JPH0812705A - 重合体微粒子の製造方法 - Google Patents

重合体微粒子の製造方法

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JPH0812705A
JPH0812705A JP15203894A JP15203894A JPH0812705A JP H0812705 A JPH0812705 A JP H0812705A JP 15203894 A JP15203894 A JP 15203894A JP 15203894 A JP15203894 A JP 15203894A JP H0812705 A JPH0812705 A JP H0812705A
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JP
Japan
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particles
monomer
weight
seed
seed particles
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JP15203894A
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English (en)
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Hajime Shobi
初 松扉
Yasuhiko Nagai
康彦 永井
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】広範囲な単量体組成から簡単な操作で効率よ
く、均一な粒径を有する重合体微粒子を製造する方法を
提供する。 【構成】水分散媒に分散させたシード粒子にエチレン性
不飽和単量体を吸着させ、界面活性能力を有する重合開
始剤の存在下で重合させる際に、重合開始剤を添加して
該エチレン性不飽和単量体を水中で微分散させた後、シ
ード粒子に吸着させ、重合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸着シード重合法によ
って均一な粒径を有する重合体微粒子を製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル用スペーサー、クロマトグラ
フィー用充填剤、診断試薬等に用いられる高分子微粒子
としては、その粒径が均一であることが要求される。従
来、このような微粒子を得る方法としては、主として懸
濁重合で調製された微粒子を乾式又は湿式の分級装置を
用いて分級により粒径を均一化する方法が挙げられる。
しかし,このような方法では収率が著しく低くなり、粒
径の精度も不十分であった。
【0003】一方、スチレン系高分子の単分散微粒子に
ビニル系単量体を吸収させた後重合させ、その粒径を増
大させるシード重合法が知られている。しかし、この方
法にて粒径1μm以上の粒子を得るためには、微小な単
分散微粒子に単量体を吸収・重合させる工程を数回繰り
返す必要があり、プロセスが煩雑である上に均一な粒径
の微粒子が得られないという問題点があった。
【0004】上記シード重合方法の改良されたものとし
て、二段階膨潤シード重合法(特公昭57−24369
号公報)や非イオン性化合物を用いた改良膨潤シード重
合法(特公平5−64964号公報)が開示されてい
る。前者はシード粒子に膨潤助剤と呼ばれる疎水性化合
物を吸収させた後、ビニル系単量体で置換膨潤させ重合
を行う方法であり、後者はシード粒子に両親媒性の非イ
オン性化合物を拡散助剤としてビニル系単量体と共に拡
散させ重合を行う方法である。しかしながら、前者の膨
潤助剤、後者の拡散助剤共に微粒子製造後、微粒子表面
にブリードアウトするため、例えば、液晶パネル用スペ
ーサーに用いた場合、液晶の異常配向の原因になるとい
う問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、広範囲な単
量体組成から簡単な操作で効率よく、均一な粒径を有す
る重合体微粒子を製造する方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の重合体微粒子の
製造方法は、水分散媒に分散させたシード粒子にエチレ
ン性不飽和単量体を吸着させた界面活性能力を有する重
合開始剤の存在下で重合することを特徴とする。
【0007】上記シード粒子としては、スチレン系、ス
チレン・ブタジエン系、(メタ)アクリル酸エステル
系、酢酸ビニル系等の重合体が好適に用いられる。
【0008】上記シード粒子としては、平均粒径が0.
1〜10μmで、かつCv値〔(標準偏差/平均粒子
径)×100で表される〕が10以下の非架橋型粒子が
好ましい。
【0009】上記シード粒子は、例えば、ソープフリー
重合や分散重合によって製造されるが、これらの方法に
限定されるものではない。
【0010】上記エチレン性不飽和単量体としては、例
えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチ
レン、p−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等の
スチレン誘導体;塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル等のビニルエステル類;アクリロニトリル等の
不飽和ニトリル類;(メタ)アクリル酸メチル、(メ
タ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、
(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アク
リル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸エステル誘導
体;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類などの単
官能性単量体の他、ジビニルベンゼン、トリメチロール
プロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メ
タ)アクリレート等の多官能性単量体が挙げられ、これ
らは単独で使用されても、2種以上が併用されてもよ
い。
【0011】上記エチレン性不飽和単量体の添加量は、
少なくなると重合による粒径の増加が小さくなり、多く
なると吸着せず、水媒体中で独自に懸濁重合を起こし異
常粒子を発生するので、シード粒子1重量部に対して5
〜200重量部が好ましい。
【0012】上記重合開始剤は、界面活性能力を有する
ものであって、吸着助剤として作用するものが好まし
い。このような重合開始剤としては、ジ−2−エトキシ
エチルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキ
シイソプロピルカーボネート等のパーオキシド類;アゾ
化合物等が挙げられ、より好ましくはアゾ化合物であ
る。
【0013】上記重合開始剤の添加量は、少なくなると
重合転化率が低く粒子の変形が発生し、多くなると得ら
れる微粒子の分子量が低くなるために変形し、異常粒子
を発生するので、シード粒子100重量部に対して0.
01〜50重量部に限定される。
【0014】以下、重合体微粒子を製造する方法につい
て説明する。まず、上記エチレン性不飽和単量体と上記
界面活性能力を有する重合開始剤とを水媒体中に微小に
分散させることにより、微分散乳化液を得る。上記微分
散乳化液中に分散する微粒子の粒径は、シード粒子の粒
径より小さい方が、シード粒子表面に効率よく吸着され
るので好ましい。上記微分散乳化液を調製するために使
用される機器・装置としては、ホモジナイザー、超音波
処理装置、ナノマイザー、マウントガウリン型の微細乳
化機等が挙げられる。
【0015】次いで、上記微分散乳化液とシード粒子を
水分散媒中に分散させたもの(以下シード粒子分散液と
いう)とを混合し、シード粒子に、エチレン性不飽和単
量体及び界面活性能力を有する重合開始剤を吸着させた
後で、シード粒子と該単量体との重合反応を行う。この
吸着操作では、通常、上記微分散乳化液とシード粒子分
散液とを混合し、室温で1〜12時間攪拌する方法が採
用されるが、両者の混合液を30〜50℃に昇温するこ
とによって、より速く吸着させることができる。
【0016】上記シード粒子分散液を調製する際に、シ
ード粒子を均一に分散させるために、ラウリル酸ナトリ
ウム等の界面活性剤を添加してもよい。
【0017】上記エチレン性不飽和単量体及び界面活性
能力を有する重合開始剤の吸着によって、シード粒子は
膨潤するが、その膨潤度は、上記微分散乳化液とシード
粒子分散液との混合比を調節することによって任意に選
定することができる。本発明の製造方法において、膨潤
度は、通常5〜200倍の範囲が好ましい。ここでいう
膨潤度とは、膨潤前のシード粒子と膨潤後のシード粒子
の体積比で定義される。尚、吸着の終了は、光学顕微鏡
の観察で径の拡大していることを確認して決定する。
【0018】上記重合反応の温度は、界面活性能力を有
する重合開始剤及びエチレン性不飽和単量体の種類によ
って適宜決定されるが、通常25〜100℃の範囲が好
ましく、より好ましくは50〜90℃である。また、こ
の重合反応は、シード粒子に上記単量体及び界面活性能
力を有する重合開始剤が完全に吸着された後で行うのが
好ましい。
【0019】上記重合工程において、重合体の分散安定
性を向上させるために、分散安定剤を添加してもよく、
このような分散安定剤としては、界面活性剤又は高分子
保護コロイド等が好適に用いられる。上記界面活性剤と
しては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤
が挙げられ、高分子保護コロイドとしては、例えば、ポ
リビニルピロリドン、ゼラチン、デンプン、ヒドロキシ
エチルセルロース、ポリビニルエーテル、ポリビニルア
ルコール等が挙げられる。
【0020】上記分散安定剤の添加時期は、前記微分散
乳化液を調製する工程又はシード粒子に上記単量体と界
面活性能力を有する重合開始剤を吸着させた後のいずれ
の段階で行ってもよいが、微分散乳化液を調製する工程
で添加することによって、微分散乳化液の安定化と重合
時の分散安定化とを同時に得ることができる。
【0021】上記重合工程で得られた重合体を、遠心分
離操作によって水分を除去し、水及び溶剤で洗浄した
後、乾燥分離することにより重合体微粒子が得られる。
【0022】上記重合体微粒子の粒径は、用いられるシ
ード粒子の粒径や、エチレン性不飽和単量体とシード粒
子の割合によって自由に設計可能であるが、特に、本発
明の製造方法では、1〜30μmの粒径、Cv値5以下
の重合体微粒子を得るのに好適である。
【0023】次に、本発明2の重合体微粒子の製造方法
について説明する。本発明2の重合体微粒子の製造方法
は、本発明の製造方法で用いられる界面活性能力を有す
る重合開始剤として、一般式(1)で表されるアゾ化合
物が使用される。
【0024】
【化3】
【0025】式(1)中、R1 は炭素数1〜30の脂肪
族又は芳香族炭化水素を示し、R2は炭素数1〜30の
脂肪族あるいは芳香族炭化水素又は一般式(2)表され
る化合物を示し、mは1〜20の整数を示す。
【0026】
【化4】
【0027】式(2)中、R3 は炭素数1〜30の脂肪
族又は芳香族炭化水素を示し、nは1〜20の整数を示
す。
【0028】上記重合開始剤は、界面活性能力を有する
官能基が、アゾ基より遠く離れて存在するために、界面
活性剤とラジカル開始剤が独立して機能する。
【0029】上記式(1)で表される界面活性能力を有
する重合開始剤は、カルボキシル基を有するアゾ系重合
開始剤と、アルコール残基を有する界面活性剤とを、ジ
シクロヘキシルカルボジイミド、パラトルエンスルホン
酸又はジメチルアミノピリジン等のピリジン類の存在下
でエステル化反応することにより得られる(文献:Bu
ll.Chem.Soc.Jpn.54巻 631頁、
1981年)。
【0030】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。シード粒子の調製 ポリビニルピロリドン(重量平均分子量3万)1.2重
量部、エアロゾールOT(和光純薬工業社製、アニオン
系界面活性剤)0.57重量部及びアゾビスイソブチロ
ニトリル0.143重量部を、エタノール83.8重量
部に溶解させた溶液を攪拌しながら窒素気流下でスチレ
ン14.3重量部を投入し、70℃に昇温した後24時
間重合反応を行い、平均粒径1.60μm、Cv値2.
3のシード粒子を得た。
【0031】(実施例1)上記シード粒子2.0重量部
を、イオン交換水200重量部とラウリル硫酸ナトリウ
ム0.13重量部の混合液に入れ、均一に分散させてシ
ード粒子分散液を得た。一方、スチレン55重量%とジ
ビニルベンゼン45重量%を含有する単量体混合物25
重量部、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート
25重量部、下記(3)式で表される4,4’−アゾビ
ス(4−シアノペンタン酸)ジ−ノニルフェニル−デカ
(エチレンオキシド)0.6重量部を溶解させたもの
に、イオン交換水200重量部及びラウリル硫酸ナトリ
ウム0.3重量部を混合し、ホモジナイザーで粗分散し
た後、超音波処理により平均粒径0.2μmに分散さ
せ、微分散乳化液を得た。
【0032】
【化5】
【0033】上記微分散乳化液にシード粒子分散液を加
え、20℃、200rpmで3時間攪拌して、シード粒
子に微分散乳化液を完全に吸着させた後、さらにポリビ
ニルアルコール(日本合成化学工業社製「GH−1
7」、ケン化度88モル%)の3重量%水溶液100重
量部を加え、200rpmで攪拌しながら窒素下、70
℃で12時間重合反応を行い、重合体微粒子の分散液を
得た。得られた重合体微粒子の平均粒径は7.54μ
m、Cv値2.4であり、収率は99%であった。
【0034】(実施例2)4,4’−アゾビス(4−シ
アノペンタン酸)ジ−ノニルフェニル−デカ(エチレン
オキシド)に代えて、下記(4)式で表される4,4’
−アゾビス(4−シアノペンタン酸)ジ−モノメチル−
オクタ(エチレンオキシド)0.5重量部を使用したこ
と以外は、実施例1と同様にして重合体微粒子の分散液
を得た。得られた重合体微粒子の平均粒径は7.32μ
m、Cv値2.5であり、収率は96%であった。
【0035】
【化6】
【0036】(実施例3)4,4’−アゾビス(4−シ
アノペンタン酸)ジ−ノニルフェニル−デカ(エチレン
オキシド)に代えて、下記(5)式で表される4−t−
ブチルアゾ−4−シアノペンタン酸ノニルフェニル−デ
カ(エチレンオキシド)1.2重量部を使用したこと以
外は、実施例1と同様にして重合体微粒子の分散液を得
た。得られた重合体微粒子の平均粒径は7.60μm、
Cv値2.4であり、収率は99%であった。
【0037】
【化7】
【0038】(実施例4)4,4’−アゾビス(4−シ
アノペンタン酸)ジ−ノニルフェニル−デカ(エチレン
オキシド)に代えて、下記(6)式で表される4−t−
ブチルアゾ−4−シアノペンタン酸モノメチル−オクタ
(エチレンオキシド)1.0重量部を使用したこと以外
は、実施例1と同様にして重合体微粒子の分散液を得
た。得られた重合体微粒子の平均粒径は7.50μm、
Cv値2.5であり、収率は97%であった。
【0039】
【化8】
【0040】(比較例1)4,4’−アゾビス(4−シ
アノペンタン酸)ジ−ノニルフェニル−デカ(エチレン
オキシド)に代えて、ベンゾイルパーオキサイド1.2
重量部を使用したこと以外は、実施例1と同様にして4
日間重合反応を継続したが、シード粒子にエチレン性不
飽和単量体が全く吸着せず、重合体微粒子の分散液は得
られなかった。
【0041】
【発明の効果】本発明の重合体微粒子の製造方法の構成
は、上述の通りであり、エチレン性不飽和単量体がシー
ド粒子に室温で急速に吸着され、簡単な重合反応によっ
て、粒径の均一な重合体微粒子を得ることができる。得
られた重合体微粒子は、膨潤助剤や拡散助剤を含有しな
いので、これらのブリードアウトによって製品を汚染し
たり、劣化させることがない。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水分散媒に分散させたシード粒子にエチレ
    ン性不飽和単量体を吸着させ、界面活性能力を有する重
    合開始剤の存在下で重合させる際に、該エチレン性不飽
    和単量体100重量部に対して前記重合開始剤0.01
    〜50重量部を添加し該単量体を水中で微分散させた
    後、シード粒子に吸着させ、重合することを特徴とする
    重合体微粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1で用いられる界面活性能力を有す
    る重合開始剤が一般式(1)で表されるアゾ化合物であ
    ることを特徴とする請求項1記載の重合体微粒子の製造
    方法。 【化1】 〔式中、R1 は炭素数1〜30の脂肪族又は芳香族炭化
    水素を示し、R2 は炭素数1〜30の脂肪族あるいは芳
    香族炭化水素又は一般式(2)で表される化合物を示
    し、mは1〜20の整数を示す〕 【化2】 (式中、R3 は炭素数1〜30の脂肪族又は芳香族炭化
    水素を示し、nは1〜20の整数を示す〕
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7799460B2 (en) 1997-08-28 2010-09-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode active material for lithium-based secondary battery and method of preparing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7799460B2 (en) 1997-08-28 2010-09-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode active material for lithium-based secondary battery and method of preparing same

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