JPS6028402A - 重合体粒子の製造方法 - 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】 本発明は、重合体粒子の製造方法に関し−その目的とす
るところは、凹凸の表面構造を有し分子径の比較的大き
な物質を担持あるいは吸着するための担体として好適な
重合体粒子を製造する方法に関する。

従来モノビニルモノマーとポリビニルモノマーとから表
面積が大でかつ多孔性の架橋共重合体粒子を製造する方
法が多々提案されておシ、これらの架橋共重合体粒子は
、吸着剤あるいはイオン交換樹脂として重用されている
。

例えば前記架橋共重合体粒子の製造方法としては、（イ
）モノビニルモノマーおよびポリビニルモノマーに対し
溶剤として働き、生成する架橋共重合体に対し膨潤剤と
して働く有機溶剤中で該モノマーを共重合する方法、（
ロ）予めポリマーを溶解したモノビニルモノマーおよび
ポリビニルモノマーを共重合し、次いで適当な有機溶剤
で添加ポリマーを抽出する方法などがある。

これらの製造方法によって得られる架橋共重合体粒子は
、一般にその外観は滑らかな表面を有しＢＥＴ法による
表面積が大で、かつ多孔率の大きな重合体を得ることが
できる。しかしこれら従来の製造方法によって得られる
架橋共重合体粒子は、例えば低分子量であるアルキルベ
ンゼンスルホン酸の吸着量およびシクロヘキサ物に対し
ては吸着、担持し難いという現象が存在する。

かかる現象は、従来の前記架橋共重合体粒子では、表面
が清めらかで多孔部の細孔が非常に小さいためＢＥＴ法
による表面積が犬であっても、かかる架橋共重合体粒子
を担体として用い、分子径が該細孔の径よシ大きな物質
、例えば前記人血清アルブミンなどを担持したシあるい
は吸着しようとすると、該細孔内の表面は有効に働かず
、有効面積は著しく小さい値にしかならないことに起因
するものと考えられる。

本発明者らは、これらの知見に基づいて鋭意検討した結
果、特殊な懸濁重合法を採用することによって表面が凹
凸に富み、従って分子径が大きな物質に対しても有効表
面積が犬である重合体粒子か得られることを見出し、本
発明に到達したものである。

即ち本発明は、ビニル芳香族化合物またはビニル脂肪族
化合物から選ばれたモノビニルモノマー　オよび／もし
くはポリビニルモノマーに、これらモノマーに対し溶媒
として働き、かつ生成重合体を溶解しない有機溶剤、な
らびに前記モノマーおよび有機溶剤と均一液相を形成し
得るポリエーテルポリオールを混合し、懸濁重合を行な
い、生成した重合体粒子よシ前記有機溶剤およびポリエ
ーテルポリオールを除去することを特徴とする重合体粒
子の製造方法を提供するものである。

本発明においてモノビニルモノマーとは、スチレン、メ
チルスチレン、エチルスチレン、クロロスチレン、ビニ
ルナフタレンナトノモノヒニル芳香族化合物、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プチノペアク
リル酸グリシジル、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、メタアクリル酸グ
リシジル、アリルグリシジルエーテル、アクリロニトリ
ル、メタアクリロニトリルなどのモノビニル脂肪族化合
物を挙げることができる。

またポリビニルモノマーとしては、ジビニルベンゼン、
ジビニルトルエン、ジビニルナフタレンなどのポリビニ
ル芳香族化合物、ジアクリル酸エチレングリコールエス
テル、ジメタアクリル酸エチレングυコールエステル、
アシヒン酸ジビニルなどのポリビニル脂肪族化合物が挙
げられる。

かかるモノビニルモノマーとポリビニルモノマーとの組
成比は、得られる重合体粒子の性質から適宜設定される
が、通常全モノマーに対しポリビニルモノマーが約０〜
６５モル％、　好マしくは約１〜２０モル係である。

ポリビニルモノマーの使用量が、全モノマーに対し約３
５モル％を越えると生成する重合体粒子表面の凹凸構造
を小さくする傾向にある。

次に有機浴剤としては、前記モノマーに対し溶媒として
働きかつ生成重合体を溶解せず、さらに全くあるいはほ
とんど膨潤もしないものであ）、不発ＢＡが懸濁重合に
よって実施されることを勘案すると、水に不溶または難
溶なものであることが望ましく、使用される七ツマ−に
従って適宜選択される。

例えば、モノマーとしてスチレンなどのビニル芳香族化
合物を用いる場合は、有機溶剤としてヘプタン、メチル
ヘフリン、インオクタン、ノナン、ｔｅｒｔ−アミルア
ルコール、５ｅｃ−ヘキシルアルコール、５ｅｅ−フチ
ルアルコールナトカ挙げられ、またアクリル酸エステル
、メタアクリル酸エステル々どのビニル脂肪族化合物を
用いる場合には、メチルへブタン、ノナン、ｔｅｒｔ−
７ミルアルコール、　５ｅｃ−ヘキシルアルコール、イ
ンオクタン、ヘプタンなどが挙けられる。ビニル芳香族
化合物およびビニル脂肪族化合物を併用する場合は、両
者よシ生成する重合体が不溶の有機溶剤であればよい。

有機溶剤として生成重合体に対し溶解性あるいは膨潤性
を示す化合物は、前記の凹凸のある本発明に特徴的な表
面構造は生成しない。

さらＩてポリエーテルポリオールは、前記モノマーおよ
び有機溶剤と均一液相を形成し得るものであシ、前記の
如く懸濁重合を勘案すると水に不溶または難溶性のもの
が好ましく、使用されるモノマーに従って適宜選択され
る。例えばモノマーとしてスチレンなどのビニル芳香族
化合物を用いる場合のポリエーテルポリオールとしては
、プロピレングリコール、グリセリンまたはビスフェノ
ールへのプロピレンオキサイド付加物などが挙げられ、
アクリル酸エステルなどのビニル脂肪族化合物を用いる
場合はプロピレングリコールへのプロピレンオキサイド
付加物などが挙げられ、さらにビニル芳香族化合物およ
びビニル脂肪族化合物を併用する場合はポリプロピレン
グリコールなどが使用できるが、これらに限定されるも
のではない。

ポリエーテルポリオールとしては、比較的多種のモノマ
ー類および有機溶剤と相溶性に優れているという理由か
ら、ポリプロピレングリコールが最も好適である。また
かかるポリエーテルポリオールは、生成重合体を懸濁重
合下で実施する上から前記の通シ水に不溶もしくは難溶
性であることが望ましく、この限シにおいて種々の分子
量のものを随意使用することができるが、通常は数平均
分子量が４００〜１０，０００のものが使用される。

なお生成重合体粒子の形状が粒状であることが望まれる
場合のポリエーテルポリオールとしては、モノマーおよ
び有機溶剤との混合物の２０℃における粘度が約１００
０　Ｃ，Ｐ、Ｓ、を越えないゆ着したり、粒子１個１個
の形状が球状以外の形状になる場合がある。

本発明において適用されるポリエーテルポリオールは、
前記モノマーおよび有機溶剤と均一液相を形成するもの
でなければならず、さもなければ懸濁重合が実質的に困
難であるばかりか辛じて得られる重合体粒子の表面に凹
凸構造が生起し得ない。

かくて前記有機溶剤の使用量は、ポリエーテルポリオー
ルに対し容量比で好ましくは約０．０３以上、１以下、
特に好ましくは約０．０５〜０．７、マタ有機溶剤およ
びポリエーテルポリオールの総使用量（ただし各々の容
量の加算された容量と仮定し、例えば有機溶剤１Ｑ　ｍ
ｌ、ポリエーテルポリオールＩＱｍを使用する場合は、
総量２０ａと算定する〕が、七ツマ−に対し容量比で好
ましくは約０．６〜５である。有機溶剤の使用量が、ポ
リエーテルポリオールに比し多過ぎると。

生成する重合体粒子表面の凹凸構造が小さくなる傾向が
ある。また有機溶剤およびポリエーテルポリオールの総
使用量がモノマーに比し少な過ぎると、生成する重合体
粒子表面の凹凸が小さくなる傾向があ勺、一方多過ぎる
と生成する重合体粒子の機械的強度が低下する傾向があ
シ、生成する重合体粒子の機械的強度が特に望まれる場
合は、モノマーに対し容量比で０．６〜２．５が好まし
い。

かくて本発明における懸濁重合は、前記モノマー、有機
溶剤およびポリエーテルポリオールよりなるモノマー相
を大量の水（例えば該モノマー相に対し１〜６容量倍程
度）に液滴として分散させ、液滴の分散を助けるため分
散剤（例えば濃度として水１００重量部に対し０．０１
〜１０重量部程度）を用い、油溶性ラジカル重合触媒（
モノマー相中の濃度として０．０１〜５重量％）を用い
て常法に従い実施される。分散剤としては、ポリビニル
アルコール、ポリビニルヒロリドン、澱粉、ポリアクリ
ル酸ナトリーヴム、カルボキシメチルセロンルブおよび
硫酸カリウムなどが挙げられ、必要に応じ塩化す）　Ｉ
Ｊウムなどの電解質を添加してもよい。また油溶性ラジ
カル重合触媒としては、パーオキサイド、ハイドロパー
オキサイド、アゾ化合物などが使用でき、具体的には、
ベンゾイルパーオキサイド、Ａｅ化５ウロイル、ｔｅｒ
ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、アゾビスインブチ
ロニトリルなどのラジカル重合開始剤を挙げることがで
きる。

重合温度は、ラジカル重合開始剤の分解する温度以上で
あればよく、通常４０〜１００”に、常圧または加圧下
で行なわれる。得られた粒子状重合体から、前記有機溶
剤およびポリエーテルポリオールを除去するためには、
（イ）有機溶剤を減圧除去した後、適当な有機溶媒でポ
リエーテルポリオールを抽出する方法、あるいは６口）
適当な有機溶媒を用いて前記有機溶剤およびポリエーテ
ルポリオールを同時に抽出除去する方法などの常套の方
法を適用することができる。

本発明によって得られた重合体粒子は第１図（重合体粒
子の走査型電子顕微鏡写真図、倍率１２０倍）から明ら
かなように表面に多数の凹凸を有し、重合体粒子径によ
って異なるが凸部頂上と凹部底面の山の高さ〔即ち谷の
深さ〕は、例えば０．１〜５０μｍと比較的粗面の凹凸
構造を有するという特徴を有する。

本発明によって得られる重合体粒子は、その表面が凹凸
構造を有するが故に、このような表面構造をもたない従
来の滑らかな表面構造の粒子と比べて、表面積が著しく
増大するという特徴を有している。このために分子径の
小さな物質はいうまでもなく大きな物質を担持または吸
着させる用途においてもその大きな表面積が有効に活用
できるという効果を発揮する。

従って本発明によって得られた重合体粒子は、固定化酵
素用担体、診断用担体、細胞培養用担体、細胞吸着クロ
マトグラフィー用担体なとの担体として好適であるばか
シでなく、各種吸着用担体、クロマトグラフィー用担体
、イオン交換粛脂などとしても使用し得るものである。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はその要旨を越え
ない限り、以下の実施例に限定されるものではない。な
お、実施例中、表面積とはＢＥＴ法による窒素ガス吸着
によって測定した値であり、高滓製作所　オーア式比表
面積測定装置を用いて測定したものである。

また人血清アルブミンの吸着量は以下の方法にて測定し
たものである。すなわち１０１９／Ｉｌｌの濃度に調整
した人血清アルブミンの０．１Ｍリン酸緩衝液溶液（ｐ
Ｈ７、但し０．１５　ＭのＮａＣＬを含む）５ｍｌ当シ
１Ｆの重合体粒子を４時間室温にて静置接触させ、その
後０．Ｉ　Ｍ　ｖン酸緩衝液（ｐＨ７，０，１５Ｍ　Ｎ
ａＣ１含む）テ十分洗浄ヲ行ない、重合体粒子に吸着さ
れた人血清アルブミンをアルカリ加水分解後、重合体粒
子上のアミン基をフルオレスカミンを用いて定量し、こ
のアミン基量から換算して人血清アルブミン量をめる。

実施例１ スチレン５２ｙ、ジビニルベンゼン（工業用、純度５５
％）６゜５Ｆ、ポリプロピレングリコール（和光紬薬（
株）製、数平均分子量ｉ、　ｏ　ｏ　ｏ、ジオール型）
７０ｄ、インオクタ７３０ｍ１．ｔｏ−よびベンゾイル
パーオキサイド０．６１からなる均一混合液を、ポリビ
ニルピロリドン（東京化成工業（株）製、Ｋ−９０）１
．５Ｆをイオン交換水１５０Ｆに溶解させた水溶液中に
入れた。窒素ガス雰囲気下七ツマー相が均一に分散する
ように攪拌しながら、８０℃で１０時間重合を行なった
。

生成重合体粒子をろ過し、水、アセトン、次いでメチル
アルコールで洗浄した後、７０’Ｃで減圧乾燥して有機
溶剤であるイソオクタンを除去した。次にこの乾燥重合
体粒子中のポリプロピレングリコールをテトラヒドロフ
ランを用いソックスレー法で抽出除去して、さらに７０
℃で減圧乾燥を行なった。得られた重合体粒子は、つや
のない白色不透明な球状であり、その収量は５３．３１
であった。径０．５〜１　ｍｍの大きさにふるい分けし
た重合体粒子の表面積は１．７ｍ２／ｙであシ、第１図
の走査型電子顕微鏡写真（倍率１２０倍）が示すように
、表面は凹凸に富む特殊な構造を有しているものであっ
た。

比較のために、上記方法においてポリプロピレングリコ
ールとインオクタンまたはポリプロピレングリコールの
みを使用しない他は上記と同様に懸濁重合して得られた
重合体粒子は、いずれも第１図に示すような表面構造を
有してなく光沢のある滑らかな表面のままであった。ま
たポリプロピレングリコールとイソオクタンヲ使用しな
い場合の重合体粒子を径０．５〜１　ｍｍの大きさにふ
るい分けした重合体粒子の表面積Ｉｄ、　０．０１　ｍ
　／ｙ以下であυ、ポリプロピレングリコールのみを使
用しない場合の重合体粒子を径０．５〜１　ｍｍの大き
さにふるい分けした重合体粒子の表面積は８２．３　ｍ
２／Ｐであった。

実施例２ ポリプロピレングリコールを１４０Ｍ！およびインオク
タンを６０ｍ用いた以外は実施例１と同様にして懸濁重
合し後処理を行った結果、重合体粒子の収量はｓｏ、ｏ
　ｙであシ、得られた重合体粒子は第１図と同様な表面
構造を有し、径０．５〜１間の大きさにふるい分けした
重合体粒子の表面積は１．６　ｍ２／Ｐであった。

実施例３ ポリプロピレングリコール□、ヲ９０１ＲＩ！およヒイ
ンオクタンを１９ゴ用いた以外は実施例１と同様にして
懸濁重合し後処理を行々った結果、重合体粒子の収量は
５１．９ｐであシ、得られた重合体粒子は第１図と同様
の表面構造を有し、径０．５〜１關の大きさにふるい分
けした重合体粒子の表面積は１　、　Ｏｍ２／ｐであっ
た。

実施例４ ポリエーテルポリオールとしてポリプロピレングリコー
ル（、ｆ１］光純薬Ｃ株）製、数平均分子量３．０００
．ジオール型）を用いた以外実施例１と同様にして懸濁
重合し後処理を行った結果、重合体粒子の収量は４８．
９１であシ、得られた重合体粒子の表面は第１図と同様
であシ、径０．５〜１間の大きさにふるい分けした重合
体粒子の表面積は０．７ｍ２／Ｐであった。

実施例５ ジビニルベンゼンを１３１使用した以外は実施例と同様
にして懸濁重合し後処理を行った結果、重合体粒子の収
量は５５，６　Ｐであシ、得られた重合体粒子の表面構
造は第１図と同様で、径０．５〜１朋にふるい分けした
重合体粒子の表面積は８．８ｍ２／／Ｐであった・ 実施例６ インオクタンのかわシにｔｅｒ　ｔ−アミルアルコール
を用いる以外実施例１と同様にして懸濁重合し後処理を
行った結果、重合体粒子の収量は４９、ＩＰ、得られた
重合体粒子の表面構造は第１図同様で凹凸に冨み、径０
．５〜１間にふるい分けした重合体粒子の表面積は１．
１　ｍ２／ｙ　であった。

実施例７ ポリプロピレングリコールのかわシにビスフェノールＡ
にプロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドの付
加した下記構造式のポリエーテルポリオール（旭電化工
業（株）製、アデカボリエーテルＥＭ５３　）を用いた
以外は実施例１と同様にして懸濁重合し後処理を行った
。

Ｈ５ （ｍ：平均５、ｎ：平均３） 重合体粒子の収量は４４．８　Ｐであり、得られた重合
体粒子の表面構造は第１図と同様で、径０．５〜１間に
ふるい分けした重合体粒子の表面積はｏ、ａｍ、／ｙで
あった。

実施例８ メタクリル酸グリシジル７１゜１Ｆ、　ジビニルベンゼ
ン（工業用；純度５５％）５．９ｙ、ポリプロピレング
リコール（平均分子量ｉ、　ｏ　ｏ　ｏ、ジオール型）
　４５，５　ｍ、インオクタｙ　１９．５　Ｉ＋Ｉｅオ
ｊ：びベンゾイルパーオキサイド０．６Ｆからなる均一
混合液を、ポリビニルピロリドン（東京化成工業（株〕
製、Ｋ−９０）　１．９５　Ｆをイオン交換水１９５ｄ
に溶解させた水溶液中に入れた。以下の操作は実施例１
と同様に行ない、６５．ＯＦの光沢のない白濁した凹凸
表面を有する重合体粒子を得た。径０．５〜１間の大き
さにふるい分けした重合体粒子の表面積は２．３ｍ／ｊ
’であった。

また重合体粒子の表面構造は第１図と同様であった。

実施例９ 実施例１で得られた重合体粒子１並びに実施例１中で比
較のためポリプロピレングリコールとイソオクタンを添
加せずに得られた重合体粒子■およびポリプロピレング
リコールのみを添加せずに得られた重合体粒子Ｈにおい
て、径０．５〜ｊＭｍＫふるい分けした重合体粒子につ
いて人血清アルブミンの吸着量を測定した。

その結果、重合体粒子■は３．１ｍＭＰビーズ、重合体
粒子■は０．０２ＴＡ９／Ｐビーズ、重合体粒子■は０
，０２　Ｑ／Ｐビーズの人血清アルブミン吸着量を示し
た。本発明の重合体粒子は比較に用いた重合体粒子に比
べ著しく人血清アルブミン吸着量が大きいことがわかる
。なお、重合体粒子Ｉの人血清アルブミン吸着量の値は
、人血清アルブミンのストークス半径（３７，５Ａ　）
と、重合体粒子■の表面４１　（１，７ｍ２／ｙ　）と
から、単分子吸着を仮定して得られる値ろ、４ｍ９／Ｐ
ビーズに近い値を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様であり、本発明によって
得られた重合体粒子表面の走査型電子顕微鏡写真（倍率
１２０倍〕である。 第　／　回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ビニル芳香族化合物またはビニル脂肪族化Ｍから選
   ばれたモノビニルモノマーおヨヒ／もしくはポリビニル
   モノマーに、これらモノマーに対し溶媒として働きかつ
   生成重合体を溶解しない有機溶剤、ならびに前記モノマ
   ーおよび有機溶剤と均一液相を形成し得るポリエーテル
   ポリオールを混合し、懸濁重合を行ない生成した重合体
   粒子より前記有機溶剤およびポリエーテルポリオールを
   除去することを特徴とする重合体粒子の製造方法。