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JP2882669B2 - Method and apparatus for producing polymer fine particles having uniform particle size - Google Patents
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JP2882669B2 - Method and apparatus for producing polymer fine particles having uniform particle size - Google Patents

Method and apparatus for producing polymer fine particles having uniform particle size

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JP2882669B2
JP2882669B2 JP18023890A JP18023890A JP2882669B2 JP 2882669 B2 JP2882669 B2 JP 2882669B2 JP 18023890 A JP18023890 A JP 18023890A JP 18023890 A JP18023890 A JP 18023890A JP 2882669 B2 JP2882669 B2 JP 2882669B2
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liquid
nozzle
fine particles
particle size
polymerizable monomer
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正之 佐藤
都一 山田
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、各種標識材、標準粒子、診断用担体、液晶
表示素子用スペーサー等に有用である粒径の均一な高分
子微粒子の製造方法およびその装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing polymer fine particles having a uniform particle size useful for various labeling materials, standard particles, diagnostic carriers, spacers for liquid crystal display elements, and the like. And its device.

(従来の技術) 高分子微粒子を製造する方法として、従来より下記の
(1)〜(4)に示す方法が提案されている。
(Prior Art) As methods for producing polymer fine particles, the following methods (1) to (4) have been conventionally proposed.

(1)付加重合性モノマーを懸濁重合法により重合させ
て高分子微粒子を得る方法。
(1) A method of polymerizing addition polymerizable monomers by a suspension polymerization method to obtain polymer fine particles.

(2)付加重合性モノマーを乳化重合法により重合させ
て高分子微粒子を得る方法。
(2) A method of polymerizing an addition polymerizable monomer by an emulsion polymerization method to obtain polymer fine particles.

(3)付加重合性モノマーを水中に入れ、そして超音波
を照射し、あるいはホモジナイザー等で高速攪拌するこ
とにより付加重合性モノマーからなる微粒子の液滴を生
成させ、その後この液滴を適当な方法で重合させて高分
子微粒子を得る方法。
(3) The addition polymerizable monomer is placed in water and irradiated with ultrasonic waves or stirred at a high speed with a homogenizer or the like to form droplets of fine particles composed of the addition polymerizable monomer. To obtain polymer fine particles by polymerization in

(4)特開昭58−175668号公報に開示された液滴の生成
方式の技術より類推される方法として、付加重合性モノ
マーをノズルより噴出させると共に、交流電圧を印加し
て付加重合性モノマーからなる均一粒径の液滴を生成さ
せ、これを適当な方法で重合させて高分子微粒子を製造
する方法。
(4) As a method inferred from the technology of the method for producing droplets disclosed in JP-A-58-175668, an addition-polymerizable monomer is ejected from a nozzle and an AC voltage is applied to apply the addition-polymerizable monomer. A method for producing polymer fine particles by generating droplets having a uniform particle size comprising: and polymerizing the droplets by an appropriate method.

(発明が解決しようとする問題点) 上記(1)による方法では、重合条件を調整すること
によって広い粒径範囲の高分子微粒子が得られる利点が
あるが、得られた高分子微粒子の粒径が均一でない欠点
がある。粒径の均一な高分子微粒子を得るには、重合終
了後分級する必要があって、工程が煩雑になるという欠
点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The method according to the above (1) has an advantage that polymer particles having a wide particle size range can be obtained by adjusting the polymerization conditions. Is not uniform. In order to obtain polymer fine particles having a uniform particle size, it is necessary to classify after the completion of polymerization, and there is a disadvantage that the process becomes complicated.

上記(2)による方法では、得られる高分子微粒子の
粒径は比較的均一であるが、0.3μm以上の粒径を有す
る高分子微粒子が得られないという欠点があり、しかも
高分子微粒子には乳化剤が含まれるため、高分子微粒子
を純粋な状態で製造することはできず、もしくは乳化剤
を除去するための煩雑な工程を必要とする。
In the method according to the above (2), the particle size of the obtained polymer fine particles is relatively uniform, but there is a drawback that polymer fine particles having a particle size of 0.3 μm or more cannot be obtained. Since the emulsifier is contained, the polymer fine particles cannot be produced in a pure state, or require a complicated process for removing the emulsifier.

上記(3)による方法では、超音波の周波数、強度、
処理時間等を変えることにより、また高速攪拌の回転
数、強度、処理時間を変えることにより、広い範囲の粒
径を有する高分子微粒子を、上記(1)の方法と同様に
容易に得ることは可能である。しかし、得られた高分子
微粒子の粒径が均一でなく、結局(1)と類似の欠点を
有することになる。
In the method according to the above (3), the frequency, intensity,
By changing the processing time and the like, and changing the number of revolutions, strength and processing time of high-speed stirring, it is possible to easily obtain polymer fine particles having a wide range of particle diameters in the same manner as in the above method (1). It is possible. However, the obtained polymer fine particles are not uniform in particle size, and eventually have the same disadvantage as (1).

上記(4)による方法では、所望の粒径を有する高分
子微粒子を得るためには、電極間に印加する交流の周波
数と電圧を非常に広い範囲で変化させる必要があり、そ
のためにこのような機能を有する極めて特殊で高価な変
圧器を必要とし、また、この方法では交流の1周期に1
個の均一な液的しか生成せず、多数の均一液滴を得るに
は相当の時間を要する。従って(4)による方法は工業
的生産に不利である。
In the method according to the above (4), in order to obtain polymer fine particles having a desired particle size, it is necessary to change the AC frequency and voltage applied between the electrodes over a very wide range. A very special and expensive transformer with function is required, and this method requires one transformer per AC cycle.
Only a single uniform liquid is generated, and it takes considerable time to obtain a large number of uniform droplets. Therefore, the method according to (4) is disadvantageous for industrial production.

ところで、高分子微粒子の製造方法ではないが、液滴
の生成方法として、直流電圧による均一液滴の生成方法
が、渡辺らにより研究されている(Journal of Colloid
and Interface Science,64,278−289(1978))。
By the way, Watanabe et al. Have studied a method of producing uniform droplets by a DC voltage as a method of producing droplets, not a method of producing polymer fine particles (Journal of Colloid).
and Interface Science, 64 , 278-289 (1978)).

この方法を第2図を参照して詳しく説明する。この方
法に用いる液滴の生成装置は、第1の液体18を入れる液
槽19と、該液槽19内に配設された電極17と、電気絶縁性
材料で形成されたノズル15と、該ノズル15内に配設され
た電極16と、ノズル15に第2の液体を供給するためのマ
イクロフィーダー11と、両電極16、17間に直流電圧を印
加するための直流電源20と、を有している。図中13はマ
イクロフィーダー11からノズル15へ送られる第2の液体
12の供給量を示す流量計である。
This method will be described in detail with reference to FIG. An apparatus for generating droplets used in this method includes a liquid tank 19 for storing a first liquid 18, an electrode 17 disposed in the liquid tank 19, a nozzle 15 formed of an electrically insulating material, It has an electrode 16 disposed in the nozzle 15, a micro feeder 11 for supplying the second liquid to the nozzle 15, and a DC power supply 20 for applying a DC voltage between the electrodes 16, 17. doing. In the figure, 13 is the second liquid sent from the micro feeder 11 to the nozzle 15
12 is a flow meter showing a supply amount of 12.

上記直流電圧による液滴の生成方法において、第1液
体18として電気絶縁性のオイルが使用され、第2液体12
として電解質を含む水溶液が使用されている。すなわ
ち、この方法において、均一粒径の液滴を生成させるた
めには、第2の液体12がノズル15から噴出される位置に
おいて(第2図の15a部)、必要な直流電圧が印加され
ることが必要であるので、第2液体12の電気伝導度を上
げる必要から第2液体12中には電解質が添加されてい
る。従って、この方法によれば、生成した液滴が不純物
を含有するという欠点があり、さらに、ウオーター・イ
ン・オイルによって液滴を生成させるものであるから、
付加重合性モノマーからなる高分子微粒子を製造するこ
とはできないものである。
In the method for producing droplets by the DC voltage, an electrically insulating oil is used as the first liquid 18 and the second liquid 12
An aqueous solution containing an electrolyte is used. That is, in this method, in order to generate droplets having a uniform particle diameter, a necessary DC voltage is applied at a position where the second liquid 12 is ejected from the nozzle 15 (portion 15a in FIG. 2). Therefore, an electrolyte is added to the second liquid 12 in order to increase the electric conductivity of the second liquid 12. Therefore, according to this method, there is a disadvantage that the generated droplet contains impurities, and further, since the droplet is generated by water-in-oil,
It is not possible to produce polymer fine particles composed of an addition-polymerizable monomer.

本発明は上記欠点を解決するものであり、その目的
は、広い粒径の範囲において、粒径の均一な高分子微粒
子を容易に製造できる製造方法及び装置を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は、不純物を含まない
高分子微粒子の製造方法及び装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method and an apparatus capable of easily manufacturing polymer fine particles having a uniform particle diameter in a wide particle diameter range. Still another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing polymer fine particles containing no impurities.

(問題点を解決するための手段) 本発明の均一粒径を有する高分子微粒子の製造方法
は、第1の液体が入った液槽内に、付加重合性モノマー
を含有する第2の液体を噴出し得るノズルを配設すると
共に、該液槽に電極を設け、該第1の液体は該第2の液
体を溶解せず実質的に電解質を含まない水または水溶液
からなり、該電極と該ノズル間に直流電圧を印加すると
共に、該ノズル先端から第2の液体を該第1の液体中へ
噴出し、第2の液体から生成された液滴中の付加重合性
モノマーを重合させることを特徴としており、そのこと
により上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) According to the method for producing polymer fine particles having a uniform particle size of the present invention, a second liquid containing an addition-polymerizable monomer is placed in a liquid tank containing a first liquid. In addition to providing a nozzle capable of jetting, an electrode is provided in the liquid tank, and the first liquid is made of water or an aqueous solution that does not dissolve the second liquid and contains substantially no electrolyte. Applying a DC voltage between the nozzles, ejecting the second liquid from the nozzle tip into the first liquid, and polymerizing the addition polymerizable monomer in the droplet generated from the second liquid. It achieves the above object.

本発明の均一粒径を有する高分子微粒子の製造装置
は、付加重合性モノマーを含有する第2の液体が溶解せ
ず、かつ実質的に電解質を含まない水または水溶液から
なる第1の液体が入れられる液槽と、該液槽内に配設さ
れており導電性部材で形成された第2の液体噴出用のノ
ズルと、電極と、該ノズルおよび電極間に直流電圧を印
加する直流電源と、を具備する液滴の生成装置を包含す
ることを特徴としており、そのことにより上記目的が達
成される。
In the apparatus for producing polymer fine particles having a uniform particle size according to the present invention, the first liquid composed of water or an aqueous solution in which the second liquid containing the addition-polymerizable monomer is not dissolved and contains substantially no electrolyte is used. A liquid tank to be filled, a second liquid ejection nozzle provided in the liquid tank and formed of a conductive member, an electrode, and a DC power supply for applying a DC voltage between the nozzle and the electrode. , And a droplet generating apparatus having the above-mentioned configuration, and the above object is achieved.

第1図は本発明の製造装置を構成する液滴の生成装置
の一例を示し、この装置を参照しながら本発明の均一粒
径を有する高分子微粒子の製造方法を説明する。
FIG. 1 shows an example of an apparatus for producing droplets constituting a production apparatus of the present invention, and the method for producing polymer fine particles having a uniform particle size of the present invention will be described with reference to this apparatus.

液滴生成装置は、付加重合性モノマーを含む第2の液
体を溶解させずかつ電気伝導度の低い第1の液体が入れ
られる液槽7と、該液槽7の底部に配設されており、導
電性部材で形成された第2の液体噴出用のノズル5と、
該ノズル5及び液槽7(電極)間に直流電圧を印加する
直流電源と、ノズル5に付加重合性モノマーを供給する
マイグスフィーダー1と、ノズル5とマイクロフィーダ
ー1とを接続する接続管4に設けられた流量計3と、を
具備している。
The liquid droplet generating device is provided at a liquid tank 7 in which the second liquid containing the addition-polymerizable monomer is not dissolved and the first liquid having low electric conductivity is contained, and is disposed at the bottom of the liquid tank 7. A second liquid ejection nozzle 5 formed of a conductive member,
A DC power supply for applying a DC voltage between the nozzle 5 and the liquid tank 7 (electrode), a mig feeder 1 for supplying an addition polymerizable monomer to the nozzle 5, and a connecting pipe 4 for connecting the nozzle 5 and the micro feeder 1 And a flow meter 3 provided in the apparatus.

ノズル5を形成する材質は導電性を有するものであれ
ばよく、例えば、ステンレス管がある。ノズル5の内径
は通常30〜300μmであり、50〜200が特に好ましい。ノ
ズル5の周囲には例えば電気絶縁性の筒体5bが設けら
れ、液槽7と電気絶縁されている。ノズル5は液槽7の
底部から鉛直方向へ向けて突出しており、先端には噴出
部5aが設けられている。また、第2図で示したようにノ
ズル5は液面上方から下方に向かって設けられてもよ
い。このように、ノズル5は直流電源に電気的に接続さ
れるが、先端を除いて電気的に絶縁被覆されている。ま
た、このように液槽7を導電性部材で形成して電極とし
てもよく、あるいは液槽7内に別部材の電極を配設して
もよい。この場合には、液槽7は絶縁部材で形成しても
よい。液槽7内に配設される電極の形状は適宜変更する
ことができるが、例えば、中央部に液滴通過用の孔部を
有するリング体やネット、平面視U字形、コ字形部材で
形成してもよい。
The material forming the nozzle 5 may be any material having conductivity, and for example, a stainless steel tube is used. The inner diameter of the nozzle 5 is usually 30 to 300 μm, and particularly preferably 50 to 200. For example, an electrically insulating cylinder 5b is provided around the nozzle 5 and is electrically insulated from the liquid tank 7. The nozzle 5 protrudes from the bottom of the liquid tank 7 in the vertical direction, and a spout 5a is provided at the tip. Further, as shown in FIG. 2, the nozzle 5 may be provided from above the liquid surface to below. Thus, the nozzle 5 is electrically connected to the DC power supply, but is electrically insulated and coated except for the tip. In addition, the liquid tank 7 may be formed of a conductive member as an electrode as described above, or an electrode of another member may be provided in the liquid tank 7. In this case, the liquid tank 7 may be formed of an insulating member. The shape of the electrode provided in the liquid tank 7 can be changed as appropriate, and for example, is formed of a ring member or a net having a hole for passing a droplet in the center portion, a U-shaped member in a plan view, or a U-shaped member. May be.

ここで、ノズル5と電極の極性との関係が重要とな
る。つまり、本発明においては、ノズル5を負極性とし
電極を正極性とすることが好ましい。これは、印加電圧
を高くするにつれて電流値は直線的に増加するが、同じ
大きさの電圧をノズル5と電極との間に印加する時に
は、ノズル5を正極性とした場合には負極性とした場合
の数倍の電流が流れるからである。このように、ノズル
5を正極性として高電圧を印加すると、より多くの電流
が流れてノズル5の損傷を来す結果となり、実用性が著
しく低下する。
Here, the relationship between the nozzle 5 and the polarity of the electrode is important. That is, in the present invention, it is preferable that the nozzle 5 has a negative polarity and the electrode has a positive polarity. This is because the current value increases linearly as the applied voltage is increased, but when a voltage of the same magnitude is applied between the nozzle 5 and the electrode, the voltage becomes negative when the nozzle 5 is positive. This is because a current several times larger than that in the case where the current flows. As described above, when a high voltage is applied with the nozzle 5 having a positive polarity, a larger amount of current flows and the nozzle 5 is damaged, and the practicality is significantly reduced.

次に、本発明に使用される第1の液体6と第2の液体
2について説明する。
Next, the first liquid 6 and the second liquid 2 used in the present invention will be described.

第1の液体6は、電気伝導度が低く、かつ第2の液体
2と相溶しない液体からなり、また第1の液体6は第2
の液体2がノズル5から液滴として噴出される際に、こ
れを均一に且つ合着させることなく分散させることがで
きるものがよい。
The first liquid 6 has a low electric conductivity and is made of a liquid that is incompatible with the second liquid 2.
When the liquid 2 is ejected from the nozzle 5 as a droplet, it is preferable that the liquid 2 can be dispersed uniformly and without coalescing.

この目的にかなうものとしては、例えば、蒸留水、イ
オン交換水が好適である。また、液滴を第1の液体6中
に均一に分散させ、かつ液滴の合着を防止する作用を助
長するものとしてノニオン界面活性剤または懸濁安定剤
を第1の液体6中に添加してもよい。但し、これらの物
質は第1の液体6に溶解し得、かつ第1の液体6の電気
伝導度を増加させないという二つの条件を満たすもので
なければならない。これら第1の液体6の電気伝導度は
1cm当り、100マイクロジーメンス(100μS/cm)以下で
あることが望ましく、さらに好ましくは10μS/cm以下で
ある。
For this purpose, for example, distilled water and ion-exchanged water are suitable. In addition, a nonionic surfactant or a suspension stabilizer is added to the first liquid 6 to uniformly disperse the droplets in the first liquid 6 and promote the action of preventing coalescence of the droplets. May be. However, these substances must be capable of dissolving in the first liquid 6 and satisfy the two conditions of not increasing the electric conductivity of the first liquid 6. The electric conductivity of these first liquids 6 is
It is preferably 100 micro Siemens or less per 100 cm (100 μS / cm), and more preferably 10 μS / cm or less.

上記ノニオン界面活性剤としては、ポリエチレンオキ
サイドラウレート、ポリエチレンオキサイドパルミテー
ト、ポリエチレンオキサイドステアレート、ポリエチレ
ンオキサイドオレエート、ポリエチレンオキサイドラウ
リルエーテル、ポリエチレンオキサイドセチルエーテ
ル、ポリエチレンオキサイドオレイルエーテル、ポリエ
チレンオキサイドステアリルエーテル、ポリエチレンオ
キサイドドデシルエーテル、ポリエチレンオキサイドオ
クチルフェノールエーテル、ポリエチレンオキサイドノ
ニルフェノールエーテル、ソルビタンモノラウレート、
ソルビタンモノミリステート、ソルビタンモノパルミテ
ート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオ
レエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタント
リオレエート、ソルビタンモノベヘネート、ポリオキシ
エチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレ
ンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビ
タンモノオレエート、ポリグリセリンモノイソステアレ
ート、ジグリセリンモノラウレート等が好適に使用され
る。
Examples of the nonionic surfactant include polyethylene oxide laurate, polyethylene oxide palmitate, polyethylene oxide stearate, polyethylene oxide oleate, polyethylene oxide lauryl ether, polyethylene oxide cetyl ether, polyethylene oxide oleyl ether, polyethylene oxide stearyl ether, and polyethylene oxide. Dodecyl ether, polyethylene oxide octyl phenol ether, polyethylene oxide nonyl phenol ether, sorbitan monolaurate,
Sorbitan monomyristate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, sorbitan trioleate, sorbitan monobehenate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyglycerin monoisostearate, diglycerin monolaurate and the like are preferably used.

上記懸濁安定剤としては、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルメチルエーテル、ポリアクリルアミド、ポリジアリ
ルアミン、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセル
ローズ、メチルセルローズ、メチルヒドロキシプロピル
セルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ヒドロキシ
プロピルセルローズ、アラビアゴム、トラガカントガ
ム、カラヤゴム、グアーガム、タラガム、アルギン酸プ
ロピレングリコールエステル、キサンタンガム、可溶性
澱粉、ジアルデヒド澱粉、デキストリン、ブリティッシ
ュガム、アセチル澱粉、カルボキシメチル澱粉、ヒドロ
キシエチル澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉等が好適に使
用される。
Examples of the suspension stabilizer include polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylamide, polydiallylamine, polyethyleneimine, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, Gum arabic, gum tragacanth, gum karaya, guar gum, cod gum, propylene glycol alginate, xanthan gum, soluble starch, dialdehyde starch, dextrin, British gum, acetyl starch, carboxymethyl starch, hydroxyethyl starch, hydroxypropyl starch, etc. are preferably used. You.

第1の液体6の粘度は25℃で60cps以下であることが
好ましい。粘度が60cps以上になるとノズル5の先端に
作用する電気的なエネルギーが弱められ、液滴の粒径の
均一性が損なわれる原因となるからである。
The viscosity of the first liquid 6 at 25 ° C. is preferably 60 cps or less. If the viscosity is 60 cps or more, the electric energy acting on the tip of the nozzle 5 is weakened, which causes a loss of the uniformity of the droplet diameter.

第2の液体2は付加重合性モノマーを含む液体であ
り、また付加重合性モノマーおよび重合開始剤を含有し
てもよい。使用する付加重合性モノマー及び重合開始剤
としては水に不溶でかつ両者は相溶するものである必要
がある。
The second liquid 2 is a liquid containing an addition polymerizable monomer, and may contain an addition polymerizable monomer and a polymerization initiator. The addition polymerizable monomer and the polymerization initiator used must be insoluble in water and compatible with each other.

本発明に用いられる付加重合性モノマーは、常温、常
圧下で通常液体であるが、若干の加圧下に液化する気体
であっても差し支えない。付加重合性モノマーの例とし
ては、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、酢酸
ビニル、スチレン、ジビニルベンゼン、クロロスチレ
ン、メチルビニルエーテル、ブタジエン、クロロプレ
ン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチル
アクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、メチル
メタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメ
タクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル、メチルグリシジルメタクリレート、等が好適に使用
される。
The addition polymerizable monomer used in the present invention is usually a liquid at normal temperature and normal pressure, but may be a gas which liquefies under a slight pressure. Examples of the addition polymerizable monomer include vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide, vinyl acetate, styrene, divinylbenzene, chlorostyrene, methyl vinyl ether, butadiene, chloroprene, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate. , Methyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, methyl glycidyl methacrylate, and the like are preferably used.

第2の液体2の粘度は25℃で50cps以下であることが
好ましい。粘度が50cps以上になるとノズル5の先端付
近で液滴の合着が起こりやすくなり、液滴の粒径の均一
性が損なわれる原因となるからである。
The viscosity of the second liquid 2 at 25 ° C. is preferably 50 cps or less. This is because if the viscosity is 50 cps or more, coalescence of the droplets is likely to occur near the tip of the nozzle 5, which causes a loss of the uniformity of the particle diameter of the droplets.

本発明に用いられる付加重合性モノマーは、単独で用
いてもよく、また2種以上を用いてもよい。また、かか
る付加重合性モノマーに重合開始剤を共存させて均一液
滴となす場合が多いが、常に重合開始剤を共存させる必
要はない。なぜならば、付加重合性モノマーの種類によ
っては熱、光、放射線等により重合開始剤の存在しない
条件下で重合して高分子微粒子を形成する場合もあるか
らである。
The addition polymerizable monomer used in the present invention may be used alone, or two or more kinds may be used. In addition, it is often the case that a polymerization initiator coexists with such an addition-polymerizable monomer to form uniform droplets, but it is not always necessary to coexist a polymerization initiator. This is because, depending on the type of the addition-polymerizable monomer, the polymer may be polymerized by heat, light, radiation, or the like under conditions in which no polymerization initiator is present to form polymer fine particles.

上記重合開始剤は、通常、熱、または光によりラジカ
ルを発生する物質である。重合開始剤の例としては、ベ
ンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイ
ド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサ
イド、ターシャリーブチルパーオキサイド、アセチルパ
ーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ターシャ
リーブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパ
ーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネー
ト、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエート、2,
2′−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2′−
アゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2,4−
ジメチルバレロニトリル)、ベンゾイン、ジベンゾイ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチル
エーテル等が好適に使用できる。
The polymerization initiator is generally a substance that generates a radical by heat or light. Examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, octanoyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, tertiary butyl peroxide, acetyl peroxide, isobutyryl peroxide, tertiary butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide. Peroxide, diisopropyl peroxy dicarbonate, tertiary butyl peroxy benzoate, 2,
2'-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2'-
Azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-
Dimethyl valeronitrile), benzoin, dibenzoyl, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether and the like can be suitably used.

上記装置を用いて液滴を生成させるには、ノズル5と
液槽7との間に直流電圧を印加し、この状態でマイクロ
フィーダー1から第2の液体2をノズル5へ供給するこ
とにより、ノズル5先端から第2の液体2を第1の液体
6内へ噴出させる。第2の液体2の比重は第1の液体6
の比重に比べて小さいので、第2の液体2は液滴となっ
て第1の液体6内を上昇する。ここで、液滴の粒径は、
使用する各液体成分の種類、温度、各液体の粘度や、ノ
ズル5と液槽7との間に印加する直流電圧の値によって
調整することができ、例えば、電圧を増大させると液滴
の粒径が減少する傾向がある。上記直流電圧は、通常30
0V〜3000Vである。
In order to generate droplets using the above-described apparatus, a DC voltage is applied between the nozzle 5 and the liquid tank 7, and the second liquid 2 is supplied to the nozzle 5 from the micro feeder 1 in this state. The second liquid 2 is ejected from the tip of the nozzle 5 into the first liquid 6. The specific gravity of the second liquid 2 is the first liquid 6
, The second liquid 2 rises in the first liquid 6 as droplets. Here, the particle size of the droplet is
It can be adjusted by the type and temperature of each liquid component to be used, the viscosity of each liquid, and the value of the DC voltage applied between the nozzle 5 and the liquid tank 7. The diameter tends to decrease. The DC voltage is usually 30
0V to 3000V.

その後、得られた液滴中の付加重合性モノマーを重合
させて高分子微粒子が得られる。付加重合性モノマーを
重合させるには、例えば、別の反応容器に上記液滴を移
して加熱し、あるいは光、放射線を照射することにより
行うことができる。
Thereafter, the addition polymerizable monomer in the obtained droplet is polymerized to obtain polymer fine particles. Polymerization of the addition-polymerizable monomer can be carried out, for example, by transferring the droplets to another reaction vessel and heating, or irradiating light or radiation.

かくして得られる高分子微粒子の粒径は、通常0.05μ
m〜500μmであり、さらに一般的には0.2μm〜200μ
mである。上記液滴の生成条件を設定すれば、均一な粒
径を有する液滴が生成するので、粒径の揃った粒度分布
の狭い高分子微粒子が得られる。なお、付加重合性モノ
マーの液滴を重合すると体積の収縮が起こるので、液滴
の粒径は微粒子の所望とする粒径より上記の収縮による
減少分を補うだけ大きく設定するのが好ましい。
The particle size of the polymer fine particles thus obtained is usually 0.05μ.
m to 500 μm, more typically 0.2 μm to 200 μm
m. If the conditions for forming the droplets are set, droplets having a uniform particle size are generated, so that fine polymer particles having a uniform particle size and a narrow particle size distribution can be obtained. Since the volume contraction occurs when the droplet of the addition-polymerizable monomer is polymerized, the particle size of the droplet is preferably set to be larger than the desired particle size of the fine particles so as to compensate for the above-described decrease due to the contraction.

(実施例) 以下に本発明を実施例に基づいて説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

実施例1 ノズルに対向して孔開き金属円板を電極として配設し
(従って液槽7は接地されていない)た点が異なる以外
は第1図と同じ装置を用い、以下に示す方法でスチレン
の均一液滴を生成させ、これを重合することにより均一
粒径を有するポリスチレン微粒子を得た。
Example 1 The same apparatus as in FIG. 1 was used, except that a perforated metal disk was provided as an electrode facing the nozzle (therefore, the liquid tank 7 was not grounded). Uniform droplets of styrene were generated and polymerized to obtain polystyrene fine particles having a uniform particle size.

液槽にポリビニルアルコールを1重量%含有する蒸留
水を入れ、一方マイクロフィーダーには重合開始剤とし
てベンゾイルパーオキサイド1重量%を含有するスチレ
ンモノマーを入れ、これを0.5m≒/分の流速でノズルに
供給した。ノズルと液槽との間に2000Vの直流電圧を印
加すると、液槽の蒸留水中にスチレンモノマーの均一液
滴が生成した。生成した多数の液滴の粒径を測定すると
約0.95μmで、かつ揃っていた。このスチレンモノマー
の液滴をガラス製の重合用容器に移し、80℃で6時間重
合を行わせた。得られたポリスチレンの微粒子は平均粒
径0.90μm、粒径の標準偏差0.06μmであり極めて粒径
の均一なものであった。
Distilled water containing 1% by weight of polyvinyl alcohol is charged into the liquid tank, while a styrene monomer containing 1% by weight of benzoyl peroxide is charged as a polymerization initiator in the microfeeder, and the mixture is supplied to the nozzle at a flow rate of 0.5 m ≒ / min. Supplied. When a DC voltage of 2000 V was applied between the nozzle and the liquid tank, uniform droplets of styrene monomer were generated in distilled water in the liquid tank. When the particle diameters of a large number of generated droplets were measured, they were about 0.95 μm and uniform. The droplets of the styrene monomer were transferred to a glass polymerization vessel and polymerized at 80 ° C. for 6 hours. The obtained polystyrene fine particles had an average particle diameter of 0.90 μm and a standard deviation of the particle diameter of 0.06 μm, and were extremely uniform in particle diameter.

実施例2 第1図に示す装置を用い、以下に示す方法でメチルメ
タクリレートの均一液滴を生成させ、これを重合するこ
とにより、均一粒径を有するポリメチルメタクリレート
微粒子を得た。
Example 2 Using the apparatus shown in FIG. 1, uniform droplets of methyl methacrylate were generated by the method described below, and polymerized to obtain polymethyl methacrylate fine particles having a uniform particle size.

液槽に蒸留水を入れ、一方マイクロフィーダーには重
合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル2
重量%を含有するメチルメタクリレートモノマーを入
れ、これを0.9m≒/分の流速でノズルに供給した。ノズ
ルと液槽との間に1700Vの直流電圧をかけると、蒸留水
中にメチルメタクリレートモノマーの均一な液滴が生成
した。生成した多数の液滴の粒径を測定すると約2.6μ
mで、かつ揃っていた。このメチルメタクリレートモノ
マーの液滴をガラス製の重合用容器に移し、70℃で8時
間重合を行わせた。
Distilled water is put into the liquid tank, while 2,2'-azobisisobutyronitrile 2 is used as a polymerization initiator in the micro feeder.
Methyl methacrylate monomer containing% by weight was charged and fed to the nozzle at a flow rate of 0.9 ml / min. When a DC voltage of 1700 V was applied between the nozzle and the liquid tank, uniform droplets of methyl methacrylate monomer were generated in distilled water. When measuring the particle size of many generated droplets, about 2.6μ
m. The droplets of the methyl methacrylate monomer were transferred to a glass-made polymerization vessel, and polymerized at 70 ° C. for 8 hours.

得られたポリメチルメタクリレートの微粒子は平均粒
径2.45μm、粒径の標準偏差0.10μmであり、極めて粒
径の均一なものであった。
The obtained fine particles of polymethyl methacrylate had an average particle size of 2.45 μm and a standard deviation of the particle size of 0.10 μm, and were extremely uniform in particle size.

実施例3 第1図に示す装置を用い、以下に示す方法でスチレン
とメチルメタクリレートの均一液滴を生成させ、これを
重合することにより均一粒径を有するスチレンとメチル
メタクリレートの共重合体の微粒子を得た。
Example 3 Using the apparatus shown in FIG. 1, uniform droplets of styrene and methyl methacrylate were generated by the method described below, and polymerized to form fine particles of a copolymer of styrene and methyl methacrylate having a uniform particle size. I got

液槽にポリエチレンオキサイドステアレート1.5重量
%を含む蒸留水を入れ、一方マイクロフィーダーには重
合開始剤としてターシャリーブチルハイドロパーオキサ
イド1.5重量%を含有するスチレンモノマーとメチルメ
タクリレートモノマーの1:1モル比の混合物を入れ、こ
れを0.7m≒/分の流速でノズルに供給した。ノズルと液
槽との間に1500Vの直流電圧をかけると、液槽の蒸留水
中に両モノマー混合物の液滴が生成した。生成した多数
の液滴の粒径を測定すると約3.1μmで、かつ揃ってい
た。このモノマー混合物の液滴をガラス製の重合用容器
に移し、75℃で7時間重合を行わせた。
The liquid tank is filled with distilled water containing 1.5% by weight of polyethylene oxide stearate, while the microfeeder is a 1: 1 molar ratio of a styrene monomer containing 1.5% by weight of tertiary butyl hydroperoxide as a polymerization initiator to a methyl methacrylate monomer. Was supplied to the nozzle at a flow rate of 0.7 m ≒ / min. When a DC voltage of 1500 V was applied between the nozzle and the liquid tank, droplets of both monomer mixtures were formed in distilled water in the liquid tank. When the particle diameters of a large number of generated droplets were measured, they were about 3.1 μm and uniform. The droplets of the monomer mixture were transferred to a glass polymerization vessel and polymerized at 75 ° C. for 7 hours.

得られたスチレンとメチルメタクリレートの共重合体
はモル比にしてスチレンを55%、メチルメタクリレート
を45%含有しており、平均粒径1.05μm、粒径の標準偏
差0.06μmであり極めて粒径の均一なものであった。
The obtained copolymer of styrene and methyl methacrylate contains 55% of styrene and 45% of methyl methacrylate in a molar ratio, has an average particle size of 1.05 μm, a standard deviation of the particle size of 0.06 μm, and has an extremely large particle size. It was uniform.

(発明の効果) 本発明の高分子微粒子の製造方法は、電極とノズルと
の間に直流電圧を印加した状態でノズル先端から付加重
合性モノマーを含有する第2の液体を第1の液体中へ噴
出するので、付加重合性モノマーを含有する液滴の粒径
範囲が任意に制御することができ、また、液滴の粒径
は、例えば、主として電圧等の電気的要因のみで制御可
能であるから、従来技術の多くが行っていた化学的要因
による粒径の制御方法に比べて、確実かつ簡単な操作で
粒度分布が狭く均一な粒径を有する液滴を生成させるこ
とができる。その結果、この液滴中の付加重合性モノマ
ーを重合すると、粒径の均一な高分子微粒子を任意の粒
径において極めて容易に製造することができ、例えば、
液晶表示素子用スペーサーの製造方法として極めて優れ
ている。
(Effect of the Invention) In the method for producing polymer fine particles of the present invention, the second liquid containing the addition-polymerizable monomer is added to the first liquid from the tip of the nozzle while applying a DC voltage between the electrode and the nozzle. Therefore, the particle size range of the droplet containing the addition polymerizable monomer can be arbitrarily controlled, and the particle size of the droplet can be controlled only by an electrical factor such as a voltage. Therefore, compared to the method of controlling the particle size by a chemical factor, which is performed by many conventional techniques, droplets having a narrow particle size distribution and a uniform particle size can be generated by a reliable and simple operation. As a result, when polymerizing the addition polymerizable monomer in the droplet, polymer fine particles having a uniform particle size can be extremely easily produced at an arbitrary particle size.
It is extremely excellent as a method for manufacturing a spacer for a liquid crystal display element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の製造装置の一実施例を示す概略図、第
2図は従来の液滴生成装置を示す概略図である。 1…マイクロフィーダー、2…第2の液体、5…ノズ
ル、6…第1の液体、7…液槽、8…直流電源。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the production apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a conventional droplet generation apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro feeder, 2 ... Second liquid, 5 ... Nozzle, 6 ... First liquid, 7 ... Liquid tank, 8 ... DC power supply.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の液体が入った液槽内に、付加重合性
モノマーを含有する第2の液体を噴出し得るノズルを配
設すると共に、該液槽に電極を設け、該第1の液体は該
第2の液体を溶解せず実質的に電解質を含まない水また
は水溶液からなり、該電極と該ノズル間に直流電圧を印
加すると共に、該ノズル先端から第2の液体を該第1の
液体中へ噴出し、第2の液体から生成された液滴中の付
加重合性モノマーを重合させることを特徴とする均一粒
径を有する高分子微粒子の製造方法。
A nozzle capable of ejecting a second liquid containing an addition-polymerizable monomer is provided in a liquid tank containing a first liquid, and an electrode is provided in the liquid tank. Is composed of water or an aqueous solution that does not dissolve the second liquid and contains substantially no electrolyte, applies a DC voltage between the electrode and the nozzle, and removes the second liquid from the tip of the nozzle. A method for producing high-molecular fine particles having a uniform particle diameter, which comprises jetting into a first liquid and polymerizing an addition-polymerizable monomer in a droplet generated from a second liquid.
【請求項2】付加重合性モノマーを含有する第2の液体
が溶解せず、かつ実質的に電解質を含まない水または水
溶液からなる第1の液体が入れられる液槽と、該液槽内
に配設されており導電性部材で形成された第2の液体噴
出用のノズルと、電極と、該ノズルおよび電極間に直流
電圧を印加する直流電源と、を具備する液滴の生成装置
を包含することを特徴とする均一粒径を有する高分子微
粒子の製造装置。
2. A liquid tank in which a second liquid containing an addition polymerizable monomer is not dissolved and a first liquid composed of water or an aqueous solution substantially containing no electrolyte is placed. A droplet generation apparatus includes a second liquid ejection nozzle formed of a conductive member, the electrode being provided, and a DC power supply for applying a DC voltage between the nozzle and the electrode. An apparatus for producing polymer fine particles having a uniform particle size.
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