WO2013041257A1 - Aerosol photopolymerization - Google Patents

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WO2013041257A1
WO2013041257A1 PCT/EP2012/062099 EP2012062099W WO2013041257A1 WO 2013041257 A1 WO2013041257 A1 WO 2013041257A1 EP 2012062099 W EP2012062099 W EP 2012062099W WO 2013041257 A1 WO2013041257 A1 WO 2013041257A1
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WO
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nanoparticles
monomer
mma
gas stream
droplets
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/062099
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Gerlinger
Michael Wörner
Erlan AKGÜN
Original Assignee
Basf Se
Karlsruher Institut Für Technologie (Kit)
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the present monomers polymerize , and separating the nanoparticles formed from the gas stream, nanoparticles producible by this method and the use of these nanoparticles according to the invention in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for the application of active ingredient.
  • US 2007/0142589 A1 discloses a process for the preparation of polymeric microparticles.
  • a liquid containing corresponding monomeric compounds is atomized in order to obtain a droplet cloud of polymerization-initiated monomer droplets in a gas-filled reaction zone. Under the action of gravity, these liquid droplets fall through a reaction zone and begin to polymerize. The particles are then collected and removed from the reaction zone.
  • neutralized acrylic acid is sprayed in aqueous solution by means of a spray bottle in a reaction chamber at 50 to 80 ° C against a gas plate. After about one minute, corresponding microspheres can be detected on this gas plate.
  • Morita et al. disclose methods of making nanoparticles from organic materials, see, for example, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999), 95-100, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999) 101-106 , Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 13, Number 1 (2000), 159-162, Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 150 (2002), 7-11, or Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 103 (1997), 27-31.
  • the processes mentioned in these documents involve the preparation of nanoparticles from organic monomers.
  • US 2008/0187663 discloses a method for depositing polymeric materials on certain surfaces. For this purpose, a mixture containing polymerizable components is evaporated and deposited on the corresponding surfaces under reduced pressure.
  • the processes known from the prior art for the preparation of polymer particles have the disadvantage that the particle size can not be reliably predicted. Furthermore, the prior art methods are not accessible to particles which are characterized by a high uniformity, for example by a narrow particle size distribution or uniform particle shape or uniform particle composition. Also, the methods of the prior art are not suitable to produce nanoparticles with diameters smaller than 3 ⁇ . Furthermore, the prior art methods are not necessarily suitable for continuous driving.
  • nanoparticles comprising at least one polymer and / or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the present monomers polymerize , and separating the formed nanoparticles from the gas stream.
  • the process according to the invention is preferably carried out continuously.
  • Nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer are accessible by the process according to the invention.
  • the term “ noparticles” particles with a diameter, ie the longest particle present in the distance, from 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, more preferably between 50 to 400 nm and 50 to 200 nm.
  • the particles produced contain at least one polymer and
  • the term "copolymer” is understood according to the invention to mean a polymer which is made up of at least two different monomers.
  • the nanoparticles produced according to the invention consist of at least one polymer and / or copolymer.
  • the nanoparticles prepared according to the invention additionally contain at least one nanoparticulate additive.
  • larger particles than the particles produced according to the invention can also be produced with the nebulizer or atomizer used according to the invention.
  • the direction of flow of the gas stream within the reactor is not crucial according to the invention.
  • the nanoparticles produced according to the invention may generally have any shape, preferably the nanoparticles are spherical, shell-shaped or hollow spheres or gel-like spheres.
  • the present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, wherein the nanoparticles are spherical, shell-shaped or hollow spheres or gel-like spheres.
  • cup-shaped means that a particle is formed which has the above-mentioned diameter as outer diameter d a and has a concave indentation with a smaller inner diameter, this inner diameter d being the diameter of the largest sphere. which fits into the indentation without this ball protruding beyond the indentation, see also FIG. 3.
  • an aerosol comprising droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream.
  • the gas stream may be an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, or air. If the polymerization according to the invention is initiated and carried out by free radicals, it is preferred to use an inert gas stream. If the polymerization according to the invention is initiated and carried out cationically, an air or inert gas stream is preferably used.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the gas stream is an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (C0 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by radical polymerization.
  • the gas stream is an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (C0 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by radical polymerization.
  • the present invention furthermore preferably relates to the process according to the invention, wherein the gas stream is an air stream or an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by cationic polymerization.
  • the gas stream is an air stream or an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by cationic polymerization.
  • all monomers can be used according to the invention, which are characterized by a high reactivity, ie. H. a high polymerization rate under the reaction conditions of the invention, distinguished.
  • the polymerization reaction takes place up to a residual monomer content in the particle of not more than 30%, preferably not more than 20%, more preferably not more than 10% within a time of less than 2 minutes, preferably less than 1.5 minutes, more preferably less than 1 minute is to be used, monomers are particularly preferably used in the process according to the invention, which have a correspondingly high rate of polymerization under the reaction conditions of the invention.
  • K p chain growth rate coefficient
  • the chain growth rate coefficient K p of the polymerization reaction is preferably greater than 500 mol / l / s, particularly preferably greater than 1 .000 mol / l / s, very particularly preferably greater than 2,000 mol / l / s, in particular greater than 5,000 mol / l / s , more preferably greater than 10,000 mol / l / s.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the chain growth rate coefficient K p of the polymerization reaction is greater than 500 mol / l / s, preferably greater than 1 .000 mol / l / s, more preferably greater than 2,000 mol / l / s, very particularly preferably greater than 5,000 mol / l / s, in particular greater than 10,000 mol / l / s, is.
  • reaction rate can also be described by the so-called Damköhler number Da, which forms the ratio of residence time in the reactor and reaction time:
  • reaction time results from the product of chain growth rate coefficient K p and average initial concentration of the mixture of monomer and crosslinker c 0 .
  • the residence time in the reactor ⁇ is calculated from the internal volume of the reactor divided by the aerosol volume flow.
  • the initial concentration is the weighted average of monomer and crosslinker concentration in the drop.
  • the Damköhler number Da of the polymerization reaction is preferably greater than 200,000, particularly preferably greater than 500,000, very particularly preferably greater than 1,000,000.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the Damköhler number Da of the polymerization reaction is greater than 200,000, preferably greater than 500,000, particularly preferably greater than 1,000,000.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the at least one monomer is selected from the group consisting of olefinically unsaturated, preferably ⁇ , ⁇ -unsaturated, monomers, epoxides, cyclic ethers, acetals and mixtures thereof.
  • ⁇ , ⁇ -unsaturated monomers are known in the art.
  • preferred ⁇ , ⁇ -unsaturated monomers are selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrene, styrene derivatives, vinylic monomers, acrylamides, methacrylamides and mixtures thereof.
  • acrylic esters and methacrylic esters are compounds of general formula (I)
  • R 1 is hydrogen (acrylic acid) or methyl (methacrylic acid) and
  • R 2 is a linear or branched, optionally substituted alkyl group having 1 to
  • the groups mentioned may optionally have further functional groups, for example alcohol, keto, ether groups or heteroatoms, for example N, O, P or S.
  • the said aryl and heteroaryl groups may optionally be attached via a saturated or unsaturated, optionally substituted carbon chain having 1 to 12 carbon atoms, preferably one or two carbon atoms, to the oxygen atom of the acid functionality.
  • Examples of optionally present heteroatoms are selected from the group consisting of N, O, P, S and mixtures thereof.
  • Styrene is known per se to the person skilled in the art and corresponds to the following formula (II)
  • styrene are, for example, corresponding compounds which are derived from styrene and carry further substituents on the aromatic ring and / or on the double bond, for example methyl.
  • a preferred styrene derivative is methyl styrene.
  • Epoxides are known per se to those skilled in the art and, for example, selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide and mixtures thereof.
  • the at least one monomer is preferably selected from the group consisting of acrylic acid, butyl acrylate (butyl acrylate), benzyl acrylate (benzyl acrylate), hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA), alkyl 2-cyanoacrylates such as ethyl cyanoacrylate (E-CA), methacrylic acid, methyl methacrylate (methyl methacrylate, MMA) butyl methacrylate (butyl methacrylate), benzyl methacrylate (benzyl methacrylate), styrene, ⁇ - Methyl styrene, 4-vinylpyridine, vinyl chloride, vinyl alcohol, vinyl ethers, N-is
  • a cationic, photoinitiated polymerization preference is given to using vinyl ethers and / or isopropenylbenzene ( ⁇ -methylstyrene).
  • alkyl-2-cyanoacrylates preference is given to using alkyl-2-cyanoacrylates, acrylonitrile, styrene (derivatives), acrylates and / or epoxides.
  • an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream can generally be carried out by any method known to the person skilled in the art, or using the apparatuses generally known to the person skilled in the art.
  • the provision of the aerosol takes place in a nebulizer or atomizer, for example by Spraying of the monomer or of the monomer solution (containing monomers, photoinitiator, optionally additives such as nanoparticles, optionally crosslinker, optionally solvent, optionally cosolvent) by means of a two-fluid nozzle or with an electrospray or with an ultrasonic nebulizer.
  • the inventive method can be carried out at lower temperatures, so that a smaller proportion of the monomers evaporated. As a result, the droplet size more accurately determines the particle size.
  • the atomizer it is further possible, by choice of the atomizer, to set particularly narrow particle size distributions, e.g. by classifying the drops using a differential mobility analyzer (DMA).
  • DMA differential mobility analyzer
  • the gas stream generally has a flow rate of 0.1 to 100 cm / s, preferably 0.5 to 10 cm / s, more preferably 0.5 to 2 cm / s, at the location of the reactor where the polymerization reaction takes place ,
  • the aerosol provided by the invention contains droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream.
  • the erfindungsge- Permitted method is preferably carried out so that a droplet concentration in the gas stream of preferably 10 6 to 10 10 droplets / cm 3, preferably 10 6 to 10 8 droplets / cm 3, most preferably 1 x 10 7 to 1 x 10 8 Droplets / cm 3 , for example 5 x 10 7 droplets / cm 3 , is present.
  • the droplet concentration can be determined, for example, using a Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) or a condensation particle counter.
  • SMPS Scanning Mobility Particle Sizer
  • N 2 nitrogen
  • This nitrogen may be from any source known to those skilled in the art, for example, from commercially available storage bottles, from the distillation of air etc.
  • the other inert gases mentioned may also originate from the sources known to the person skilled in the art.
  • the air used is preferably ambient or compressed air.
  • the pressure in the gas stream is according to the invention preferably at atmospheric pressure or slightly elevated atmospheric pressure.
  • "slightly elevated atmospheric pressure” means a pressure which is, for example, 1 to 500 mbar above atmospheric pressure. This preferably slightly elevated pressure serves, in particular, for the gas flow to overcome the resistance of a filter or a separating liquid.
  • the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of from 10 to 80 ° C., preferably from 20 to 35 ° C., for example 30 ° C.
  • the advantage of the photopolymerization carried out according to the invention is that it can be carried out at low temperatures and thus fewer chain transfers take place.
  • the droplets contained in the aerosol provided according to the invention contain, in addition to the at least one monomer, at least one photoinitiator.
  • at least one photoinitiator it is possible to use all photoinitiators known to the person skilled in the art which comprise a free-radical or ionic, ie. H. cause cationic or anionic polymerization reaction of the at least one monomer used. Since the monomer mixture is irradiated with light for polymerization, it is preferred according to the invention to use photoinitiators which release a sufficiently large amount of (primary) radicals by irradiation with light.
  • light means UV light or visible light, ie electromagnetic radiation with a wavelength of 150 to 800 nm, preferably 180 to 500 nm, particularly preferably 200 to 400 nm, in particular 250 to 350 nm UV light is preferably used according to the invention.
  • inventively preferred photoinitiators for a radical polymerization are selected from the group consisting of 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (for example, available under the trade name Irgacure ® 907), 2, 2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) and other non-symmetrical azo derivatives, benzoin, benzoin alkyl ethers, benzoin derivatives, acetophenones, benzil ketals, ⁇ -hydroxyalkylphenones, ⁇ -aminoalkylphenones, O-acyl-a-oximinoketones (Bi) acylphosphine oxides, thioxanthone (derivatives) and Mixtures thereof.
  • 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one for example, available under the trade name Irgacure ® 907
  • AIBN 2, 2
  • photoinitiators for cationic photopolymerization which are preferred according to the invention are selected from the group consisting of substituted diaryliodonium salts, substituted triarylphosphonium salts and mixtures thereof.
  • inventively preferred photoinitiators for anionic photopolymerization are selected from the group consisting of transition metal complexes, N-alkoxypyridinium salts, N-Phenylacylpyridiniumsalzen and mixtures thereof.
  • a so-called living anionic polymerization in the pure polymer mixture, optionally comprising secondary functionalization by means of a termination reagent, for example by injection of a gaseous or vaporizable chemical compound into the aerosol space, preferably in the outlet section.
  • certain nanoparticles for example ZnO and / or TiO 2 in nanoparticulate form, can also be used as the photoinitiator. These are also preferably used according to the invention as an additive. Therefore, in a preferred embodiment of the process according to the invention, at least one nanoparticle, for example ZnO and / or TiO 2 in nanoparticulate form, is used simultaneously as a photoinitiator and as an additive.
  • the amount of photoinitiator in the droplets present in the aerosol provided according to the invention is, for example, 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 8% by weight, particularly preferably 0.8 to 6% by weight. , in each case based on the amount of the at least one monomer present.
  • the present invention relates to the method according to the invention, in which the droplets contain no solvent and nanoparticles are formed which have a spherical shape.
  • the droplets additionally contain at least one solvent.
  • the preferred embodiment according to the invention which contains at least one solvent in the droplets, it is preferred according to the invention to form nanoparticles which have a cup-shaped form.
  • the monomer solution containing at least one solvent it is also possible to produce hollow spheres or gel-like spheres.
  • the present invention therefore relates, in a preferred embodiment, to the method according to the invention, wherein at least one solvent is contained in the droplets and nanoparticles are formed which have a shell-shaped or hollow-spherical form.
  • Solvents which are preferred according to the invention are those in which the at least one monomer is soluble but the polymer formed is insoluble.
  • preferred solvents according to the invention are polar organic solvents such as alcohols, ketones, esters of carboxylic acids or mixtures thereof or polar aprotic organic solvents such as acetonitrile.
  • Other possible solvents are hexane, (methyl) cyclohexane, cyclic ethers such as THF, dioxane or ionic liquids. Mixtures of the solvents mentioned are also possible.
  • Suitable alcohols are, for example, selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanols, such as n-propanol, isopropanol, butanols, such as n-butanol, isobutanol, tert-butanol, pentanols and mixtures thereof.
  • Suitable ketones according to the invention are for example selected from the group consisting of acetone, methyl ethyl ketone and mixtures thereof.
  • Suitable esters of carboxylic acids according to the invention are, for example, selected from the group consisting of ethyl acetate, methyl acetate and mixtures thereof.
  • the at least one monomer can also function as solvent.
  • the process parameters are set so that not all monomer is converted. Not everything is implemented, for example, up to a residual monomer content in the particle of not more than 30%, preferably not more than 20%, particularly preferably not more than 10%, and the remainder evaporates, so that the residual monomer content in the finished particles can nevertheless be very low.
  • Ethanol or 1-propanol (n-propanol) is particularly preferably used as the solvent according to the invention.
  • the at least one solvent according to the invention for example, in an amount of 10 to 80 vol .-%, preferably 30 to 70 vol .-%, particularly preferably 40 to 60 vol .-%, each based on the amount of at least one monomer used.
  • the droplets additionally contain at least one crosslinker.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally contain at least one crosslinker.
  • Crosslinkers which can be used according to the invention are known per se to the person skilled in the art.
  • the crosslinkers bring about in the polymerization reaction of the monomers provided a crosslinking and thus an increase in the molecular weight of the polymers obtained.
  • suitable crosslinkers are selected from the group consisting of 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), diethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), allyl methacrylate (AMA), trifunctional acrylates such as trimethylolpropane trimethacrylate (PMPTMA), and mixtures thereof.
  • the at least one crosslinker is used according to the invention, for example, in an amount of from 2 to 80% by volume, preferably from 2 to 20% by volume, particularly preferably from 3 to 15% by volume, based in each case on the amount of the at least one monomer.
  • At least one cosolvent can additionally be added to the droplets.
  • this co-solvent serves to positively influence the particle structure by changing the physical, chemical or mechanical properties during the polymerization, for example solution properties of monomers and polymers, surface tension, vapor pressure, drop stability or viscosity.
  • the cosolvent is selected, for example, from the group consisting of glycerol, glycol, polyethylene glycol, EO / PO copolymers, silicone oils and mixtures thereof.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally comprise at least one cosolvent selected from the group consisting of glycerol, glycol, polyethylene glycol, EO / PO copolymers, silicone oils and mixtures thereof.
  • the droplets additionally contain at least one further additive.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally contain at least one further additive.
  • additives can be used which appear to be suitable for the person skilled in the art.
  • Preferred examples of corresponding additives are inorganic materials and / or active substances, for example pharmaceutical, biological, insecticidal, pesticidal active substances. It is essential for the optionally present additives that they do not absorb all the radiation which is made available when irradiating the gas stream with light, preferably UV light.
  • the additives mentioned are preferably in nanoparticulate or dissolved form.
  • the optionally additionally present additives are metals or metal and / or semi-metal oxides, for example selected from the group consisting of ZnO, Ti0 2 , Fe oxides such as FeO, Fe 2 0 3 , Fe 3 0 4 , Si0 2 and Mixtures of it.
  • the at least one additive in particular the metal and / or semimetal oxide, is in nanoparticulate form, ie. H. with a diameter of 1 to 400 nm, preferably 5 to 100 nm, in particular 10 to 50 nm, before.
  • the nanoparticles may be of any shape, e.g. B. spherical, cube-shaped, rod-shaped.
  • the at least one additive according to the invention for example, in an amount of 0.1 to 40 wt .-%, preferably 0.5 to 25 wt .-%, particularly preferably 0.6 to 22 wt .-%, each based on the amount of at least one monomer used.
  • hybrid nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer and at least one additive are obtained. These are preferably in spherical form.
  • the hybrid nanoparticles according to the invention may also preferably be shell-shaped.
  • the droplet diameter is preferably set by the choice of operating conditions of the atomizer, for example by the pre-atomizer pressure, gas / liquid ratio, etc.
  • the voltage can be varied, for an ultrasonic atomizer the energy input .
  • a specific size fraction can be selected by a differential mobility analyzer (DMA)
  • DMA differential mobility analyzer
  • the amount of at least one monomer and at least one photoinitiator, which are introduced into the gas stream, according to the invention is such that a corresponding number of particles per volume is obtained.
  • the size of the liquid droplets formed in the aerosol and thus the size of the nanoparticles obtained after the polymerization can be calculated.
  • Preferred diameters of the droplets present in the aerosol are, for example, 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, particularly preferably 50 to 400 nm or 50 to 200 nm.
  • the size of the nanoparticles to be produced can be adjusted in a targeted manner.
  • the size of the nanoparticles produced according to the invention is therefore for example 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, more preferably 50 to 400 nm or 50 to 200 nm.
  • light preferably UV Light
  • the irradiation of the gas stream with light according to the invention can generally be carried out in any device known to the person skilled in the art. UV light is preferably used according to the invention.
  • the use of an excimer radiator is advantageous since it can be dimmed by pulsed operation, for example to 10 to 100%. As a result, an optimization of the polymerization process is relatively easy.
  • the reactor inner wall is flushed with an inert gas, for example with N 2 , Ar, He, CO 2 or mixtures thereof. This serves, for example, to suppress wall losses through polymer film formation.
  • an inert gas for example with N 2 , Ar, He, CO 2 or mixtures thereof.
  • the molecular weight of the at least one polymer and / or copolymer produced according to the invention is generally from 1 000 to 1 000 000 g / mol, preferably from 10 000 to 100 000 g / mol.
  • the nanoparticles formed are separated off.
  • the separation can be carried out in principle according to all methods known in the art.
  • the separation of the nanoparticles formed takes place by deposition on the surface of a filter or by introduction into a liquid medium.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the separation of the nanoparticles formed takes place by deposition on a surface of a filter or by introduction into a liquid medium.
  • Suitable filters are known per se to those skilled in the art, for example polyamide, polycarbonate filters, PTFE filters, for example with pore sizes of 50 nm, electrostatic precipitators.
  • the deposition in a liquid can be done for example with a wash bottle or a wet electrostatic precipitator.
  • the optionally used liquid medium may be selected from the group consisting of water, ethanol, organic solvents, for example the abovementioned, non-polar solvents of all kinds, for example alkanes, cycloalkanes and mixtures thereof.
  • a suspension of the particles in the liquid medium Erfindungsge- measure this suspension can be further processed, for example by separating the particles from the suspension.
  • this suspension is the desired process product according to the invention and can be introduced directly into the corresponding application.
  • the present invention also relates to nanoparticles producible by the method according to the invention. These are characterized by a particularly uniform shape, either shell-shaped or spherical, hollow sphere or gel-like spheres, and / or by a particularly narrow particle size distribution.
  • the nanoparticles prepared according to the invention are particularly suitable for applications in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for drug application.
  • the present invention therefore preferably relates to the use of the nanoparticles according to the invention in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for the application of active ingredient.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the nanoparticles are used as photosensitizers and / or photoinitiators.
  • FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of crosslinked PMMA polymer particles which have been produced by the process according to the invention.
  • FIG. 2 shows photographs of nanostructured polymer particles. On the left are nanoshells (scanning electron micrograph), on the right are hybrid nanoparticles consisting of ZnO nanoparticles and a polymer (transmission electron micrograph).
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a shell-shaped particle.
  • d a is the outer diameter and d
  • the inner diameter, d results from the diameter of the largest ball, which finds place in the recess, without this ball protrudes beyond the recess.
  • FIG. 4 shows a characteristic particle size distribution according to the invention. The x-axis shows the diameter of the particles in nm, the y-axis describes the number of particles per cm 3 .
  • FIG. 5 shows a scanning electron micrograph of nanoshells with benzyl methacrylate as monomer according to Example 23.
  • FIG. 6 shows a scanning electron micrograph of hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer and ZnO as nanoparticles according to Example 24.
  • FIG. 7 shows a transmission electron micrograph of hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer and ZnO as nanoparticles according to Example 24.
  • FIG. 8 shows a scanning electron micrograph of copolymer particles formed with butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) as monomers according to Example 29.
  • the built-up laboratory facilities consist essentially of a commercially available atomizer and a self-constructed photoreactor.
  • a solution is first prepared. This solution includes one or more monomers, the photoinitiator and optionally a crosslinker.
  • the prepared solution is added to the atomizer with two-fluid nozzle and atomized with the aid of nitrogen (N 2 ).
  • the nitrogen-borne droplet aerosol from nanoscale monomer droplets is passed through the flow-through photoreactor, where the photo-initiated polymerization of the monomer droplets to nanoscale polymer particles or copolymer particles takes place.
  • the gas-borne particles are then either deposited on a filter or transferred to the liquid phase.
  • the following emitters are used: Excimer XeCI emitter (10 mW / cm 2 on the emitter surface)
  • UV fluorescence tube (8 mW / cm 2 on the radiator surface)
  • the starting solution Before the atomization, the starting solution can be mixed with a solvent and / or cosolvent to obtain To form nanoshells (nanoshells) in the photoreactor ( Figure 2, left).
  • Hybrid nanoparticles can be prepared by suspending inorganic particles in the starting solution and atomising them with the solution ( Figure 2, right). The following examples give the composition of the solutions used.
  • MMA methyl methacrylate
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 5% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA).
  • MMA methyl methacrylate
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 5 wt .-% in MMA
  • glycerol 26.18 wt .-% in MMA
  • Example 3 For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 1, 74% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in MMA). It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • Example 4 For the preparation of the other homopolymers of polymethyl methacrylate, a solution with methyl methacrylate (MMA) is used as a monomer.
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA). Nanoparticles in the size range of 60 to 350 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
  • MMA methyl methacrylate
  • HD DA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • Example 6 For the preparation of the homopolymers of polybutyl acrylate, a solution with butyl acrylate (BA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA).
  • HD DA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • a solution with butyl acrylate (BA) is used as monomer.
  • No crosslinker is used and 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA) is used as the photoinitiator.
  • Nanoparticles in the size range of 60 to 350 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
  • a solution with benzyl methacrylate (BzMA) is used as a monomer.
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA) used.
  • Nanoparticles in the size range of 60 to 300 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 21, 01% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in MMA).
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.64% by weight in BzMA) and benzyl methacrylate (BzMA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BzMA) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BzMA). It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer.
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BA) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BA).
  • nanoscale hybrid particles For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BA). Nanoparticles in the size range of 70 to 400 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range). It is generated to a share of> 95% hybrid particles.
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BA).
  • the zinc oxide particles serve as photoinitiator. It is generated to a share of> 95% hybrid particles.
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. There is no crosslinker used.
  • the zinc oxide particles serve as photoinitiators. It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
  • MMA methyl methacrylate
  • 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 - ⁇ is used. This will not produce any particles.
  • Example 16 For the preparation of the nanoshells, a solution of methyl methacrylate (MMA) as monomer and 1-propanol (45.45% by volume in MMA) as solvent is prepared. Therein are 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) as crosslinking agent, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5% by wt .- % in MMA) as photoinitiator and glycerol (26.18 wt% in MMA). The proportion of particles in shell form is greater than 98%.
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • Irgacure 907 5% by wt .- % in MMA
  • MMA methyl methacrylate
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 5% by wt .-% in MMA
  • glycerol 26.18 wt .-% in MMA
  • MMA methyl methacrylate
  • 1-propanol 45.45% by volume in MMA
  • solvent 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • glycerol 26.18% by weight in MMA
  • styrene For the preparation of homopolymers of polystyrene, a solution with styrene as a monomer is used.
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to styrene) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 % By weight in styrene).
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • a solution with styrene and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer.
  • the volume ratio of MMA to styrene is 3.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA + styrene) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2 -morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 wt .-% in MMA + styrene) used.
  • Example 21 Nanoshells with Butyl Acrylate as Monomer
  • BA butyl acrylate
  • ethanol 45.45% by volume in BA
  • solvent 1,6-hexanediol diacrylate
  • Irgacure 907 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one
  • % in BA) photoinitiator and glycerol (27.07% by weight in BA).
  • Example 21b Nanoshells with butyl acrylate as monomer
  • a solution of butyl acrylate (BA) as a monomer and ethanol (45.45% by volume in BA) as solvent is prepared.
  • No crosslinker is used and the solution is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-o (Irgacure 907, 5 wt .-% in BA) as a photoinitiator and glycerol (15, 65% by weight in BA).
  • Example 22 Hybrid particles with MMA as monomer and without Irgacure 907
  • a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight of ZnO in ethanol / 6.62% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer.
  • the crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA).
  • the ZnO particles serve as photoinitiator.
  • benzyl methacrylate (BzMA) as a monomer and ethanol (45.45 vol% in BzMA) as a solvent is prepared.
  • BzMA benzyl methacrylate
  • HDDA 1,6-hexanediol diacrylate
  • 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 wt % in BzMA) as a photoinitiator and glycerol (24.27% by weight in BzMA).
  • Example 24 Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer
  • the monomer used is methyl methacrylate (MMA).
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer.
  • This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA).
  • Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA).
  • the resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.50% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
  • Example 25 Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer
  • the monomer used is methyl methacrylate (MMA).
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer.
  • This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA).
  • Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA).
  • the resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 1, 50% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
  • Example 26 Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer
  • the monomer used is methyl methacrylate (MMA).
  • the crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer.
  • This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA).
  • Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA).
  • the resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 3.00% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
  • MMA methyl methacrylate
  • BA butyl acrylate
  • MMA methyl methacrylate
  • the volume ratio of MMA to BA is 9/1.
  • MMA methyl methacrylate
  • BA butyl acrylate
  • MMA methyl methacrylate
  • the volume ratio of MMA to BA is 7/3.
  • Example 31 Copolymer For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA), a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) as monomer is used. The volume ratio of MMA to BA is 3/7. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 - ⁇ (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).

Abstract

The present invention relates to a method for producing nanoparticles containing at least one polymer and/or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the monomers present are polymerized, and separating the nanoparticles that have formed from the gas flow; the invention also relates to nanoparticles that can be produced by this method and to the use of these nanoparticles according to the invention in optical, electronic, chemical or biotechnology systems, or for application of active substances.

Description

Aerosolphotopolymerisation Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer durch Bereitstellen eines Aerosols enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem Gasstrom, Bestrahlen dieses Aerosolstroms mit Licht, so dass die vorliegenden Monomere polymerisieren, und Abtrennen der gebildeten Nanoparti- kel aus dem Gasstrom, Nanopartikel herstellbar durch dieses Verfahren sowie die Verwendung dieser erfindungsgemäßen Nanopartikel in optischen, elektronischen, chemischen, biotechnologischen Systeme oder zur Wirkstoffapplikation.  The present invention relates to a process for producing nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the present monomers polymerize , and separating the nanoparticles formed from the gas stream, nanoparticles producible by this method and the use of these nanoparticles according to the invention in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for the application of active ingredient.
Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln aus polymeren organischen Materialien sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Methods for producing nanoparticles from polymeric organic materials are already known from the prior art.
In US 2007/0142589 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von polymeren Mikroparti- keln offenbart. Dazu wird eine Flüssigkeit enthaltend entsprechende monomere Verbindungen vernebelt, um eine Tröpfchenwolke von Polymerisations-initiierten Mono- mertropfchen in einer gasgefüllten Reaktionszone zu erhalten. Unter Einwirkung der Schwerkraft fallen diese Flüssigkeitströpfchen durch eine Reaktionszone und beginnen dabei zu polymerisieren. Die Partikel werden anschließend gesammelt und aus der Reaktionszone entfernt. Gemäß dem Beispiel wird neutralisierte Acrylsäure in wässri- ger Lösung mittels einer Sprühflasche in einem Reaktionsraum bei 50 bis 80 °C gegen eine Gasplatte gesprüht. Nach ca. einer Minute können auf dieser Gasplatte entsprechende Mikrokugeln detektiert werden. US 2007/0142589 A1 discloses a process for the preparation of polymeric microparticles. For this purpose, a liquid containing corresponding monomeric compounds is atomized in order to obtain a droplet cloud of polymerization-initiated monomer droplets in a gas-filled reaction zone. Under the action of gravity, these liquid droplets fall through a reaction zone and begin to polymerize. The particles are then collected and removed from the reaction zone. According to the example, neutralized acrylic acid is sprayed in aqueous solution by means of a spray bottle in a reaction chamber at 50 to 80 ° C against a gas plate. After about one minute, corresponding microspheres can be detected on this gas plate.
Morita et al. offenbaren Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln aus organischen Materialien, siehe beispielsweise Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999), 95 - 100, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999) 101 - 106, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 13, Number 1 (2000), 159 - 162, Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 150 (2002), 7 - 1 1 , oder Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 103 (1997), 27 - 31 . Die in diesen Dokumenten genannten Verfahren umfassen die Herstellung von Nanopartikeln aus organischen Monomeren. Diese Monomere, beispielsweise Acrolein, Carbondisulfid und/oder Trimethylsilylacety- len werden verdampft, und die gasförmige Monomermischung wird anschließend po- lymerisiert. Die radikalische Polymerisation wird durch Bestrahlung mit energiereichen Laserstrahlen initiiert. Die Polymerisation von flüssigen Monomeren wird in diesen Schriften nicht erwähnt. Morita et al. disclose methods of making nanoparticles from organic materials, see, for example, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999), 95-100, Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 12, Number 1 (1999) 101-106 , Journal of Photopolymer Science and Technology, Volume 13, Number 1 (2000), 159-162, Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 150 (2002), 7-11, or Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry, 103 (1997), 27-31. The processes mentioned in these documents involve the preparation of nanoparticles from organic monomers. These monomers, for example acrolein, carbon disulfide and / or trimethylsilylacetylene, are evaporated and the gaseous monomer mixture is then polymerized. The radical polymerization is by irradiation with high-energy Laser beams initiated. The polymerization of liquid monomers is not mentioned in these documents.
US 2008/0187663 offenbart ein Verfahren zur Abscheidung von polymeren Materialien auf bestimmten Oberflächen. Dazu wird eine Mischung enthaltend polymerisierbare Komponenten verdampft und bei reduziertem Druck auf den entsprechenden Oberflächen abgeschieden. US 2008/0187663 discloses a method for depositing polymeric materials on certain surfaces. For this purpose, a mixture containing polymerizable components is evaporated and deposited on the corresponding surfaces under reduced pressure.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Polymerpar- tikeln weisen den Nachteil auf, dass die Partikelgröße nicht sicher vorherbestimmt werden kann. Des Weiteren sind durch die Verfahren gemäß Stand der Technik keine Partikel zugänglich, die sich durch eine hohe Einheitlichkeit, beispielsweise durch eine enge Teilchengrößenverteilung oder gleichmäßige Partikelform oder gleichmäßige Partikelzusammensetzung, auszeichnen. Auch sind die Verfahren aus dem Stand der Technik nicht geeignet, Nanopartikel mit Durchmessern kleiner als 3 μηη herzustellen. Die Verfahren aus dem Stand der Technik sind des Weiteren nicht unbedingt für eine kontinuierliche Fahrweise geeignet. The processes known from the prior art for the preparation of polymer particles have the disadvantage that the particle size can not be reliably predicted. Furthermore, the prior art methods are not accessible to particles which are characterized by a high uniformity, for example by a narrow particle size distribution or uniform particle shape or uniform particle composition. Also, the methods of the prior art are not suitable to produce nanoparticles with diameters smaller than 3 μηη. Furthermore, the prior art methods are not necessarily suitable for continuous driving.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer bereitzustellen, welches diese Partikel mit vorherbestimmbaren Durchmessern zugänglich macht. Des Weiteren soll das Verfahren kontinuierlich betrieben werden können, wodurch es einfacher industriell umsetzbar ist. Durch Änderung der Länge des Reaktors soll bevorzugt die Verweilzeit angepasst werden können, so dass die weitgehend vollständige Umsetzung der Monomere erfolgen kann. It is therefore an object of the present invention over the prior art to provide a process for producing nanoparticles comprising at least one polymer and / or copolymer which makes these particles accessible with predeterminable diameters. Furthermore, the process should be able to be operated continuously, making it easier to implement industrially. By changing the length of the reactor, it is preferable to be able to adjust the residence time, so that the reaction of the monomers to a large extent can take place.
Diese Aufgaben werden gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer durch Bereitstellen eines Aerosols enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem Gasstrom, Bestrahlen dieses Aerosolstroms mit Licht, so dass die vorliegenden Monomere polymerisieren, und Abtrennen der gebildeten Nanopartikel aus dem Gasstrom. These objects are achieved by the method according to the invention for producing nanoparticles comprising at least one polymer and / or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the present monomers polymerize , and separating the formed nanoparticles from the gas stream.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden detailliert erläutert. The method according to the invention will be explained in detail below.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt. The process according to the invention is preferably carried out continuously.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind Nanopartikel enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer zugänglich. Erfindungsgemäß umfasst der Begriff „Na- nopartikel" Teilchen mit einem Durchmesser, d. h. die längste im Teilchen vorliegende Entfernung, von 40 bis 3000 nm, bevorzugt 50 bis 1000 nm, besonders bevorzugt zwischen 50 bis 400 nm bzw. 50 bis 200 nm. Erfindungsgemäß enthalten die hergestellten Teilchen wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer. Unter dem Begriff „Copolymer" ist erfindungsgemäß ein Polymer zu verstehen, welches aus mindestens zwei unterschiedlichen Monomeren aufgebaut ist. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel aus wenigstens einem Polymer und/oder Copolymer. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel zusätzlich wenigstens ein nanopartikuläres Additiv. Nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer are accessible by the process according to the invention. According to the invention, the term " noparticles "particles with a diameter, ie the longest particle present in the distance, from 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, more preferably between 50 to 400 nm and 50 to 200 nm. According to the invention, the particles produced contain at least one polymer and The term "copolymer" is understood according to the invention to mean a polymer which is made up of at least two different monomers. In a preferred embodiment, the nanoparticles produced according to the invention consist of at least one polymer and / or copolymer. In further preferred embodiments, the nanoparticles prepared according to the invention additionally contain at least one nanoparticulate additive.
Mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Vernebier bzw. Versprüher können grundsätzlich auch größere Teilchen als die erfindungsgemäß erzeugten Teilchen erzeugt werden. Die Strömungsrichtung des Gasstromes innerhalb des Reaktors ist erfindungs- gemäß nicht entscheidend. In principle, larger particles than the particles produced according to the invention can also be produced with the nebulizer or atomizer used according to the invention. The direction of flow of the gas stream within the reactor is not crucial according to the invention.
Die erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel können im Allgemeinen jedwede Form aufweisen, bevorzugt sind die Nanopartikel kugelförmig, schalenförmig oder Hohlkugeln oder gelartige Kugeln. The nanoparticles produced according to the invention may generally have any shape, preferably the nanoparticles are spherical, shell-shaped or hollow spheres or gel-like spheres.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Nanopartikel kugelförmig, schalenförmig oder Hohlkugeln oder gelartige Kugeln sind. „Schalenförmig" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass ein Teilchen gebildet wird, welches als äußeren Durchmesser da den oben genannten Durchmesser besitzt und eine konkave Einbuchtung mit einem kleineren Innendurchmesser besitzt. Dieser Innendurchmesser d, ergibt sich aus dem Durchmesser der größten Kugel, die in der Einbuchtung Platz findet, ohne dass diese Kugel über die Einbuchtung hinaus ragt, siehe auch Figur 3. The present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, wherein the nanoparticles are spherical, shell-shaped or hollow spheres or gel-like spheres. In the context of the present invention, "cup-shaped" means that a particle is formed which has the above-mentioned diameter as outer diameter d a and has a concave indentation with a smaller inner diameter, this inner diameter d being the diameter of the largest sphere. which fits into the indentation without this ball protruding beyond the indentation, see also FIG. 3.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Aerosol enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem Gasstrom bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Verwendung eines Aerosols weist gegenüber den emulsionsbasierten Verfahren des Standes der Technik den Vorteil auf, dass ein Ten- sid freies System, d. h. ein reiner Ansatz aus Monomer plus Photoinitiator, eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß kann der Gasstrom ein Inertgasstrom, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff (N2), Kohlendioxid (C02), Argon (Ar), Helium (He) und Mischungen davon, oder Luft sein. Wird die erfindungsgemäße Polymerisation radikalisch initiiert und durchgeführt, wird bevorzugt ein Inertgasstrom eingesetzt. Wird die erfindungsgemäße Polymerisation kationisch initiiert und durchgeführt, wird bevorzugt ein Luft- oder Inertgasstrom eingesetzt. In the method according to the invention, an aerosol is provided comprising droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream. The use according to the invention of an aerosol has the advantage over the emulsion-based processes of the prior art that a surfactant-free system, ie a pure batch of monomer plus photoinitiator, can be used. According to the invention, the gas stream may be an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, or air. If the polymerization according to the invention is initiated and carried out by free radicals, it is preferred to use an inert gas stream. If the polymerization according to the invention is initiated and carried out cationically, an air or inert gas stream is preferably used.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Gasstrom ein Inertgasstrom, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff (N2), Kohlendioxid (C02), Argon (Ar), Helium (He) und Mischungen davon, ist und das Polymer durch radikalische Polymerisation gebildet wird. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the gas stream is an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (C0 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by radical polymerization.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Gasstrom ein Luft- oder ein Inertgasstrom, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff (N2), Kohlendioxid (C02), Argon (Ar), Helium (He) und Mischungen davon, ist und das Polymer durch kationische Polymerisation gebildet wird. The present invention furthermore preferably relates to the process according to the invention, wherein the gas stream is an air stream or an inert gas stream, for example selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), helium (He) and mixtures thereof, and the polymer is formed by cationic polymerization.
Im Allgemeinen sind erfindungsgemäß alle Monomere einsetzbar, welche sich durch eine hohe Reaktivität, d. h. eine hohe Polymerisationsgeschwindigkeit unter den erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen, auszeichnen. In general, all monomers can be used according to the invention, which are characterized by a high reactivity, ie. H. a high polymerization rate under the reaction conditions of the invention, distinguished.
Da in einer bevorzugten Ausführungsform die Polymerisationsreaktion bis zu einem Restmonomergehalt im Partikel von maximal 30%, bevorzugt maximal 20%, besonders bevorzugt maximal 10% innerhalb einer Zeit von kleiner 2 Minuten, bevorzugt kleiner 1 ,5 Minuten, besonders bevorzugt kleiner 1 Minute, erfolgt sein soll, werden besonders bevorzugt Monomere in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt, welche eine entsprechend hohe Polymerisationsgeschwindigkeit unter den erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen aufweisen. Since, in a preferred embodiment, the polymerization reaction takes place up to a residual monomer content in the particle of not more than 30%, preferably not more than 20%, more preferably not more than 10% within a time of less than 2 minutes, preferably less than 1.5 minutes, more preferably less than 1 minute is to be used, monomers are particularly preferably used in the process according to the invention, which have a correspondingly high rate of polymerization under the reaction conditions of the invention.
Als Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit einer Polymerisationsreaktion kann im Allgemeinen der Kettenwachstums-Geschwindigkeitskoeffizient Kp dienen. Die Bestimmung von Kp ist dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise in Beuermann, S.; Buback, M. Prog. Polym. Sei. 2002, 27, 191 beschrieben. As a measure of the reaction rate of a polymerization reaction can generally serve the chain growth rate coefficient K p . The determination of K p is known to those skilled in the art and, for example, in Beuermann, S .; Buback, M. Prog. Polym. Be. 2002, 27, 191.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Kettenwachstums-Geschwindigkeitskoeffizient Kp der Polymerisationsreaktion größer 500 mol/l/s, besonders bevorzugt größer 1 .000 mol/l/s, ganz besonders bevorzugt größer 2.000 mol/l/s, insbesondere größer 5.000 mol/l/s, weiter bevorzugt größer 10.000 mol/l/s. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Kettenwachstums-Geschwindigkeitskoeffizient Kp der Polymerisationsreaktion größer 500 mol/l/s, bevorzugt größer 1 .000 mol/l/s, besonders bevorzugt größer 2.000 mol/l/s, ganz besonders bevorzugt größer 5.000 mol/l/s, insbesondere größer 10.000 mol/l/s, ist. According to the invention, the chain growth rate coefficient K p of the polymerization reaction is preferably greater than 500 mol / l / s, particularly preferably greater than 1 .000 mol / l / s, very particularly preferably greater than 2,000 mol / l / s, in particular greater than 5,000 mol / l / s , more preferably greater than 10,000 mol / l / s. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the chain growth rate coefficient K p of the polymerization reaction is greater than 500 mol / l / s, preferably greater than 1 .000 mol / l / s, more preferably greater than 2,000 mol / l / s, very particularly preferably greater than 5,000 mol / l / s, in particular greater than 10,000 mol / l / s, is.
Des Weiteren lässt sich die Reaktionsgeschwindigkeit auch durch die so genannte Damköhlerzahl Da, die das Verhältnis von Verweilzeit im Reaktor und Reaktionszeit bildet, beschreiben: Furthermore, the reaction rate can also be described by the so-called Damköhler number Da, which forms the ratio of residence time in the reactor and reaction time:
Da = Kp * Co * τ Da = K p * Co * τ
Die Reaktionszeit ergibt sich dabei aus dem Produkt von Kettenwachstumsgeschwin- digkeitskoeffizient Kp und mittlerer Anfangskonzentration des Gemischs aus Monomer und Vernetzer c0. The reaction time results from the product of chain growth rate coefficient K p and average initial concentration of the mixture of monomer and crosslinker c 0 .
Die Verweilzeit im Reaktor τ berechnet sich aus dem Innenvolumen des Reaktors geteilt durch den Aerosolvolumenstrom. The residence time in the reactor τ is calculated from the internal volume of the reactor divided by the aerosol volume flow.
Die Anfangskonzentration ergibt sich aus dem gewichteten Mittel von Monomer- und Vernetzerkonzentration im Tropfen. The initial concentration is the weighted average of monomer and crosslinker concentration in the drop.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Damköhlerzahl Da der Polymerisations- reaktion bevorzugt größer 200000, besonders bevorzugt größer 500000, ganz besonders bevorzugt größer 1000000. In the process according to the invention, the Damköhler number Da of the polymerization reaction is preferably greater than 200,000, particularly preferably greater than 500,000, very particularly preferably greater than 1,000,000.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Damköhlerzahl Da der Polymerisationsreaktion größer 200000, bevorzugt größer 500000, besonders bevorzugt größer 1000000, ist. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the Damköhler number Da of the polymerization reaction is greater than 200,000, preferably greater than 500,000, particularly preferably greater than 1,000,000.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bevorzugt wenigstens ein Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus olefinisch ungesättigten, bevorzugt α,β- ungesättigten, Monomeren, Epoxiden, cyclischen Ethern, Acetalen und Mischungen davon, eingesetzt werden. In the process according to the invention, preference may be given to using at least one monomer selected from the group consisting of olefinically unsaturated, preferably α, β-unsaturated, monomers, epoxides, cyclic ethers, acetals and mixtures thereof.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das wenigstens eine Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus olefinisch ungesättigten, bevorzugt α,β-ungesättigten, Monomeren, Epoxiden, cycli- schen Ethern, Acetalen und Mischungen davon ist. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the at least one monomer is selected from the group consisting of olefinically unsaturated, preferably α, β-unsaturated, monomers, epoxides, cyclic ethers, acetals and mixtures thereof.
Im Allgemeinen sind α,β-ungesättigte Monomere dem Fachmann bekannt. Erfindungs- gemäß bevorzugte α,β-ungesättigte Monomere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Sty- rol, Styrolderivaten, vinylischen Monomeren, Acrylamiden, Methacrylamiden und Mischungen davon. Bevorzugt eingesetzte Acrylsäureester und Methacrylsäureester sind Verbindungen der allgemeinen Formel (I) In general, α, β-unsaturated monomers are known in the art. According to the invention preferred α, β-unsaturated monomers are selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrene, styrene derivatives, vinylic monomers, acrylamides, methacrylamides and mixtures thereof. Preferably used acrylic esters and methacrylic esters are compounds of general formula (I)
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wobei
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in which
R1 Wasserstoff (Acrylsäure-) oder Methyl (Methacrylsäure-) und R 1 is hydrogen (acrylic acid) or methyl (methacrylic acid) and
R2 lineare oder verzweigte, gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe mit 1 bis R 2 is a linear or branched, optionally substituted alkyl group having 1 to
12 Kohlenstoffatomen, lineare oder verzweigte, gegebenenfalls substituier- te Alkenylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, gegebenenfalls substituierte Arylgruppe mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen, oder gegebenenfalls substituierte Heteroarylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen, bedeuten.  12 carbon atoms, linear or branched, optionally substituted alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, optionally substituted aryl group having 5 to 18 carbon atoms, or optionally substituted heteroaryl group having 4 to 18 carbon atoms.
Die genannten Gruppen können gegebenenfalls weitere funktionelle Gruppen, beispielsweise Alkohol-, Keto-, Ether-Gruppen oder Heteroatome, beispielsweise N, O, P oder S, aufweisen. Die genannten Aryl- und Heteroarylgruppen können gegebenenfalls über eine gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls substituierte Kohlenstoff kette mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein oder zwei Kohlenstoffatome, an das Sauerstoffatom der Säurefunktionalität angebunden sein. Beispiele für gegebenenfalls vorliegende Heteroatome sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, P, S und Mischungen davon. Styrol ist dem Fachmann an sich bekannt und entspricht der folgenden Formel (II) The groups mentioned may optionally have further functional groups, for example alcohol, keto, ether groups or heteroatoms, for example N, O, P or S. The said aryl and heteroaryl groups may optionally be attached via a saturated or unsaturated, optionally substituted carbon chain having 1 to 12 carbon atoms, preferably one or two carbon atoms, to the oxygen atom of the acid functionality. Examples of optionally present heteroatoms are selected from the group consisting of N, O, P, S and mixtures thereof. Styrene is known per se to the person skilled in the art and corresponds to the following formula (II)
Figure imgf000009_0001
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Derivate von Styrol sind beispielsweise entsprechende Verbindungen, die sich von Styrol ableiten und am aromatischen Ring und/oder an der Doppelbindung weitere Substituenten tragen, beispielsweise Methyl. Ein bevorzugtes Styrolderivat ist o Methylstyrol. Derivatives of styrene are, for example, corresponding compounds which are derived from styrene and carry further substituents on the aromatic ring and / or on the double bond, for example methyl. A preferred styrene derivative is methyl styrene.
Epoxide sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Styroloxid und Mischungen davon. Erfindungsgemäß bevorzugt wird das wenigstens eine Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Acrylsäure-butyl-ester (Butyl- acrylat), Acrylsäure-benzyl-ester (Benzyl-acrylat), Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 2- Hydroxypropylmethacrylat (HPMA), Alkyl-2-Cyanoacrylate wie Ethylcyanoacrylat (E- CA), Methacrylsäure, Methacrylsäure-methyl-ester (Methylmethacrylat, MMA) Methac- rylsäure-butyl-ester (Butylmethacrylat), Methacrylsäure-benzyl-ester (Benzylmethac- rylat), Styrol, α-Methyl-styrol, 4-Vinylpyridin, Vinylchlorid, Vinylalkohol, Vinylether, N- iso-propylacrylamid (NIPAM), Acrylamid, Methacrylamid und Mischungen davon. Epoxides are known per se to those skilled in the art and, for example, selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide and mixtures thereof. According to the invention, the at least one monomer is preferably selected from the group consisting of acrylic acid, butyl acrylate (butyl acrylate), benzyl acrylate (benzyl acrylate), hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA), alkyl 2-cyanoacrylates such as ethyl cyanoacrylate (E-CA), methacrylic acid, methyl methacrylate (methyl methacrylate, MMA) butyl methacrylate (butyl methacrylate), benzyl methacrylate (benzyl methacrylate), styrene, α- Methyl styrene, 4-vinylpyridine, vinyl chloride, vinyl alcohol, vinyl ethers, N-iso-propylacrylamide (NIPAM), acrylamide, methacrylamide, and mixtures thereof.
Für eine kationische, photoinitiierte Polymerisation werden bevorzugt Vinylether und/oder Isopropenylbenzol (α-Methylstyrol) eingesetzt. Für eine kationische photoinitiierte (Ringöffnungs)Polymerisation werden bevorzugt Epoxide, cyclische Ether und/oder Acetale eingesetzt. Differentieller For a cationic, photoinitiated polymerization, preference is given to using vinyl ethers and / or isopropenylbenzene (α-methylstyrene). For a cationic photoinitiated (ring-opening) polymerization, preference is given to using epoxides, cyclic ethers and / or acetals. differential
Für eine anionische, photoinitiierte Polymerisation werden bevorzugt Alkyl-2- Cyanoacrylate, Acrylnitril, Styrol(derivate), Acrylsäureester und/oder Epoxide eingesetzt. For an anionic, photoinitiated polymerization, preference is given to using alkyl-2-cyanoacrylates, acrylonitrile, styrene (derivatives), acrylates and / or epoxides.
Das Bereitstellen eines Aerosol enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem Gasstrom kann im Allgemeinen durch jedes dem Fachmann bekannte Verfahren, bzw. unter Verwendung der im Allgemeinen dem Fachmann bekannten Vorrichtungen erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt das Bereitstellen des Aerosols in einem Vernebier oder Zerstäuber, beispielsweise durch Versprühen des Monomers bzw. der Monomerlösung (enthaltend Monomere, Photoinitiator, gegebenenfalls Additive wie Nanopartikel, gegebenenfalls Vernetzer, gegebenenfalls Lösungsmittel, gegebenenfalls Cosolvens) mit Hilfe einer Zweistoffdüse oder mit einem Elektrospray oder mit einem Ultraschallvernebler. The provision of an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream can generally be carried out by any method known to the person skilled in the art, or using the apparatuses generally known to the person skilled in the art. Particularly preferably, the provision of the aerosol takes place in a nebulizer or atomizer, for example by Spraying of the monomer or of the monomer solution (containing monomers, photoinitiator, optionally additives such as nanoparticles, optionally crosslinker, optionally solvent, optionally cosolvent) by means of a two-fluid nozzle or with an electrospray or with an ultrasonic nebulizer.
Ein Vorteil der erfindungsgemäß durchgeführten Photopolymerisation gegenüber thermisch induzierter Polymerisation ist, dass bei letzterer die Temperatur erhöht wird. Dabei verdampfen die Monomere bzw. ein Teil davon, so dass die Einstellung des Partikeldurchmessers nicht einfach über die Einstellung des Tropfendurchmessers erfolgen kann. Gegebenenfalls polymerisiert der Tropfen dann gar nicht. Gleichzeitig ändern sich die Stoffparameter bei Temperaturerhöhung (z. B. Oberflächenspannung und Viskosität), was ebenfalls die Stabilität der Tropfen negativ beeinflusst. Durch Verdampfen von Monomer ist es durch eine thermisch induzierte Polymerisation insbesondere nicht möglich, eine 1 :1 -Kopie (d.h. Partikeldurchmesser=Tropfendurchmesser) herzustellen. Gegenüber einer thermisch initiierten Polymerisation kann das erfindungsgemäße Verfahren bei geringeren Temperaturen durchgeführt werden, so dass ein geringerer Anteil der Monomere verdampft. Dadurch bestimmt die Tropfengröße genauer die Partikelgröße. Erfindungsgemäß ist es weiterhin durch Wahl des Zerstäubers möglich, besonders eng verteilte Partikelgrößenverteilungen einzustellen, z.B. durch Klassierung der Tropfen mittels eines differentiellen Mobilitätsanalysators (DMA). An advantage of the photopolymerization according to the invention over thermally induced polymerization is that in the latter case the temperature is increased. In this case, the monomers or a part thereof evaporate, so that the adjustment of the particle diameter can not be done simply by adjusting the droplet diameter. If necessary, the droplet then does not polymerize at all. At the same time, the material parameters change as the temperature increases (eg, surface tension and viscosity), which also adversely affects the stability of the drops. In particular, by evaporating monomer, it is not possible by thermally induced polymerization to produce a 1: 1 copy (i.e., particle diameter = drop diameter). Compared to a thermally initiated polymerization, the inventive method can be carried out at lower temperatures, so that a smaller proportion of the monomers evaporated. As a result, the droplet size more accurately determines the particle size. According to the invention, it is further possible, by choice of the atomizer, to set particularly narrow particle size distributions, e.g. by classifying the drops using a differential mobility analyzer (DMA).
Der Gasstrom weist an der Stelle des Reaktors, wo die Polymerisationsreaktion erfolgt, im Allgemeinen eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 100 cm/s, bevorzugt 0,5 bis 10 cm/s, besonders bevorzugt 0,5 bis 2 cm/s, auf. The gas stream generally has a flow rate of 0.1 to 100 cm / s, preferably 0.5 to 10 cm / s, more preferably 0.5 to 2 cm / s, at the location of the reactor where the polymerization reaction takes place ,
Das erfindungsgemäß bereitgestellte Aerosol enthält Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem Gasstrom. Das erfindungsge- mäße Verfahren wird bevorzugt so durchgeführt, dass eine Tröpfchenkonzentration im Gasstrom von bevorzugt 106 bis 1010 Tröpfchen/cm3, bevorzugt 106 bis 108 Tröpfchen/cm3, ganz besonders bevorzugt 1 x 107 bis 1 x 108 Tröpfchen/cm3, beispielsweise 5 x 107 Tröpfchen/cm3, vorliegt. Die Tröpfchenkonzentration kann beispielsweise mit einem Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) oder einem Kondensationspartikelzäh- ler bestimmt werden. The aerosol provided by the invention contains droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in a gas stream. The erfindungsge- Permitted method is preferably carried out so that a droplet concentration in the gas stream of preferably 10 6 to 10 10 droplets / cm 3, preferably 10 6 to 10 8 droplets / cm 3, most preferably 1 x 10 7 to 1 x 10 8 Droplets / cm 3 , for example 5 x 10 7 droplets / cm 3 , is present. The droplet concentration can be determined, for example, using a Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) or a condensation particle counter.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird zur Ausbildung des Gasstromes N2 (Stickstoff) eingesetzt. Dieser Stickstoff kann aus allen dem Fachmann bekannten Quellen stammen, beispielsweise aus im Handel erhältlichen Vorratsflaschen, aus der Destillation von Luft etc. Die übrigen genannten Inertgase können ebenfalls dem Fachmann bekannten Quellen entstammen. Als Luft wird bevorzugt Umgebungs- oder Druckluft verwendet. According to the invention, N 2 (nitrogen) is used to form the gas stream. This nitrogen may be from any source known to those skilled in the art, for example, from commercially available storage bottles, from the distillation of air etc. The other inert gases mentioned may also originate from the sources known to the person skilled in the art. The air used is preferably ambient or compressed air.
Der Druck im Gasstrom liegt erfindungsgemäß bevorzugt bei Atmosphärendruck oder leicht erhöhtem Atmosphärendruck. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „leicht erhöhter Atmosphärendruck" einen Druck, der beispielsweise 1 bis 500 mbar oberhalb Atmosphärendruck liegt. Dieser bevorzugt leicht erhöhte Druck dient insbesondere dazu, dass der Gasstrom den Widerstand eines Filters oder einer Abscheideflüssigkeit überwindet. The pressure in the gas stream is according to the invention preferably at atmospheric pressure or slightly elevated atmospheric pressure. In the context of the present invention, "slightly elevated atmospheric pressure" means a pressure which is, for example, 1 to 500 mbar above atmospheric pressure. This preferably slightly elevated pressure serves, in particular, for the gas flow to overcome the resistance of a filter or a separating liquid.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei einer Temperatur von 10 bis 80 °C, bevorzugt 20 bis 35 °C, beispielsweise 30 °C, durchgeführt. Der Vorteil der erfindungsgemäß durchgeführten Photopolymerisation ist, dass sie bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann und dadurch weniger Kettenübertragungen stattfin- den. The process according to the invention is preferably carried out at a temperature of from 10 to 80 ° C., preferably from 20 to 35 ° C., for example 30 ° C. The advantage of the photopolymerization carried out according to the invention is that it can be carried out at low temperatures and thus fewer chain transfers take place.
Die Tröpfchen, die in dem erfindungsgemäß bereitgestellten Aerosol enthalten sind, enthalten neben dem wenigstens einem Monomer wenigstens einen Photoinitiator. Erfindungsgemäß können alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren eingesetzt werden, welche eine radikalische oder ionische, d. h. kationische oder anionische Polymerisationsreaktion des wenigstens einen eingesetzten Monomers bewirken können. Da die Monomermischung zur Polymerisation mit Licht bestrahlt wird, ist es erfindungsgemäß bevorzugt Photoinitiatoren einzusetzen, die durch Bestrahlung mit Licht eine genügend große Menge (Primär-)Radikale freisetzen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter„Licht" UV-Licht oder sichtbares Licht verstanden, d. h. elekt- romagentische Strahlung mit einer Wellenlänge von 150 bis 800 nm, bevorzugt 180 bis 500 nm, besonders bevorzugt 200 bis 400 nm, insbesondere 250 bis 350 nm. Erfindungsgemäß bevorzugt wird UV-Licht eingesetzt. The droplets contained in the aerosol provided according to the invention contain, in addition to the at least one monomer, at least one photoinitiator. According to the invention, it is possible to use all photoinitiators known to the person skilled in the art which comprise a free-radical or ionic, ie. H. cause cationic or anionic polymerization reaction of the at least one monomer used. Since the monomer mixture is irradiated with light for polymerization, it is preferred according to the invention to use photoinitiators which release a sufficiently large amount of (primary) radicals by irradiation with light. In the context of the present invention, "light" means UV light or visible light, ie electromagnetic radiation with a wavelength of 150 to 800 nm, preferably 180 to 500 nm, particularly preferably 200 to 400 nm, in particular 250 to 350 nm UV light is preferably used according to the invention.
Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Photoinitiatoren für eine radikalische Polymerisation sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Methyl-1 [4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (beispielsweise erhältlich unter dem Markennamen Irgacure® 907), 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) und weitere nicht sym- metrische Azoderivate, Benzoin, Benzoinalkylether, Benzoinderivate, Acetophenone, Benzilketale, a-Hydroxyalkylphenone, α-Aminoalkylphenone, O-Acyl-a-oximinoketone (Bi)Acylphosphinoxide, Thioxanthon(derivate) und Mischungen davon. Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Photoinitiatoren für eine kationische Photopolymerisation sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Diarylio- doniumsalze, substituierten Triarylphosphoniumsalze und Mischungen davon. Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Photoinitiatoren für eine anionische Photopolymerisation sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Übergangsmetallkomplexen, N-Alkoxypyridiniumsalzen, N-Phenylacylpyridiniumsalzen und Mischungen davon. Erfindungsgemäß kann auch eine so genannte lebende anionische Polymerisation im reinen Polymeransatz durchgeführt werden, gegebenenfalls umfassend eine sekundäre Funktionalisierung durch Abbruchreagenz, beispielsweise durch Eindüsung einer gasförmigen oder verdampfbaren chemischen Verbindung in den Aerosolraum, bevorzugt in der Auslaufstrecke. Examples of inventively preferred photoinitiators for a radical polymerization are selected from the group consisting of 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (for example, available under the trade name Irgacure ® 907), 2, 2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) and other non-symmetrical azo derivatives, benzoin, benzoin alkyl ethers, benzoin derivatives, acetophenones, benzil ketals, α-hydroxyalkylphenones, α-aminoalkylphenones, O-acyl-a-oximinoketones (Bi) acylphosphine oxides, thioxanthone (derivatives) and Mixtures thereof. Examples of photoinitiators for cationic photopolymerization which are preferred according to the invention are selected from the group consisting of substituted diaryliodonium salts, substituted triarylphosphonium salts and mixtures thereof. Examples of inventively preferred photoinitiators for anionic photopolymerization are selected from the group consisting of transition metal complexes, N-alkoxypyridinium salts, N-Phenylacylpyridiniumsalzen and mixtures thereof. According to the invention, it is also possible to carry out a so-called living anionic polymerization in the pure polymer mixture, optionally comprising secondary functionalization by means of a termination reagent, for example by injection of a gaseous or vaporizable chemical compound into the aerosol space, preferably in the outlet section.
Als Photoinitiator können erfindungsgemäß auch bestimmte Nanopartikel, beispielsweise ZnO und/oder Ti02 in nanopartikulärer Form, eingesetzt werden. Diese werden erfindungsgemäß auch bevorzugt als Additiv eingesetzt. Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wenigstens ein Nanopartikel, beispielsweise ZnO und/oder Ti02 in nanopartikulärer Form, gleichzeitig als Photoinitiator und als Additiv eingesetzt. According to the invention, certain nanoparticles, for example ZnO and / or TiO 2 in nanoparticulate form, can also be used as the photoinitiator. These are also preferably used according to the invention as an additive. Therefore, in a preferred embodiment of the process according to the invention, at least one nanoparticle, for example ZnO and / or TiO 2 in nanoparticulate form, is used simultaneously as a photoinitiator and as an additive.
Die Menge an Photoinitiator in den Tröpfchen, die in dem erfindungsgemäß bereitgestellten Aerosol vorliegen, beträgt beispielsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,8 bis 6 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des wenigstens einen vorliegenden Monomers. The amount of photoinitiator in the droplets present in the aerosol provided according to the invention is, for example, 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 8% by weight, particularly preferably 0.8 to 6% by weight. , in each case based on the amount of the at least one monomer present.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren, wobei in den Tröpfchen kein Lösungsmittel enthalten ist und Nanopartikel gebildet werden, die eine kugelförmige Form aufweisen. In a preferred embodiment, the present invention relates to the method according to the invention, in which the droplets contain no solvent and nanoparticles are formed which have a spherical shape.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Lösungsmittel. Bei der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform, das in den Tröpfchen wenigstens ein Lösungsmittel enthalten ist, werden erfindungsgemäß bevorzugt Nanopartikel gebildet, die eine schalenförmige Form aufweisen. Weiterhin können durch Einstellung der Monomerlösung enthaltend wenigstens ein Lösungsmittel auch Hohlkugeln oder gelartige Kugeln hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft daher in einer bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren, wobei in den Tröpfchen wenigstens ein Lösungsmittel enthalten ist und Nanopartikel gebildet werden, die eine schalenförmige oder Hohlku- gel-Form aufweisen. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the droplets additionally contain at least one solvent. In the preferred embodiment according to the invention, which contains at least one solvent in the droplets, it is preferred according to the invention to form nanoparticles which have a cup-shaped form. Furthermore, by adjusting the monomer solution containing at least one solvent, it is also possible to produce hollow spheres or gel-like spheres. The present invention therefore relates, in a preferred embodiment, to the method according to the invention, wherein at least one solvent is contained in the droplets and nanoparticles are formed which have a shell-shaped or hollow-spherical form.
Erfindungsgemäß bevorzugte Lösungsmittel sind solche, in denen das wenigstens eine Monomer löslich ist, das gebildete Polymer jedoch nicht löslich ist. Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Lösungsmittel sind polare organische Lösungsmittel wie Alkohole, Ketone, Ester von Carbonsäuren oder Mischungen davon oder polare aprotische organische Lösungsmittel wie Acetonitril. Weitere mögliche Lösungsmittel sind Hexan, (Methyl)cyclohexan, cyclische Ether wie THF, Dioxan oder ionische Flüssigkeiten. Mischungen der genannten Lösungsmittel sind auch möglich. Solvents which are preferred according to the invention are those in which the at least one monomer is soluble but the polymer formed is insoluble. Examples of preferred solvents according to the invention are polar organic solvents such as alcohols, ketones, esters of carboxylic acids or mixtures thereof or polar aprotic organic solvents such as acetonitrile. Other possible solvents are hexane, (methyl) cyclohexane, cyclic ethers such as THF, dioxane or ionic liquids. Mixtures of the solvents mentioned are also possible.
Geeignete Alkohole sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanolen, wie n-Propanol, iso-Propanol, Butanolen, wie n- Butanol, iso-Butanol, tert.-Butanol, Pentanolen und Mischungen davon. Erfindungsgemäß geeignete Ketone sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aceton, Methylethylketon und Mischungen davon. Suitable alcohols are, for example, selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanols, such as n-propanol, isopropanol, butanols, such as n-butanol, isobutanol, tert-butanol, pentanols and mixtures thereof. Suitable ketones according to the invention are for example selected from the group consisting of acetone, methyl ethyl ketone and mixtures thereof.
Erfindungsgemäß geeignete Ester von Carbonsäuren sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Essigsäureethylester, Essigsäuremethylester und Mi- schungen davon. Suitable esters of carboxylic acids according to the invention are, for example, selected from the group consisting of ethyl acetate, methyl acetate and mixtures thereof.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch das wenigstens eine Monomer als Lösungsmittel fungieren. Dazu werden die Prozessparameter so eingestellt, dass nicht alles Monomer umgesetzt wird. Es wird nicht alles umgesetzt, beispielsweise bis zu einem Restmonomergehalt im Partikel von maximal 30%, bevorzugt maximal 20%, besonders bevorzugt maximal 10%, und der Rest verdampft, so dass in den fertigen Partikeln der Restmonomergehalt dennoch sehr gering sein kann. Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß Ethanol oder 1 -Propanol (n-Propanol) als Lösungsmittel eingesetzt. In a further possible embodiment of the process according to the invention, the at least one monomer can also function as solvent. For this purpose, the process parameters are set so that not all monomer is converted. Not everything is implemented, for example, up to a residual monomer content in the particle of not more than 30%, preferably not more than 20%, particularly preferably not more than 10%, and the remainder evaporates, so that the residual monomer content in the finished particles can nevertheless be very low. Ethanol or 1-propanol (n-propanol) is particularly preferably used as the solvent according to the invention.
Das wenigstens eine Lösungsmittel wird erfindungsgemäß beispielsweise in einer Menge von 10 bis 80 Vol.-%, bevorzugt 30 bis 70 Vol.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Vol.-%, jeweils bezogen auf die Menge des wenigstens einen Monomers, eingesetzt. The at least one solvent according to the invention, for example, in an amount of 10 to 80 vol .-%, preferably 30 to 70 vol .-%, particularly preferably 40 to 60 vol .-%, each based on the amount of at least one monomer used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Tröpfchen zusätzlich wenigstens einen Vernetzer. In a further preferred embodiment, the droplets additionally contain at least one crosslinker.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Tröpfchen zusätzlich wenigstens einen Vernetzer enthalten. Erfindungsgemäß einsetzbare Vernetzer sind dem Fachmann an sich bekannt. Die Vernetzer bewirken in der Polymerisationsreaktion der bereitgestellten Monomere eine Vernetzung und damit eine Erhöhung des Molekulargewichts der erhaltenen Polymere. Beispiele für geeignete Vernetzer sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HDDA), Diethylenglykoldimethacrylat (EGDMA), Allylmethacrylat (AMA), trifunktionelle Acrylate wie Trimethylolpropantrimethacrylat (PMPTMA) und Mischungen davon. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally contain at least one crosslinker. Crosslinkers which can be used according to the invention are known per se to the person skilled in the art. The crosslinkers bring about in the polymerization reaction of the monomers provided a crosslinking and thus an increase in the molecular weight of the polymers obtained. Examples of suitable crosslinkers are selected from the group consisting of 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), diethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), allyl methacrylate (AMA), trifunctional acrylates such as trimethylolpropane trimethacrylate (PMPTMA), and mixtures thereof.
Der wenigstens eine Vernetzer wird erfindungsgemäß beispielsweise in einer Menge von 2 bis 80 Vol.-%, bevorzugt 2 bis 20 Vol.-%, besonders bevorzugt 3 bis 15 Vol.-%, jeweils bezogen auf die Menge des wenigstens eine Monomers, eingesetzt. The at least one crosslinker is used according to the invention, for example, in an amount of from 2 to 80% by volume, preferably from 2 to 20% by volume, particularly preferably from 3 to 15% by volume, based in each case on the amount of the at least one monomer.
Erfindungsgemäß kann den Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Cosolvens zugesetzt werden. Dieses Cosolvens dient beispielsweise dazu, durch eine Änderung der physikalischen, chemischen oder mechanischen Eigenschaften während der Polymerisation, beispielsweise Lösungseigenschaften von Monomeren und Polymeren, Oberflächenspannung, Dampfdruck, Stabilität der Tropfen bzw. Viskosität, die Partikelstruktur positiv zu beeinflussen. Das Cosolvens ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycerol, Glykol, Polyethylenglykol, EO/PO-Copolymeren, Silikonölen und Mischungen davon. According to the invention, at least one cosolvent can additionally be added to the droplets. By way of example, this co-solvent serves to positively influence the particle structure by changing the physical, chemical or mechanical properties during the polymerization, for example solution properties of monomers and polymers, surface tension, vapor pressure, drop stability or viscosity. The cosolvent is selected, for example, from the group consisting of glycerol, glycol, polyethylene glycol, EO / PO copolymers, silicone oils and mixtures thereof.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Cosolvens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycerol, Glykol, Polyethylenglykol, EO/PO-Copolymeren, Silikonölen und Mischungen davon, enthalten. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally comprise at least one cosolvent selected from the group consisting of glycerol, glycol, polyethylene glycol, EO / PO copolymers, silicone oils and mixtures thereof.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein weiteres Additiv. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein weiteres Additiv enthalten. In a further preferred embodiment, the droplets additionally contain at least one further additive. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the droplets additionally contain at least one further additive.
Im Prinzip sind alle Additive einsetzbar, die dem Fachmann als geeignet erscheinen. Bevorzugte Beispiele für entsprechende Additive sind anorganische Materialien und/oder Wirkstoffe, beispielsweise pharmazeutische, biologische, Insektizide, Pestizide Wirkstoffe. Für die gegebenenfalls vorliegenden Additive ist wesentlich, dass sie nicht die gesamte Strahlung, die beim Bestrahlen des Gasstroms mit Licht, bevorzugt UV-Licht, zur Verfügung gestellt wird, absorbieren. Bevorzugt liegen die genannten Additive in nanopartikulärer oder gelöster Form vor. In principle, all additives can be used which appear to be suitable for the person skilled in the art. Preferred examples of corresponding additives are inorganic materials and / or active substances, for example pharmaceutical, biological, insecticidal, pesticidal active substances. It is essential for the optionally present additives that they do not absorb all the radiation which is made available when irradiating the gas stream with light, preferably UV light. The additives mentioned are preferably in nanoparticulate or dissolved form.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen Additive Metalle oder Metall- und/oder Halbmetalloxide, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ZnO, Ti02, Fe-Oxide wie FeO, Fe203, Fe304, Si02 und Mi- schungen davon. In a preferred embodiment, the optionally additionally present additives are metals or metal and / or semi-metal oxides, for example selected from the group consisting of ZnO, Ti0 2 , Fe oxides such as FeO, Fe 2 0 3 , Fe 3 0 4 , Si0 2 and Mixtures of it.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das wenigstens eine Additiv, insbesondere das Metall- und/oder Halbmetalloxid in nanopartikulärer Form, d. h. mit einem Durchmesser von 1 bis 400 nm, bevorzugt 5 bis 100 nm, insbesondere 10 bis 50 nm, vor. Die Nanopartikel können jedwede Form aufweisen, z. B. kugelförmig, würfelförmig, stäbchenförmig. In a preferred embodiment, the at least one additive, in particular the metal and / or semimetal oxide, is in nanoparticulate form, ie. H. with a diameter of 1 to 400 nm, preferably 5 to 100 nm, in particular 10 to 50 nm, before. The nanoparticles may be of any shape, e.g. B. spherical, cube-shaped, rod-shaped.
Das wenigstens eine Additiv wird erfindungsgemäß beispielsweise in einer Menge von 0,1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,6 bis 22 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des wenigstens einen Monomers, eingesetzt. The at least one additive according to the invention, for example, in an amount of 0.1 to 40 wt .-%, preferably 0.5 to 25 wt .-%, particularly preferably 0.6 to 22 wt .-%, each based on the amount of at least one monomer used.
Werden erfindungsgemäß die genannten Additive zusätzlich hinzugegeben, werden erfindungsgemäß hybride Nanopartikel enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer und wenigstens ein Additiv erhalten. Diese liegen bevorzugt in Kugelform vor. Die erfindungsgemäßen hybriden Nanopartikel können auch bevorzugt schalenförmig sein. If, according to the invention, the abovementioned additives are additionally added, according to the invention hybrid nanoparticles containing at least one polymer and / or copolymer and at least one additive are obtained. These are preferably in spherical form. The hybrid nanoparticles according to the invention may also preferably be shell-shaped.
Die Einstellung des Tropfendurchmessers erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt durch die Wahl der Betriebsbedingungen des Zerstäubers, beispielsweise durch den Vor- druck vor dem Zerstäuber, Verhältnis Mengenstrom an Gas und Flüssigkeit, etc. Beim Elektrospray-Verfahren kann beispielsweise die Spannung variiert werden, bei einem Ultraschallvernebler der Energieeintrag. Zusätzlich kann erfindungsgemäß durch einen differentiellen Mobilitätsanalysator (DMA) eine bestimmte Größenfraktion ausgewählt werden Die Menge an wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator, welche in den Gasstrom eingebracht werden, wird erfindungsgemäß so bemessen, dass eine entsprechende Anzahl an Partikeln pro Volumen erhalten wird. Durch die Menge an wenigstens einem Monomer kann erfindungsgemäß die Größe der gebildeten Flüssigkeitströpfchen in dem Aerosol und damit die Größe der nach der Polymerisation erhaltenen Nanopartikel berechnet werden. Bevorzugte Durchmesser der in dem Aerosol vorliegenden Tröpfchen sind beispielsweise 40 bis 3000 nm, bevorzugt 50 bis 1000 nm, besonders bevorzugt 50 bis 400 nm bzw. 50 bis 200 nm. According to the invention, the droplet diameter is preferably set by the choice of operating conditions of the atomizer, for example by the pre-atomizer pressure, gas / liquid ratio, etc. In the electrospray method, for example, the voltage can be varied, for an ultrasonic atomizer the energy input , In addition, according to the invention, a specific size fraction can be selected by a differential mobility analyzer (DMA) The amount of at least one monomer and at least one photoinitiator, which are introduced into the gas stream, according to the invention is such that a corresponding number of particles per volume is obtained. By the amount of at least one monomer, according to the invention, the size of the liquid droplets formed in the aerosol and thus the size of the nanoparticles obtained after the polymerization can be calculated. Preferred diameters of the droplets present in the aerosol are, for example, 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, particularly preferably 50 to 400 nm or 50 to 200 nm.
Somit lässt sich erfindungsgemäß die Größe der herzustellenden Nanopartikel gezielt einstellen. Die Größe der erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel beträgt daher beispielsweise 40 bis 3000 nm, bevorzugt 50 bis 1000 nm, besonders bevorzugt 50 bis 400 nm bzw. 50 bis 200 nm. Thus, according to the invention, the size of the nanoparticles to be produced can be adjusted in a targeted manner. The size of the nanoparticles produced according to the invention is therefore for example 40 to 3000 nm, preferably 50 to 1000 nm, more preferably 50 to 400 nm or 50 to 200 nm.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Gasstrom, der ein Aerosol enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator, gegebenenfalls enthaltend wenigstens ein Lösungsmittel, wenigstens ein Additiv, beispielsweise ein anorganisches Material, und/oder wenigstens einen Vernetzer, mit Licht, bevorzugt UV-Licht, bestrahlt, so dass die vorliegenden Monomere polymerisie- ren. Das erfindungsgemäße Bestrahlen des Gasstromes mit Licht kann im Allgemeinen in jeder dem Fachmann bekannten Vorrichtung erfolgen. Erfindungsgemäß bevorzugt wird UV-Licht eingesetzt. Dieses kann durch alle dem Fachmann bekannten Vorrichtungen erzeugt werden, beispielsweise LEDs, Excimerstrahler, beispielsweise mit Xe- nonchlorid (XeCI, 308 nm), Xenonfluorid (XeF, 351 nm), Kryptonfluorid (KrF, 249 nm), Kryptonchlorid (KrCI, 222 nm), Argonfluorid (ArF, 193 nm) oder Xe2 (172 nm) als laseraktives Medium, beispielsweise mit 10 mW/cm2 auf der Strahleroberfläche, oder mit einem UV-Fluoreszenz-Rohr, beispielsweise mit 8 mW/cm2 auf der Strahleroberfläche. Der Einsatz eines Excimerstrahlers ist von Vorteil, da er sich durch den gepulsten Be- trieb dimmen, beispielsweise auf 10 bis 100%, lässt. Dadurch ist eine Optimierung des Polymerisationsprozesses relativ einfach möglich. In the process according to the invention, the gas stream containing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator, optionally containing at least one solvent, at least one additive, for example an inorganic material, and / or at least one crosslinker, with light, preferably UV Light, so that the present monomers polymerize. The irradiation of the gas stream with light according to the invention can generally be carried out in any device known to the person skilled in the art. UV light is preferably used according to the invention. This can be produced by all devices known to the person skilled in the art, for example LEDs, excimer radiators, for example with xenon chloride (XeCl, 308 nm), xenon fluoride (XeF, 351 nm), krypton fluoride (KrF, 249 nm), krypton chloride (KrCl, 222 nm ), Argon fluoride (ArF, 193 nm) or Xe 2 (172 nm) as a laser-active medium, for example with 10 mW / cm 2 on the radiator surface, or with a UV fluorescence tube, for example with 8 mW / cm 2 on the radiator surface , The use of an excimer radiator is advantageous since it can be dimmed by pulsed operation, for example to 10 to 100%. As a result, an optimization of the polymerization process is relatively easy.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reaktorinnenwand mit einem Inertgas, beispielsweise mit N2, Ar, He, C02 oder Mi- schungen daraus, gespült. Dies dient beispielsweise zur Unterdrückung von Wandverlusten durch Polymerfilmbildung. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich ein Reaktivgas zur sekundären Funktionalisierung der gebildeten Nanopartikel eingedüst werden. Somit ist nach Verlassen der erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Bestrahlungskammer die Polymerisation innerhalb der Nanopartikel im Wesentlichen abgeschlossen, so dass entsprechende Nanopartikel erhalten werden, die eine feste Oberfläche aufweisen und sich somit bei den weiteren Verfahrensschritten, beispielsweise Abtrennen der gebildeten Nanopartikeln, nicht mehr verändern. Dies ergibt erfindungsgemäß den Vorteil, dass nahezu vollständig kugelförmige, bzw. schalenförmige Nanopartikel gebildet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Größe der Tröpfchen die Größe der hergestellten Partikel weitgehend vordefiniert. Mit der Einstellung der Tropfengröße über den Zertäuber kann also direkt die resultierende Partikelgröße eingestellt werden. Das Molekulargewicht der wenigstens einen erfindungsgemäß erzeugten Polymers und/oder Copolymers beträgt im Allgemeinen 1 .000 bis 1 .000.000 g/mol, bevorzugt 10.000 bis 100.000 g/mol. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the reactor inner wall is flushed with an inert gas, for example with N 2 , Ar, He, CO 2 or mixtures thereof. This serves, for example, to suppress wall losses through polymer film formation. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, it is additionally possible to inject a reactive gas for the secondary functionalization of the nanoparticles formed. Thus, after leaving the irradiation chamber preferably used according to the invention, the polymerization within the nanoparticles is substantially complete, so that corresponding nanoparticles are obtained which have a solid surface and thus no longer change in the further process steps, for example separation of the nanoparticles formed. This results according to the invention the advantage that almost completely spherical, or shell-shaped nanoparticles are formed. Another advantage is that the size of the droplets largely predefines the size of the particles produced. With the setting of the droplet size over the Zertäuber can thus be adjusted directly the resulting particle size. The molecular weight of the at least one polymer and / or copolymer produced according to the invention is generally from 1 000 to 1 000 000 g / mol, preferably from 10 000 to 100 000 g / mol.
In einem letzten Verfahrensschritt werden die gebildeten Nanopartikel abgetrennt. Das Abtrennen kann im Prinzip nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abtrennen der gebildeten Nanopartikel durch Abscheiden an der Oberfläche eines Filters oder durch Einbringen in ein flüssiges Medium. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Abtrennen der gebildeten Nanopartikel durch Abscheiden an einer Oberfläche eines Filters oder durch Einbringen in ein flüssiges Medium erfolgt. In a last process step, the nanoparticles formed are separated off. The separation can be carried out in principle according to all methods known in the art. In a preferred embodiment, the separation of the nanoparticles formed takes place by deposition on the surface of a filter or by introduction into a liquid medium. The present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the separation of the nanoparticles formed takes place by deposition on a surface of a filter or by introduction into a liquid medium.
Geeignete Filter sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise Polyamid-, Poly- carbonat-Filter, PTFE-Filter, beispielsweise mit Porengrößen von 50 nm, Elektrofilter. Suitable filters are known per se to those skilled in the art, for example polyamide, polycarbonate filters, PTFE filters, for example with pore sizes of 50 nm, electrostatic precipitators.
Das Abscheiden in einer Flüssigkeit kann beispielsweise mit einer Waschflasche oder einem Nasselektrofilter erfolgen. Das gegebenenfalls eingesetzte flüssige Medium kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethanol, organische Lösungsmitteln, beispielsweise die oben genannten, unpolaren Lösungsmittel aller Art, beispielsweise Alkane, Cycloalka- nen und Mischungen davon. Nach dem Einbringen der hergestellten Nanopartikel entsteht bevorzugt eine Suspension der Partikel in dem flüssigen Medium. Erfindungsge- maß kann diese Suspension weiter verarbeitet werden, beispielsweise durch Abtrennen der Partikel aus der Suspension. In einer weiteren Ausführungsform stellt diese Suspension das erfindungsgemäß gewünschte Verfahrensprodukt dar und kann direkt in die entsprechende Anwendung eingebracht werden. The deposition in a liquid can be done for example with a wash bottle or a wet electrostatic precipitator. The optionally used liquid medium may be selected from the group consisting of water, ethanol, organic solvents, for example the abovementioned, non-polar solvents of all kinds, for example alkanes, cycloalkanes and mixtures thereof. After introduction of the nanoparticles produced, it is preferable to form a suspension of the particles in the liquid medium. Erfindungsge- measure this suspension can be further processed, for example by separating the particles from the suspension. In a further embodiment, this suspension is the desired process product according to the invention and can be introduced directly into the corresponding application.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Nanopartikel herstellbar durch das erfindungsgemäße Verfahren. Diese zeichnen sich durch eine besonders einheitliche Form, entweder schalenförmig oder kugelförmig, Hohlkugel oder gelartige Kugeln, und/oder durch eine besonders enge Teilchengrößenverteilung aus. The present invention also relates to nanoparticles producible by the method according to the invention. These are characterized by a particularly uniform shape, either shell-shaped or spherical, hollow sphere or gel-like spheres, and / or by a particularly narrow particle size distribution.
Die erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel sind aufgrund ihrer Größe, Struktur, Zusammensetzung und ihrer Einheitlichkeit besonders für Anwendungen in optischen, elektronischen, chemischen, biotechnologischen Systemen oder zur Wirkstoffapplikation geeignet. Due to their size, structure, composition and uniformity, the nanoparticles prepared according to the invention are particularly suitable for applications in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for drug application.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Nanopartikel in optischen, elektronischen, chemischen, biotechnologischen Systeme oder zur Wirkstoffapplikation. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Nanopartikel als Photosensibilisatoren und/oder Photoinitiatoren verwendet werden. The present invention therefore preferably relates to the use of the nanoparticles according to the invention in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for the application of active ingredient. The present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the nanoparticles are used as photosensitizers and / or photoinitiators.
Figuren characters
Figur 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von vernetzten PMMA- Polymer-partikeln, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden sind. FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of crosslinked PMMA polymer particles which have been produced by the process according to the invention.
Figur 2 zeigt Aufnahmen von nanostrukturierten Polymerpartikeln. Links sind Nano- schalen abgebildet (rasterelektronenmikroskopische Aufnahme), rechts sind hybride Nanopartikel bestehend aus ZnO-Nanopartikeln und einem Polymer abgebildet (trans- missionselektronenmikroskopische Aufnahme). FIG. 2 shows photographs of nanostructured polymer particles. On the left are nanoshells (scanning electron micrograph), on the right are hybrid nanoparticles consisting of ZnO nanoparticles and a polymer (transmission electron micrograph).
Figur 3 zeigt eine schematische Abbildung eines schalenförmigen Partikels. Dabei ist da der äußere Durchmesser und d, der Innendurchmesser, d, ergibt sich aus dem Durchmesser der größten Kugel, die in der Einbuchtung Platz findet, ohne dass diese Kugel über die Einbuchtung hinaus ragt. Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäß charakteristische Teilchengrößenverteilung. Dabei zeigt die x-Achse den Durchmesser der Partikel in nm, die y-Achse beschreibt die Anzahl der Partikel pro cm3. Figur 5 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Nanoschalen mit Benzylmethacrylat als Monomer gemäß Beispiel 23. FIG. 3 shows a schematic illustration of a shell-shaped particle. In this case, d a is the outer diameter and d, the inner diameter, d, results from the diameter of the largest ball, which finds place in the recess, without this ball protrudes beyond the recess. FIG. 4 shows a characteristic particle size distribution according to the invention. The x-axis shows the diameter of the particles in nm, the y-axis describes the number of particles per cm 3 . FIG. 5 shows a scanning electron micrograph of nanoshells with benzyl methacrylate as monomer according to Example 23.
Figur 6 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von hybriden Nanoschalen mit Methylmethacrylat als Monomer und ZnO als Nanopartikel gemäß Beispiel 24. FIG. 6 shows a scanning electron micrograph of hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer and ZnO as nanoparticles according to Example 24.
Figur 7 zeigt eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von hybriden Nanoschalen mit Methylmethacrylat als Monomer und ZnO als Nanopartikel gemäß Beispiel 24. FIG. 7 shows a transmission electron micrograph of hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer and ZnO as nanoparticles according to Example 24.
Figur 8 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Copolymer-Partikeln gebildet mit Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) als Monomere gemäß Beispiel 29. FIG. 8 shows a scanning electron micrograph of copolymer particles formed with butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) as monomers according to Example 29.
Beispiele Examples
Die aufgebauten Laboranlagen bestehen im Wesentlichen aus einem kommerziell erhältlichen Zerstäuber und einem selbstkonstruierten Photoreaktor. Um nanoskalige, kugelförmige (Co)Polymerpartikel zu bilden, wird zunächst eine Lösung vorbereitet. Diese Lösung beinhaltet ein oder mehrere Monomere, den Photoinitiator und gegebenenfalls einen Vernetzer. Die vorbereitete Lösung wird in das Vorlagegefäß des Zerstäubers (Atomizer mit Zweistoffdüse) gegeben und mit Hilfe von Stickstoff (N2) zerstäubt. Das stickstoffgetragene Tröpfchenaerosol aus nanoskaligen Monomertröpfchen wird durch den Durchfluss-Photoreaktor geleitet, wo die photo-initiierte Polymerisation der Monomertröpfchen zu nanoskaligen Polymerpartikel oder Copolymerpartikel stattfindet. Die gasgetragenen Partikel werden danach entweder auf einem Filter abgeschieden oder in die flüssige Phase übertragen. Es werden die folgenden Strahler verwendet: - Excimer XeCI-Strahler (10 mW/cm2 auf der Strahleroberfläche) The built-up laboratory facilities consist essentially of a commercially available atomizer and a self-constructed photoreactor. To form nanoscale, spherical (co) polymer particles, a solution is first prepared. This solution includes one or more monomers, the photoinitiator and optionally a crosslinker. The prepared solution is added to the atomizer with two-fluid nozzle and atomized with the aid of nitrogen (N 2 ). The nitrogen-borne droplet aerosol from nanoscale monomer droplets is passed through the flow-through photoreactor, where the photo-initiated polymerization of the monomer droplets to nanoscale polymer particles or copolymer particles takes place. The gas-borne particles are then either deposited on a filter or transferred to the liquid phase. The following emitters are used: Excimer XeCI emitter (10 mW / cm 2 on the emitter surface)
UV Fluoreszenz-Rohr (8 mW/cm2 auf der Strahleroberfläche) UV fluorescence tube (8 mW / cm 2 on the radiator surface)
Weitere Strukturen mittels Aerosolphotopolymerisation: Vor der Zerstäubung kann die Ausgangslösung mit einem Lösungsmittel und/oder Cosolvens versetzt werden, um Nanoschalen (Nanoschalen) im Photoreaktor zu bilden (Figur 2, links). Hybride Nanopartikel können hergestellt werden, wenn anorganische Partikel in der Ausgangslösung suspendiert und mit der Lösung zerstäubt werden (Figur 2, rechts). Die folgenden Beispiele nennen die Zusammensetzung der eingesetzten Lösungen. Further structures by means of aerosol photopolymerization: Before the atomization, the starting solution can be mixed with a solvent and / or cosolvent to obtain To form nanoshells (nanoshells) in the photoreactor (Figure 2, left). Hybrid nanoparticles can be prepared by suspending inorganic particles in the starting solution and atomising them with the solution (Figure 2, right). The following examples give the composition of the solutions used.
Beispiel 1 example 1
Für die Herstellung der im Figur 1 gezeigten Partikel wird eine Lösung mit Methylmeth- acrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HD DA, 5 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2-Methyl-1 [4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. For the production of the particles shown in FIG. 1, a solution with methyl methacrylate (MMA) as monomer is used. The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 5% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA).
Beispiel 2 Example 2
Für die Herstellung der in Figur 2 links abgebildeten Nanoschalen wird eine Lösung aus Methylmethacrylat (MMA) als Monomer und Ethanol (45,45 Vol.-% in MMA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) als Vernetzer, 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan- 1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA) als Photoinitiator und Glycerol (26,18 Gew.-% in MMA) gelöst. Es werden Nanopartikel im Größenbereich von 100 bis 400 nm (mehr als 75% der Partikel in diesem Bereich) erhalten. Es werden zu einem Anteil von > 95% schalenförmige Partikel erzeugt. For the preparation of the nanoshells shown on the left in FIG. 2, a solution of methyl methacrylate (MMA) as monomer and ethanol (45.45% by volume in MMA) as solvent is prepared. Therein, 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) as crosslinker, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 wt .-% in MMA) as a photoinitiator and glycerol (26.18 wt .-% in MMA). Nanoparticles in the size range of 100 to 400 nm (more than 75% of the particles in this range) are obtained. It is generated to a proportion of> 95% shell-shaped particles.
Beispiel 3 Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 1 ,74 Gew.-% in MMA) und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Es werden zu einem Anteil von > 98% hybride Partikel erzeugt. Example 3 For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 1, 74% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in MMA). It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
Beispiel 4: Für die Herstellung der weiteren Homopolymere aus Polymethylmethacrylat wird eine Lösung mit Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Es werden Nanopartikel im Größenbereich von 60 bis 350 nm erhalten (mehr als 75% der Partikel in diesem Bereich). Example 4: For the preparation of the other homopolymers of polymethyl methacrylate, a solution with methyl methacrylate (MMA) is used as a monomer. The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA). Nanoparticles in the size range of 60 to 350 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
Beispiel 5: Example 5:
Für die Herstellung der weiteren Homopolymere aus Polymethylmethacrylat wird eine Lösung mit Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HD DA, 20 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. For the preparation of the other homopolymers of polymethyl methacrylate, a solution with methyl methacrylate (MMA) is used as a monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 20% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA).
Beispiel 6: Für die Herstellung der Homopolymere aus Polybutylacrylat wird eine Lösung mit Buty- lacrylat (BA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2-Methyl-1 [4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Example 6: For the preparation of the homopolymers of polybutyl acrylate, a solution with butyl acrylate (BA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA).
Beispiel 7: Example 7:
Für die Herstellung der Homopolymere aus Polybutylacrylat wird eine Lösung mit Buty- lacrylat (BA) als Monomer verwendet. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photo- Initiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Es werden Nanopartikel im Größenbereich von 60 bis 350 nm erhalten (mehr als 75% der Partikel in diesem Bereich). For the preparation of the homopolymers of polybutyl acrylate, a solution with butyl acrylate (BA) is used as monomer. No crosslinker is used and 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1% by weight in MMA) is used as the photoinitiator. Nanoparticles in the size range of 60 to 350 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
Beispiel 8: Example 8:
Für die Herstellung der Homopolymere aus Polybenzylmethacrylat wird eine Lösung mit Benzylmethacrylat (BzMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Es werden Nanopartikel im Größenbereich von 60 bis 300 nm erhalten (mehr als 75% der Partikel in diesem Bereich). For the preparation of the homopolymers of polybenzyl methacrylate, a solution with benzyl methacrylate (BzMA) is used as a monomer. The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA) used. Nanoparticles in the size range of 60 to 300 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range).
Beispiel 9: Example 9:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 21 ,01 Gew.-% in MMA) und Me- thylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 21, 01% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in MMA).
Beispiel 10: Example 10:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,64 Gew.-% in BzMA) und Benzylmethacrylat (BzMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf BzMA) und als Photoinitiator 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in BzMA) eingesetzt. Es werden zu einem Anteil von > 98% hybride Partikel erzeugt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.64% by weight in BzMA) and benzyl methacrylate (BzMA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BzMA) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BzMA). It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
Beispiel 1 1 : Example 1 1:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,74 Gew.-% in BA) und Butyla- crylat (BA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf BA) und als Photoinitiator 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in BA) eingesetzt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BA) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BA).
Beispiel 12: Example 12:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,74 Gew.-% in BA) und Butyla- crylat (BA) als Monomer verwendet. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 1 Gew.-% in BA) eingesetzt. Es werden Nanopartikel im Größenbereich von 70 bis 400 nm erhalten (mehr als 75% der Partikel in diesem Bereich). Es werden zu einem Anteil von > 95% hybride Partikel erzeugt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 1 % By weight in BA). Nanoparticles in the size range of 70 to 400 nm are obtained (more than 75% of the particles in this range). It is generated to a share of> 95% hybrid particles.
Beispiel 13: Example 13:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,74 Gew.-% in BA) und Butyla- crylat (BA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf BA) eingesetzt. Als Photoinitiator dienen die Zinkoxid-Partikel. Es werden zu einem Anteil von > 95% hybride Partikel erzeugt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to BA). The zinc oxide particles serve as photoinitiator. It is generated to a share of> 95% hybrid particles.
Beispiel 14: Example 14:
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,74 Gew.-% in BA) und Butyla- crylat (BA) als Monomer verwendet. Es wird kein Vernetzer eingesetzt. Als Photoinitia- tor dienen die Zinkoxid-Partikel. Es werden zu einem Anteil von > 98% hybride Partikel erzeugt. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.74% by weight in BA) and butyl acrylate (BA) is used as the monomer. There is no crosslinker used. The zinc oxide particles serve as photoinitiators. It is generated in a proportion of> 98% hybrid particles.
Beispiel 15: Example 15:
Für die Herstellung der weiteren Homopolymere aus Polymethylmethacrylat wird eine Lösung mit Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA) eingesetzt. Damit werden keine Partikel erzeugt. For the preparation of the other homopolymers of polymethyl methacrylate, a solution with methyl methacrylate (MMA) is used as a monomer. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA) is used. This will not produce any particles.
Beispiel 16: Für die Herstellung der Nanoschalen wird eine Lösung aus Methylmethacrylat (MMA) als Monomer und 1 -Propanol (45,45 % Vol.-% in MMA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) als Vernetzer, 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.- % in MMA) als Photoinitiator und Glycerol (26,18 Gew.-% in MMA) gelöst. Der Anteil der Partikel in Schalenform ist größer 98%. Example 16: For the preparation of the nanoshells, a solution of methyl methacrylate (MMA) as monomer and 1-propanol (45.45% by volume in MMA) as solvent is prepared. Therein are 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA) as crosslinking agent, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5% by wt .- % in MMA) as photoinitiator and glycerol (26.18 wt% in MMA). The proportion of particles in shell form is greater than 98%.
Beispiel 17: Example 17:
Für die Herstellung der Nanoschalen wird eine Lösung aus Methylmethacrylat (MMA) als Monomer und Ethanol (45,45 % Vol.-% in MMA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 20 Vol.-% in Bezug auf MMA) als Vernetzer, 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA) als Photoinitiator und Glycerol (26,18 Gew.-% in MMA) gelöst. Der Anteil der Partikel in Schalenform ist größer 98%. For the preparation of the nanoshells, a solution of methyl methacrylate (MMA) as a monomer and ethanol (45.45% by volume in MMA) as a solvent is prepared. Therein are 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 20% by volume with respect to MMA) as crosslinker, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5% by wt .-% in MMA) as a photoinitiator and glycerol (26.18 wt .-% in MMA). The proportion of particles in shell form is greater than 98%.
Beispiel 18: Example 18:
Für die Herstellung der Nanoschalen wird eine Lösung aus Methylmethacrylat (MMA) als Monomer und 1 -Propanol (45,45 % Vol.-% in MMA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 20 Vol.-% in Bezug auf MMA) als Vernet- zer, 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.- % in MMA) als Photoinitiator und Glycerol (26,18 Gew.-% in MMA) gelöst. For the preparation of the nanoshells, a solution of methyl methacrylate (MMA) as a monomer and 1-propanol (45.45% by volume in MMA) as solvent is prepared. Therein are 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 20% by volume with respect to MMA) as crosslinker, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5% by weight in MMA) as photoinitiator and glycerol (26.18% by weight in MMA).
Beispiel 19: Example 19:
Für die Herstellung der Homopolymere aus Polystyrol wird eine Lösung mit Styrol als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf Styrol) und als Photoinitiator 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 5 Gew.-% in Styrol) eingesetzt. For the preparation of homopolymers of polystyrene, a solution with styrene as a monomer is used. The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to styrene) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 % By weight in styrene).
Beispiel 20: Example 20:
Für die Herstellung der Copolymere aus Styrol und Methylmethacrylat wird eine Lö- sung mit Styrol und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhältnis von MMA zu Styrol beträgt 3. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA+Styrol) und als Photoinitiator 2-Methyl-1 [4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA+Styrol) eingesetzt. Beispiel 21 : Nanoschalen mit Butylacrylat als Monomer Für die Herstellung von Nanoschalen wird eine Lösung aus Butylacrylat (BA) als Monomer und Ethanol (45,45 Vol.-% in BA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in BA) als Vernetzer, 2-Methyl-1 [4- (methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.-% in BA) als Photoinitiator und Glycerol (27,07 Gew.-% in BA) gelöst. For the preparation of the copolymers of styrene and methyl methacrylate, a solution with styrene and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The volume ratio of MMA to styrene is 3. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA + styrene) and, as photoinitiator, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2 -morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 wt .-% in MMA + styrene) used. Example 21: Nanoshells with Butyl Acrylate as Monomer For the preparation of nanoshells, a solution of butyl acrylate (BA) as a monomer and ethanol (45.45% by volume in BA) as solvent are prepared. Therein are 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume in BA) as crosslinker, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5% by weight). % in BA) as photoinitiator and glycerol (27.07% by weight in BA).
Beispiel 21 b: Nanoschalen mit Butylacrylat als Monomer Example 21b: Nanoshells with butyl acrylate as monomer
Für die Herstellung von Nanoschalen wird eine Lösung aus Butylacrylat (BA) als Mo- nomer und Ethanol (45,45 Vol.-% in BA) als Lösungsmittel vorbereitet. Es wird kein Vernetzer verwendet und in die Lösung wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 5 Gew.-% in BA) als Photoinitiator und Glycerol (15,65 Gew.-% in BA) eingesetzt. For the preparation of nanoshells, a solution of butyl acrylate (BA) as a monomer and ethanol (45.45% by volume in BA) as solvent is prepared. No crosslinker is used and the solution is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-o (Irgacure 907, 5 wt .-% in BA) as a photoinitiator and glycerol (15, 65% by weight in BA).
Beispiel 22: Hybride Partikel mit MMA als Monomer und ohne Irgacure 907 Example 22: Hybrid particles with MMA as monomer and without Irgacure 907
Für die Herstellung der nanoskaligen Hybridpartikel wird eine Suspension von Zinkoxid-Partikel in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 6,62 Gew.-% in MMA) und Me- thylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Als Vernetzer wird 1 ,6- Hexandioldiacrylat (HDDA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) eingesetzt. Als Photoinitiator dienen die ZnO-Partikel. For the preparation of the nanoscale hybrid particles, a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight of ZnO in ethanol / 6.62% by weight in MMA) and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The crosslinker used is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 10% by volume with respect to MMA). The ZnO particles serve as photoinitiator.
Beispiel 23: Nanoschalen mit Benzylmethacrylat als Monomer Example 23: Nanoshells with benzyl methacrylate as monomer
Für die Herstellung von Nanoschalen wird eine Lösung aus Benzylmethacrylat (BzMA) als Monomer und Ethanol (45,45 Vol.-% in BzMA) als Lösungsmittel vorbereitet. Darin werden 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HDDA, 20 Vol.-% in Bezug auf BzMA) als Vernetzer, 2- Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1 -on (Irgacure 907, 5 Gew.-% in BzMA) als Photoinitiator und Glycerol (24,27 Gew.-% in BzMA) gelöst. For the preparation of nanoshells, a solution of benzyl methacrylate (BzMA) as a monomer and ethanol (45.45 vol% in BzMA) as a solvent is prepared. Therein, 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, 20% by volume with respect to BzMA) as crosslinker, 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, 5 wt % in BzMA) as a photoinitiator and glycerol (24.27% by weight in BzMA).
Beispiel 24: Hybride Nanoschalen mit Methylmethacrylat als Monomer Für die Herstellung der hybriden Nanoschalen wird als Monomer Methylmethacrylat (MMA) eingesetzt. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA) im Monomer gelöst. Diese Lösung wird in Ethanol (45,45 Vol.-% Ethanol in MMA) gelöst. Glycerol wird in dieser Lösung auch gelöst (26,18 Gew.-% in MMA). Die entstandene Lösung wird mit einer Suspension von Zinkoxid-Partikeln in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 0,50 Gew.- % in MMA) gemischt, so dass eine Monomersuspension entsteht. Example 24: Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer For the preparation of the hybrid nanoshells, the monomer used is methyl methacrylate (MMA). The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer. This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA). Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA). The resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 0.50% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
Beispiel 25: Hybride Nanoschalen mit Methylmethacrylat als Monomer Example 25: Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer
Für die Herstellung der hybriden Nanoschalen wird als Monomer Methylmethacrylat (MMA) eingesetzt. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA) im Monomer gelöst. Diese Lösung wird in Ethanol (45,45 Vol.-% Ethanol in MMA) gelöst. Glycerol wird in dieser Lösung auch gelöst (26,18 Gew.-% in MMA). Die entstandene Lösung wird mit einer Suspension von Zinkoxid-Partikeln in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 1 ,50 Gew.- % in MMA) gemischt, so dass eine Monomersuspension entsteht. For the preparation of the hybrid nanoshells, the monomer used is methyl methacrylate (MMA). The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer. This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA). Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA). The resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 1, 50% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
Beispiel 26: Hybride Nanoschalen mit Methylmethacrylat als Monomer Example 26: Hybrid nanoshells with methyl methacrylate as monomer
Für die Herstellung der hybriden Nanoschalen wird als Monomer Methylmethacrylat (MMA) eingesetzt. Als Vernetzer wird 1 ,6-Hexandioldiacrylat (HD DA, 10 Vol.-% in Bezug auf MMA) und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 5 Gew.-% in MMA) im Monomer gelöst. Diese Lösung wird in Ethanol (45,45 Vol.-% Ethanol in MMA) gelöst. Glycerol wird in dieser Lösung auch gelöst (26,18 Gew.-% in MMA). Die entstandene Lösung wird mit einer Suspension von Zinkoxid-Partikeln in Ethanol (40 Gew.-% ZnO in Ethanol / 3,00 Gew.- % in MMA) gemischt, so dass eine Monomersuspension entsteht. For the preparation of the hybrid nanoshells, the monomer used is methyl methacrylate (MMA). The crosslinker is 1,6-hexanediol diacrylate (HD DA, 10% by volume with respect to MMA) and the photoinitiator is 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907 , 5 wt .-% in MMA) dissolved in the monomer. This solution is dissolved in ethanol (45.45% by volume of ethanol in MMA). Glycerol is also dissolved in this solution (26.18 wt% in MMA). The resulting solution is mixed with a suspension of zinc oxide particles in ethanol (40% by weight ZnO in ethanol / 3.00% by weight in MMA) to form a monomer suspension.
Beispiel 27: Copolymer Example 27: Copolymer
Für die Herstellung der Copolymere aus Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) wird eine Lösung mit Butylacrylat und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhaltnis von MMA zu BA beträgt 1/1 . Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA+BA) eingesetzt. For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA) is a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) as a monomer used. The volume ratio of MMA to BA is 1/1. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).
Beispiel 28: Copolymer Example 28: Copolymer
Für die Herstellung der Copolymere aus Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) wird eine Lösung mit Butylacrylat und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhaltnis von MMA zu BA beträgt 9/1 . Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA+BA) eingesetzt. For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA), a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The volume ratio of MMA to BA is 9/1. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).
Beispiel 29: Copolymer Example 29: Copolymer
Für die Herstellung der Copolymere aus Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) wird eine Lösung mit Butylacrylat und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhältnis von MMA zu BA beträgt 1/9. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA+BA) eingesetzt. For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA), a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The volume ratio of MMA to BA is 1/9. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).
Beispiel 30: Copolymer Example 30: Copolymer
Für die Herstellung der Copolymere aus Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) wird eine Lösung mit Butylacrylat und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhältnis von MMA zu BA beträgt 7/3. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA+BA) eingesetzt. For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA), a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) is used as the monomer. The volume ratio of MMA to BA is 7/3. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).
Beispiel 31 : Copolymer Für die Herstellung der Copolymere aus Butylacrylat (BA) und Methylmethacrylat (MMA) wird eine Lösung mit Butylacrylat und Methylmethacrylat (MMA) als Monomer verwendet. Das Volumenverhältnis von MMA zu BA beträgt 3/7. Es wird kein Vernetzer eingesetzt und als Photoinitiator wird 2-Methyl-1 [4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 Gew.-% in MMA+BA) eingesetzt. Example 31: Copolymer For the preparation of the copolymers of butyl acrylate (BA) and methyl methacrylate (MMA), a solution with butyl acrylate and methyl methacrylate (MMA) as monomer is used. The volume ratio of MMA to BA is 3/7. There is no crosslinker used and as a photoinitiator 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1 -οη (Irgacure 907, 1 wt .-% in MMA + BA).

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln enthaltend wenigstens ein Polymer und/oder Copolymer durch Bereitstellen eines Aerosols enthaltend Tröpfchen aus wenigstens einem Monomer und wenigstens einem Photoinitiator in einem1 . Method for producing nanoparticles containing at least one polymer and/or copolymer by providing an aerosol containing droplets of at least one monomer and at least one photoinitiator in one
Gasstrom, Bestrahlen dieses Aerosolstroms mit Licht, so dass die vorliegenden Monomere polymerisieren und Abtrennen der gebildeten Nanopartikel aus dem Gasstrom. Gas stream, irradiating this aerosol stream with light so that the monomers present polymerize and separating the nanoparticles formed from the gas stream.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ein Inertgasstrom ist und das Polymer durch radikalische Polymerisation gebildet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the gas stream is an inert gas stream and the polymer is formed by free radical polymerization.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom Luft- oder ein Inertgasstrom ist und das Polymer durch kationische Polymerisation gebildet wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the gas stream is air or an inert gas stream and the polymer is formed by cationic polymerization.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettenwachstums-Geschwindigkeitskoeffizient Kp der Polymerisationsreaktion größer 500 mol/l/s, bevorzugt größer 1 .000 mol/l/s, besonders bevorzugt größer4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the chain growth rate coefficient K p of the polymerization reaction is greater than 500 mol/l/s, preferably greater than 1,000 mol/l/s, particularly preferably greater
2.000 mol/l/s, ganz besonders bevorzugt größer 5.000 mol/l/s, insbesondere größer 10.000 mol/l/s, ist. 2,000 mol/l/s, very particularly preferably greater than 5,000 mol/l/s, in particular greater than 10,000 mol/l/s.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Damköhlerzahl Da der Polymerisationsreaktion größer 200.000, bevorzugt größer 500.000, besonders bevorzugt größer 1 .000.000, ist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Damköhler number Da of the polymerization reaction is greater than 200,000, preferably greater than 500,000, particularly preferably greater than 1,000,000.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Lösungsmittel enthalten. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the droplets additionally contain at least one solvent.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Cosolvens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycerol, Glykol, Polyethylenglykol, EO/PO-Copolymeren, Silikonölen und Mischungen davon, enthalten. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the droplets additionally contain at least one cosolvent selected from the group consisting of glycerol, glycol, polyethylene glycol, EO / PO copolymers, silicone oils and mixtures thereof.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen zusätzlich wenigstens ein Additiv enthalten. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the droplets additionally contain at least one additive.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel kugelförmig, schalenförmig oder Hohlkugeln oder gelartige Kugeln sind. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the nanoparticles are spherical, shell-shaped or hollow spheres or gel-like spheres.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus olefi- nisch ungesättigten, bevorzugt α,β-ungesättigten, Monomeren, Epoxiden, cycli- schen Ethern, Acetalen und Mischungen davon. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one monomer is selected from the group consisting of olefinically unsaturated, preferably α,β-unsaturated, monomers, epoxides, cyclic ethers, acetals and mixtures of that.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen zusätzlich wenigstens einen Vernetzer enthalten. 1 1 . Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the droplets additionally contain at least one crosslinker.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen der gebildeten Nanopartikel durch Abscheiden an einem Filter, einer Oberfläche oder durch Einbringen in ein flüssiges Medium erfolgt. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the nanoparticles formed are separated by deposition on a filter, a surface or by introduction into a liquid medium.
13. Nanopartikel, herstellbar durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12. 13. Nanoparticles, producible by the method according to one of claims 1 to 12.
14. Verwendung der Nanopartikel gemäß Anspruch 13 in optischen, elektronischen, chemischen, biotechnologischen Systemen oder zur Wirkstoffapplikation. 14. Use of the nanoparticles according to claim 13 in optical, electronic, chemical, biotechnological systems or for active ingredient application.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel als Photosensibilisatoren und/oder Photoinitiatoren verwendet werden. 15. Use according to claim 14, characterized in that the nanoparticles are used as photosensitizers and/or photoinitiators.
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