or a spray drying method can be used. Further, when there is a problem that unreacted monomer, surfactant, dispersant, etc. remain depending on the use of the solid fine particles, it is preferable to wash the solid fine particles by an extraction operation or the like before removing the continuous phase.
[0013]
The method for producing monodispersed solid fine particles of the present invention can produce monodispersed solid fine particles of several μm or more.
The monodispersed solid fine particles can be used for pharmaceuticals, cosmetics, liquid crystal display spacers, standard particles, analytical fillers, diagnostic carrier, various labeling materials, and the like.
[0014]
The
[0015]
The method for producing a spacer for a liquid crystal display device of the
The spacer for a liquid crystal display device obtained by the method for producing a spacer for a liquid crystal display device of the
With the liquid crystal display device spacer, a liquid crystal display device having a uniform liquid crystal layer thickness (cell gap) and few defects such as display unevenness can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the method for producing monodispersed solid fine particles of the present invention in the order of steps.
According to the block diagram, first, a composition for a dispersed phase containing a reactive monomer is prepared. Next, as the step (1), this dispersed phase composition is pressurized, and the above dispersed phase composition is dispersed in a continuous phase such as water via a microchannel, and microchannel emulsification is performed to obtain a monodispersed emulsion. Is generated. Next, as step (2), the monodispersed emulsion is polymerized by heating or the like to form a monodispersed suspension. Thereafter, as step (3), the continuous phase is removed by drying from the monodispersed suspension to recover monodispersed solid fine particles.
[0017]
Below, an example of the apparatus which produces | generates a monodispersed emulsion is demonstrated based on FIGS. Here, FIG. 2 is an overall cross-sectional view of the emulsion generating apparatus, FIG. 3 is an enlarged schematic view of the main part of the same emulsion generating apparatus, and FIG. 4A is a plan view of a substrate in the emulsion generating apparatus. b) is a back view of the substrate in the emulsion generating apparatus, and FIG. 5 is an enlarged perspective view of a microchannel portion.
[0018]
2-5, the emulsion production | generation apparatus connects the
[0019]
A dispersion
[0020]
A substrate 12 is disposed in the space between the
The dimensions of the
[0021]
Further, a partition member 18 such as an O-ring is interposed between the substrate 12 and the
[0022]
The apparatus for producing a monodispersed emulsion is not limited to the above configuration. For example, in the example of FIGS. 1-5, although the
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0024]
As the composition for the dispersed phase, divinylbenzene in which 25% hydrate of benzoyl peroxide as a radical polymerization initiator was dissolved at a concentration of 2% was used, and 0.3% sodium dodecylbenzenesulfonate aqueous solution was used for the continuous phase. Microchannel emulsification was performed at room temperature. The supply pressure of the composition for a dispersed phase was set to a range of 4.9 to 6.9 kPa (0.05 to 0.07 kg / cm 2 ). After 100 parts of the produced emulsion was stirred and mixed with 100 parts of a 2% polyvinyl alcohol solution, the reaction was performed at 90 ° C. Thereafter, the suspension was dried to obtain white solid fine particles. The obtained fine particles had an average particle diameter of 16.4 μm and a standard deviation of 1.18 μm.
[0025]
【The invention's effect】
Since the method for producing solid fine particles of the present invention has the above-described configuration, it is possible to produce monodispersed solid fine particles having a particle size of several μm or more that can be used for spacers for liquid crystal display devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the present invention in the order of steps.
FIG. 2 is an overall view of an emulsion production apparatus used as an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged schematic view of the main part of the emulsion production apparatus of FIG.
4 (a) is a plan view of a substrate in the emulsion generating apparatus of FIG. 2. FIG.
(B) is the back view of the board | substrate in the emulsion production | generation apparatus of FIG.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a microchannel portion in the emulsion generating apparatus of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
21 Continuous phase (W)
22 Microsphere
Claims (4)
(1)反応性モノマーを含む分散相用組成物を加圧し、前記分散相用組成物をマイクロチャネルを介して、 界面活性剤を添加した連続相中に分散せしめてエマルションを生成する工程、
(2)前記エマルションをポリビニルアルコール溶液と撹拌混合した後重合させることにより固体微粒子のサスペンジョンを作製する工程、及び、
(3)前記サスペンジョンから連続相を除去することにより固体微粒子を回収する工程からなる
ことを特徴とする単分散固体微粒子の製造方法。A method for producing monodispersed solid fine particles obtained by polymerizing reactive monomers,
(1) Pressurizing a composition for a dispersed phase containing a reactive monomer, and dispersing the composition for a dispersed phase through a microchannel in a continuous phase to which a surfactant has been added to form an emulsion;
(2) A step of preparing a suspension of solid fine particles by polymerizing after stirring and mixing the emulsion with a polyvinyl alcohol solution, and
(3) A method for producing monodispersed solid fine particles, comprising a step of recovering solid fine particles by removing a continuous phase from the suspension.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の単分散固体微粒子の製造方法。An emulsion generating apparatus in which a constant temperature bath capable of controlling the main body temperature to a predetermined temperature is provided in the main body, and a heater is provided around a pipe for supplying the dispersed phase composition containing the reactive monomer to the main body. The method for producing monodispersed solid fine particles according to claim 1 or 2, which is used.
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