JP4317941B2 - Aperture fine particles and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、媒体内での微粉末の分散補助などに用いられる、開口部を有する中空微粒子、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to hollow fine particles having openings and used for assisting dispersion of fine powder in a medium, and a method for producing the same.
液体中に粒子径10μmオーダー以下の非常に細かい液体滴あるいは固体粒子を分散させる場合、凝集してしまい、均一分散が難しい場合がある。また、溶融フィルムのように粘度の高い媒体中に液体滴あるいは固体粒子を分散させる場合も、媒体の粘度が高いために、均一分散が難しい。特に、前者の場合には、分散工程で蒸発が起こることが懸念され、高温、長時間の分散工程をとることができない。 When very fine liquid droplets or solid particles having a particle diameter of the order of 10 μm or less are dispersed in a liquid, they may aggregate and be difficult to uniformly disperse. Also, when liquid droplets or solid particles are dispersed in a medium having a high viscosity such as a molten film, uniform dispersion is difficult due to the high viscosity of the medium. In particular, in the former case, there is a concern that evaporation may occur in the dispersion step, and a high temperature, long time dispersion step cannot be taken.
このような場合に、目的物質を収容できる中空部分を有するとともに、後にこれを急速に放出できるだけの開口部を有する微粒子を使用できれば便利である。このような微粒子としては、分散させる大きさに相当する粒子径のものが求められる。 In such a case, it is convenient if fine particles having a hollow portion that can accommodate the target substance and having an opening that can be rapidly released later can be used. Such fine particles are required to have a particle size corresponding to the size to be dispersed.
しかし、このような小さな微粒子を形成した後に、機械的に孔を開けようとすると、微粒子自体が潰れてしまい、孔を開けることができない。 However, if such a small fine particle is formed and then an attempt is made to open a hole mechanically, the fine particle itself is crushed and the hole cannot be formed.
なお本出願人は、特許文献1及び2において、中空高分子微粒子の簡単な製造方法を開示している。
本発明は、開口部を有する中空微粒子及びその簡単な製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a hollow fine particle having an opening and a simple production method thereof.
本発明者らは、上記課題を解決するために研究を重ね、以下の知見を得た。
(1) 下記の親水性溶媒(f)に下記の(a)〜(e)
(a)重合性反応基を2個以上有するモノマーを含有する水難溶性モノマー。
(b)上記水難溶性モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)上記水難溶性モノマー(a)から形成される重合体および上記種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる水難溶性有機溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(e)油溶性重合開始剤。
(f)上記水難溶性モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および上記種重合体粒子(b)を溶解しない親水性溶媒。
を分散させて分散系を調製する工程と;上記分散系を構成する(a)〜(e)のうち水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)に水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)を吸収させる工程と;種重合体粒子(b)中で水難溶性モノマー(a)を選択的に重合させる工程とを行うことにより、水難溶性モノマー(a)を主成分とするシェルと中空部分とを有する中空微粒子であって、シェルが開口したものが得られる。
(2) 分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤の水溶液中に、(A)架橋性モノマー又は架橋性モノマー及び単官能性モノマー、(B)上記モノマーを重合又は共重合して得られる重合体又は共重合体に対して相溶性が低く、かつ水難溶性である溶媒、及び(C)開始剤を含む混合物を分散させ、懸濁重合を行うことにより、架橋性モノマーの重合体若しくは共重合体、又は架橋性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体で構成されるシェルと中空部分とを有する中空微粒子であって、シェルが開口したものが得られる。
(3) 上記(1)及び(2)の方法では、分散安定剤濃度が特定範囲である場合に開口が形成され易く、またこの範囲内で分散安定剤の濃度を高くするほど、開口部面積が増大する。
(4) 特許文献1及び2の各方法では分散安定剤として高分子分散安定剤を使用していたが、これは、低分子界面活性剤を用いると油滴での重合だけでなく水相での乳化重合が併発し副生微粒子が生成しやすくなると考えていたためである。本発明では、分子量20000以下の界面活性剤を使用することにより、意外なことに、開口部を有する中空微粒子が得られることを見出した。ただし、その場合、副生微粒子の併発は抑制されている。The inventors of the present invention have made researches to solve the above problems, and have obtained the following knowledge.
(1) In the following hydrophilic solvent (f), the following (a) to (e)
(A) A poorly water-soluble monomer containing a monomer having two or more polymerizable reactive groups.
(B) Seed polymer particles which are dissolved in the poorly water-soluble monomer (a) or swell by absorbing it.
(C) A poorly water-soluble organic solvent that dissolves or swells the polymer formed from the poorly water-soluble monomer (a) and the seed polymer particles (b).
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(E) An oil-soluble polymerization initiator.
(F) A hydrophilic solvent that dissolves the poorly water-soluble monomer (a) and does not dissolve the polymer formed from the monomer (a) and the seed polymer particles (b).
A step of preparing a dispersion by dispersing the above; a water-insoluble monomer (a), a water-insoluble organic solvent (c), and an oil-soluble polymerization initiator (e) among (a) to (e) constituting the dispersion A step of causing the seed polymer particles (b) to absorb the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e) by reducing the solubility of the seed polymer particles; (B) by selectively polymerizing the hardly water-soluble monomer (a), hollow fine particles having a shell mainly composed of the hardly water-soluble monomer (a) and a hollow portion, An opening is obtained.
(2) Polymerization of (A) a crosslinkable monomer or a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer in an aqueous solution of a dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surfactant having a molecular weight of 20000 or less, and (B) the above monomer. Alternatively, the polymer obtained by copolymerization or a copolymer having low compatibility with a poorly water-soluble solvent and (C) a mixture containing an initiator is dispersed and subjected to suspension polymerization to perform crosslinking. A hollow fine particle having a shell and a hollow portion composed of a polymer or copolymer of a functional monomer, or a copolymer of a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer, and having an open shell is obtained.
(3) In the methods (1) and (2), when the dispersion stabilizer concentration is in a specific range, an opening is easily formed, and the higher the dispersion stabilizer concentration is within this range, the larger the opening area is. Will increase.
(4) In each method of Patent Documents 1 and 2, a polymer dispersion stabilizer is used as a dispersion stabilizer. However, when a low molecular weight surfactant is used, this is not limited to polymerization in oil droplets but in an aqueous phase. This is because it was thought that by-emulsion polymerization occurred together and by-product fine particles were easily formed. In the present invention, it was surprisingly found that by using a surfactant having a molecular weight of 20000 or less, hollow fine particles having an opening can be obtained. However, in that case, the concurrent occurrence of by-product fine particles is suppressed.
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、以下の開口中空微粒子及びその製造方法を提供する。 The present invention has been completed based on the above findings, and provides the following open hollow fine particles and a method for producing the same.
項1. 開口部を有するシェルと中空部分とを備え、シェルが多官能性モノマーの重合体若しくは共重合体と単官能性モノマーの重合体又は共重合体との混合物、又は、多官能性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体と単官能性モノマーの重合体又は共重合体との混合物で構成されている開口中空微粒子。 Item 1. A shell having an opening and a hollow portion, wherein the shell is a polymer or copolymer of a polyfunctional monomer and a polymer or copolymer of a monofunctional monomer, or a polyfunctional monomer and a monofunctional Open hollow microparticles composed of a copolymer of a functional monomer and a polymer or copolymer of a monofunctional monomer.
項2. 開口部表面積が、開口部がないと仮定した場合のシェル表面積の10−3〜20%を占める項1に記載の開口中空微粒子。Item 2. Item 2. The open hollow fine particle according to Item 1, wherein the surface area of the opening occupies 10 −3 to 20% of the shell surface area when it is assumed that there is no opening.
項3. 平均粒子径が0.1〜50μmである項1又は2に記載の開口中空微粒子。 Item 3. Item 3. The open hollow fine particles according to Item 1 or 2, wherein the average particle size is 0.1 to 50 µm.
項4. 下記の親水性溶媒(f)に下記の(a)〜(e)を分散させて分散系を調製する工程と、
上記分散系を構成する(a)〜(e)のうち水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)に水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)を吸収させる工程と、
種重合体粒子(b)中で水難溶性モノマー(a)を選択的に重合させる工程と
を備える開口中空微粒子の製造方法。
(a)重合性反応基を2個以上有するモノマーを含有する水難溶性モノマー。
(b)水難溶性モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)水難溶性モノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる水難溶性有機溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(e)油溶性重合開始剤。
(f)上記水難溶性モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解しない親水性溶媒。Item 4. A step of preparing a dispersion by dispersing the following (a) to (e) in the following hydrophilic solvent (f):
Seed polymer particles by reducing the solubility of the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e) among (a) to (e) constituting the dispersion system. (B) absorbing the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e);
A step of selectively polymerizing the poorly water-soluble monomer (a) in the seed polymer particles (b).
(A) A poorly water-soluble monomer containing a monomer having two or more polymerizable reactive groups.
(B) Seed polymer particles which are dissolved in the poorly water-soluble monomer (a) or swell by absorbing it.
(C) A poorly water-soluble organic solvent that dissolves or swells the polymer and seed polymer particles (b) formed from the poorly water-soluble monomer (a).
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(E) An oil-soluble polymerization initiator.
(F) A hydrophilic solvent that dissolves the poorly water-soluble monomer (a) and does not dissolve the polymer formed from the monomer (a) and the seed polymer particles (b).
項5. 分散安定剤(d)が、陰イオン性界面活性剤からなる項4に記載の方法。 Item 5. Item 5. The method according to Item 4, wherein the dispersion stabilizer (d) comprises an anionic surfactant.
項6. 親水性溶媒に対する分散安定剤(d)の濃度を、単位油滴総面積当たり0.1〜10g/m2とする項4又は5に記載の方法。Item 6. Item 6. The method according to Item 4 or 5, wherein the concentration of the dispersion stabilizer (d) with respect to the hydrophilic solvent is 0.1 to 10 g / m 2 per unit oil droplet total area.
項7.下記の親水性溶媒(f)に下記の(a)、(b)、(c)、(d’)及び(e)を分散させて分散系を調製する工程と、
上記分散系を構成する(a)、(b)、(c)、(d’)及び(e)のうち水難溶性モノマー(a)、水難溶性有機溶媒(c)、及び油溶性重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)に水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)を吸収させる工程と、
下記の(d)分散安定剤を添加する工程と、
種重合体粒子(b)中で水難溶性モノマー(a)を選択的に重合させる工程と
を備える開口中空微粒子の製造方法。
(a)重合性反応基を2個以上有するモノマーを含有する水難溶性モノマー。
(b)水難溶性モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)水難溶性モノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる水難溶性有機溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(d’)分散安定剤。
(e)油溶性重合開始剤。
(f)上記水難溶性モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解しない親水性溶媒。Item 7. A step of preparing a dispersion by dispersing the following (a), (b), (c), (d ′) and (e) in the following hydrophilic solvent (f):
Among the (a), (b), (c), (d ′) and (e) constituting the dispersion, the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator ( e) absorbing the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e) into the seed polymer particles (b) by reducing the solubility of e);
The following step (d) adding a dispersion stabilizer;
A step of selectively polymerizing the poorly water-soluble monomer (a) in the seed polymer particles (b).
(A) A poorly water-soluble monomer containing a monomer having two or more polymerizable reactive groups.
(B) Seed polymer particles which are dissolved in the poorly water-soluble monomer (a) or swell by absorbing it.
(C) A poorly water-soluble organic solvent that dissolves or swells the polymer and seed polymer particles (b) formed from the poorly water-soluble monomer (a).
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(D ′) A dispersion stabilizer.
(E) An oil-soluble polymerization initiator.
(F) A hydrophilic solvent that dissolves the poorly water-soluble monomer (a) and does not dissolve the polymer formed from the monomer (a) and the seed polymer particles (b).
項8. 分散安定剤(d)が、陰イオン性界面活性剤からなる項7に記載の方法。 Item 8. Item 8. The method according to Item 7, wherein the dispersion stabilizer (d) comprises an anionic surfactant.
項9. 親水性溶媒に対する分散安定剤(d)の濃度を、単位油滴総面積当たり0.1〜10g/m2とする項7又は8に記載の方法。Item 9. Item 9. The method according to Item 7 or 8, wherein the concentration of the dispersion stabilizer (d) with respect to the hydrophilic solvent is 0.1 to 10 g / m 2 per unit oil droplet total area.
項10. 開口部を有するシェルと中空部分とを備え、シェルが架橋性モノマーの重合体若しくは共重合体、又は架橋性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体で構成されている開口中空微粒子。 Item 10. An open hollow microparticle comprising a shell having an opening and a hollow portion, wherein the shell is composed of a polymer or copolymer of a crosslinkable monomer, or a copolymer of a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer.
項11. 開口部表面積が、開口部がないと仮定した場合のシェル表面積の10−3〜20%を占める項10に記載の開口中空微粒子。Item 11. Item 11. The open hollow fine particle according to Item 10, wherein the surface area of the opening occupies 10 −3 to 20% of the surface area of the shell when it is assumed that there is no opening.
項12. 平均粒子径が0.1〜50μmである項10又は11に記載の開口中空微粒子。 Item 12. Item 12. The open hollow fine particle according to Item 10 or 11, wherein the average particle size is 0.1 to 50 μm.
項13. シェルが架橋性モノマーの重合体又は共重合体で構成されている項10〜12のいずれかに記載の開口中空微粒子。 Item 13. Item 13. The open hollow fine particle according to any one of Items 10 to 12, wherein the shell is composed of a polymer or copolymer of a crosslinkable monomer.
項14. 分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤の水溶液中に、(A)架橋性モノマー、又は架橋性モノマー及び単官能性モノマー、(B)上記モノマーを重合又は共重合して得られる重合体又は共重合体に対して相溶性が低く、かつ水難溶性である溶媒、及び(C)開始剤を含む混合物を分散させ、懸濁重合を行う開口中空微粒子の製造方法。 Item 14. (A) a crosslinkable monomer, or a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer, and (B) the above monomer is polymerized or co-polymerized in an aqueous solution of a dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surfactant having a molecular weight of 20000 or less. A method for producing open hollow microparticles, in which a mixture containing a solvent having low compatibility with a polymer or copolymer obtained by polymerization and poorly water-soluble and (C) an initiator is dispersed and suspension polymerization is performed. .
項15. 分散安定剤が、陰イオン性界面活性剤からなる項14に記載の方法。 Item 15. Item 15. The method according to Item 14, wherein the dispersion stabilizer comprises an anionic surfactant.
項16. 分散安定剤の濃度を単位油滴総面積当たり0.1〜10g/m2とする項14又は15に記載の方法。Item 16. Item 16. The method according to Item 14 or 15, wherein the concentration of the dispersion stabilizer is 0.1 to 10 g / m 2 per unit oil droplet total area.
項17. 溶媒として、溶媒と水との間の界面張力(γx)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γy)(mN/m)との関係がγx≧γyである溶媒を使用する項14〜16のいずれかに記載の方法。Item 17. As the solvent, the interfacial tension (γ x ) (mN / m) between the solvent and water and the interfacial tension (γ y ) (mN / m) between the polymer obtained by polymerizing or copolymerizing the monomers and water. The method according to any one of Items 14 to 16, wherein a solvent having a relationship of γ x ≧ γ y is used.
項18. 分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤の水溶液中に、(A)架橋性モノマー又は架橋性モノマー及び単官能性モノマー、(B’)水難溶性溶媒、(D)モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーに対する相溶性が低く、かつ補助ポリマーと水との間の界面張力(γp)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γq)(mN/m)との関係がγp≧γqである補助ポリマー、及び(C)開始剤を含む混合物を分散させ、懸濁重合を行う開口中空方法。Item 18. (A) a crosslinkable monomer or a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer, (B ′) a hardly water-soluble solvent, (D ) Low compatibility with polymers obtained by polymerizing or copolymerizing monomers, and obtained by polymerizing or copolymerizing monomers with interfacial tension (γ p ) (mN / m) between auxiliary polymer and water Suspension polymerization is performed by dispersing a mixture containing an auxiliary polymer in which the relationship between the interfacial tension (γ q ) (mN / m) between the polymer and water is γ p ≧ γ q and (C) the initiator. Open hollow method.
項19. 分散安定剤が、陰イオン性界面活性剤からなる項18に記載の方法。 Item 19. Item 19. The method according to Item 18, wherein the dispersion stabilizer comprises an anionic surfactant.
項20. 分散安定剤の濃度を単位油滴総面積当たり0.1〜10g/m2とする項18又は19に記載の方法。
項21. 溶媒として、溶媒と水との間の界面張力(γx)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γy)(mN/m)との関係がγx≧γyである溶媒を使用する項18〜20のいずれかに記載の方法。Item 21. As the solvent, the interfacial tension (γ x ) (mN / m) between the solvent and water and the interfacial tension (γ y ) (mN / m) between the polymer obtained by polymerizing or copolymerizing the monomers and water. The method according to any one of Items 18 to 20, wherein a solvent having a relationship of γ x ≧ γ y is used.
本発明によれば、上記特許文献1に報告されている動的膨潤法及び上記特許文献2に報告されているマイクロ懸濁重合法とほぼ同様の方法において、それぞれ、重合性混合物の分散安定剤として、高分子分散安定剤に代えて、分子量20000以下のイオン性又は非イオン性界面活性剤を使用することにより、平均粒子径0.1〜50μmの中空微粒子であって、開口部を有するものが得られる。 According to the present invention, the dispersion stabilizer for the polymerizable mixture is substantially the same as the dynamic swelling method reported in Patent Document 1 and the microsuspension polymerization method reported in Patent Document 2, respectively. As an example, a hollow fine particle having an average particle size of 0.1 to 50 μm having an opening by using an ionic or nonionic surfactant having a molecular weight of 20000 or less instead of the polymer dispersion stabilizer Is obtained.
以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本発明の第1の製造方法及びそれにより得られる開口中空微粒子について説明し、次いで、本発明の第2の製造方法及びそれにより得られる開口中空微粒子について説明する。
(I)本発明の第1の開口中空微粒子の製造方法
本発明の第1の開口中空微粒子の製造方法は、親水性溶媒(f)に上記の(a)〜(e)を分散させて分散系を調製する工程と、この分散系を構成する(a)〜(e)のうち水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)に水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)を吸収させる工程と、種重合体粒子(b)中で水難溶性モノマー(a)を選択的に重合させる工程とを備える方法である(第1の態様)。Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the first production method of the present invention and the open hollow fine particles obtained thereby will be described, and then the second production method of the present invention and the open hollow fine particles obtained thereby will be described.
(I) Method for Producing First Open Hollow Fine Particles of the Present Invention The first method for producing hollow hollow fine particles of the present invention involves dispersing (a) to (e) above in a hydrophilic solvent (f). The solubility of the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e) among the steps (a) to (e) constituting the dispersion system is reduced. And causing the seed polymer particles (b) to absorb the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e), and in the seed polymer particles (b) And a step of selectively polymerizing the poorly water-soluble monomer (a) (first aspect).
また本発明の第1の開口中空微粒子の製造方法は、以下の態様もあり得る(第2の態様)。 Moreover, the manufacturing method of the 1st open hollow microparticles | fine-particles of this invention may also have the following aspects (2nd aspect).
下記の親水性溶媒(f)に下記の(a)、(b)、(c)、(d’)及び(e)を分散させて分散系を調製する工程と、
上記分散系を構成する(a)、(b)、(c)、(d’)及び(e)のうち水難溶性モノマー(a)、水難溶性有機溶媒(c)、及び油溶性重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)に水難溶性モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)を吸収させる工程と、
下記の(d)分散安定剤を添加する工程と、
種重合体粒子(b)中で水難溶性モノマー(a)を選択的に重合させる工程と
を備える開口中空微粒子の製造方法。
(a)重合性反応基を2個以上有するモノマーを含有する水難溶性モノマー。
(b)水難溶性モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)水難溶性モノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる水難溶性有機溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(d’)分散安定剤。
(e)油溶性重合開始剤。
(f)上記水難溶性モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解しない親水性溶媒。
分散安定剤(d)
分散安定剤(d)は、分子量20000以下のイオン性界面活性剤(陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤)及び非イオン性界面活性剤であればよく、公知のものを制限なく使用できる。このような界面活性剤には、市販の低分子界面活性剤や、オリゴマー界面活性剤なども含まれる。分散安定剤は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。A step of preparing a dispersion by dispersing the following (a), (b), (c), (d ′) and (e) in the following hydrophilic solvent (f):
Among the (a), (b), (c), (d ′) and (e) constituting the dispersion, the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator ( e) absorbing the poorly water-soluble monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (c), and the oil-soluble polymerization initiator (e) into the seed polymer particles (b) by reducing the solubility of e);
The following step (d) adding a dispersion stabilizer;
A step of selectively polymerizing the poorly water-soluble monomer (a) in the seed polymer particles (b).
(A) A poorly water-soluble monomer containing a monomer having two or more polymerizable reactive groups.
(B) Seed polymer particles which are dissolved in the poorly water-soluble monomer (a) or swell by absorbing it.
(C) A poorly water-soluble organic solvent that dissolves or swells the polymer and seed polymer particles (b) formed from the poorly water-soluble monomer (a).
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(D ′) A dispersion stabilizer.
(E) An oil-soluble polymerization initiator.
(F) A hydrophilic solvent that dissolves the poorly water-soluble monomer (a) and does not dissolve the polymer formed from the monomer (a) and the seed polymer particles (b).
Dispersion stabilizer (d)
The dispersion stabilizer (d) may be any ionic surfactant (anionic surfactant, cationic surfactant, amphoteric surfactant) having a molecular weight of 20000 or less and a nonionic surfactant. Can be used without restriction. Such surfactants include commercially available low molecular surfactants and oligomer surfactants. A dispersion stabilizer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
分子量が余りに大きいと開口部を有さない中空微粒子が形成されてしまう。分子量は、5000以下であることが好ましい。 If the molecular weight is too large, hollow fine particles having no opening are formed. The molecular weight is preferably 5000 or less.
分子量20000以下の陰イオン性界面活性剤としては、炭素数12〜20の高級脂肪酸塩(以下、「高級」とは炭素数12〜30を指す)、第2級高級脂肪酸塩、高級アルキル・ジカルボン酸塩のようなカルボン酸型陰イオン性界面活性剤;第1級高級アルコール硫酸エステル塩、第1級高級アルコール硫酸エステル塩のような硫酸エステル型陰イオン性界面活性剤;第1級高級アルキル硫酸エステル塩、第2級高級アルキル硫酸エステル塩のような硫酸エステル型陰イオン性界面活性剤;第1級高級アルキル・スルフォン酸塩、第2級高級アルキル・スルフォン酸塩、高級アルキル・ジスルフォン酸塩、硫酸化脂肪及び硫酸化脂肪塩、スルフォン化高級脂肪酸塩のようなスルホン酸型陰イオン性界面活性剤;高級アルキルリン酸エステル塩のようなリン酸エステル型陰イオン性界面活性剤;アルキルベンゼン・スルフォン酸塩、アルキルフェノール・スルフォン酸塩、アルキルナフタリン・スルフォン酸塩、アルキルテトラリン・スルフォン酸塩のようなアルキルアリルスルフォン酸塩;高級脂肪酸アミドのアルキロール化硫酸エステル塩、高級脂肪酸アミドのアルキル化スルフォン酸塩のようなアミドスルフォン酸塩型陰イオン性界面活性剤が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant having a molecular weight of 20000 or less include higher fatty acid salts having 12 to 20 carbon atoms (hereinafter, “higher” means 12 to 30 carbon atoms), secondary higher fatty acid salts, and higher alkyl dicarboxylic acids. Carboxylic acid type anionic surfactant such as acid salt; primary higher alcohol sulfate ester salt, sulfate type anionic surfactant such as primary higher alcohol sulfate ester salt; primary higher alkyl Sulfate ester type anionic surfactants such as sulfate esters and secondary higher alkyl sulfates; primary higher alkyl sulfonates, secondary higher alkyl sulfonates, higher alkyl disulfonic acids Sulfonic acid type anionic surfactants such as salts, sulfated fats and sulfated fatty salts, sulfonated higher fatty acid salts; higher alkyl phosphates Phosphate-type anionic surfactants such as: alkylbenzene sulfonates, alkylphenol sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, alkylallylsulfonates such as alkyltetralin sulfonates; higher fatty acids Examples include amide sulfonated anionic surfactants such as alkylated sulfate esters of amides and alkylated sulfonates of higher fatty acid amides.
特に、陰イオン性界面活性剤が好ましい。陰イオン性界面活性剤の中では、アルキル硫酸エステル塩型陰オン性界面活性剤が好ましく、炭素数8〜30、特に炭素数12〜20のアルキル硫酸エステル塩型陰オン性界面活性剤がより好ましい。このようなアルキル硫酸エステル塩型陰イオン性界面活性剤としては、デシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。最も好ましいのはドデシル硫酸塩(典型的にはナトリウム塩)である。 In particular, an anionic surfactant is preferred. Among the anionic surfactants, alkyl sulfate ester type anionic surfactants are preferable, and alkyl sulfate ester type anionic surfactants having 8 to 30 carbon atoms, particularly 12 to 20 carbon atoms, are more preferable. preferable. Examples of such alkyl sulfate ester type anionic surfactants include sodium decyl sulfate, sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium cetyl sulfate and the like. Most preferred is dodecyl sulfate (typically the sodium salt).
また分散安定剤(d)は、油滴総面積あたり0.1〜10g/m2程度、好ましくは1〜5g/m2程度となるように使用すればよい。分散安定剤(d)濃度が余りに低いと開口部が形成されず、逆に余りに高いと乳化重合が併発し副生微粒子が生成し易くなるが、上記の範囲であればこのような問題は生じない。The dispersion stabilizer (d) is oil droplets total area per 0.1 to 10 g / m 2, preferably about may be used so that 1 to 5 g / m 2 approximately. If the dispersion stabilizer (d) concentration is too low, openings will not be formed. Conversely, if the dispersion stabilizer (d) concentration is too high, emulsion polymerization will occur simultaneously and by-product fine particles will be easily formed. Absent.
上記の範囲内で分散安定剤(d)の濃度を高くするほど、シェル表面積に占める開口部面積の比率が高くなる。
分散安定剤(d’)
本発明の第1の方法の第2の態様では、分散系調製工程において分散安定剤(d’)を使用する。このときの分散安定剤(d’)は、分子量20000以下のものに限られず、どのような分散安定剤でも使用できる。例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルイミド、ポリエチレンオキシド、ポリ(ハイドロオキシステアリン酸−g−メタクリル酸メチル−co−メタクリル酸)共重合体等の高分子分散安定剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。The higher the concentration of the dispersion stabilizer (d) within the above range, the higher the ratio of the opening area to the shell surface area.
Dispersion stabilizer (d ')
In the second aspect of the first method of the present invention, a dispersion stabilizer (d ′) is used in the dispersion preparation step. The dispersion stabilizer (d ′) at this time is not limited to those having a molecular weight of 20000 or less, and any dispersion stabilizer can be used. For example, polymer dispersion stabilizers such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylic acid, polyacrylimide, polyethylene oxide, poly (hydroxystearic acid-g-methyl methacrylate-co-methacrylic acid) copolymer, nonion -Based surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants and the like.
分散安定剤の使用量は、上記(a)、(b)、(c)及び(e)からなる均一溶液の1重量部に対して0.005〜1重量部程度、特に0.01〜0.1重量部程度とするのが好ましい。 The amount of the dispersion stabilizer used is about 0.005 to 1 part by weight, particularly 0.01 to 0 part per 1 part by weight of the homogeneous solution comprising the above (a), (b), (c) and (e). It is preferably about 1 part by weight.
また分散安定剤溶液の中で、分散安定剤の濃度は上記液滴が合一しないような濃度となるように適宜選択すればよい。一般に、分散安定剤溶液の濃度は、0.05〜5重量部程度、特に0.1〜1重量部程度の範囲に調製するのが好ましい。
水難溶性モノマー(a)
水難溶性モノマー(a)は、ラジカル重合性を有するオレフィン系不飽和モノマーであり、重合性反応基を2個以上有する多官能性モノマー、又はこのような多官能性モノマーと重合性反応基を1個有する単官能性モノマーとの混合物である。
<多官能性モノマー>
多官能性モノマーは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
多官能性モノマーとしては、重合性反応基、特に重合性2重結合を2個以上(特に、2〜4個)有する多官能性モノマーを例示できる。特に、重合性C=C2重結合を2個以上(特に、2〜4個)有する多官能性モノマーが好ましい。例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレートなどが挙げられる。Further, in the dispersion stabilizer solution, the concentration of the dispersion stabilizer may be appropriately selected so as to be a concentration at which the droplets do not coalesce. In general, the concentration of the dispersion stabilizer solution is preferably adjusted to a range of about 0.05 to 5 parts by weight, particularly about 0.1 to 1 part by weight.
Water-insoluble monomer (a)
The poorly water-soluble monomer (a) is an olefinic unsaturated monomer having radical polymerizability, and is a polyfunctional monomer having two or more polymerizable reactive groups, or such a polyfunctional monomer and a polymerizable reactive group. It is a mixture with monofunctional monomers.
<Multifunctional monomer>
A polyfunctional monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of the polyfunctional monomer include a polymerizable reactive group, particularly a polyfunctional monomer having two or more polymerizable double bonds (particularly 2 to 4). In particular, a polyfunctional monomer having two or more polymerizable C═C double bonds (particularly 2 to 4) is preferred. Examples thereof include divinylbenzene, divinylbiphenyl, divinylnaphthalene, diallyl phthalate, triallyl cyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and the like.
水難溶性モノマー(a)として、多官能性モノマーのみ使用する場合、特にジビニルベンゼンが好ましい。
<単官能性モノマー>
単官能性モノマーは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
単官能性モノマーとしては、例えば、モノビニル芳香族モノマー、アクリル系モノマー、ビニルエステル系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、モノオレフィン系モノマー、ハロゲン化オレフィン系モノマー、ジオレフィン等が挙げられる。When only the polyfunctional monomer is used as the poorly water-soluble monomer (a), divinylbenzene is particularly preferable.
<Monofunctional monomer>
A monofunctional monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of the monofunctional monomer include a monovinyl aromatic monomer, an acrylic monomer, a vinyl ester monomer, a vinyl ether monomer, a monoolefin monomer, a halogenated olefin monomer, and a diolefin.
上記モノビニル芳香族モノマーとしては、下記一般式(1)で表されるモノビニル芳香族炭化水素、低級(炭素数1〜4)アルキル基で置換されていてもよいビニルビフェニル、低級(炭素数1〜4)アルキル基で置換されていてもよいビニルナフタレン等が挙げられる。 Examples of the monovinyl aromatic monomer include a monovinyl aromatic hydrocarbon represented by the following general formula (1), a vinylbiphenyl optionally substituted with a lower (1 to 4 carbon) alkyl group, and a lower (1 to 1 carbon atom). 4) Vinyl naphthalene which may be substituted with an alkyl group.
[式中、R1は、水素原子、低級(炭素数1〜4)アルキル基又はハロゲン原子であり、R2は、水素原子、低級(炭素数1〜4)アルキル基、ハロゲン原子、−SO3Na基、低級(炭素数1〜4)アルコキシ基、アミノ基又はカルボキシル基を示す。]
上記一般式(1)において、R1は、水素原子、メチル基又は塩素原子が好ましく、R2は、水素原子、塩素原子、メチル基又は−SO3Na基であるのが好ましい。[Wherein, R 1 is a hydrogen atom, a lower (1 to 4 carbon atoms) alkyl group or a halogen atom, and R 2 is a hydrogen atom, a lower (1 to 4 carbon atoms) alkyl group, a halogen atom, —SO 2 3 represents a Na group, a lower (C1-4) alkoxy group, an amino group or a carboxyl group. ]
In the general formula (1), R 1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or a chlorine atom, and R 2 is preferably a hydrogen atom, a chlorine atom, a methyl group or a —SO 3 Na group.
上記一般式(1)で示されるモノビニル芳香族炭化水素の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等があげられる。 Specific examples of the monovinyl aromatic hydrocarbon represented by the general formula (1) include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, α-chlorostyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, Examples thereof include sodium styrene sulfonate.
更に、低級アルキル基で置換されていてもよいビニルビフェニル、低級アルキル基で置換されていてもよいビニルナフタレンとしては、ビニルビフェニル、メチル基、エチル基等の低級アルキル基で置換されているビニルビフェニル、ビニルナフタレン、メチル基、エチル基等の低級アルキル基で置換されているビニルナフタレン等を例示できる。これらモノビニル芳香族モノマーは、単独であるいは2種類以上併用することができる。 Furthermore, vinyl biphenyl which may be substituted with a lower alkyl group, and vinyl naphthalene which may be substituted with a lower alkyl group include vinyl biphenyl substituted with a lower alkyl group such as vinyl biphenyl, methyl group and ethyl group. And vinylnaphthalene substituted with a lower alkyl group such as vinylnaphthalene, methyl group, and ethyl group. These monovinyl aromatic monomers can be used alone or in combination of two or more.
また、上記アクリル系モノマーとしては、下記の一般式(2)で表されるアクリル系モノマーが挙げられる。 Moreover, as said acrylic monomer, the acrylic monomer represented by following General formula (2) is mentioned.
[式中、R3は、水素原子又は低級(炭素数1〜4)アルキル基を示し、R4は、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基、炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基、低級(炭素数1〜4)アミノアルキル基又はジ(C1−C4アルキル)アミノ−(C1−C4)アルキル基を示す。]
一般式(2)において、R3は、水素原子又はメチル基であるのが好ましく、R4は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、フェニル基、低級(炭素数1〜4)ヒドロキシアルキル基、低級(炭素数1〜4)アミノアルキル基が好ましい。Wherein, R 3 represents a hydrogen atom or a lower (1-4 carbon atoms) alkyl group, R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, a hydroxy 1 to 6 carbon atoms alkyl, lower (1-4 carbon atoms) amino alkyl group or a di (C 1 -C 4 alkyl) amino - (C 1 -C 4) an alkyl group. ]
In the general formula (2), R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group, or lower (1 to 4 carbon atoms) hydroxy. An alkyl group and a lower (C1-4) aminoalkyl group are preferred.
上記アクリル系モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルエキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸γ−ヒドロキシブチル、アクリル酸δ−ヒドロキシブチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸γ−アミノプロピル、アクリル酸γ−N,N−ジエチルアミノプロピル等が挙げられる。 Specific examples of the acrylic monomer include acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, β-hydroxyethyl acrylate, γ-hydroxybutyl acrylate, δ-hydroxybutyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, γ-aminopropyl acrylate, γ-N, N-diethylamino acrylate And propyl.
上記ビニルエステル系モノマーとしては、下記の一般式(3)で表されるものが挙げられる。 Examples of the vinyl ester monomer include those represented by the following general formula (3).
[式中、R5は水素原子又は低級(炭素数1〜4)アルキル基を示す。]
上記ビニルエステル系モノマーの具体例としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。[Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a lower (1 to 4 carbon atoms) alkyl group. ]
Specific examples of the vinyl ester monomer include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate and the like.
上記ビニルエーテル系モノマーとしては、下記の一般式(4)で表されるビニルエーテル系モノマーが挙げられる。 Examples of the vinyl ether monomer include vinyl ether monomers represented by the following general formula (4).
[R6は、炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基又はシクロヘキシル基を示す。]
上記ビニルエーテル系モノマーの具体例としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルn−ブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニルシクロヘキシルエーテル等が挙げられる。[R 6 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a cyclohexyl group. ]
Specific examples of the vinyl ether monomer include vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl n-butyl ether, vinyl phenyl ether, vinyl cyclohexyl ether and the like.
上記モノオレフィン系モノマーとしては、下記の一般式(5)で表されるものが挙げられる。 Examples of the monoolefin monomer include those represented by the following general formula (5).
[式中、R7及びR8は、水素原子又は低級(炭素数1〜4)アルキル基であり、それぞれ異なっていても同一でもよい。]
上記モノオレフィン系モノマーの具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1等が挙げられる。[In formula, R < 7 > and R < 8 > is a hydrogen atom or a lower (C1-C4) alkyl group, and may differ or may be the same respectively. ]
Specific examples of the monoolefin monomer include ethylene, propylene, butene-1, pentene-1, 4-methylpentene-1, and the like.
上記ハロゲン化オレフィン系モノマーとしては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデンをあげることができる。 Examples of the halogenated olefin-based monomer include vinyl chloride and vinylidene chloride.
さらに、ジオレフィン類である、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等も単官能性モノマーに含めることができる。 Furthermore, diolefins such as butadiene, isoprene, chloroprene and the like can also be included in the monofunctional monomer.
架橋性モノマーと共重合させる単官能性モノマーとしては、モノビニル芳香族モノマー、及びビニルエステル系モノマーが好ましい。 As the monofunctional monomer copolymerized with the crosslinkable monomer, a monovinyl aromatic monomer and a vinyl ester monomer are preferable.
架橋性モノマーと単官能性モノマーとの好適な組み合わせとしては、以下の組み合わせが挙げられる。 Suitable combinations of the crosslinkable monomer and the monofunctional monomer include the following combinations.
多官能性モノマーと単官能性モノマーとを併用する場合、多官能性モノマーの混合比率を、全体の5重量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは50重量%以上とすればよい。多官能性モノマーの使用量が余りに少ないと、形成される中空重合体粒子の中空部が真球状にならず、空隙率が低くなる恐れがあるが、上記の範囲であればこのような問題は生じない。
種重合体粒子(b)
この発明に用いられる種重合体粒子(b)は、上記(a)のモノマーに対し、溶解性ないしこれを吸収して膨潤する性質を有するものである。この種重合体粒子(b)において、「ないし」とは、モノマー(a)に対して溶解性を示すか、あるいは溶解性まで達しなくても少なくともモノマー(a)を吸収して膨潤する性質のものという意味である。When a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer are used in combination, the mixing ratio of the polyfunctional monomer may be 5% by weight or more, preferably 10% by weight or more, more preferably 50% by weight or more. If the amount of the polyfunctional monomer used is too small, the hollow portions of the formed hollow polymer particles may not be spherical and the porosity may be low. Does not occur.
Seed polymer particles (b)
The seed polymer particles (b) used in the present invention are soluble in the monomer (a) or have a property of absorbing and swelling the monomer. In this seed polymer particle (b), “to” means the property of being soluble in the monomer (a) or having the property of at least absorbing the monomer (a) and swelling without reaching the solubility. It means stuff.
この種重合体粒子(b)は、上記モノマー(a)の説明箇所で挙げたモノマーを、1種あるいは2種以上を重合して得られる重合体粒子である。種重合体粒子(b)を構成するモノマーは、上記例示した単官能性モノマーを使用すればよい。 This seed polymer particle (b) is a polymer particle obtained by polymerizing one or two or more of the monomers mentioned in the explanation of the monomer (a). The monomer which comprises seed polymer particle (b) should just use the monofunctional monomer illustrated above.
この種重合体粒子において、これの形成材料のモノマーと、上記(a)の単官能性モノマーは、同一系統の化合物であるのが一般的であるが、異なっていてもよい。 In this seed polymer particle, the monomer of the forming material and the monofunctional monomer (a) are generally compounds of the same system, but they may be different.
同一系統の場合の例をあげると、スチレン系重合体粒子(b)とスチレン系モノマー(a)との組合わせが挙げられ、異なる場合の例としては、アクリル系重合体粒子(b)とスチレン系モノマー(a)との組合わせがあげられる。 Examples of the case of the same system include a combination of styrene polymer particles (b) and styrene monomer (a), and examples of different cases include acrylic polymer particles (b) and styrene. The combination with a system monomer (a) is mention | raise | lifted.
また、上記種重合体粒子(b)は、通常、単分散又はほぼ単分散の粒度分布を有するものであり、その粒径は、一般に0.01〜50μm程度、好ましくは0.5〜20μm程度の範囲であればよい。このような種重合体粒子(b)は、一般の重合体粒子の製法である、分散重合法や乳化重合法により得ることができる。また、この他に、重合体を粉砕、分級して容易に得ることができる。このなかで、大きな粒子径を得ることができ、かつ単分散の粒度分布を得ることが可能な、分散重合法が好ましい。なお必要であれば、種重合体粒子(b)は種々の粒子径を有する粒子の集合物であっても構わない。
上記水難溶性有機溶媒(c)
水難溶性有機溶媒(c)は、上記のモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれらを膨潤させるものである。なお、この水難溶性有機溶媒(c)において、「ないし」は、種重合体粒子(b)の「ないし」と同じ意味である。The seed polymer particles (b) usually have a monodisperse or almost monodisperse particle size distribution, and the particle size is generally about 0.01 to 50 μm, preferably about 0.5 to 20 μm. It may be in the range. Such seed polymer particles (b) can be obtained by a dispersion polymerization method or an emulsion polymerization method, which are methods for producing general polymer particles. In addition, the polymer can be easily obtained by pulverization and classification. Among these, a dispersion polymerization method that can obtain a large particle size and can obtain a monodispersed particle size distribution is preferable. If necessary, the seed polymer particles (b) may be aggregates of particles having various particle sizes.
The poorly water-soluble organic solvent (c)
The poorly water-soluble organic solvent (c) dissolves or swells the polymer formed from the monomer (a) and the seed polymer particles (b). In the poorly water-soluble organic solvent (c), “to” has the same meaning as “to” of the seed polymer particles (b).
水難溶性有機溶媒(c)としては、トルエン,キシレン,ベンゼン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル,酢酸ブチル等のエステル類、ヘキサン,ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒をあげることができる。このなかでも、トルエン,キシレン等の芳香族系溶媒が好ましい。
油溶性重合開始剤(e)
油溶性重合開始剤(e)は、種重合体粒子(b)内部に吸収されたモノマー(a)等の重合を開始させるものである。したがって、この重合性開始剤(e)としては、油溶性のものを使用すればよい。Examples of the poorly water-soluble organic solvent (c) include aromatic solvents such as toluene, xylene and benzene, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane. Of these, aromatic solvents such as toluene and xylene are preferred.
Oil-soluble polymerization initiator (e)
The oil-soluble polymerization initiator (e) initiates polymerization of the monomer (a) and the like absorbed inside the seed polymer particles (b). Therefore, what is necessary is just to use an oil-soluble thing as this polymeric initiator (e).
このような、油溶性重合開始剤(e)としては、例えば、ラジカル重合開始剤である、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物や、クメンヒドロペルオキシド,t−ブチルヒドロペルオキシド,ジクミルペルオキシド,ジ−t−ブチルペルオキシド,過酸化ベンゾイル,過酸化ラウロイル等の過酸化物等のモノマーに可溶なものがあげられる。また、紫外線等の光により重合開始する光重合開始剤を用いてもよい。このような光重合開始剤としては、油溶性であれば、特に制限するものではなく、従来から使用されているものがあげられる。
水溶性重合禁止剤
本発明の第1の開口中空微粒子の製造方法では、水溶性重合禁止剤を使用することが好ましい。すなわち、分散系に対するモノマー(a)の溶解度を低下させることにより、このモノマー(a)が種重合体粒子(b)中に強制的に吸収され、分散媒部(連続相)中にはほとんど存在しなくなる。しかし、わずかながら分散媒部に残存するものがあり、これが重合すると微小重合体粒子が生じることとなる。この結果、得られる中空重合体粒子の粒径分布が不均一になるおそれがある。したがって、上記水溶性重合禁止剤を用いることにより、分散媒部でのモノマー(a)の重合が防止され、得られる中空重合体粒子の粒度分布が、より均一なものとなる。なお、この重合禁止剤は水溶性であるため、種重合体粒子(b)中に吸収されることはなく、種重合体粒子(b)中での重合反応を阻害するおそれはない。Examples of the oil-soluble polymerization initiator (e) include radical polymerization initiators such as azo compounds such as azobisisobutyronitrile, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, Those soluble in monomers such as peroxides such as di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide, and lauroyl peroxide. Moreover, you may use the photoinitiator which starts superposition | polymerization by light, such as an ultraviolet-ray. Such a photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is oil-soluble, and includes those conventionally used.
Water-soluble polymerization inhibitor In the first method for producing hollow fine particles of the present invention, it is preferable to use a water-soluble polymerization inhibitor. That is, by reducing the solubility of the monomer (a) in the dispersion, the monomer (a) is forcibly absorbed in the seed polymer particles (b) and almost exists in the dispersion medium part (continuous phase). No longer. However, there is a slight amount remaining in the dispersion medium portion, and when this is polymerized, fine polymer particles are produced. As a result, the resulting hollow polymer particles may have a non-uniform particle size distribution. Therefore, by using the water-soluble polymerization inhibitor, the polymerization of the monomer (a) in the dispersion medium part is prevented, and the particle size distribution of the resulting hollow polymer particles becomes more uniform. In addition, since this polymerization inhibitor is water-soluble, it is not absorbed in the seed polymer particles (b), and there is no possibility of inhibiting the polymerization reaction in the seed polymer particles (b).
上記水溶性重合禁止剤は、水溶性でしかも上記モノマー(a)に不溶であれば、特に制限するものではない。このような水溶性重合禁止剤としては、例えば、無機重合禁止剤および有機重合禁止剤があげられる。上記無機重合禁止剤としては、亜硝酸,チオシアン酸,イソチオシアン酸等のアルカリ金属塩,アルカリ土類金属塩,アンモニウム塩,ホスフィン酸等のアルカリ金属塩,アルカリ土類金属塩等の無機酸の塩類や、ナトリウム,カリウム等の臭化物、ナトリウム,カリウム,カルシウム,アンモニウム等のヨウ化物等のハロゲン化物、あるいは遷移金属イオンをあげることができる。また、上記有機重合禁止剤としては、水溶性のハイドロキノン類,カテコール類,アミン類やニトロ化合物をあげることができる。
親水性溶媒(f)
つぎに、この分散系の溶媒となる親水性溶媒(f)について説明する。The water-soluble polymerization inhibitor is not particularly limited as long as it is water-soluble and insoluble in the monomer (a). Examples of such water-soluble polymerization inhibitors include inorganic polymerization inhibitors and organic polymerization inhibitors. Examples of the inorganic polymerization inhibitors include alkali metal salts such as nitrous acid, thiocyanic acid and isothiocyanic acid, alkali metal salts such as alkaline earth metal salts, ammonium salts and phosphinic acid, and salts of inorganic acids such as alkaline earth metal salts. And a bromide such as sodium and potassium, a halide such as iodide such as sodium, potassium, calcium and ammonium, or a transition metal ion. Examples of the organic polymerization inhibitor include water-soluble hydroquinones, catechols, amines and nitro compounds.
Hydrophilic solvent (f)
Next, the hydrophilic solvent (f) serving as a solvent for the dispersion system will be described.
親水性溶媒(f)としては、メタノール,エタノール,イソプロパノール等の低級アルコール;エチレングリコール,プロピレングリコール,ブタンジオール,ジエチレングリコール,トリエチレングリコール等の多価アルコール;メチルセロソルブ,エチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトン,メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;ギ酸メチル等のエステル類のような親水性有機溶媒があげられる。 Examples of the hydrophilic solvent (f) include lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol and triethylene glycol; cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, acetone And hydrophilic organic solvents such as ketones such as methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; esters such as methyl formate.
このような親水性溶媒(f)は、上記モノマー(a)および上記種重合体粒子(b)の種類に応じて適宜決定される。すなわち、上記モノマー(a)を溶解しかつこの重合体および上記種重合体粒子(b)を溶解しないものを、選択する必要があるからである。上記親水性溶媒(f)のなかで、上記(a)のモノマーの溶解性に優れ、かつ水と任意の割合で配合できるという理由から、エタノール等の低級アルコールを使用することが好ましい。 Such a hydrophilic solvent (f) is appropriately determined according to the types of the monomer (a) and the seed polymer particles (b). That is, it is necessary to select one that dissolves the monomer (a) and does not dissolve the polymer and the seed polymer particles (b). Among the hydrophilic solvents (f), it is preferable to use a lower alcohol such as ethanol because the monomer (a) is excellent in solubility and can be blended with water at an arbitrary ratio.
また本発明の第1の方法における親水性溶媒(f)には、水も含まれる。例えば上記の親水性有機溶媒は、それ単独で用いることができるが、水と組み合わせて用いてもよい。水の混合比率はモノマー(a)の溶解性を大きく低下させてはいけないので、親水性溶媒(f)の全量に対して通常20〜50重量%程度である。逆に、モノマー(a)の重合工程ではできるだけモノマー(a)の溶解度が低いことが望ましいので可能な限り多くの水を配合することが好ましい、場合によっては種粒子に疎水性モノマーを吸収させた後に水に媒体置換してもよい。
その他の使用成分
この発明の中空重合体粒子の製法において、着色剤,各種顔料,離型剤等の各種添加剤を用いることも可能である。
各工程
<第1の態様>
まず、親水性溶媒(f)に、モノマー(a)を溶解させモノマー溶液を調製する。このモノマー(a)の使用量は、親水性溶媒(f)およびモノマー(a)の種類によって相違するが、通常親水性溶媒に対して1〜30重量%程度とすればよい。The hydrophilic solvent (f) in the first method of the present invention includes water. For example, the above hydrophilic organic solvent can be used alone, but may be used in combination with water. Since the water mixing ratio should not greatly reduce the solubility of the monomer (a), it is usually about 20 to 50% by weight with respect to the total amount of the hydrophilic solvent (f). On the contrary, in the polymerization step of the monomer (a), it is desirable that the solubility of the monomer (a) is as low as possible. Therefore, it is preferable to add as much water as possible. In some cases, the seed particles absorb the hydrophobic monomer. The medium may be replaced with water later.
Other components used In the process for producing the hollow polymer particles of the present invention, various additives such as a colorant, various pigments and a release agent can be used.
Each process
<First aspect>
First, the monomer (a) is dissolved in the hydrophilic solvent (f) to prepare a monomer solution. The amount of the monomer (a) used varies depending on the type of the hydrophilic solvent (f) and the monomer (a), but is usually about 1 to 30% by weight with respect to the hydrophilic solvent.
つぎに、この溶液に、種重合体粒子(b),水不溶性溶媒(c)、分散安定剤(d),重合開始剤(e),及び必要に応じて水溶性重合禁止剤を添加する。 Next, seed polymer particles (b), a water-insoluble solvent (c), a dispersion stabilizer (d), a polymerization initiator (e), and, if necessary, a water-soluble polymerization inhibitor are added to this solution.
上記種重合体粒子(b)の添加量は、目的とする中空重合体粒子の粒径によって相違する。すなわち、中空重合体粒子は、種重合体粒子(b)が、増大して形成されるため、種重合体粒子(b)の粒子径をn倍に増大するためには、n3倍のモノマー(a)を必要とする。したがって、種重合体粒子(b)の配合割合は、分散系中のモノマー(a)と水難溶性有機溶媒(c)との合計量に対し、一般に、重量比で、1:1〜1:104、好ましくは、1:10〜1:103の範囲である。The addition amount of the seed polymer particles (b) varies depending on the particle size of the target hollow polymer particles. That is, since the hollow polymer particles are formed by increasing the seed polymer particles (b), n 3 times as many monomers are used to increase the particle diameter of the seed polymer particles (b) n times. (A) is required. Therefore, the blending ratio of the seed polymer particles (b) is generally 1: 1 to 1:10 in a weight ratio with respect to the total amount of the monomer (a) and the hardly water-soluble organic solvent (c) in the dispersion. 4 , preferably in the range of 1:10 to 1:10 3 .
また、この種重合体粒子(b)の分散系(親水性溶媒(f)、水難溶性モノマー(a)、種重合体粒子(b)、水不溶性溶媒(c)、分散安定剤(d)及び油溶性重合開始剤(e)からなる)に対する配合割合は、通常0.01〜50重量%程度、好ましくは、0.1〜20重量%程度の範囲とすればよい。 Further, a dispersion of the seed polymer particles (b) (hydrophilic solvent (f), poorly water-soluble monomer (a), seed polymer particles (b), water-insoluble solvent (c), dispersion stabilizer (d) and The blending ratio with respect to the oil-soluble polymerization initiator (e) is usually about 0.01 to 50% by weight, preferably about 0.1 to 20% by weight.
水難溶性溶媒(c)の使用量は、水難溶性モノマーに対して通常10〜1000重量%程度、好ましくは50〜500重量%程度とすればよい。 The amount of the hardly water-soluble solvent (c) used is usually about 10 to 1000% by weight, preferably about 50 to 500% by weight, based on the hardly water-soluble monomer.
また、分散安定剤(d)の配合割合は、前述した通りである。 The blending ratio of the dispersion stabilizer (d) is as described above.
重合開始剤(e)の配合割合は、モノマー(a)に対し、0.001〜10重量%程度、好ましくは0.01〜5重量%程度とすればよい。 The blending ratio of the polymerization initiator (e) is about 0.001 to 10% by weight, preferably about 0.01 to 5% by weight, based on the monomer (a).
重合禁止剤の配合割合は、後記のシード重合を行う分散系に対し、通常0.0001〜0.1重量%程度、好ましくは0.001〜0.05重量%程度とすればよい。 The blending ratio of the polymerization inhibitor is usually about 0.0001 to 0.1% by weight, preferably about 0.001 to 0.05% by weight, based on the dispersion system for seed polymerization described later.
次に、この分散液において、上記モノマー(a)等の溶解度を低下させる。この溶解度を低下させる手段としては、例えば、分散系に水を加える方法、分散系全体の温度を低下させる方法があげられる。分散系に水を加える方法では、完全又はほぼ完全に水に媒体置換してもよい。また、親水性溶媒(f)として親水性有機溶媒と水との混合物を用いる場合は、上記親水性有機溶媒を蒸発させて相対的に水の濃度を高めてもよい。好ましいのは、分散系に水を加え、さらに分散系の温度を低下させる2段階で行う方法である。 Next, the solubility of the monomer (a) and the like is reduced in this dispersion. Examples of means for reducing the solubility include a method of adding water to the dispersion and a method of reducing the temperature of the entire dispersion. In the method of adding water to the dispersion, the medium may be replaced with water completely or almost completely. When a mixture of a hydrophilic organic solvent and water is used as the hydrophilic solvent (f), the hydrophilic organic solvent may be evaporated to relatively increase the water concentration. Preferred is a method in which water is added to the dispersion and the temperature of the dispersion is further lowered in two steps.
このように、モノマー(a)等の溶解度を低下させることにより、モノマー(a),水難溶性有機溶媒(b),及び油溶性重合開始剤(e)3の成分が、種重合体粒子(b)中に強制的に吸収される。この結果、種重合体粒子(b)が膨潤する。このとき、水難溶性有機溶媒(c)は、種重合体粒子(b)を溶解するため、種重合体粒子(b)において、この種重合体粒子(b)の溶解成分と、上記モノマー(a),水難溶性有機溶媒(c),及び油溶性重合開始剤(e)が混在するようになる。そして、この吸収割合は、モノマー(a)の場合、モノマー(a)全体に対し、50%以上であり、好ましくは90%以上である。この吸収率の調整は、モノマー(a)の溶解度低下の程度を変化させることにより行うことができる。 Thus, by reducing the solubility of the monomer (a) and the like, the components of the monomer (a), the poorly water-soluble organic solvent (b), and the oil-soluble polymerization initiator (e) 3 are converted into seed polymer particles (b ) Is forcibly absorbed in. As a result, the seed polymer particles (b) swell. At this time, since the poorly water-soluble organic solvent (c) dissolves the seed polymer particles (b), in the seed polymer particles (b), the dissolving component of the seed polymer particles (b) and the monomer (a ), A poorly water-soluble organic solvent (c), and an oil-soluble polymerization initiator (e). And in the case of a monomer (a), this absorption ratio is 50% or more with respect to the whole monomer (a), Preferably it is 90% or more. The adjustment of the absorptance can be performed by changing the degree of decrease in the solubility of the monomer (a).
つぎに、上記種重合体粒子(b)中に吸収されたモノマー(a)をシード(種)重合させる。この重合は、一般に、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で−30℃〜90℃程度、好ましくは、30〜80℃程度の範囲で行えばよい。この重合反応は、重合開始剤(e)の作用により起こる。また、重合時間は、吸収されたモノマー(a)の種類等により異なるが、一般に、0.1〜30時間程度が適当である。 Next, the monomer (a) absorbed in the seed polymer particles (b) is seed-polymerized. In general, this polymerization may be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas at a temperature of about −30 ° C. to 90 ° C., and preferably about 30 to 80 ° C. This polymerization reaction occurs by the action of the polymerization initiator (e). In addition, the polymerization time varies depending on the type of the absorbed monomer (a) and the like, but generally about 0.1 to 30 hours is appropriate.
この膨潤とシード重合とからなる操作は、例えば、一回のみ行ってもよいし、粒子が所定の粒径に成長するまで複数回にわたって行ってもよい。 This operation consisting of swelling and seed polymerization may be performed only once, for example, or may be performed a plurality of times until the particles grow to a predetermined particle size.
以上の操作により、主にモノマー(a)の重合体又は共重合体を含み、さらに種重合体粒子(b)の構成重合体又は共重合体を含むシェルと、中空部分とを有し、シェルの一部が開口した開口中空微粒子が得られる。 By the above operation, the shell mainly contains the polymer or copolymer of the monomer (a), and further contains the constituent polymer or copolymer of the seed polymer particle (b), and the hollow portion, Open hollow microparticles with a part of the opening being obtained.
また、このシード重合反応の際に、前述のように水溶性重合禁止剤を用いれば、分散媒部に残存するモノマー(a)の重合反応が起こらない。この結果、粒度分布の不均一の一因となる微小重合粒子の生成を防止することができるようになる。このようにして、単一で真球状中空部を有する開口した中空微粒子を作製することができる。 Further, in the seed polymerization reaction, if a water-soluble polymerization inhibitor is used as described above, the polymerization reaction of the monomer (a) remaining in the dispersion medium portion does not occur. As a result, it is possible to prevent the formation of fine polymer particles that contribute to the unevenness of the particle size distribution. In this manner, open hollow fine particles having a single true spherical hollow portion can be produced.
また、このようにして得られた開口中空微粒子は、分散液(サスペンジョン)のままで使用してもよく、また濾過し必要に応じて水洗した後、粉黛の形態で、各種用途に供することができる。さらに、サスペンジョンや粉黛の形態の微粒子を、自然蒸発や減圧処理等により乾燥してもよい。
<第2の態様>
第2の態様では、分散系調製工程においては、分散安定剤(d)の添加に代えて、水難溶性モノマー(a)、水難溶性有機溶媒(c)、及び油溶性重合開始剤(e)が溶解した親水性溶媒(f)中に種重合体粒子(b)を均一分散させることができるだけの分散安定剤(d’)を添加する。In addition, the open hollow fine particles obtained in this way may be used as a dispersion (suspension), or filtered and washed with water if necessary, and then used in various forms in the form of powder. it can. Furthermore, the fine particles in the form of suspension or powder may be dried by natural evaporation, reduced pressure treatment or the like.
<Second aspect>
In the second aspect, in the dispersion preparation step, instead of adding the dispersion stabilizer (d), a poorly water-soluble monomer (a), a poorly water-soluble organic solvent (c), and an oil-soluble polymerization initiator (e) A dispersion stabilizer (d ′) capable of uniformly dispersing the seed polymer particles (b) in the dissolved hydrophilic solvent (f) is added.
また、分散系におけるモノマー(a)の濃度を低下させる工程の後、例えば水に媒体置換し、水難溶性モノマー(a)の重合工程の前に、この分散液に分散安定剤(d)を添加する。 Further, after the step of reducing the concentration of the monomer (a) in the dispersion, for example, the medium is replaced with water, and the dispersion stabilizer (d) is added to the dispersion before the polymerization step of the poorly water-soluble monomer (a). To do.
このときの分散安定剤(d)の添加量は、分散安定剤(d)の合計使用量が油滴総面積あたり0.1〜10g/m2程度、好ましくは1〜5g/m2程度となるようにすればよい。即ち、分散系調製工程で、高分子分散安定剤(d’)を使用する場合は、このとき、分散安定剤(d)を油滴総面積あたり0.1〜10g/m2程度、好ましくは1〜5g/m2程度となるように添加すればよい。また、分散系調製工程で、分散安定剤(d)を使用する場合は、このときの使用量は、分散系調製工程での添加量との合計が油滴総面積あたり0.1〜10g/m2程度、好ましくは1〜5g/m2程度となるようにすればよい。
(II)本発明の第1の開口中空微粒子
本発明の第1の開口中空微粒子は、開口部を有するシェルと中空部分とを備え、シェルが多官能性モノマーの重合体若しくは共重合体と単官能性モノマーの重合体又は共重合体との混合物、又は、多官能性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体と単官能性モノマーの重合体又は共重合体との混合物を含む。The addition amount of the dispersion stabilizer in this case (d) is the total usage 0.1 to 10 g / m 2 approximately per oil droplet total area of the dispersion stabilizer (d), and preferably 1 to 5 g / m 2 degree What should I do. That is, when the polymer dispersion stabilizer (d ′) is used in the dispersion preparation step, at this time, the dispersion stabilizer (d) is about 0.1 to 10 g / m 2 per total area of the oil droplets, preferably What is necessary is just to add so that it may become about 1-5 g / m < 2 >. In addition, when the dispersion stabilizer (d) is used in the dispersion system preparation step, the amount used at this time is 0.1 to 10 g / total oil droplet total area with the addition amount in the dispersion system preparation step. m 2, preferably about may be such that the 1 to 5 g / m 2 approximately.
(II) First Open Hollow Fine Particle of the Present Invention The first open hollow fine particle of the present invention comprises a shell having an opening and a hollow portion, and the shell is a polymer or copolymer of a polyfunctional monomer and a single unit. It includes a mixture of a polymer or copolymer of a functional monomer, or a mixture of a copolymer of a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer and a polymer or copolymer of a monofunctional monomer.
上記の単官能性モノマーの重合体又は共重合体は、重合体粒子(b)の構成成分である。種重合体粒子(b)の使用量が、水難溶性モノマー(a)の使用量に対して無視出来る程度に少ない場合は、実質的に、シェルには単官能性モノマーの重合体又は共重合体は含まれないと同然である。 The polymer or copolymer of the above monofunctional monomer is a constituent component of the polymer particle (b). When the amount of seed polymer particles (b) used is negligibly small relative to the amount of poorly water-soluble monomer (a) used, the shell is substantially a monofunctional monomer polymer or copolymer. Is not included.
開口部は、通常単独である。開口部表面積は、分散安定剤(d)の種類及び使用量によって異なるが、通常、開口部がないと仮定した場合のシェル表面積の10−3〜20%程度を占める。この範囲内で、分散安定剤(d)の種類に応じてその使用量を調節することにより、開口部面積を任意に調節することができる。The opening is usually single. The surface area of the opening varies depending on the type and amount of the dispersion stabilizer (d), but usually occupies about 10 −3 to 20% of the shell surface area when there is no opening. Within this range, the opening area can be arbitrarily adjusted by adjusting the amount of use according to the type of the dispersion stabilizer (d).
平均粒子径は、一般に、0.1〜50μm程度、好ましくは1〜10μm程度の範囲である。そして、この粒径分布は、通常、単分散の均一なものである。 The average particle diameter is generally in the range of about 0.1 to 50 μm, preferably about 1 to 10 μm. This particle size distribution is usually monodisperse and uniform.
また、本発明の第1の開口中空微粒子のシェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の中空部分の容積比率は、平均で、5〜80%程度、特に10〜50%程度である。 Moreover, the volume ratio of the hollow part when it is assumed that no opening is formed in the shell of the first open hollow fine particles of the present invention is about 5 to 80%, particularly about 10 to 50% on average. .
本明細書において、「中空部分の容積比率」Aは、下記の式により算出されるものである。 In the present specification, the “volume ratio of the hollow portion” A is calculated by the following equation.
A(%)=(rh/rp)3×100
(式中、rhは、開口中空微粒子の中空部分の半径(シェルの内径の1/2)であり、rpは、開口中空微粒子の半径(シェルの外径の1/2)である。)
なお、この発明において、中空重合体粒子の中空とは、中空部になにも存在しない場合だけでなく、上記水難溶性有機溶媒(c)等が中空部に存在している場合も含む趣旨である。
本発明において、平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は、200個の微粒子について、光学顕微鏡により測定した粒子径の平均値である。
(III)本発明の第2の開口中空微粒子の製造方法
本発明の第2の開口中空微粒子の製造方法は、分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤の水溶液中に、(A)架橋性モノマー又は架橋性モノマー及び単官能性モノマー、(B)上記モノマーを重合又は共重合して得られる重合体又は共重合体に対して相溶性が低く、かつ水難溶性である溶媒、及び(C)開始剤を含む混合物を分散させ、懸濁重合を行う方法である(第1の態様)。A (%) = (rh / rp) 3 × 100
(In the formula, rh is the radius of the hollow portion of the open hollow fine particles (1/2 of the inner diameter of the shell), and rp is the radius of the open hollow fine particles (1/2 of the outer diameter of the shell).)
In the present invention, the hollow of the hollow polymer particles is intended to include not only the case where nothing exists in the hollow part but also the case where the poorly water-soluble organic solvent (c) and the like are present in the hollow part. is there.
In the present invention, the average particle diameter, the shell thickness, and the volume ratio of the hollow portion are average values of particle diameters measured with an optical microscope for 200 fine particles.
(III) Production method of second open hollow fine particles of the present invention The second open hollow fine particle production method of the present invention is an aqueous dispersion stabilizer solution having a molecular weight of 20000 or less and having an ionic or nonionic surface active ability. (A) Crosslinkable monomer or crosslinkable monomer and monofunctional monomer, (B) Low compatibility with polymers or copolymers obtained by polymerizing or copolymerizing the above monomers, and poorly water-soluble And (C) a mixture containing an initiator is dispersed to perform suspension polymerization (first embodiment).
本発明の第2の開口中空微粒子の製造方法としては、以下の第2の態様もある。即ち、分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤の水溶液中に、(A)架橋性モノマー又は架橋性モノマー及び単官能性モノマー、(B’)水難溶性溶媒、(D)モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーに対する相溶性が低く、かつ補助ポリマーと水との間の界面張力(γp)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γq)(mN/m)との関係がγp≧γqである補助ポリマー、及び(C)開始剤を含む混合物を分散させ、懸濁重合を行う方法である。
分散安定剤
使用可能な分散安定剤の種類については、本発明の第1の方法の第1の態様の分散安定剤(d)について説明した通りである。また、その資料量は、油滴総面積あたり0.1〜10g/m2程度、好ましくは1〜5g/m2程度となるように使用すればよい。分散安定剤濃度が余りに低いと開口部が形成され難く、逆に余りに高いと乳化重合が併発し副生微粒子が生成し易いが、上記の範囲あればこのような問題は生じない。
モノマー
架橋性モノマー及び単官能性モノマーは疎水性であることが好ましいが、通常はこの要件は満たされる。The method for producing the second open hollow fine particles of the present invention also includes the following second aspect. That is, in an aqueous solution of a dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less, (A) a crosslinkable monomer or a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer, (B ′) a poorly water-soluble solvent, (D) The compatibility with the polymer obtained by polymerizing or copolymerizing the monomer is low, and the interfacial tension (γ p ) (mN / m) between the auxiliary polymer and water is polymerized or copolymerized. Suspension polymerization is carried out by dispersing a mixture containing an auxiliary polymer in which the relationship between the resulting polymer and water and the interfacial tension (γ q ) (mN / m) is γ p ≧ γ q , and (C) an initiator. Is the way to do.
The type of dispersion stabilizer available dispersion stabilizer are as described for the first aspect of the dispersion stabilizer of the first method of the present invention (d). Moreover, the article weight, the oil droplets total area per 0.1 to 10 g / m 2, preferably about may be used so that 1 to 5 g / m 2 approximately. If the dispersion stabilizer concentration is too low, it is difficult to form openings, whereas if it is too high, emulsion polymerization occurs simultaneously and by-product fine particles are likely to be produced. However, such a problem does not occur in the above range.
The monomer crosslinking monomer and monofunctional monomer are preferably hydrophobic, but this requirement is usually met.
モノマーとしては、架橋性モノマーを使用するか、又は架橋性モノマーと単官能性モノマーとを使用する。モノマーとして架橋性モノマーのみ使用する場合には、得られる開口中空微粒子は極めて高強度のものとなる。 As the monomer, a crosslinkable monomer is used, or a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer are used. When only a crosslinkable monomer is used as the monomer, the obtained open hollow fine particles have extremely high strength.
また、モノマー成分が架橋性モノマーと単官能性モノマーとの混合物である場合には、両者の混合比率を調整することにより、得られる開口中空微粒子の強度を任意に設定できる。架橋性モノマーの含有比率を高くするほど微粒子は高強度のものとなる。 When the monomer component is a mixture of a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer, the strength of the obtained open hollow fine particles can be arbitrarily set by adjusting the mixing ratio of the two. The finer the particles, the higher the content of the crosslinkable monomer.
架橋性モノマーと単官能性モノマーとを併用する場合、架橋性モノマーの比率は、単官能性モノマーと架橋性モノマーとの合計量に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、50重量%以上がさらにより好ましい。 When the crosslinkable monomer and the monofunctional monomer are used in combination, the ratio of the crosslinkable monomer is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more based on the total amount of the monofunctional monomer and the crosslinkable monomer. Preferably, 50% by weight or more is even more preferable.
架橋性モノマーとしては、例えば、本発明の第1の方法で例示した多官能性モノマーを使用できる。特に、ジビニルベンゼンおよびエチレングリコールジメタクリレートなどが好ましく、最も好ましいのはジビニルベンゼンである。架橋性モノマーは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。 As the crosslinkable monomer, for example, the polyfunctional monomer exemplified in the first method of the present invention can be used. In particular, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate and the like are preferable, and divinylbenzene is most preferable. A crosslinkable monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
単官能性モノマーも、例えば、本発明の第1の方法で例示した単官能性モノマーを使用できる。単官能性モノマーは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。 As the monofunctional monomer, for example, the monofunctional monomer exemplified in the first method of the present invention can be used. A monofunctional monomer can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
架橋性モノマーと共重合させる単官能性モノマーとしては、モノビニル芳香族モノマー、アクリル系モノマー、ビニルエステル系モノマーおよびビニルエーテル系モノマーなどが好ましく、モノビニル芳香族モノマー、アクリル系モノマーおよびビニルエステル系モノマーがより好ましい。特に好ましいのは、スチレン、メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸ブチルなどである。 As the monofunctional monomer to be copolymerized with the crosslinkable monomer, monovinyl aromatic monomer, acrylic monomer, vinyl ester monomer, and vinyl ether monomer are preferable, and monovinyl aromatic monomer, acrylic monomer, and vinyl ester monomer are more preferable. preferable. Particularly preferred are styrene, methyl methacrylate and butyl methacrylate.
架橋性モノマーと単官能性モノマーとを併用する場合の両者の好適な組み合わせとしては、架橋性モノマーであるジビニルベンゼンと、単官能性モノマーであるスチレン単独、アクリル酸エステル単独、メタクリル酸エステル単独、スチレンおよびアクリル酸エステル、スチレンおよびメタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、スチレンおよびアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルとの組合わせなどが挙げられる。
溶媒
<第1の態様の溶媒(B)>
溶媒(B)としては、上記モノマーの重合体又は共重合体に対して相溶性が低く、かつ水難溶性の溶媒を使用する。より詳しくは、溶媒と水との間の界面張力(γx)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γy)(mN/m)との関係が、γx≧γyであるような溶媒を使用すればよい。これにより、モノマーが重合して水との界面に吸着される場合に、重合体又は共重合体の方が溶媒より水との界面に吸着され易くなり、その結果、中空部分を有する微粒子が得られる。As a suitable combination of both when using a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer in combination, divinylbenzene as a crosslinkable monomer and styrene as a monofunctional monomer alone, acrylate ester alone, methacrylate ester alone, Examples include styrene and acrylic acid esters, styrene and methacrylic acid esters, acrylic acid esters and methacrylic acid esters, combinations with styrene and acrylic acid esters and methacrylic acid esters, and the like.
solvent
<Solvent (B) of the first aspect>
As the solvent (B), a solvent that has low compatibility with the polymer or copolymer of the monomer and is hardly water soluble is used. More particularly, the interfacial tension (γ x) (mN / m ) between the solvent and water, interfacial tension between the polymer and water obtained by monomer polymerization or copolymerization to (γ y) (mN / A solvent having a relationship with m) such that γ x ≧ γ y may be used. As a result, when the monomer is polymerized and adsorbed at the interface with water, the polymer or copolymer is more easily adsorbed at the interface with water than the solvent, and as a result, fine particles having hollow portions are obtained. It is done.
このような溶媒としては、例えば、炭素数8〜18、特に炭素数12〜18の脂肪族溶媒、特に脂肪族炭化水素系溶媒を使用できる。 As such a solvent, for example, an aliphatic solvent having 8 to 18 carbon atoms, particularly 12 to 18 carbon atoms, particularly an aliphatic hydrocarbon solvent can be used.
上記のγx≧γyの関係を充たす、重合体又は共重合体と溶媒との組み合わせとしては、例えばポリジビニルベンゼンとヘキサデカンとの組み合わせ、ポリジビニルベンゼンとドデカンとの組み合わせ,ポリジビニルベンゼンとヘキサデカンとの組み合わせ、及びポリジビニルベンゼンとドデカンとの組み合わせ等が挙げられる。Examples of combinations of a polymer or copolymer and a solvent that satisfy the above-described relationship of γ x ≧ γ y include, for example, a combination of polydivinylbenzene and hexadecane, a combination of polydivinylbenzene and dodecane, and a polydivinylbenzene and hexadecane. And a combination of polydivinylbenzene and dodecane.
本明細書において、溶媒と重合体又は共重合体との相溶性は、次の方法で測定したものである。即ち、原料であるモノマーと溶媒とを適当な重量比率で含むモノマー溶液に、開始剤(モノマー成分に対して2重量%)を添加し、30℃、窒素ガス雰囲気中で、モノマー成分の重合反応を起こさせる。この反応を光路長1cmの石英ガラスセル内で行い、波長550nmの光を照射した場合の光透過率を経時的に測定する。溶媒の濃度を増加させていくと、当初約100%であった透過率が、ポリマーが相分離することによって重合時間経過時に急激に0%近くまで低下する。この場合に、溶媒とポリマーとの相溶性が低いと0%近くまで低下するが、溶媒とポリマーとの相溶性が高いと透過率はほとんど低下しない。また、溶媒とポリマーとの相溶性が低いほど、重合開始から透過率の低下が起こるまでの時間が短くなる。 In the present specification, the compatibility between the solvent and the polymer or copolymer is measured by the following method. That is, an initiator (2% by weight with respect to the monomer component) is added to a monomer solution containing the raw material monomer and solvent in an appropriate weight ratio, and the polymerization reaction of the monomer component is performed in a nitrogen gas atmosphere at 30 ° C. Wake up. This reaction is carried out in a quartz glass cell having an optical path length of 1 cm, and the light transmittance is measured over time when irradiated with light having a wavelength of 550 nm. As the concentration of the solvent is increased, the transmittance, which was about 100% at the beginning, rapidly decreases to near 0% as the polymerization time elapses due to phase separation of the polymer. In this case, when the compatibility between the solvent and the polymer is low, it decreases to near 0%, but when the compatibility between the solvent and the polymer is high, the transmittance hardly decreases. Further, the lower the compatibility between the solvent and the polymer, the shorter the time from the start of polymerization until the decrease in transmittance occurs.
ポリマーに対して低い相溶性を有する溶媒としては、前記方法で透過率を測定した場合に、モノマーの重合率が1〜10%程度、好ましくは1〜5%程度で透過率の低下が起こる溶媒が挙げられる。 As a solvent having low compatibility with the polymer, when the transmittance is measured by the above method, the polymerization rate of the monomer is about 1 to 10%, preferably about 1 to 5%, and the transmittance is lowered. Is mentioned.
また、本明細書において、界面張力は、ASTM−971−50において規定されるデュヌイの白金リング法で測定した値である。 In the present specification, the interfacial tension is a value measured by Dunui's platinum ring method as defined in ASTM-971-50.
溶媒の使用量は、広い範囲から選択できるが、一般にはモノマー1重量部に対して、0.05〜4重量部程度が好ましく、0.1〜1重量部程度がより好ましい。溶媒量が余りに多いとシェル層がへこんで中空部分が減少又は消失してしまうが、上記の範囲であればこのような問題は生じない。
<第2の態様の溶媒(B’)>
第2の態様では、補助ポリマーを使用するため、水難溶性の溶媒であれば制限なく使用できる。溶媒(B’)としては、例えば、炭素数6〜18の脂肪族又は芳香族炭化水素系溶媒、好ましくは脂肪族又は芳香族の飽和炭化水素系溶媒を使用できる。Although the usage-amount of a solvent can be selected from a wide range, generally about 0.05-4 weight part is preferable with respect to 1 weight part of monomers, and about 0.1-1 weight part is more preferable. If the amount of the solvent is too large, the shell layer is dented and the hollow portion is reduced or disappears, but such a problem does not occur within the above range.
<Solvent (B ′) of Second Embodiment>
In the second aspect, since an auxiliary polymer is used, any solvent that is poorly water-soluble can be used without limitation. As the solvent (B ′), for example, an aliphatic or aromatic hydrocarbon solvent having 6 to 18 carbon atoms, preferably an aliphatic or aromatic saturated hydrocarbon solvent can be used.
重合体又共重合体と溶媒(B’)との組み合わせとしては、例えばポリジビニルベンゼンとトルエンとの組み合わせ、ポリジビニルベンゼンとキシレンとの組み合わせ,ポリジビニルベンゼンとヘキサデカンとの組み合わせ、及びポリジビニルベンゼンとドデカンとの組み合わせ等が挙げられる。
開始剤
本発明で使用する開始剤は、上記液滴中で、モノマーの重合を開始させるものであり、油溶性の重合開始剤が広く使用できる。例えば、ラジカル重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物や、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸化物等のモノマーに可溶なものが挙げられる。また、紫外線等の光により重合開始する光重合開始剤を用いてもよい。このような光重合開始剤としては、油溶性であれば、特に制限されるものではなく、従来から使用されてきるものを使用できる。Examples of combinations of the polymer or copolymer and the solvent (B ′) include, for example, a combination of polydivinylbenzene and toluene, a combination of polydivinylbenzene and xylene, a combination of polydivinylbenzene and hexadecane, and polydivinylbenzene. And a combination of dodecane and the like.
Initiator The initiator used in the present invention is for initiating polymerization of the monomer in the droplet, and an oil-soluble polymerization initiator can be widely used. For example, azo compounds such as azobisisobutyronitrile which is a radical polymerization initiator, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, etc. Those soluble in monomers such as peroxides. Moreover, you may use the photoinitiator which starts superposition | polymerization by light, such as an ultraviolet-ray. Such a photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is oil-soluble, and those conventionally used can be used.
開始剤の使用量は、モノマーの1重量部に対して、0.005〜0.1重量部程度、特に0.01〜0.05重量部程度とするのが好ましい。
補助ポリマー
補助ポリマーとしては、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーに対する相溶性が低く、かつ補助ポリマーと水との間の界面張力(γp)(mN/m)と、モノマーを重合又は共重合して得られるポリマーと水との間の界面張力(γq)(mN/m)との関係がγp≧γqであるポリマーを使用できる。The amount of the initiator used is preferably about 0.005 to 0.1 parts by weight, particularly about 0.01 to 0.05 parts by weight, with respect to 1 part by weight of the monomer.
Auxiliary polymer As the auxiliary polymer, the compatibility with the polymer obtained by polymerizing or copolymerizing the monomer is low, and the interfacial tension (γ p ) (mN / m) between the auxiliary polymer and water and the monomer are polymerized or A polymer in which the relationship between the interfacial tension (γ q ) (mN / m) between the polymer obtained by copolymerization and water is γ p ≧ γ q can be used.
補助ポリマーのポリマーに対する相溶性は、溶媒と水との間の相溶性の測定方法において、溶媒を補助ポリマーに代えて測定する。また、補助ポリマーと水との間の界面張力及びポリマーと水との間の界面張力は、ASTM−971−50の方法で測定した値である。
懸濁重合
<第1の態様>
前述した特定の分散安定剤の水溶液中に、モノマー、溶媒(B)及び開始剤を前記割合で含有する混合物を分散させる。この混合物は、モノマー及び開始剤が溶媒に溶解して均一溶液となっているのが好ましい。The compatibility of the auxiliary polymer with the polymer is measured by replacing the solvent with the auxiliary polymer in a method for measuring the compatibility between the solvent and water. The interfacial tension between the auxiliary polymer and water and the interfacial tension between the polymer and water are values measured by the method of ASTM-971-50.
Suspension polymerization
<First aspect>
A mixture containing the monomer, the solvent (B) and the initiator in the above proportions is dispersed in the aqueous solution of the specific dispersion stabilizer described above. This mixture is preferably a homogeneous solution in which the monomer and initiator are dissolved in a solvent.
この混合物は、分散安定剤水溶液100重量部当たり、1〜200重量部程度、特に10〜100重量部程度となるような量で使用するのが好ましいが、特にこの範囲に限定されるものではない。 This mixture is preferably used in an amount of about 1 to 200 parts by weight, particularly about 10 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the dispersion stabilizer aqueous solution, but is not particularly limited to this range. .
分散方法としては、ホモジナイザーや膜乳化法など機械的せん断力による分散方法等の公知の方法を種々採用できる。分散の際の温度条件は、使用する開始剤の分解に影響する温度以下であれば限定されるものではないが、通常0〜30℃程度であるのが好ましい。 As the dispersion method, various known methods such as a dispersion method using mechanical shearing force such as a homogenizer or a membrane emulsification method can be employed. Although the temperature condition in the case of dispersion | distribution will not be limited if it is below the temperature which influences decomposition | disassembly of the initiator to be used, Usually, about 0-30 degreeC is preferable.
上記分散方法では、モノマー、溶媒、及び開始剤の混合物が分散されて形成される液滴の大きさは単分散ではなく、一般に種々の異なる粒子径の液滴が混在したものとなる。従って、最終的に得られる磁性中空微粒子も異なる粒子径を有する微粒子の集合物となる。 In the above dispersion method, the size of droplets formed by dispersing a mixture of a monomer, a solvent and an initiator is not monodispersed, but generally droplets having various different particle sizes are mixed. Therefore, the finally obtained magnetic hollow fine particles are also an aggregate of fine particles having different particle sizes.
一方、分散方法を選択することにより、液滴の大きさを均一にして、単分散の液滴を得ることもできる。そのような単分散液滴を得る方法としては、例えば、多孔質ガラス(SPG)を利用した膜乳化法による単分散液滴を作製する方法やシード膨潤法(特開平8−20604号公報)などを挙げることができる。 On the other hand, by selecting a dispersion method, it is possible to make the size of the droplets uniform and obtain monodispersed droplets. As a method for obtaining such monodispersed droplets, for example, a method of producing monodispersed droplets by a membrane emulsification method using porous glass (SPG), a seed swelling method (JP-A-8-20604), or the like. Can be mentioned.
このような粒子径が均一に揃った単分散の液滴を調製した場合は、最終的に得られる開口中空微粒子も粒子径が均一に揃った単分散となる。 When such monodispersed droplets having a uniform particle size are prepared, the finally obtained open hollow fine particles are also monodispersed with a uniform particle size.
いずれの場合も、上記液滴の平均粒子径は、所望する開口中空微粒子の平均粒子径に応じて適宜決定すればよいが、一般には0.1〜50μm程度、特に1〜20μm程度とするのが好ましい。混合物の粘度、分散安定剤の使用量、分散安定剤水溶液の粘度、分散方法・分散条件を前記範囲で適宜設定することにより、この範囲の液滴平均粒子径が得られる。 In any case, the average particle size of the droplets may be appropriately determined according to the desired average particle size of the open hollow fine particles, but is generally about 0.1 to 50 μm, particularly about 1 to 20 μm. Is preferred. By appropriately setting the viscosity of the mixture, the amount of the dispersion stabilizer used, the viscosity of the dispersion stabilizer aqueous solution, and the dispersion method / dispersion condition within the above ranges, the droplet average particle diameter in this range can be obtained.
こうして得られた上記混合物が分散された分散安定剤の水溶液を、懸濁重合に供するには、この水溶液を撹拌しながら加熱すればよい。 In order to subject the aqueous solution of the dispersion stabilizer in which the mixture thus obtained is dispersed to suspension polymerization, the aqueous solution may be heated while stirring.
加熱温度としては、上記混合物の液滴中で、モノマーが開始剤により重合開始されるに足りる温度であれば特に限定されないが、一般には、30〜90℃程度、特に40〜70℃程度が好ましい。 The heating temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the monomer can be polymerized by the initiator in the droplets of the above mixture, but is generally about 30 to 90 ° C, particularly about 40 to 70 ° C. .
懸濁重合は、所望の微粒子が得られるまで行う。懸濁重合に要する時間は、使用するモノマー及び開始剤の種類等により変動するが、一般には3〜30時間程度である。 Suspension polymerization is performed until the desired fine particles are obtained. The time required for suspension polymerization varies depending on the type of monomer and initiator used, but is generally about 3 to 30 hours.
また、懸濁重合に際しては、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。 The suspension polymerization is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
こうして懸濁重合を行うことにより、モノマー、溶媒及び開始剤の混合物の液滴中で、モノマーが重合する。重合により得られる重合体又は共重合体は、溶媒の存在により相分離が促進され、その結果、重合体又は共重合体からなる単層構造のシェルが形成される。また、シェルには、通常一つの開口部が形成される。
<第2の態様>
第2の態様では、第1の態様と同様にし、但し、前述した特定の分散安定剤の水溶液中に、モノマー、溶媒(B’)、補助ポリマー及び開始剤を前記割合で含有する混合物を分散させる。
(IV)開口中空微粒子
上記のようにして得られる本発明の第2の開口中空微粒子は、開口部を有するシェルと中空部分とを備え、シェルが架橋性モノマーの重合体若しくは共重合体、又は架橋性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体で構成されている微粒子である。この微粒子には、通常一つの開口部が形成されている。また開口部の形状は一定していない。By performing suspension polymerization in this way, the monomer is polymerized in droplets of a mixture of monomer, solvent and initiator. In the polymer or copolymer obtained by polymerization, phase separation is promoted by the presence of the solvent, and as a result, a shell having a single layer structure composed of the polymer or copolymer is formed. In addition, one opening is usually formed in the shell.
<Second aspect>
The second aspect is the same as the first aspect except that a mixture containing the monomer, the solvent (B ′), the auxiliary polymer and the initiator in the above proportions is dispersed in the aqueous solution of the specific dispersion stabilizer described above. Let
(IV) Open hollow fine particles The second open hollow fine particles of the present invention obtained as described above comprise a shell having an opening and a hollow portion, and the shell is a polymer or copolymer of a crosslinkable monomer, or It is a fine particle composed of a copolymer of a crosslinkable monomer and a monofunctional monomer. This fine particle usually has one opening. Further, the shape of the opening is not constant.
開口部面積は、開口部がないと仮定した場合のシェル表面積の通常10−3〜20%程度である。分散安定剤の使用量を調節することにより、この範囲内で開口部面積を適宜調節できる。The opening area is usually about 10 −3 to 20% of the shell surface area when it is assumed that there is no opening. By adjusting the amount of the dispersion stabilizer used, the opening area can be appropriately adjusted within this range.
シェルを構成する重合体又は共重合体については、本発明の方法の項目で説明したとおりである。 The polymer or copolymer constituting the shell is as described in the item of the method of the present invention.
本発明の開口中空微粒子のシェルの厚さは、平均で、通常0.01〜4μm程度、特に0.05〜1μm程度である。 The average thickness of the shell of the open hollow fine particles of the present invention is usually about 0.01 to 4 μm, particularly about 0.05 to 1 μm.
また、本発明の開口中空微粒子のシェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の中空部分の容積比率は、平均で、5〜80%程度、特に10〜50%程度である。 Moreover, the volume ratio of the hollow part when it is assumed that the opening part is not formed in the shell of the open hollow fine particle of the present invention is about 5 to 80%, especially about 10 to 50% on average.
また、本発明方法により得られる開口中空微粒子の平均粒子径は、通常0.1〜50μm程度、特に1〜20μm程度である。上記説明した製造方法において、分散安定剤水溶液中に分散させる、モノマー、溶媒及び開始剤からなる混合物の液滴の粒子径を調整することにより、目的に応じた粒子径を有する開口中空微粒子とすればよい。 Moreover, the average particle diameter of the open hollow fine particles obtained by the method of the present invention is usually about 0.1 to 50 μm, particularly about 1 to 20 μm. In the production method described above, by adjusting the particle size of the droplets of the mixture composed of the monomer, the solvent and the initiator dispersed in the dispersion stabilizer aqueous solution, the hollow hollow microparticles having the particle size according to the purpose can be obtained. That's fine.
第2の開口中空微粒子の中空部分は、中空部分に何も存在しない場合、及び溶媒が存在する場合の双方を含む。
実施例
次ぎに、実施例を挙げて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
最初に、種重合体粒子を調製した。すなわち、まず、スチレン20ml,イオン交換水36ml,エタノール144ml,アゾビスイソブチロニトリル284mlおよびポリアクリル酸2gの混合溶液を、還流器を備えた三口のセパラブルフラスコに入れ、窒素ガス気流下100rpmで攪拌しながら70℃で12時間反応させて分散重合し種重合体粒子を得た。この種重合体粒子を光学顕微鏡で観察したところ、粒径(直径)約1.7μmの単分散粒子であった。The hollow portion of the second open hollow fine particle includes both a case where nothing exists in the hollow portion and a case where a solvent is present.
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1
First, seed polymer particles were prepared. That is, first, a mixed solution of 20 ml of styrene, 36 ml of ion-exchanged water, 144 ml of ethanol, 284 ml of azobisisobutyronitrile and 2 g of polyacrylic acid was put into a three-necked separable flask equipped with a refluxer, and 100 rpm under a nitrogen gas stream. The mixture was reacted at 70 ° C. for 12 hours with stirring for dispersion polymerization to obtain seed polymer particles. When the seed polymer particles were observed with an optical microscope, they were monodisperse particles having a particle size (diameter) of about 1.7 μm.
得られた種重合体粒子0.03gをエタノール7g,イオン交換水3g,ジビニルベンゼン0.3g,キシレン0.3g,SDS0.1gおよび過酸化ベンゾイル0.006gの溶液に分散させエマルジョン(分散液)を調製した。 0.03 g of the obtained seed polymer particles are dispersed in a solution of 7 g of ethanol, 3 g of ion-exchanged water, 0.3 g of divinylbenzene, 0.3 g of xylene, 0.1 g of SDS and 0.006 g of benzoyl peroxide to give an emulsion (dispersion). Was prepared.
このエマルジョンに2.66ml/hの速度で水を40g滴下することにってジビニルベンゼン、キシレン、過酸化ベンゾイルを種粒子に吸収させた。この状態でエマルジョンを光学顕微鏡で観察したところ、粒子は真球状で粒径約4μmに膨潤していた。 To this emulsion, 40 g of water was dropped at a rate of 2.66 ml / h to absorb divinylbenzene, xylene and benzoyl peroxide in the seed particles. When the emulsion was observed with an optical microscope in this state, the particles were spherical and swelled to a particle size of about 4 μm.
このエマルジョンを遠心分離により水に媒体置換し、SDSを0.1g加えた(このとき水媒体に対するSDS濃度は43.3mM;油滴表面積当たり1.9g/m2)後、封かんにて攪拌しながら70℃で24時間反応させ、シード重合させた。This emulsion was centrifuged to replace the medium with water, and 0.1 g of SDS was added (at this time, the SDS concentration in the aqueous medium was 43.3 mM; 1.9 g / m 2 per oil droplet surface area), and then stirred in a seal. Then, the reaction was carried out at 70 ° C. for 24 hours to carry out seed polymerization.
上記シード重合反応により得られた重合物を濾過した後、乾燥させて、微粒子を得た。 The polymer obtained by the seed polymerization reaction was filtered and then dried to obtain fine particles.
この微粒子の平均粒子径は3.6μmであった。 The average particle diameter of the fine particles was 3.6 μm.
この微粒子を光学顕微鏡、走査型顕微鏡、透過型顕微鏡及び共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察したところ、中空微粒子の約31%に開口部が認められた。開口部の表面積は、シェルに開口部がないと仮定した場合の約0.5%であった。 When the fine particles were observed using an optical microscope, a scanning microscope, a transmission microscope, and a confocal laser microscope, an opening was recognized in about 31% of the hollow fine particles. The surface area of the opening was about 0.5%, assuming no opening in the shell.
またシェルの厚さは0.8μmであり、中空部分の容積比率は約15%であった。 The thickness of the shell was 0.8 μm, and the volume ratio of the hollow portion was about 15%.
また開口中空粒子の粒度分布を光学顕微鏡により測定したところ、ほぼ単分散の粒度分布を示した。
実施例2
実施例1において、SDSの使用量を0.12g(合計容量に対するSDSの濃度は、約52mmol/L;油滴表面積当たり2.3g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。When the particle size distribution of the open hollow particles was measured with an optical microscope, it showed a substantially monodispersed particle size distribution.
Example 2
In Example 1, the amount of SDS used was 0.12 g (SDS concentration with respect to the total volume was about 52 mmol / L; 2.3 g / m 2 per oil droplet surface area). Fine particles were obtained.
得られた微粒子は、約100%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約0.7%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例3
実施例1において、SDSの使用量を0.16g(合計容量に対するSDSの濃度は、約70mmol/L;油滴表面積当たり3.0g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 100% of the obtained fine particles had an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 0.7% on the assumption that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 3
In Example 1, the amount of SDS used was 0.16 g (SDS concentration with respect to the total volume was about 70 mmol / L; 3.0 g / m 2 per oil droplet surface area). Fine particles were obtained.
得られた微粒子は、約100%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約4%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例4
実施例1において、SDSの使用量を0.06g(合計容量に対するSDSの濃度は、約26mmol/L;油滴表面積当たり1.1g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 100% of the obtained fine particles have an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 4% on the assumption that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 4
In Example 1, the amount of SDS used was 0.06 g (the concentration of SDS relative to the total volume was about 26 mmol / L; 1.1 g / m 2 per oil droplet surface area). Fine particles were obtained.
得られた微粒子は、約0%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約0%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例5
実施例1において、膨潤段階の分散安定剤をポリビニルアルコール5mgに、同様に行った場合、媒体置換後のSDSの使用量を0.1g(合計容量に対するSDSの濃度は、約39mmol/L;油滴表面積当たり1.9g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 0% of the obtained fine particles had an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 0% when it was assumed that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 5
In Example 1, when the dispersion stabilizer in the swelling stage was used in the same manner for 5 mg of polyvinyl alcohol, the amount of SDS used after medium replacement was 0.1 g (the concentration of SDS relative to the total volume was about 39 mmol / L; oil Fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was 1.9 g / m 2 per droplet surface area.
得られた微粒子は、約5%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約0.15%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例6
実施例5において、SDSの使用量を0.12g(エタノール70g及びイオン交換水70gの合計容量に対するSDSの濃度は、約52mmol/L;油滴表面積当たり2.3g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 5% of the obtained fine particles had an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 0.15% on the assumption that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 6
In Example 5, the amount of SDS used was 0.12 g (the concentration of SDS with respect to the total capacity of 70 g of ethanol and 70 g of ion-exchanged water was about 52 mmol / L; 2.3 g / m 2 per oil droplet surface area). In the same manner as in Example 1, fine particles were obtained.
得られた微粒子は、約75%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約0.8%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例7
実施例5において、SDSの使用量を0.14g(エタノール70g及びイオン交換水70gの合計容量に対するSDSの濃度は、約60mmol/L;油滴表面積当たり2.6g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 75% of the obtained fine particles had openings, and the ratio of the surface area of the openings was about 0.8% when it was assumed that no openings were formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 7
In Example 5, the amount of SDS used was 0.14 g (the concentration of SDS with respect to the total capacity of 70 g of ethanol and 70 g of ion-exchanged water was about 60 mmol / L; 2.6 g / m 2 per oil droplet surface area). In the same manner as in Example 1, fine particles were obtained.
得られた微粒子は、約100%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約1.8%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
実施例8
実施例1において、SDSの代わりにノニオン性界面活性剤であるエマルゲン150の使用量を0.16g(合計容量に対するSDSの濃度は、約7mmol/L;油滴表面積当たり3.0g/m2)とした他は、実施例1と同様にして微粒子を得た。About 100% of the obtained fine particles had an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 1.8% when it was assumed that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Example 8
In Example 1, 0.16 g of Emulgen 150, which is a nonionic surfactant, was used instead of SDS (the concentration of SDS with respect to the total volume was about 7 mmol / L; 3.0 g / m 2 per oil droplet surface area) Except that, fine particles were obtained in the same manner as in Example 1.
得られた微粒子は、約100%が開口部を有しており、開口部表面積の比率は、シェルに開口部が形成されていないと仮定した場合の約0.5%であった。平均粒子径、シェル厚さ及び中空部分の容積比率は実施例1で得られた微粒子のそれらと同様であった。
比較例1
実施例1において、分散安定剤としてSDSに代えてポリビニルアルコール(重合度1700、ケン化度88%)0.005gを用いた他は、実施例1と同様にして微粒子得た。About 100% of the obtained fine particles had an opening, and the ratio of the surface area of the opening was about 0.5% on the assumption that no opening was formed in the shell. The average particle diameter, shell thickness, and volume ratio of the hollow part were the same as those of the fine particles obtained in Example 1.
Comparative Example 1
In Example 1, fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.005 g of polyvinyl alcohol (polymerization degree 1700, saponification degree 88%) was used instead of SDS as the dispersion stabilizer.
得られた微粒子は、全く開口部を有さない中空微粒子であった。また、平均粒子径は3.6μm、シェル厚さは0.8μm、中空部分の容積比率は15%であった。 The obtained fine particles were hollow fine particles having no openings. The average particle size was 3.6 μm, the shell thickness was 0.8 μm, and the volume ratio of the hollow portion was 15%.
実施例1で得られた微粒子の走査型電子顕微鏡写真を図1に示す。ほぼ単分散の中空微粒子において一部に不定形の開口部が形成されていることが分かる。 A scanning electron micrograph of the fine particles obtained in Example 1 is shown in FIG. It can be seen that in the almost monodispersed hollow fine particles, irregular openings are formed in part.
また、実施例5〜7及び比較例1により得られる微粒子における、SDS濃度と開口部形成率との関係を図2にグラフで示す。図2から明らかなように、20〜58mmol/Lの範囲では、SDS濃度が多くなるほど開口部形成率は高く、58〜68mmol/Lの範囲ではほぼ全ての微粒子に開口部が形成された。 Moreover, the relationship between SDS density | concentration and opening part formation rate in the microparticles | fine-particles obtained by Examples 5-7 and the comparative example 1 is shown with a graph in FIG. As apparent from FIG. 2, the opening formation rate increased as the SDS concentration increased in the range of 20 to 58 mmol / L, and openings were formed in almost all fine particles in the range of 58 to 68 mmol / L.
また上記SDS範囲では、SDS濃度が高くなるほど、開口部面積は増大した。 In the SDS range, the opening area increased as the SDS concentration increased.
Claims (21)
上記分散系を構成する(a)〜(e)のうちモノマー(a),有機溶媒(c),及び重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)にモノマー(a),有機溶媒(c),及び重合開始剤(e)を吸収させる工程と、
種重合体粒子(b)中でモノマー(a)を選択的に重合させる工程とを備える開口中空微粒子の製造方法。
(a)ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合性反応基を2個以上有する多官能性モノマー又は該多官能性モノマーと重合性反応基を1個有する単官能性モノマーとの混合物。
(b)モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)モノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる有機溶媒であって、該有機溶媒はトルエン、キシレン、ベンゼン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ヘキサン又はヘプタンである溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(e)モノマーに可溶な重合開始剤であって、該重合開始剤はアゾビスイソブチロニトリル、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイル又は過酸化ラウロイルである重合開始剤。
(f)上記モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解しない溶媒であって、該溶媒はメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン又はギ酸メチルである溶媒。 Preparing a dispersion by the following Solvent (f) to the following the (a) ~ (e) are dispersed,
Constituting the dispersion (a) ~ (e) sac Chimo Nomar (a), organic solvent (c), the species by reducing the solubility of及BiShigeru initiator (e) polymer particles ( b) the model Nomar (a), organic solvent (c), a step of absorbing及BiShigeru initiator and (e),
Method for producing a hollow open particulates and a step of selective polymerization of the seed polymer particles (b) Medium demo Nomar (a).
(A) Many having two or more polymerizable reactive groups selected from the group consisting of divinylbenzene, divinylbiphenyl, divinylnaphthalene, diallylphthalate, triallyl cyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, and tetraethylene glycol dimethacrylate A functional monomer or a mixture of the polyfunctional monomer and a monofunctional monomer having one polymerizable reactive group .
(B) mode Nomar (a) in dissolved or absorb this swelling seed polymer particles.
A polymer and seed polymeric particle (b) the solution or organic solvent Ru swell it formed from (c) Mo Nomar (a), the organic solvent is toluene, xylene, benzene, ethyl acetate, A solvent that is butyl acetate, hexane or heptane .
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(E) a monomer-soluble polymerization initiator, which is azobisisobutyronitrile, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, peroxide A polymerization initiator which is benzoyl or lauroyl peroxide .
(F) dissolving the above liver Nomar (a), and a I溶 medium such dissolved polymer and seed polymer particles (b) formed from monomers (a), the solvent is methanol, ethanol , Isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran or methyl formate .
上記分散系を構成する(a)、(b)、(c)、(d')及び(e)のうちモノマー(a)、有機溶媒(c)、及び重合開始剤(e)の溶解度を低下させることにより種重合体粒子(b)にモノマー(a),有機溶媒(c),及び重合開始剤(e)を吸収させる工程と、
下記の(d)分散安定剤を添加する工程と、
種重合体粒子(b)中でモノマー(a)を選択的に重合させる工程とを備える開口中空微粒子の製造方法。
(a)ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種の重合性反応基を2個以上有する多官能性モノマー又は該多官能性モノマーと重合性反応基を1個有する単官能性モノマーとの混合物。
(b)モノマー(a)に溶解ないしこれを吸収して膨潤する種重合体粒子。
(c)モノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解ないしこれを膨潤させる有機溶媒であって、該有機溶媒はトルエン、キシレン、ベンゼン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ヘキサン又はヘプタンである溶媒。
(d)分子量20000以下のイオン性又は非イオン性の界面活性能を有する分散安定剤。
(d')分散安定剤。
(e)モノマーに可溶な重合開始剤であって、該重合開始剤はアゾビスイソブチロニトリル、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイル又は過酸化ラウロイルである重合開始剤。
(f)上記モノマー(a)を溶解し、かつモノマー(a)から形成される重合体および種重合体粒子(b)を溶解しない溶媒であって、該溶媒はメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン又はギ酸メチルである溶媒。 Below in the following Solvent (f) (a), ( b), (c), a step of preparing a dispersion by dispersing (d ') and (e),
Constituting the dispersion (a), (b), (c), (d ') and (e) sac Chimo Nomar (a), organic solvent (c),及BiShigeru initiator (e seed polymer particles (b) in the mode Nomar by reducing the solubility of) (a), organic solvent (c), a step of absorbing及BiShigeru initiator and (e),
The following step (d) adding a dispersion stabilizer;
Method for producing a hollow open particulates and a step of selective polymerization of the seed polymer particles (b) Medium demo Nomar (a).
(A) Many having two or more polymerizable reactive groups selected from the group consisting of divinylbenzene, divinylbiphenyl, divinylnaphthalene, diallylphthalate, triallyl cyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, and tetraethylene glycol dimethacrylate A functional monomer or a mixture of the polyfunctional monomer and a monofunctional monomer having one polymerizable reactive group .
(B) mode Nomar (a) in dissolved or absorb this swelling seed polymer particles.
A polymer and seed polymeric particle (b) the solution or organic solvent Ru swell it formed from (c) Mo Nomar (a), the organic solvent is toluene, xylene, benzene, ethyl acetate, A solvent that is butyl acetate, hexane or heptane .
(D) A dispersion stabilizer having an ionic or nonionic surface active ability with a molecular weight of 20000 or less.
(D ′) A dispersion stabilizer.
(E) a monomer-soluble polymerization initiator, which is azobisisobutyronitrile, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, peroxide A polymerization initiator which is benzoyl or lauroyl peroxide .
(F) dissolving the above liver Nomar (a), and a I溶 medium such dissolved polymer and seed polymer particles (b) formed from monomers (a), the solvent is methanol, ethanol , Isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran or methyl formate .
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