JPH041201A - 感熱特性を有する微細なポリマービーズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な感熱特性を有する微細なポリマービー
ズの製造方法に関するものである。更に〔従来の技術〕 感熱性を有するサブミクロンゲルビーズの製造は、溶媒
一界面活性剤一ブリゲル水溶液からなる逆相懸濁重合に
よった（広瀬美治、網屋毅之、広用能嗣、田中豊一　第
１目高分子ゲル研究討論会資料、３９（１９８９））。

溶媒としてはｎ−へ＋サン、界面活性剤としてはソルビ
タンモノラウレートを用いた。ブリゲル水溶液は、Ｎ−
イソプロピルアクリルアミド、イオン化性モノマーであ
るＮ−アクリロイルオキシスクシンイミド、架橋モノマ
ーであるＮ，Ｎ’　−メチレンビスアクリルアミドおよ
び過硫酸アンモニウムである。窒素置換したｎ−ヘキサ
ンにソルビタンモノラウレートを溶かし、開始剤を含む
プリゲル水溶液を注入し、かくはんしたのち小量のテト
ラメチレンジアミンを加え番杏捲行った。この方法では
、流体力学的直径は、膨潤状態では約８００ｎｍ、収縮
状態では２００〜３００ｎｍである。

非感熱性のナノメータオーダーの超ミクロスヒイア及び
そのコロイドの製造も可能である。デンドリマー（ｄｅ
ｎｄｒｌｍｅｒ）　　（Ｄ、Ａ、Ｔｏｍａｌｉａ、　ｅ
ｔａｌ、：Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｌｌｅｓ、　１９．２
４６６（１９８６））や単分子ミクロスヒアー（Ｊ、　
Ｋｕｍａｋｉ：　Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、　１
９．２２５８（１９８６））等があるが、これらは、合
成方法が複雑であったり、分離が容易でないし、温度変
化により、粒子の大きさが変わらない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のサブミクロンピースよりも粒径の更に小さな感熱
特性を有する微細なビーズを製造できれば、更に高性能
の診断用マイクロビーズ、徐放化製剤、吸着剤、化粧品
等への用途が期待される。

本発明は、粒径の更に小さな感熱特性を有する微細なポ
リマービーズの製造方法を提供することを目的としてな
されたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、カチオン界面活
性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上
の濃度で添加した感熱性高分子化合物水溶液系では昇温
により高分子は界面活性剤のミセル内で相転移し微粒子
となって析出するため、肉眼では相転移現象が緩慢にな
ってみえる。

この知見をヒントにして、カチオン界面活性剤あるいは
アニオン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度で添加
したその単独重合体が親水性−疎水性熱可逆的溶解特性
を呈するアクリルアミド系ビニル化合物と架橋剤からな
る水溶液にカチオン界面活性剤あるいはアニオン界面活
性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度で添加して均一な水溶
液を調整し、その曇点以上の温度でミセル内共重合させ
た後、メタノールあるいはエタノールを加えミセル構造
を破壊した後、限外濾過膜を用いて界面活性剤を除去す
ることを特徴とする特許 微細なポリマービーズの製造方法により前記課題’−＝
ＥＪ を達成しう＋−Ｚとを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。

本発明で用いるアクリルアミド系ビニル化合物は一般式 ％式％ （上式でＲ１はいずれも水素、メチル基、Ｒ２、Ｒ３は
いずれも水素、アルキル基、アルコキシアルキル基であ
る。） 本発明の対象となるその単独重合体が親水性−疎水性熱
可逆的溶解挙動（感熱性）を示すアクリルアミド系ビニ
ル化合物としては、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ
−プロビルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロビルメタクリ
ルアミド、Ｎ−イソプロビルアクリルアミド、Ｎ−イソ
プロピルメタクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルアクリ
ルアミド、Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ，
Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチル
アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロビルアクリ
ルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミ
ド、Ｎ−アクリロイルビベリジン、Ｎ−アクリロイルピ
ロリジン、Ｎ−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド
、Ｎ−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド、Ｎ−
メトキシプロピルアクリルアミド、Ｎ−メトキシプロピ
ルメタクリルアミド、Ｎ一エトキシブロビルアクリルア
ミド、Ｎ一エトキシブロピルメタクリルアミド、Ｎ−イ
ンプロポキシプロピルアクリルアミド、Ｎイソプロポキ
シプロビルメタクリルアミド、Ｎエトキシエチルアクリ
ルアミド、Ｎ−エトキンエチルメタクリルアミド、Ｎ−
（２．２−ジメトキシエチル）一Ｎーメチルアクリルア
ミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチルアクリルア
ミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチルメタクリル
アミド、Ｎ−１−メトキシメチルプロピルアクリルアミ
ド、Ｎ−１−メトキシメチルプロピルメタクリルアミド
、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イル）−Ｎ−メチ
ルアクリルアミド、Ｎ−８−アクリロイル−１，４−ジ
オキサ−８−アザスピロ（４，５３デカン、Ｎ−ジ（２
−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシ
エチル−Ｎｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メト
キシエチル−Ｎ−ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−メト
キシエトキシプロビルアクリルアミド等をあげることが
できる。

本発明の架橋剤としては、Ｎ、Ｎ’　−メチレンビスア
クリルアミド、ジビニルベンゼン等の多官能性ビニル化
合物が使用される。架橋剤の使用量はビニル化合物に対
し通常０．０１〜１０重量％である。

重合反応媒体としての水はイオン交換水、蒸留水、上水
等が使用される。

重合を開始する方法としては、放射線あるいは電子線を
照射するか、ラジカル重合開始剤の存在下に加熱するか
、光増感剤の存在下光照射するなど通常知られている任
意の方法を用いることができる。本発明で用いられる重
合開始剤は、水溶性ラジカル開始剤であれば、何れも使
用することができる。例えば、過硫酸アンモニウム、過
硫酸カリ、過酸化水素、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド
等の過硫酸塩や亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、硝酸第二セリ
ウムアンモニウム等のレドックス系開始剤、２゜２′　
−アゾビス−２−アミジノプロパン塩酸塩、２．２″−
アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、４．４’
　　−アゾビス−４−ンアノバレイン酸及びその塩等の
アゾ化合物をあげることができる。また、上記の開始剤
を２種以上併用することも可能である。ラジカル重合開
始剤の使用量は単量体に対し通常０．０１〜１０重量％
、好ましくは０．０５〜８重量％である。重合温度は、
使用する開始剤及び使用するビニル化合物により変化す
るが、通常Ｏ〜１００℃でかつ生成した感熱性高分子水
溶液の曇点以上の温度である。

本発明で用いる界面活性剤は、カチオン界面活性剤およ
びアニオン界面活性剤が用いられる。具体的にはカナ１
ン界面活性剤としては、・トリメチルステアリルアンモ
ニウムクロリド［（Ｃｌ８Ｈ３７Ｎ　（ＣＨｓ）　ｓ］
　ＣＩ、　　トリメチルセチルアンモニウムクロリド［
（Ｃ５ａＨａ３Ｎ　（ＣＨａ）　、３］　ＣＩ、トリメ
チルセチルアンモニウムプロミド［（ＣｓａＨ３３Ｎ　
（ＣＨａ）　ａｌ　　Ｂｒ、　　トリフチルｎ−テトラ
デシルアンモニウムクロリド［（ＣＩ４Ｈ２ＧＮ　（Ｃ
Ｈａ）　３］　Ｃを等カチオン界面活性剤の疎水基の鎖
長がＣＩ２以上の長鎖を有するものが特によく、これ以
外の種類の長鎖のカチオン界面活性剤でもよい。アニオ
ン界面活性剤としてはハードドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム、ソフトドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウム、４−ｎ−ｔクチルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルジフェ
ニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ノニルフェノー
ル硫酸エステルナトリウム塩等の硫酸エステル塩、ジオ
クチルスルホこはく酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリ
ウム等アニオン界面活性剤の疎水基の鎖長がＣＩ２以上
の長鎖を有するものが好適であるが、これ以外の種類の
長鎖のアニオン界面活性剤でもよい。これらのカチオン
界面活性剤の１種または２種以上、アニオン界面活性剤
の１秤または２種以上併用してもよい。これらの界面活
性剤を感熱性高分子化合物水溶液に添加した系では感熱
性高分子化合物が昇温により相転移するが、その際この
高分子の一部が界面活性剤のミセル内で相転移し微粒子
となって析出するため、見かけ上、昇温による相転移現
象が肉眼では緩慢になってみえると考えられる。このよ
うな現象は、短鎖のイオン型界面活性剤や非イオン界面
活性剤を感熱性高分子化合物水溶液に添加した系では現
れない。

また、これらの界面活性剤に感熱性高分子の曇点を著し
く変えることができる物質の添加は好ましくなく、曇点
を著しく変えない物質の添加してもよい。

カチオン界面活性剤あるいはアニオン界面活性剤を臨界
ミセル濃度以上の濃度で添加した上述のアクリルアミド
系ビニル化合物１種または２種以上からなる水溶液にカ
チオン界面活性剤あ・るいはで添加して均一な水溶液を
調製し、その曇点以上の温度でラジカル共重合させて架
橋構造を持った重合体エマルションを得る。メタノール
あるいはエタノールを加えミセル構造を破壊した後、こ
のような高分子エマルションから限外濾過膜を用いて界
面活性剤を除去することができ、感熱特性を有する微細
なポリマービーズを得ることができる。

本発明のゲルビーズの流体力学的直径Ｄ１１を光子相関
分光法によって求めた。このゲルビーズは、製造条件に
もよるが、膨潤状態では約７５ｎｍ〜１５０ｎｍ、　収
縮状態では約６５ｎｍ〜１１００ｎであり、その分布は
単分散系に近い。このビーズの特徴は、溶媒−界面活性
剤−ブリゲル水溶液からなる逆相懸濁重合による（広瀬
美治、網屋毅之、広用能嗣、田中豊−第１目高分子ゲル
研究討論会資料、３９　（１９８９））方法のビーズ（
流体力学的直径が膨潤状態では約８００　ｎ　ｍ、収縮
状態では２００〜３００ｎｍ）と比べはるかに流体力学
的直径Ｄｒ＋が小さい。相転移の様子については、ナノ
メータサイズのポリマービーズでは連続的で、バルクの
ゲルでは不連続であるという大きな違いがみられた。

〔発明の効果〕

本発明の新規な感熱特性を有する微細なポリマービーズ
の製造方法に関するものである。本発明によってできる
微細なポリマービーズは、診断用マイクロビーズ、徐放
化製剤、吸着剤、化粧品等としても十分な性能を発揮し
、さらに広範囲の用途が期待される。

以下、実施例により本発明を説明するが本発明はこれに
限定されるものではない。

実施例１ キャピラリー栓を付けたＵ字管付の５００ｍ１！の三角
フラスコの中にＮ−イソプロピルアクリルアミド１０．
０４ｇ５　Ｎ、Ｎ’　−メチレンビスアクリルアミド０
．１０ｇ、　　蒸留水１５０．１１ｇ。

、ソフトド舛４侃ベンゼンスルホン酸ナトリウム０．８
４ｇ（６０％水溶液）を加え窒素ガスを３０分間激しく
通じた。ついで過硫酸アンモニウム４３．３ｍｇを加え
、窒素気流下に攪拌しながら６０°Ｃで３時間重合を行
わせる。重合の進行と共に青味がかった色をした重合体
エマルションが生成した。

このようにして合成された高分子はミセル内に存在する
ので高分子が沈澱しない程度にメタノールを少量づつ加
えて、このミセル構造を破壊したのち、限外濾過膜を用
いて繰り返し処理することで界面活性剤を除去した。電
気型導度゛の測定により重合体エマルション中に界面活
性剤の存在しないことを確認した。

このようにして得られたゲルビーズの流体力学的半径Ｒ
Ｍを光子相関分光法によって測定した。ゲルビーズを含
む水溶液を、２〜５倍に希釈し、５μｍのフィルターを
通して、ＩＸＩＸ５Ｃｍの光散乱用セルに移した。セル
の温度は、２４〜３５℃の範囲で制御した。ディジタル
・コリレータによって得られた時間相関関数を、キュム
ラントの方法でフィツトさせた。得られた平均の拡散定
数から、Ｅｉｎｓｔｅｉｎ−Ｓｔｏｋｅｓの式により、
流体力学的直径Ｉ）ｌを得た。その結果を表１に示す。

表１ 実施例２ キャピラー祇」栓を付けたＵ字管付の５００ｍ／の三角
フラスコの中にＮ−イソプロピルアクリルアミド９．　
７６ｇ、　　Ｎ、　　Ｎ’　−メチレンビスアクリルア
ミド０．０９５ｇ、　　蒸留水１５０．１３ｇ。

、ノニボールＳ−４０（ノニルフェノールＥＯ４モル付
加物硫酸エステルＮａ塩） ＣｇＨ１ｇＣ６Ｈ４０（ＣＨ２ＣＨ２０）ｎｓ０３Ｎ８
１．６１ｇ（３１％水溶液）を加え窒素ガスを３０分間
激しく通じた。ついで過硫酸アンモニウム４９．６ｍｇ
を加え、窒素気流下に攪拌しなから６（１’ｃで２時間
重合を行わせる。重合の進行と共に青白味がかった色を
した重合体エマルションカ生成した。実施例１と全く同
様にして重合体エマルション中の界面活性剤を除去し、
実施例１と同様な測定を行い流体力学的直径り、と温度
の関係を表１に示す。

実施例３ キャピラリー栓を付けたＵ字管付の５００ｍ１！の三角
フラスコの中にＮ−イソプロピルアクリルアミド１３．
３５ｇ、Ｎ、Ｎ“　−メチレンビスアクリルアミド０．
１４ｇ、　　蒸留水２００．０７ｇ。

、４−ｎ−オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．
７３ｇを加え窒素ガスを３０分間激しく通じた。ついで
過硫酸アンモニウム８．８ｍｇを加え、窒素気流下に攪
拌しなから６０　’Ｃで３時ｒＪ１重合を行わせる。Ｎ
合の進行と共に白色をした重合体エマルションが生成し
た。実施例１と全く同様にして重合体エマルション中の
界面活性剤を除去し、実施例１と同様な測定を行い流体
力学的直径Ｄｎと温度の関係を表１に示す。

実施例４ キャピラリー栓を付けたＵ字管付の３００ｍ１！の三角
フラスコの中にＮ−イソプロピルアクリルアミド１０，
００ｇ５　Ｎ、Ｎ’　−メチレンビスアクリルアミド０
．１０ｇ、　　蒸留水１５０．０１ｇ。

、ソフトドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム１．６
７ｇ（６０％水溶液）を加え窒素ガスを２時間通じた。

ついで過硫酸アンモニウム１２．９ｍｇを加え、−１１
気流下に攪拌しなから６０”Ｃで２時間重合を行わせる
。重合の進行と共に真珠色をした重合体エマルションが
生成した。実施例１と全く同様にして重合体エマルショ
ン中の界面活性剤を除去し、実施例１と同様な測定を行
い流体力学的直径り、と温度の関係を表１に示す。

特許出願人　工業技術院長　杉　浦 賢 官庁手続 手続補正書 平成２年６月５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その単独重合体が親水性−疎水性熱可逆的溶解特性を呈
   するアクリルアミド系ビニル化合物の１種または２種以
   上と架橋剤からなる水溶液にカチオン界面活性剤あるい
   はアニオン界面活性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度で添
   加して均一な水溶液を調製し、その曇点以上の温度でミ
   セル内共重合させた後、使用した界面活性剤を除去する
   ことを特徴とする感熱特性を有する微細なポリマービー
   ズの製造方法。