KR20020062175A - 피발산비닐의 저온 현탁중합에 의한 폴리피발산비닐의제조방법 및 그에 의해 제조되는 폴리피발산비닐 및폴리비닐알코올 - Google Patents

피발산비닐의 저온 현탁중합에 의한 폴리피발산비닐의제조방법 및 그에 의해 제조되는 폴리피발산비닐 및폴리비닐알코올 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피발산비닐의 저온 현탁중합에 의한 폴리피발산비닐(poly(vinyl pivalate))의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 폴리피발산비닐 및 폴리비닐알코올에 관한 것이다. 본 발명에서는 20℃ 내지 70℃에서도 개시될 수 있는 아조비스디메틸발레로니트릴을 개시제로 하여 피발산비닐을 저온 현탁중합하여 고교대배열 고분자량 폴리비닐알코올의 전구체로 사용되는 미세구형 입자상의 고교대배열 폴리피발산비닐을 고효율로 제조하는 방법을 제공한다. 또한 폴리피발산비닐에 분산제 및 침전제를 사용하여 분리함으로써 다양한 직경 및 균일한 직경분포를 갖는 폴리피발산비닐 입자로 제조하는 방법도 제공한다. 상기 폴리피발산비닐 입자를 알칼리 수용액에 현탁시켜 표면에서만 비누화 반응이 일어나도록 하여 입자의 형태가 구형으로 유지되며 표면이 폴리비닐알코올로 전환되어 색전술에 이용 가능한 입자상 색전제를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면 자외선 조사 없이 화학 개시제만을 이용하여 낮은 온도에서 고교대배열 고분자량의 미세구형 입자상의 폴리피발산비닐을 50% 이상의 높은 전환율로 제조할 수 있다.

Description

피발산비닐의 저온 현탁중합에 의한 폴리피발산비닐의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 폴리피발산비닐 및 폴리비닐알코올{Preparation method of poly(vinyl pivalate) using low temperature suspension polymerization of vinyl pivalate and resulting poly(vinyl pivalate) and poly(vinyl alcohol)}
본 발명은 피발산비닐(vinyl pivalate)의 저온 현탁중합에 의한 폴리피발산비닐의 제조 방법 및 그에 의해 제조되는 폴리피발산 비닐 및 폴리비닐 알코올에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자량과 우수한 교대배열성(syndiotacticity)을 가지는 폴리비닐알코올의 전구체로 사용하기 위한 입자상 또는 미세구형의 고분자량 폴리피발산비닐을 자외선 조사없이 화학 개시제만을 이용하여 낮은 온도에서 피발산비닐(vinyl pivalate)의 현탁중합을 통하여 높은 전환율로 제조하는 방법,미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법, 및 폴리피발산비닐의 비누화를 통해 침전상, 섬유상, 그리고 균일한 미세구형의 폴리비닐알코올을 제조하는 방법에 관한 것이다.
1924년 헤르만(Herrmann)과 해넬(Haehnel)(W. O. Herrmann and W. Haehnel, 독일 특허 제 450,286 호(1924))이 폴리아세트산비닐(poly(vinyl acetate))의 비누화 시험 중 최초로 발견한 폴리비닐알코올은 폴리아세트산비닐과 같은 비닐에스테르계 고분자를 비누화시켜 제조되는 히드록시기 함유 선형 결정성 고분자로서 그의 분자량에 따라 호제, 의류용 섬유, 산업용 섬유 및 막 등의 제조에 널리 이용되는 고분자이다. 제조된 폴리비닐알코올 섬유나 막이 고강도, 고탄성률 및 내마모성을 보유하기 위해서는 중합된 폴리비닐알코올의 비누화도와 분자량 뿐만 아니라 교대배열성도 커야 한다. 교대배열기(syndiotactic group)를 풍부하게 함유하고 있는 고분자량의 폴리비닐알코올을 제조하기 위해서는 고분자량의 교대배열성 전구체가 얻어지도록 입체장애를 일으키는 에스테르기를 보유하고 있는 단량체를 사용하거나 중합방법을 개선하는 것이 필요하다.
동일배열, 혼성배열(atactic) 및 교대배열(syndiotactic) 폴리비닐알코올을 제조하기 위한 전구체들을 합성하는 단량체들은 많이 알려져 있는데, 그들중 피발산비닐이 삼차부틸기의 입체장애 때문에 가장 우수한 교대배열성을 발현하는 것으로 지금까지 알려져 있으며, 이제까지는 그 비누화 방법이 용이하지 않았으나 최근에 본 발명자는 폴리피발산비닐의 비누화 방법을 확립하였다(대한민국 특허 제 108,102 호(1996)). 이전까지는 비닐 트리플루오로아세테이트이 교대배열성 폴리비닐알코올을 얻어내기 위한 단량체로서 많이 이용되었으나 이 단량체는 비누화법이 피발산비닐 단량체에 비해 상대적으로 용이하지만 가격이 매우 비싸고 교대배열성을 발현하는데 불리하다.
일반적인 폴리비닐알코올의 중합법에 의해서는 얻어낼 수 없는 고분자량의 혼성배열 폴리비닐알코올 및 교대배열 폴리비닐알코올을 제조하기 위해서는 중합방법의 개선도 필요한데 연구 방향도 크게 벌크중합, 용액중합, 에멀젼중합, 및 현탁중합의 네 가지로 나뉜다.
벌크중합은 중합계 내에 단량체로 아세트산비닐만이 존재하기 때문에 연쇄이동의 확률이 다른 중합법에 비해 낮으므로 상대적으로 고분자량의 폴리비닐알코올을 얻어 낼 수 있다는 장점이 있으나, 아세트산비닐의 중합열이 다른 비닐 계열 단량체들에 비해 매우 높고 이로 인한 반응속도 상승이 일어나기 때문에 고분자량의 폴리비닐알코올을 효과적으로 얻어낼 수 없고 점성도 조절이 용이하지 않아 50% 이상의 높은 전환율을 얻기가 어렵다는 단점을 가지고 있다.
용액중합은 반응계에 존재하는 용매에 의하여 점성도와 발열의 조절이 비교적 용이하므로 에틸아세테이트, 디메틸카비톨, 아세트산 등의 여러 가지 용매를 이용한 아세트산비닐의 용액중합은 많이 연구되어 왔으나, 용매로의 빈번한 연쇄이동반응에 기인한 가지생성과 종결반응이 자주 일어나 고분자량의 폴리비닐알코올을 얻어내는데 불리하다. 선형성이 우수한 폴리아세트산비닐을 합성하여 그로부터 고분자량의 폴리비닐알코올을 얻어내기 위하여 저온에서 레독스 용액중합이 많이 시도되었으나, 이 방법은 금속 촉매에 의한 착색 현상이 일어나고 수율(yield)이 매우 낮은 단점을 가지고 있다.
에멀젼중합은 중합도와 중합속도를 동시에 상승시켜 줄 수 있는 중합반응계이지만 아세트산비닐은 다른 비닐계열 단량체들에 비하여 월등히 높은 성장반응속도와 이 중합계에서의 높은 반응속도에 의한 가지생성반응 때문에 고분자량의 폴리비닐알코올을 얻어내기 어렵다. 우수한 물성을 보유하는 폴리비닐알코올을 얻어내기 위해서 여러 가지 특수한 에멀젼중합이 많이 시도되고 있다. 에멀젼중합의 경우에도 원형 입자상의 폴리비닐알코올 고분자를 얻어 낼 수는 있으나, 입자의 크기가 색전술에 사용되는 최소 크기인 100㎛ 이상이 얻어지지 않는다는 단점이 있다.
또한 현탁중합에 의해 고분자량의 폴리아세트산비닐을 고전환율로 얻는 방법이 개발되기도 하였으나, 이전의 모든 현탁중합은 중합온도 50℃ 이상에서 아세트산비닐에 대하여 시행된 것으로, 저온에서의 피발산비닐의 현탁중합에 관한 연구는 알려진 바 없다.
폴리비닐알코올은 색전물질(embolic material)로 상업화되어 있는 물질이다. 이러한 색전물질은 그 위치가 외과 수술로는 치료할 수 없는 부분에 존재하는 병변의 혈류속에 특정 물질을 주입하여 혈류를 차단함으로써 병변을 치료하거나, 과혈류에 의한 증상의 완화 및 수술시 출혈의 방지 등을 위한 치료기법으로 혈관분포가 많은 과혈관성(hypervascular) 종양, 동정맥기형(arteriovenous malformation (AVM)) 등 혈관병변, 외상성 또는 결핵과 같은 염증성 출혈의 치료에 이용되고 있는 물질을 의미한다.
색전술에 의해 질병을 치료한다는 개념은, 간의 경우 간문정맥과 동맥으로부터 이중으로 혈액을 공급받고, 일차의 또는 전이된 간암세포는 거의 대부분 간동맥으로부터 혈액을 공급받게 된다는 사실로부터 마르코비치(Markiwitz)(J. Markowitz, Surg. Gynecol Obstet, 95, 644 (1952))가 동맥을 통한 암세포로의 혈액 공급을 차단하는, 간종양의 치료방법을 제안하여 색전술에 의해 질병을 치유하는 것에 대한 최초의 개념을 확립하였다. 선택적인 색전을 위해서는 간동맥과 정맥중 어느 것에 의하여 혈액이 공급되는가를 알아야하는데, 허리(Hearley)와 쉬나 (Sheena)(J. E. Healey and K. S. Sheena, et al, S Surg. Forum, 14, 121 (1963))는 염료 및 방사성물질을 주입하는 방법으로 간에 대한 혈액의 공급은 전적으로 간동맥을 통해서 이루어진다는 것을 확인하였다. 또한, 게린(Gelin)등(L. E. Gelin, D. H. Lewis, and L. Nilsson, Acta Hepatosplenol, 15, 21 (1968))은 간동맥의 제거후 악성종양에서는 혈액의 흐름이 90% 감소하는데 반하여 일반 조직에서는 35-40% 감소함을 보였다. 간암이외에도 동정맥기형의 치료에도 색전은 이용되는데 대뇌동정맥이상에 대해 색전술을 시도한 결과 생존율이 증가하였다는 보고(L. A. Nisson and L. Zettergen, Acta Pathol. Microbiol. Scand., 71, 187 (1967))가 있다.
이러한 색전재료로는 금속 코일(metallic coil), 액체형 생체 접착제(liquid tissue adhesive), 바륨을 함유하는 구형 실라스틱(barium impregnated silastic balls), 메타크릴레이트, 스테인레스 스틸 및 입자상 물질 등을 포함한 여러 재료들이 사용되고 있는데, 1970년대 이후부터 폴리비닐알코올이 많이 이용되고 있다. 이상적인 색전재료는 치료부위의 조직 반응 때문에 생체적합성(biocompatibility)이 우수한 물질로 제조해야 하고, 우수한 치료효과 및 치료효과 예측이 가능하도록 병변의 목표 부위에 효과적으로 도달해야 하며, 보편적인 임상이용을 위해서 취급 및 주입이 용이해야 하고, 영구적인 색전효과 및 균일한 크기분포를 나타내야 하며, 취급이 용이하도록 비이온성 조형제 내에서 균일한 현탁액(suspension)을 형성해야 한다. 색전재료가 갖추어야 할 상기의 여러 가지 조건들을 고려해 보면 균일한 크기분포의 미세구(microsphere) 형태가 이상적임을 알 수 있다.
폴리비닐알코올은 여러 가지 색전재료 중 생체적합성과 기술적 용이함, 그리고 다양한 크기의 입자를 조절할 수 있다는 점에서 색전재료로 각광받고 있다. 현재 폴리비닐알코올 입자 색전물질은 주로 악성간종양, 간동정맥기형, 대뇌동정맥기형 및 여러 부위의 혈관성 종양 등의 질병에 대한 색전재료로 사용되고 있고 현존하는 색전물질 중 가장 널리 사용되는 색전물질이며 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
그러나 기존의 연구에서 이용된 폴리비닐알코올은 색전된 혈관내에 염증등의 부작용을 일으킴이 보고되어 있다. 이러한 염증성의 반응은 사용된 재료의 예리한 모서리 부분에 의해 일어났다고 예측되어졌다. 또한, 색전입자의 크기와 관련하여 신생아의 동정맥이상에 대한 처리 후 사망에 대한 보고는 상업용 색전 폴리비닐알코올의 입자크기의 동일성의 실험조사의 결과 입자크기의 불균일도가 환자의 사망에 관련이 있음을 예증한 바 있다(I. Repa et al., Radiology, 170, 395 (1989)).
현재 색전재료로 많이 쓰이고 있는 폴리비닐알코올 색전제(상품명: 콘투어("Contour"), 엠보스피어("Embosphere"), 울트라드리발론("UltraDrivalon"))의 경우에도 그 입자의 크기에 대한 균일도가 매우 낮아 시판되고 있는 시료의 크기분포는 실제적으로는 1㎛에서 1400㎛보다 큰 입자까지의 불균일한 물리적 크기 분포를 가지고 있음이 보고된 바 있다. 또한 콘투어("Contour")는 매우 거칠고 날카로운 표면을 가지고 있음으로써 크기분포가 균일한 구형입자와는 상당한 거리가 있다.
최근에는 이상적인 미세구형 색전물질을 개발하기 위하여 다공성 셀룰로오즈, 젤라틴, 콜라젠 및 콜라젠이 코팅된 아크릴등과 같이 폴리비닐알코올을 제외한 다른 여러 가지의 고분자물질들을 대상으로 구형입자를 제조하는 연구들이 시도되고 있다. 그러나 젤라틴과 같은 천연 고분자물질들은 합성을 거치지 않고 자연계에서 직접 얻어지므로 그의 화학적 크기(분자량, 분자량 분포 및 가지화도) 및 물리적 크기 (입자의 크기 및 형상) 등의 조절이 불가능하다. 또한 시술의 목적상 각각의 질병에 적합한 여러 가지 크기를 갖는 구형입자들을 균일한 크기분포로 얻어내기가 어려울 뿐만 아니라, 이것들의 영구 폐색 효과에 대해서는 아직 알려져 있지 않다.
상기한 바에 의하면 균일한 입자 크기는 시술시 사용되는 카테타를 통한 이송을 용이하게 하며, 선택적인 폐색에 의해 색전술의 치료효과를 높게 한다. 일반적으로 현탁중합에 의하여 제조된 입자들은 구형을 유지하나 그 크기가 여러 중합 조건에 따라 분포를 가지고 있으며 중합시 사용된 현탁안정제(suspending agent) 및 입자간의 정전기적 인력에 의하여 회합하여 개개의 일정한 크기를 갖는 입자로 분리하기가 매우 힘들다.
피발산비닐을 이용한 현탁중합의 경우에서도 동일한 문제가 발생하여 비누화를 통해 폴리비닐알코올(PVA)로 전환시켰을 때, 구형은 유지하나 불균일한 크기 및 입자간의 회합은 피할 수 없다. 이렇게 회합된 입자는 생체 내 투입에 문제를 야기하며, 목적 혈관의 고선택성 폐색을 불가능하게 한다. 따라서 고품질 및 우수한 색전재료로서의 폴리비닐알코올 입자의 제조를 위한 전구체로서 구형 폴리피발산비닐의 분리는 필수적이다.
입자의 회합 및 그의 분리는 염료 및 안료 산업에서도 중요한 요소인데, 특히 안료의 경우 수용성이 없고, 그 분자 구조상 회합하여 결정화되어 입자의 크기가 커진다. 안료 입자의 크기는 개체에 사용되었을 때, 색채의 향상과 투명성에 중요한 인자가 되므로 분산제를 사용하여 입자간 회합을 방지하고 밀링을 통하여 입자의 크기를 조절한다. 밀링 공정 시 소수성 안료의 회합을 방지하기 위해 분산제의 사용은 불가피하며 현재 소수성기와 친수성기를 동시에 함유하는 유기분산제를 사용하고 있다. 그러나 상기의 분산제는 방향족 유기물이 대부분이며, 세척 등의 공정으로 제거가 어려우므로 생체재료에 사용은 불가능하다는 문제점이 있다.
일반적으로 색전재료로 사용되는 폴리비닐알코올은 폴리피발산비닐의 비누화 공정을 통하여 제조된다. 폴리피발산비닐의 비누화는 폴리피발산비닐을 테트라히드로푸란, 아세톤, 그리고 메틸에틸케톤 등의 유기용매에 완전히 용해시킨 후 알칼리 용액을 적하(滴下)함으로써 이루어진다. 그러나 이 공정으로 제조된 폴리비닐알코올은 외관상 매우 불규칙한 표면을 보이며 침전물상에서 섬유상에 이르는 다양한 형태를 가질 수 있으며 그의 크기 분포도 매우 넓다. 따라서 우수한 색전능을갖는 입자형 색전제의 제조를 위하여 형태를 유지하며 입자 회합의 방지가 가능한 새로운 비누화 방법의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 제조비용이 저렴하며 전환율 및 자외선 조사 없이 화학 개시제만을 이용하여 저온 현탁중합으로 제조되는 고분자량 폴리피발산비닐의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여러 가지 입자직경 및 각각의 크기에서의 분포가 균일한 고분자량 폴리피발산비닐의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 즉 현탁중합조건의 여러 가지 변수를 섬세하게 조절함으로써 원하는 크기 및 크기분포를 갖는 원형 입자들을 제조함을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 수율 및 낮은 비용으로 고교대배열 고분자량을 가지는, 침전물, 섬유상, 그리고 균일한 크기의 미세구형 입자상 폴리비닐알코올을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자를 이용하여 구의 형태가 그대로 유지되며 폴리피발산비닐의 표면이 비누화되어 폴리피발산비닐/폴리비닐알코올의 코어/쉘(core/shell) 이중 구조를 갖는 입자형 색전제를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 폴리비닐알코올(PVA) 색전제 입자의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 비교예에 따라 제조된 폴리피발산비닐을 종래의 균일 비누화법으로 비누화한 PVA의 SEM 사진이다.
본 발명의 제1 실시형태에 따르면, 피발산비닐 1 mol에 대해 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴의 양을 1×10-5mol 내지 5×10-3mol의 비율로 하고, 현탁안정제를 1×10-6mol 내지 1×10-4mol의 비율로 하며, 물의 양을 1.0 내지 50 mol의 비율로 한 현탁액을 20 내지 70℃의 중합온도에서 교반속도를 10 내지 5,000rpm으로 하여 현탁중합하는 공정을 포함하는 미세구형 폴리피발산비닐의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 실시형태의 제조방법에 따르면, 단량체의 고분자로의 전환율 50% 이상, 수평균 중합도 300 내지 50,000, 교대배열 다이애드기 함량 54 내지 65% 및 피발산기에 대한 가지화도 0.2 내지 6.0인 다양한 종류의 교대배열 고분자량의 미세구형 폴리피발산비닐이 제조된다.
또한 상기 제1 실시형태의 제조방법에 따라 제조되는 폴리피발산비닐을 이용하여 수평균 중합도 200 내지 20,000의 고교대배열 고분자량 폴리비닐알코올을 침전물, 섬유상, 그리고 미세구형의 입자상으로 얻어낼 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 상기 제1 실시형태의 제조방법에 따라 제조된 미세구형 폴리피발산비닐에 분산제(分散劑) 및 제전제(制電劑)로 무기염을 첨가하여 회합된 폴리피발산비닐을 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리함으로써 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.60인 미세구형 폴리피발산비닐을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제3 실시형태에 따르면, 상기 제2 실시형태에 따라 제조된 미세구형 폴리피발산비닐을 황산염, 아황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 염; 수산화물; 팽윤제로 알코올; 및 물을 포함하는 알칼리 수용액에 현탁시킴으로써 불균일계 표면 비누화반응을 통하여 내부 폴리피발산비닐 및 표면 폴리비닐알코올의 코어/쉘 구조의 입자형 색전제의 제조방법을 제공한다.
상기 제3 실시형태에 따라 제조된 입자형 색전제는 입자 직경의 다분산성 지수 1.00 내지 1.20, 불균일계 표면 비누화반응에 의한 폴리피발산비닐의 비누화도 1 내지 99.9%를 가진다.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 교대배열 고분자량의 폴리피발산비닐의 제조과정은 종래에 알려진 제조과정들과 큰 차이점을 가지고 있으며, 예를 들면 다음과 같은 차이점이 있다.
첫째, 저온에서 합성되는 기존의 교대배열 고분자량의 폴리피발산비닐의 제조방법들은 저온에서 단량체를 개시시켜야 하므로 자외선이나 감마선을 이용한다는 점이다. 그러나 이러한 자외선이나 감마선 조사방식 등은 복잡하고 비싼 중합장치를 갖추어야 한다는 문제점이 있다.
둘째, 기존의 방법들은 아조비스이소부티로니트릴이나 벤조일퍼옥사이드를 이용하여 일반적인 부가중합의 개시온도인 50 내지 70℃에서 폴리피발산비닐을 합성하는 방법들이다. 이 방법들은 상대적으로 높은 중합온도에서 중합이 되므로 그로부터 얻어진 폴리피발산비닐의 분자량이 기존의 광조사중합에 의한 낮은 중합온도에서 얻어진 폴리피발산비닐에 비하여 저하된다.
셋째, 기존의 중합방법중 고온에서의 벌크중합은 높은 중합온도에 기인한 중합속도의 상승으로 높은 분자량을 얻기가 용이하지 않으며 전환율이 낮다. 벌크중합의 경우 고교대배열 고분자량의 폴리피발산비닐을 얻기 위해서 저온에서 중합할 경우 80% 이상의 높은 전환율을 얻기가 매우 어렵다. 에멀젼 중합의 경우에도 벌크중합과 유사한 난점이 있다. 용액중합의 경우 중합용매의 양을 상당히 늘려 전환율을 높은 수준으로 상승시킬 수는 있으나 용매로의 연쇄 이동반응이 심해져 그로부터 얻어지는 폴리피발산비닐의 분자량이 매우 낮아진다.
또한 상기 기존의 방법들로는 균일한 크기의 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻는 것과 색전술에 필요한 비교적 큰 크기의 입자(개개의 특정한 질병에 대한 색전술의 시술 목적상 100㎛, 200㎛, 300㎛, 400㎛, 500㎛ 600㎛, 800㎛ 및 1000㎛ 정도의 직경들이 필요함)들을 제조하는 것이 불가능하다.
이에 본 발명자는 복잡한 자외선이나 감마선 조사방식, 또는 높은 전환율과 고분자량을 얻을 수 없는 기존의 중합방법의 문제점을 해결하기 위하여 공업적으로 낮은 경비로 이용 가능하며, 아조비스디메틸발레로니트릴을 개시제로 이용하여 20 내지 70℃, 바람직하게는 20 내지 50℃의 저온에서 피발산비닐을 현탁중합하여 높은 수평균 중합도, 다양한 입자 크기 및 균일한 크기 분포를 가지는 구형 폴리피발산비닐을 높은 전환율로 제조하는 방법을 완성하게 되었다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 폴리피발산비닐의 제조방법은 피발산비닐 1 mol에 대해 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴의 양을 1×10-5mol 내지 5×10-3mol의 비율로 하고, 현탁안정제를 1×10-6mol 내지 1×10-4mol의 비율로 하며, 물의양을 0.1 내지 50 mol의 비율로 하여 20 내지 70℃의 중합온도에서 교반속도를 10 내지 5,000 rpm으로 하여 현탁중합하는 공정으로 이루어진다.
현탁중합은 다른 중합법과는 달리 단량체에 녹는 개시제와 현탁안정제를 이용함으로써 미세한 구형상의 중합체를 반응계로부터 쉽게 분리할 수 있을 뿐 아니라 개개의 현탁입자의 중합기구가 벌크중합의 경우와 같으므로 고분자량의 폴리비닐알코올을 얻어내기 위한 선형성이 우수한 고분자량의 폴리피발산비닐을 제조하는 데에 있어서 상대적으로 유리하다. 본 발명에서는 피발산비닐의 현탁중합에 의하여 높은 분자량과 교대배열성을 갖는 폴리비닐알코올의 전구체로 이용할 수 있는 고교대배열 초고분자량의 폴리피발산비닐을 합성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 현탁중합은 물과 현탁안정제를 온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 구비된 혼합기에 증류수와 현탁안정제를 넣고 30 내지 70℃에서 혼합 교반하면서 녹인 후 상온으로 냉각시킨 다음, 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과시켜 산소와 수분이 제거된 질소를 거세게 통과시킴으로써 혼합기내의 산소와 수분을 제거하고, 피발산비닐과 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 넣고 온도를 20 내지 70℃의 중합온도까지 올린 다음 질소기류하에서 중합하는 공정으로 실시한다.
본 발명에서 개시제로 사용되는 상기 아조비스디메틸발레로니트릴은 구조상의 특성 때문에 부가중합의 개시제로 많이 사용되는 기존의 아조비스이소부티로니트릴이나 벤조일 퍼옥사이드 등에 비하여 상대적으로 낮은 개시온도(50℃ 이하)에서도 중합을 일으킬 수 있다.
피발산비닐의 현탁중합에 사용되는 현탁안정제는 폴리비닐알코올, 아라비아 검(arabic gum), 히드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 스타치(starch), 폴리아크릴 염(sodium polyacrylate), 폴리메타크릴 염(sodium polymethacrylate), 젤라틴(gelatine) 및 수산화나트륨 또는 암모니아수로 중화시킨 스티렌-무수말레인산(styrene-maleic anhydride)의 등몰 공중합체 등이 사용될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 현탁안정제중 부분비누화 또는 완전비누화 형태의 폴리비닐알코올을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기에서 기재된 바와 같이 개시제, 현탁안정제, 및 물의 함량을 조절하고 중합온도와 교반속도를 조절함으로써 여러 가지 입자직경을 가지며, 각각의 크기에서의 분포가 균일한 고분자량의 미세구형 폴리피발산비닐을 제조할 수 있다. 상기 현탁중합조건을 벗어나는 경우 균일한 크기분포를 가지는 고분자량의 폴리피발산비닐을 얻기가 어렵다. 또한 중합조건의 하한치들은 중합이 일어나기 위한 최소의 값으로 예를 들어 상기 개시제 농도의 최저값은 1×10-5mol/molVPi로 하였는데, 그 보다 작은 농도에서는 본 발명의 중합온도에서 중합이 일어나지 않기 때문이다.
폴리피발산비닐의 분자량은 개시제 농도 및 중합온도로써 조절되며 교반속도가 클수록 입자의 모양이 균일해지고 분자량 및 전환율이 증가한다.
본 발명의 제1 실시형태에 따라 제조된 폴리피발산비닐은 단량체의 고분자로의 전환율 50% 이상, 수평균 중합도 300 내지 50,000, 교대배열 다이애드기 함량 54 내지 65% 및 피발산기에 대한 가지화도 0.2 내지 6.0의 특성을 가진다.
또한 상기 폴리피발산비닐은 1㎛ 내지 3000㎛, 예를 들어 1㎛, 5㎛, 10㎛, 50㎛, 100㎛, 200㎛, 300㎛, 400㎛, 500㎛, 600㎛, 800㎛, 1000㎛, 1500㎛, 2000㎛ 및 3000㎛ 등의 다양한 크기의 미세구형 입자로 제조할 수 있으며, 한 공정에서 제조된 폴리피발산비닐의 구형 입자 크기가 균일하게 제어될 수 있다.
또한 상기 제1 실시형태의 제조방법에 따라 제조되는 폴리피발산비닐을 이용하여 수평균 중합도 200 내지 20,000의 고교대배열 고분자량 폴리비닐알코올을 침전물, 섬유상, 그리고 미세구형의 입자상의 다양한 형태로 얻어낼 수 있다.
상기 제1 실시형태에 따라 제조된 미세구형 폴리피발산비닐은 색전물질로 사용되는 폴리비닐알코올을 균일한 미세구형으로 제조하기 위한 전구체로 사용된다.
폴리비닐알코올은 폴리피발산비닐의 비누화 공정을 통하여 이루어지는데, 균일한 입자 크기 분포를 가지는 폴리비닐알코올을 얻기 위해서는 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 분리하는 공정이 중요하다.
일반적인 현탁중합으로 제조된 고분자 입자의 경우 사용된 현탁안정제 및 입자간의 정전기 때문에 회합이 일어나는데 밀링공정에 의해 분리시킨다 할지라도 입자간 정전기로 인해 재회합하게 되어 균일한 크기를 갖는 입자로 분리하기가 매우 어렵다. 특히 입자간의 정전기는 후속공정인 비누화 반응에 있어서 입자의 반응기 벽면 부착 등의 난점을 유발하여 정밀한 공정을 어렵게 한다.
따라서 본 발명의 제2 실시형태에서는 분산제 및 제전제로 무기염을 사용하여 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 분리함으로써 밀링에 의한 입자 형태의 붕괴를 막고, 입자간의 정전기를 제거하여 공정상의 편의를 도모하며, 미세구형 입자의 재회합을 방지한다.
본 발명의 제2 실시형태의 미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법은 상기 제1 실시형태의 현탁중합에 따라 제조된 다양한 크기를 가지는 미세구형 폴리피발산비닐 입자에 분산제 및 제전제로 무기염을 첨가하여 회합된 폴리피발산비닐을 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리된 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 입자 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.60인 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 얻는 공정으로 이루어진다.
상기 분산제 및 제전제로 사용되는 무기염으로는 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이들의 구체적인 예로는 황산나트륨(Na2SO4), 아황산나트륨(Na2SO3), 염화나트륨(NaCl), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4) 등이 있다.
상기 분산제 및 제전제로 사용되는 무기염은 미세구형 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g의 중량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 무기염의 사용량이 0.1g미만이면 제전효과가 없으며, 100g을 초과하면 밀링 공정이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
상기 분산제 및 제전제인 무기염은 후속공정인 비누화 반응시 반응용액 내에서 입자의 회합을 방지하며, 최종적으로 세척 공정을 통해 용이하게 제거되어 기존의 유기분산제와는 달리 생체재료로서의 폴리비닐알코올 입자에 사용시 문제를 유발시키지 않는다.
본 발명의 제2 실시형태에 따라 분리된 미세구형 폴리피발산비닐 입자는 입자직경이 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.60인 것을 특징으로 한다. 입자의 크기가 작을수록 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이는 수 ㎛ 범위로 감소하여 미세하게 조절될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 미세구형 폴리피발산비닐 입자는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 또는 2500-3000㎛의 거의 동일한 입자크기 및 분포를 갖는다.
본 발명의 제3 실시형태에 따른 색전제인 폴리비닐알코올의 제조방법은 상기 제2 실시형태에 따라 분리된 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 불균일계 표면 비누화함으로써 구형인 입자의 형태가 그대로 유지되며 폴리피발산비닐의 표면이 비누화된 폴리피발산비닐/폴리비닐알코올의 코어/쉘(core/shell) 이중 구조를 갖는 입자형 색전제를 제조하는 공정을 포함한다.
상기 제3 실시형태에 따라 제조된 색전제 입자는 내부는 폴리피발산비닐이고 표면은 폴리비닐알코올로, 코어/쉘 구조를 가지며, 균일한 크기분포 및 색전술에 이용 가능한 크기를 가진다. 본 발명에 따른 색전제의 제조과정은 종래에 알려지지 않은 새로운 방법으로서 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
기존의 폴리피발산비닐의 폴리비닐알코올로의 전환은 폴리피발산비닐을 테트라히드로푸란, 아세톤 및 메틸에틸케톤 등의 유기용제에 용해하여 고농도의 알칼리 수용액을 촉매로 사용하는 일반적인 비누화 공정에 의하여 이루어진다. 그러나, 이러한 방법으로 제조된 폴리비닐알코올은 그 크기가 매우 불규칙하며 표면이 거칠어 색전제로 사용시 고선택성 혈관 폐색을 불가능하게 하며, 혈관 벽면에서의 염증을 일으키게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자를 알칼리 수용액에 현탁시킴으로써 불균일계 표면 비누화반응을 통하여 표면에서만 비누화 반응이 일어나도록 유도하여 입자의 구형이 완벽히 유지되며 매끄러운 표면을 갖도록 한다.
본 발명의 불균일계 표면 비누화 공정에 사용되는 알칼리 현탁액은 황산염, 아황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 염; 수산화물; 팽윤제로 알코올; 및 물을 포함한다.
상기 황산염 또는 아황산염으로는 황산나트륨, 아황산나트륨 등이 사용될 수 있다. 상기 수산화물로는 알칼리 금속 수산화물이 사용될 수 있으며, 이중 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알코올류 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 황산염 또는 아황산염 및 수산화물의 사용량은 폴리피발산 입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g인 것이 바람직하다. 상기 팽윤제인 알코올은 폴리피발산입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g의 중량비로 사용된다. 상기 알칼리 수용액은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 10ml 내지 1000ml로 사용한다.
상기 폴리피발산비닐 입자의 불균일계 표면 비누화 반응은 0℃ 내지 90℃의 반응온도에서 진행되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 폴리피발산비닐 입자는 불균일계 표면 비누화반응을 통하여 내부 폴리피발산비닐 및 표면 폴리비닐알코올의 표면기능성을 가지는 코어/쉘 구조의 입자형 색전제로 제조된다.
본 발명에 따라 제조된 입자형 색전제의 입자 직경의 다분산성 지수는 1.00-1.20이며, 불균일계 표면 비누화반응에 의한 폴리피발산비닐의 비누화도는 1-99.9%이다. 또한 상기 색전제 입자의 표면에 존재하는 폴리비닐알코올의 외경 및 내부에 존재하는 폴리피발산비닐의 내경의 비가 1:0.01-0.99인 것이 바람직하다.
폴리피발산비닐 입자의 구형을 완벽하게 유지하므로 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 입자 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있어 다양한 혈관성 질환의 폐색에 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 입자형 색전제는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 또는 2500-3000㎛의 거의 동일한 입자크기 및 분포를 갖는 고분자량 폴리비닐알코올이다.
또한 반응조건의 변화로 표면 폴리비닐알코올의 양을 조절함으로써 입자의밀도, 혈전 형성을 위한 표면 변화, X-선 불투명성을 위한 요오드 착체 형성능 등의 기능성을 부여할 수 있다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 그러나, 이하의 실시예들은 단지 예증을 위한 것이기 때문에 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
[실시예 1]
온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 부착된 200ml 용량의 4구 플라스크에 증류수 60ml(3.3mol)와 현탁안정제로 폴리비닐알코올 0.9g(7.09×10-6mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)을 넣고 50℃에서 교반하면서 녹인 후 상온으로 냉각시킨 다음 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과시켜 산소와 수분이 제거된 질소를 2시간 동안 거세게 통과시킴으로써 혼합기내의 산소와 수분을 제거하고, 피발산비닐 44.1ml(0.3mol)와 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0166g(2×10-4mol/molVPi)을 넣고 1시간 동안 산소와 수분을 제거한 뒤 온도를 중합온도인 50℃까지 올린 다음 질소 기류하에서 교반속도를 300rpm으로 하여 24시간 동안 중합한 뒤, 현탁액에 냉각된 증류수를 넣어 현탁액으로부터 중합물을 침전시킨 다음 유리 필터로 여과하여 여과물을 증류수로 수차례 세척과 여과를 반복하여 잔류 단량체와 현탁안정제를 제거한 뒤 진공하 40℃에서 1일간 건조하여 백색 입자상의 폴리피발산비닐을 얻었다.
[실시예 2]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0083g(1×10-4mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 3]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 4]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0017g(2×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 5]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0008g(1×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 6]
중합온도를 40 ℃ 및 중합시간을 36시간으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 7]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0083g(1×10-4mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하였다.
[실시예 8]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하였다.
[실시예 9]
중합온도를 30 ℃ 및 중합시간을 52시간으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 10]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0083g(1×10-4mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 9와 동일하게 하였다.
[실시예 11]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 9와 동일하게 하였다.
[실시예 12]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 2.7g(2.13×10-5mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 13]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 12와 동일하게 하였다.
[실시예 14]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0008g(1×10-5mol/molVPi)으로 한것 이외에는 실시예 12와 동일하게 하였다.
[실시예 15]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 2.7g(2.13×10-5mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하였다.
[실시예 16]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 15와 동일하게 하였다.
[실시예 17]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 2.7g(2.13×10-5mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)로 한 것 이외에는 실시예 9와 동일하게 하였다.
[실시예 18]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하였다.
[실시예 19]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 0.3g(2.36×10-6mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 20]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 19와 동일하게 하였다.
[실시예 21]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0008g(1×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 19와 동일하게 하였다.
[실시예 22]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 0.3g(2.36×10-6mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)으로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하였다.
[실시예 23]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 22와 동일하게 하였다.
[실시예 24]
현탁안정제인 폴리비닐알코올을 0.3g(2.36×10-6mol, 비누화도: 88%, 수평균 분자량: 127,000)으로 한 것 이외에는 실시예 9와 동일하게 하였다.
[실시예 25]
개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 0.0025g(3×10-5mol/molVPi)으로 한 것 이외에는 실시예 24와 동일하게 하였다.
[실시예 26]
교반속도를 100rpm으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 27]
교반속도를 500rpm으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 28]
교반속도를 1000rpm으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 29]
교반속도를 2000rpm으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 30]
교반속도를 3000rpm으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 31]
중합온도를 25℃, 교반속도를 2000rpm 및 중합시간을 60시간으로 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하였다.
[실시예 32]
중합시간을 12시간으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 33]
중합시간을 18시간으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
[실시예 34]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경:50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 염화나트륨 0.5g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에 100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.03-1.06이다.
입자 직경의 다분산성 지수는 입자수 500개를 대상으로 하여 중량평균입자직경을 수평균입자직경으로 나눈 값으로 정의하였다. 입자직경의 다분산성 값이 1.0-1.2 범위인 경우는 거의 단분산성(monodisperse)이라고 정의해도 된다고 알려져 있다.
[실시예 35]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 황산마그네슘 0.5g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.03-1.08이다.
[실시예 36]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 황산칼슘 0.5g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에 100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.04-1.09이다.
[실시예 37]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 황산나트륨 0.5g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에 100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.02-1.08이다.
[실시예 38]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 아황산나트륨 0.5g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에 100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.01-1.03이다.
[실시예 39]
상기 실시예 3에서 현탁중합으로 제조된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 50-1000㎛, 입자 직경의 다분산성 지수: 1.80, 수평균중합도: 40,000, 가지화도: 2.3) 1.0g에 대하여 염화나트륨 100g을 분산제 및 제전제로 사용하여 막자사발에서 밀링한 후 표준망체를 사용하여 분리하였다. 분리된 입자를 250ml의 비이커에 100ml의 증류수로 4시간 동안 자석교반기를 사용하여 교반하면서 세척한 후 유리여과기로 여과하여 진공 하 40℃에서 1일간 건조하여 다양한 크기의 입자를 얻었다. 분리된 입자의 크기는 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 및 2500-3000㎛이며 다분산성 지수는 1.03-1.06이다.
[실시예 40]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 90-100㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 38.5%, 입자 직경 86-98㎛, 다분산성 지수 1.04의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 41]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 200-220㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 16.0%, 입자 직경 200-220㎛, 다분산성지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 42]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 410-430㎛, 다분산성 지수: 1.02, 수평균중합도: 47,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 14.5%, 입자 직경 410-430㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 43]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 300-350㎛, 다분산성 지수: 1.10, 수평균중합도: 43,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 28.5%, 입자 직경 290-340㎛, 다분산성 지수 1.12의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 44]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 100-120㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 32,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 45.0%, 입자 직경 85-100㎛, 다분산성 지수 1.05의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 45]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 120-150㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 32,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 39.5%, 입자 직경 115-145㎛, 다분산성 지수 1.04의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 46]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 150-200㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 33,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 36.0%, 입자 직경 147-200㎛, 다분산성 지수 1.03의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 47]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g,아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 150-180㎛, 다분산성 지수: 1.02, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 1시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 13.6%, 입자 직경 150-180㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 48]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 53-90㎛, 다분산성 지수: 1.10, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 2시간 30분 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 36.7%, 입자 직경 50-90㎛, 다분산성 지수 1.09의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 49]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 53-75㎛, 다분산성 지수: 1.06, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 2시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 14.1%, 입자 직경 52-74㎛, 다분산성 지수 1.05의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 50]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 75-90㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 2시간 30분 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 27.3%, 입자 직경 50-70㎛, 다분산성 지수 1.04의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 51]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 180-200㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 3시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 89.0%, 입자 직경 175-195㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 52]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 8.75g, 아황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 38의 방법으로 아황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 210-230㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 94.0%, 입자 직경 200-220㎛, 다분산성 지수 1.01의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 53]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 43.75g, 황산나트륨 43.75g, 및 메탄올 40g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 200ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 200-220㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 30,000) 0.5g을 현탁시킨 후 30 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 8시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 96.4%, 입자 직경 190-210㎛, 다분산성 지수 1.06의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 54]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화칼륨 43.75g, 황산나트륨 43.75g, 및 메탄올 40g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 200ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 200-220㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 30,000) 0.5g을 현탁시킨 후 5 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 24시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 8.0%, 입자 직경 210-220㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 55]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화나트륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 90-100㎛, 다분산성 지수: 1.03, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 23.4%, 입자 직경 87-95㎛, 다분산성 지수 1.04의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 56]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화나트륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 200-220㎛, 다분산성 지수: 1.01, 수평균중합도: 24,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 12.4%, 입자 직경 200-220㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 57]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화나트륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 410-430㎛, 다분산성 지수: 1.02, 수평균중합도: 47,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 9.6%, 입자 직경 410-430㎛, 다분산성 지수 1.02의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[실시예 58]
온도계 및 냉각탑이 장착된 250㎖ 용량의 2구 플라스크에 수산화나트륨 8.75g, 황산나트륨 8.75g, 및 메탄올 8g을 물에 첨가하여 제조한 알칼리 수용액 100ml를 넣고 실시예 37의 방법으로 황산나트륨을 사용하여 분리된 폴리피발산비닐 입자(입자의 직경: 300-350㎛, 다분산성 지수: 1.10, 수평균중합도: 43,000) 0.5g을 현탁시킨 후 40 ℃에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 4시간 동안 비누화하였다. 반응이 끝난 후 반응액을 과냉각된 증류수에 부어 1시간 교반하고 유리여과장치로 여과한 후 여과물을 과량의 증류수로 세척하고 여과하는 과정을 3차례 반복한 후 40℃ 진공 하에서 1일간 건조하여 비누화도 19.2%, 입자 직경 290-340㎛, 다분산성 지수 1.12의 표면이 폴리비닐알코올로 변환된 구형 폴리피발산비닐 입자를 얻었다.
[비교예 1]
온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 부착된 200ml 용량의 4구 플라스크에 피발산비닐과 14.2g(0.2mol)의 디메틸술폭사이드를 넣고 교반하면서 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과한 산소와 수분이 제거된 질소를 2시간 동안 거세게 통과시켜 플라스크내의 산소와 수분을 제거하고 온도를 30℃까지 올린 다음 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴 0.0033g(4.0×10-5mol/molVPi)만큼 넣고 질소 기류하에서 11시간 동안 용액 중합한 뒤, 중합액을 메탄올에 침전시킨 다음 벤젠과 메탄올에 수차례 용해와 침전을 반복하여 잔류 단량체를 제거한 뒤 진공하 60℃에서 1일간 건조하여 백색 수지상의 폴리피발산비닐을 얻었다.
[비교예 2]
온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 부착된 200ml 용량의 4구 플라스크에 피발산비닐을 넣고 교반하면서 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과한 산소와 수분이 제거된 질소를 2시간 동안 거세게 통과시켜 플라스크내의 산소와 수분을 제거하고, 온도를 30℃까지 올린 다음 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴 0.0033g(4.0×10-5mol/molVPi)만큼 넣고 질소 기류하에서 6시간 동안 벌크-중합한 뒤, 중합액을 메탄올에 침전시킨 다음 벤젠과 메탄올에 수차례 용해와 침전을 반복하여 잔류 단량체를 제거한 뒤 진공하 60℃에서 1일간 건조하여 백색 수지상의 폴리피발산비닐을 얻었다.
[비교예 3]
온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 부착된 250㎖ 용량의 4구 플라스크에 증류수 100ml(5.5mol)와 현탁안정제로 폴리비닐알코올 1.5g(1.18×10-5mol/molVPi, 비누화도 : 88%, 수평균 분자량 : 127,000)을 넣고 50℃에서 교반하면서 녹인 후 상온으로 냉각시킨 다음 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과한 산소와 수분이 제거된 질소를 2시간 동안 거세게 통과시켜 플라스크내의 산소와 수분을 제거하고, 피발산비닐 79.5㎖(0.54mol/molVPi)와 개시제인 아조비스이소부티로니트릴을 0.0266g(3.0×10-4mol/molVPi)을 넣고 1시간 동안 산소와 수분을 제거한 된 온도를 중합 온도인 80℃까지 올린 다음 질소 기류하에서 교반 속도를 300rpm으로 하여 2시간 동안 중합한 뒤, 현탁액에 냉각된 증류수를 넣어 현탁액으로부터 중합물을 침전시킨 다음 유리 필터로 여과하고 여과물을 증류수로 수차례 세척과 여과를 반복하여 잔류단량체와 현탁 안정제를 제거한 뒤 진공하 40℃에서 1일간 건조하여 입자의 직경 15-70㎛ 및 입자직경의 다분산성 값이 1.52인 원형 입자상의 폴리피발산비닐을 얻었다.
이상의 실시예 1 내지 33 및 비교예 1 내지 3에 대한 결과 분석치(전환율, 수평균 중합도, 교대배열 다이애드기 함량, 및 가지화도)를 이하의 표 1에 나타내었다.
실시예번호 개시제(×10-4mol/molVPi) 현탁안정제(×10-6mol/molVPi) 중합온도(℃) 중합시간(h) 교반속도(rpm) 전환율(%) 수평균중합도 교대배열다이애드기함량(%) 가지화도
1 2 7.09 50 24 300 95 35000 58.9 2.4
2 1 7.09 50 24 300 94 40000 59.0 2.4
3 0.3 7.09 50 24 300 91 40000 59.1 2.3
4 0.2 7.09 50 24 300 89 40000 59.4 2.2
5 0.1 7.09 50 24 300 76 43000 59.3 2.2
6 2 7.09 40 36 300 91 36000 60.4 1.9
7 1 7.09 40 36 300 88 38000 60.6 1.8
8 0.3 7.09 40 36 300 84 44000 60.9 1.8
9 7.09 30 52 300 85 33000 61.5 1.4
10 1 7.09 30 52 300 83 30000 61.7 1.1
11 0.3 7.09 30 52 300 79 32000 61.7 0.9
12 2 21.3 50 24 300 95 36000 58.9 2.4
13 0.3 21.3 50 24 300 92 40000 59.0 2.3
14 0.1 21.3 50 24 300 76 47000 59.1 2.3
15 2 21.3 40 36 300 91 35000 60.3 1.8
16 0.3 21.3 40 36 300 85 44000 61.0 1.8
17 2 21.3 30 52 300 85 24000 61.4 1.1
18 0.3 21.3 30 52 300 80 31000 61.7 0.9
19 2 2.36 50 24 300 93 36000 58.9 2.5
20 0.3 2.36 50 24 300 90 41000 59.0 2.3
21 0.1 2.36 50 24 300 77 45000 59.1 2.3
22 2 2.36 40 36 300 91 36000 60.4 1.6
23 0.3 2.36 40 36 300 84 44000 60.8 1.5
24 2 2.36 30 52 300 86 31000 61.5 1.3
25 0.3 2.36 30 52 300 79 33000 61.6 1.0
26 0.3 7.09 30 52 100 75 46000 60.8 2.5
27 0.3 7.09 30 52 500 81 38000 60.9 2.2
28 0.3 7.09 30 52 1000 82 39000 60.8 2.2
29 0.3 7.09 30 52 2000 83 37000 60.9 2.1
30 0.3 7.09 30 52 3000 83 35000 61.0 2.0
31 0.3 7.09 25 60 2000 69 35000 61.9 2.0
32 2 7.09 50 12 300 80 31000 59.3 2.0
33 2 7.09 50 18 300 94 34000 58.9 2.3
비교예번호 개시제(×10-4mol/molVPi) 현탁안정제(×10-6(mol/molVPi) 중합온도(℃) 중합시간(h) 교반속도(rpm) 전환율(%) 수평균중합도 교대배열다이애드기함량(%) 가지화도
1 0.4 0.2(DMSO) 30 11 300 32 33000 60.8 1.0
2 0.4 - 30 6 300 11 31000 61.1 0.9
3 3 11.8 80 2 300 48 14000 57.1 4.3
상기의 표 1로부터 본 발명의 실시예에 따르면 20 내지 70℃의 온도에서의 저온 현탁중합에 의해 최대 95%까지의 높은 전환율로 수평균 중합도 24,000 내지 47,000 및 교대배열 다이애드기 함량 58.9 내지 61.9%의 고교대배열 고분자량 폴리피발산비닐 입자를 균일한 입자크기분포로 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 폴리피발산비닐 입자의 불균일계 표면 비누화 반응에 의하여 제조된 표면이 폴리비닐알코올이고 내부가 폴리피발산비닐인 색전제 입자를 주사전자현미경(SEM)으로 입자형태를 확인하였다. 이중 실시예 46에 따라 제조된 폴리비닐알코올 색전제 입자의 SEM 사진을 도 1에 도시하였다. 비교를 위하여 비교예 2에 따라 제조된 폴리피발산비닐을 일반적인 균일계 표면 비누화 반응시켜 얻은 폴리비닐알코올의 SEM사진을 도 2에 도시하였다. 도 1에서 본 발명에 따라 제조된 색전제 입자가 완전히 구형을 이루며 입자의 분포가 균일함을 확인할 수 있다. 이에 비하여 비교예 2에 따라 제조된 폴리피발산비닐은 모양이 불규칙하고 날카로운 표면을 가짐을 알 수 있다.
본 발명에 따르면 피발산비닐을 20 내지 70℃에서 저온 현탁중합하여 50% 이상의 높은 전환율, 수평균 중합도 300 내지 50,000, 교대배열 다이애드기 함량 54 내지 65%, 및 피발산기에 대한 가지화도 0.2 내지 6.0의 특성을 보이는 고분자량 고교대배열 폴리피발산비닐 입자를 균일한 입자크기 분포로 얻을 수 있다. 상기 폴리피발산비닐 입자를 분산제 및 제전제를 이용하여 분리함으로써 1㎛ 내지 3000㎛의 범위에서 균일한 입자 크기를 가지며 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.60인 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 얻을 수 있다. 상기와 같은 분리된 폴리피발산비닐을 알칼리 수용액으로 표면에서만 불균일계 표면 비누화반응이 진행되도록 하여 상기 폴리피발산비닐의 입자 크기와 입자 형태가 그대로 유지되면서 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.20이고, 비누화도가 1 내지 99.9%이며, 내부가 폴리피발산비닐이고 표면이 폴리비닐알코올인 코어/쉘 구조의 원형 입자상 색전제의 제조가 가능하다.
본발명의 색전제는 기존에 상업화되어 있는 폴리비닐알코올과는 달리 표면이 매끄럽고, 균일한 입도 분포를 가지므로 그 위치가 외과 수술로는 치료할 수 없는 부분에 존재하는 병변의 혈류속에 주입하여 혈류를 차단함으로써 병변을 치료하거나, 과혈류에 의한 증상의 완화 및 수술시 출혈의 방지 등을 위한 치료기법으로 혈관분포가 많은 과혈관성(hypervascular) 종양, 동정맥기형 (arteriovenous malformation (AVM)) 등 혈관병변, 외상성 또는 결핵과 같은 염증성 출혈의 치료와 같은 색전술에 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 피발산비닐 단량체 1mol에 대해 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴의 양을 1×10-5mol 내지 5×10-3mol의 비율로 하고, 현탁안정제를 1×10-6mol 내지 1×10-4mol의 비율로 하며, 물의 양을 1.0 내지 50 mol의 비율로 한 현탁액을 20 내지 70℃의 중합온도에서 교반속도를 10 내지 5,000rpm으로 하여 피발산비닐을 저온 현탁중합하는 공정을 포함하는 고교대배열 고분자량을 가지는 미세구형 폴리피발산비닐의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합온도가 20 내지 50℃인 폴리피발산비닐의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 현탁안정제가 폴리비닐알코올, 아라비아 검(arabic gum), 히드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 스타치(starch), 폴리아크릴 염(sodium polyacrylate), 폴리메타크릴 염(sodium polymethacrylate), 젤라틴(gelatine), 및 수산화나트륨 또는 암모니아수로 중화시킨 스티렌-무수말레인산(styrene-maleic anhydride)의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 폴리피발산비닐의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 현탁안정제가 부분비누화 또는 완전비누화 형태의 폴리비닐알코올인 폴리피발산비닐의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 현탁중합은 물과 현탁안정제를 온도계, 질소유입구, 냉각탑 및 앵커형 교반기가 구비된 혼합기에 증류수와 현탁안정제를 넣고 30 내지 70℃에서 혼합 교반하면서 녹인 후 상온으로 냉각시킨 다음, 피롤갈롤-알칼리 수용액 트랩 및 드라이어라이트 트랩을 통과한 산소와 수분이 제거된 질소를 거세게 통과시켜 혼합기내의 산소와 수분을 제거하고, 피발산비닐과 개시제인 아조비스디메틸발레로니트릴을 넣고 온도를 20 내지 70℃의 중합온도까지 올린 다음 질소기류하에서 중합하는 것을 특징으로 하는 폴리피발산비닐의 제조방법.
  6. 제1항의 제조방법에 의해 50% 이상의 단량체에서 고분자로의 전환율로 제조되는, 수평균 중합도 300 내지 50,000, 교대배열 다이애드기 함량 54 내지 65% 및 피발산기에 대한 가지화도 0.2 내지 6.0을 가지는 미세구형 폴리피발산비닐.
  7. 다양한 크기를 가지는 미세구형 폴리피발산비닐 입자에 분산제 및 제전제로 무기염을 첨가하여 회합된 폴리피발산비닐을 밀링한 후 표준망체를 사용하여 균일한 크기 분포를 가지는 미세구형 폴리피발산 비닐을 분리하는 공정을 포함하는, 입자 직경이 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가1.00 내지 1.60인 미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 무기염은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g의 중량비로 사용되는 폴리피발산비닐 입자의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 폴리피발산비닐 입자가 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 또는 2500-3000㎛의 입자 크기 분포를 가지는 미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 무기염이 알칼리 금속염, 알칼리 토금속 염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 무기염이 황산나트륨(Na2SO4), 아황산나트륨(Na2SO3), 염화나트륨(NaCl), 황산칼슘(CaSO4), 및 황산마그네슘(MgSO4)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 미세구형 폴리피발산비닐 입자의 제조방법.
  12. 제7항의 방법에 따라 제조되는 입자 직경이 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자 직경의 다분산성 지수가 1.00 내지 1.60인 미세구형 폴리피발산비닐 입자.
  13. 제7항에 따라 제조된 미세구형 폴리피발산비닐 입자를 황산염, 아황산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 염, 수산화물, 및 팽윤제로 알코올을 포함하는 알코올 수용액에 현탁시킴으로써 표면에서만 비누화 반응이 일어나게 하여 내부가 폴리피발산비닐이고 표면이 폴리비닐알코올인 코어/쉘(core/shell) 구조의 입자를 제조하는 공정을 포함하는 색전제 입자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 황산염 또는 아황산염은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g의 중량비로 사용되고, 상기 수산화물은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 0.1 내지 100g의 중량비로 사용되고, 상기 알코올은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 0.1g 내지 100g의 중량비로 사용되는 색전제 입자의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 알칼리 수용액은 폴리피발산비닐 입자 1g에 대하여 10ml 내지 1000ml로 사용되는 색전제 입자의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질인 색전제 입자의 제조방법.
  17. 제13항의 방법에 의해 제조되는 입자 직경이 1㎛ 내지 3000㎛ 범위에서 균일한 크기를 가지며, 입자의 최대 크기와 최소 크기의 차이가 1㎛ 내지 500㎛의 범위에 있고, 입자직경의 다분산성 지수 범위가 1.00 내지 1.20이며, 폴리피발산비닐의 비누화도가 1 내지 99.9%이고, 내부가 폴리피발산비닐이고 표면이 폴리비닐알코올인 코어/쉘 구조의 색전제 입자.
  18. 제17항에 있어서, 상기 색전제의 입자 직경이 1-5㎛, 5-10㎛, 10-30㎛, 30-50㎛, 50-70㎛, 70-90㎛, 90-100㎛, 100-120㎛, 120-150㎛, 150-180㎛, 180-200㎛, 200-220㎛, 220-250㎛, 250-300㎛, 300-350㎛, 350-400㎛, 400-450㎛, 450-500㎛, 500-600㎛, 600-700㎛, 700-800㎛, 800-900㎛, 900-1000㎛, 1000-1200㎛, 1200-1500㎛, 1500-1800㎛, 1800-2000㎛, 2000-2300㎛, 또는 2500-3000㎛의 입자 크기 분포를 가지는 색전제 입자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 색전제 입자의 표면에 존재하는 폴리비닐알코올의 외경 및 내부에 존재하는 폴리피발산비닐의 내경의 비가 1:0.01 내지 0.99인 색전제 입자.
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