JPH0459321B2 - - Google Patents
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- JPH0459321B2 JPH0459321B2 JP57110865A JP11086582A JPH0459321B2 JP H0459321 B2 JPH0459321 B2 JP H0459321B2 JP 57110865 A JP57110865 A JP 57110865A JP 11086582 A JP11086582 A JP 11086582A JP H0459321 B2 JPH0459321 B2 JP H0459321B2
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- polymer
- filler
- weight
- particles
- vinyl compound
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- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は、充填剤を含有する重合体粒子の表層
に充填剤を含有しない重合体を形成してなる重合
体粒子の製造方法に関する。
[従来の技術]
充填剤を含有する重合体粒子は、電子写真、塗
料、インキ、イオン交換樹脂、樹脂成形品、生物
学的物質の担体、固定化酵素担体、免疫血清学的
診断薬担体、医薬投与用担体など、多くの分野に
おいて使用されている。
従来の充填剤を含有する重合体粒子は、一般に
予め製造された重合体に充填剤を混合することに
より製造されており、そのために例えば、重合体
の有機溶媒液と充填剤とを混合して均一化したの
ち噴霧乾燥する方法、充填剤を含む水中に重合体
溶液を分散したのち水と溶媒を除去する方法、重
合体と充填剤とを混練後粉砕する方法などが採ら
れていた。しかしこれらの方法には、溶媒を除去
するための装置やエネルギーを必要としたり、重
合体中の充填剤粒子の分散状態が均一でなく重合
体粒子の形態及び粒子径も不規則であるなどの欠
点があつた。
かかる欠点を解決するために、充填剤の存在下
で単量体を懸濁重合することにより重合体粒子を
製造する方法も行なわれている。しかしながら、
この方法にも単量体の種類、量などの点で制約が
あり、またこの重合体粒子はそれに含有される充
填剤の物性が利用されるものであるが、充填剤が
重合体粒子表面に露出する場合があるため、重合
体粒子表面に充填剤が存在しないことが要求され
る用途、例えば蛋白質、酵素、抗原、抗体、バク
テリア、ウイルス、細胞などの生物学的物質を吸
着または結合させる担体などとして使用する場合
などには不適当となるなどの問題があつた。
[発明が解決しようとする課題]
したがつて本発明が解決しようとする課題は、
重合体内部に充填剤を良好な分散状態で含有して
おり、しかもその表面には充填剤が実質上存在し
ていない重合体粒子強度が大きい重合体粒子を製
造する方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明によると、()多官能性ビニル系化合
物15〜100重量%および多官能性ビニル系化合物
以外の親油性ビニル系化合物85〜0重量%からな
るビニル系化合物100重量部、または()水
溶性重合体を溶解して含有し、多官能性ビニル系
化合物15〜100重量%および親油性ビニル系化合
物と水不溶性重合体との合計量85〜0重量%から
なるビニル系化合物100重量部に、親油性を付
与すべく処理された粒子径が30〜5000〓の充填剤
0.1〜200重量部を混合し、水相中で懸濁重合を行
つて、平均粒子径が0.1〜300μmの、充填剤を含
有する重合体(イ)粒子を得、次いで
(2)充填剤を含有する重合体(イ)粒子の存在下、有
重合体(イ)100重量部に対しビニル系化合物5〜
200重量部を懸濁重合または乳化重合して、重合
体(イ)粒子の表層に充填剤を含有しないビニル系化
合物の重合体(ロ)を形成することにより、平均粒
子径0.1〜400μmの重合体粒子を得ることを特徴
とする、重合体粒子の製造方法が提供される。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明において使用されるビニル系化合物お
よびビニル系化合物は、従来から懸濁重合体あ
るいは乳化重合による重合体粒子の製造に使用さ
れているものである。
まず、ビニル系化合物のうちの多官能性ビニ
ル系化合物は、従来から水相中での懸濁重合等に
よる架橋重合体の製造に使用されている化合物で
あり、例えばジビニルベンゼン、ビニルメタクリ
レート、あるいはエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、トリメチロールプロパン、
グリセリンなどのポリオールのアクリル酸ポリエ
ステル、メタクリル酸ポリエステルなどの分子内
に2個以上のα,β−エチレン性不飽和結合を有
する化合物、フタール酸ジアリルエステル、上記
ポリオールのアリルポリエーテルなどが挙げられ
る。ビニル系化合物中における多官能性ビニル
系化合物の含有率は15〜100重量%であり、、好ま
しくは20〜100重量%、さらに好ましくは30〜100
重量%である。多官能性ビニル系化合物が15重量
%未満では、得られる重合体(イ)粒子の強度が不十
分となり、その使用に際し超音波処理などを行な
う場合破壊されるおそれがあり、さらには重合体
(イ)粒子中で充填剤が局在化して色調が不均一とな
る。
つぎに、ビニル系化合物のうち多官能性ビニ
ル系化合物と共重合することができる親油性ビニ
ル系化合物としては、例えばスチレン、α−メチ
ルスチレン、エチルスチレン、ビニルトルエン、
クロロスチレンなどの芳香族ビニル系化合物、ア
クリル酸メチル、メタクリル酸メチルなどの不飽
和カルボン酸エステル、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリルなどの不飽和ニトリル化合物、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニルなどのハ
ロゲン化ビニル系化合物などのα,β−エチレン
性不飽和化合物を挙げることができる。また他
に、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ア
クリルアミド、メタクリアミドなどの水溶性ビニ
ル系化合物も重合反応を阻害しない程度、例えば
10重量%以下共重合することができ、さらにブタ
ジエン、イソプレン、ピペリレンなどの共役ジエ
ンも、重合体(イ)粒子が相互に粘着、凝集しない程
度であれば共重合することもできる。
重合体(イ)粒子に含有される充填剤としては、例
えば鉄、コバルト、ニツケル、銅、アルミニウム
などの金属、これらの金属同士またはこれらの金
属とランタン、ガドリニウムなどのランタン系列
元素などの他の金属との合金、酸化鉄、酸化コバ
ルト、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸
化珪素、酸化チタンなどの金属酸化物、炭酸マグ
ネシウム、炭酸カルシウム、珪酸アルミニウム、
硫酸バリウム、炭酸鉛、クロム酸鉛、アルミン酸
コバルト、塩化第1水銀などの金属塩、硫化亜
鉛、硫化カドミウムなどの金属硫化物、ニツケル
メタライズドアゾイエロー、レツドレーキR、パ
ーマネントレツド、2B、2G、銅フタロシアニン
ブルー、銅フタロシアニングリーンなどの顔料ま
たは金属キレート化合物などを挙げることができ
る。充填剤の粒子径は目的とする充填剤含有重合
体(イ)粒子より小さいことが必要であり、30〜5000
〓の範囲から選択される。
これらの充填剤の表面は親水性である場合が多
く、そのままではビニル系化合物中で充填剤同
士が凝集し、重合体(イ)粒子中に均一に分散させる
ことが困難な場合がある。本発明においては、ビ
ニル系化合物中に充填剤が均一に分散し、長時
間放置しても充填剤同士が凝集、沈澱しないよう
に、充填剤表面に親油性を付与すべく処理された
充填剤が用いられる。充填剤表面に親油性を付与
する処理方法はいかなるものでもよいが、例えば
充填剤を脂肪酸を主成分とする界面活性剤を含む
媒質中で処理し、その後充填剤をPH7未満、好ま
しくはPH5以上7未満の酸性溶液で洗浄する方法
を挙げることができる。この場合の脂肪酸を主成
分とする界面活性剤としては、例えばロジン酸、
ドデセン酸、テトラデセン酸、ヘキサデセン酸な
どの不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラギン酸な
どの飽和脂肪酸のアルカリ金属塩、ロジン酸のア
ルカリ土類金属塩などを挙げることができる。
またPH7未満の酸性溶液としては、メタノー
ル、エタノールなどの低級アルコール、アセト
ン、メチルエチルケトンなどの低級ケトン、水な
どを塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの鉱酸などで
PH調節した溶液を挙げることができる。
充填剤を脂肪酸を主成分とする界面活性剤を含
む媒質中で処理するための温度は、通常30〜150
℃、好ましくは70〜110℃であり、処理時間は、
通常0.5〜2時間、好ましくは0.5〜1時間であ
る。また媒質中における脂肪酸を主成分とする界
面活性剤の濃度は特に限定されるものではない
が、通常0.2重量%以上であり、好ましくは1〜
20重量%である。
この方法によつて処理した充填剤は、表面に脂
肪酸の層を形成し、その脂肪酸の親水基が充填剤
表面に吸着し親油基が外側を向くために、充填剤
の表面に親油性が付与されるものと考えられる。
充填剤に親油性を付与するための別の処理方法
としては、充填剤と極めて親和性の高い部分と親
油性の部分とを分子内に有する化合物を充填剤に
接触させ、充填剤と親和性の高い部分を吸着また
は化学結合によつて充填剤と結合させ、親油性の
部分を外側に向けて並ぶように充填剤を処理する
方法を挙げることができる。このような化合物と
しては、例えば下記()式に示すようなシラン
化合物などのシランカツプリング剤
XoSiR′4-o ()
(はハロゲン原子、−ORまたは−OC(O)Rで
あり、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、
R′は置換基を有するまたは有さないアルキル基、
アルケニル基もしくはアリル基であり、例えば
−(CH2)3NH2、−(CH2)3SH、−(CH2)3NH−
C2H5、−(CH2)3NH−(CH2)2NH−CH=CH2、
−(CH2)3O−C(O)−C(CH2)=CH2、
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing polymer particles in which a filler-free polymer is formed on the surface layer of filler-containing polymer particles. [Prior Art] Polymer particles containing fillers can be used in electrophotography, paints, inks, ion exchange resins, resin molded products, carriers for biological substances, carriers for immobilized enzymes, carriers for immunoserological diagnostic agents, It is used in many fields such as carriers for pharmaceutical administration. Conventional filler-containing polymer particles are generally produced by mixing the filler with a pre-produced polymer, for example by mixing the filler with an organic solvent solution of the polymer. The methods used include spray drying after homogenization, dispersing a polymer solution in water containing a filler and then removing the water and solvent, and kneading the polymer and filler and then pulverizing them. However, these methods require equipment and energy to remove the solvent, and have problems such as the dispersion state of filler particles in the polymer is not uniform and the shape and particle size of the polymer particles are irregular. There were flaws. In order to solve these drawbacks, a method of producing polymer particles by suspension polymerization of monomers in the presence of a filler has also been used. however,
This method also has restrictions in terms of the type and amount of monomers, and the physical properties of the filler contained in the polymer particles are utilized; Applications that require the absence of fillers on the polymer particle surface because they may be exposed, e.g. carriers for adsorption or binding of biological substances such as proteins, enzymes, antigens, antibodies, bacteria, viruses, cells, etc. There were problems such as it being unsuitable when used as such. [Problems to be solved by the invention] Therefore, the problems to be solved by the present invention are as follows.
An object of the present invention is to provide a method for producing polymer particles having high strength, which contain a filler in a well-dispersed state inside the polymer, and which have substantially no filler on the surface. . [Means for Solving the Problems] According to the present invention, a vinyl-based compound comprising () 15-100% by weight of a polyfunctional vinyl-based compound and 85-0% by weight of a lipophilic vinyl-based compound other than the polyfunctional vinyl-based compound; Contains 100 parts by weight of the compound, or () dissolved water-soluble polymer, 15-100% by weight of the polyfunctional vinyl compound and 85-0% by weight of the total amount of the lipophilic vinyl compound and water-insoluble polymer. A filler with a particle size of 30 to 5000 that has been treated to impart lipophilic properties to 100 parts by weight of a vinyl compound consisting of
0.1 to 200 parts by weight were mixed and suspension polymerized in an aqueous phase to obtain filler-containing polymer (a) particles with an average particle size of 0.1 to 300 μm, and then (2) filler was added. In the presence of the contained polymer (A) particles, 5 to 5 parts by weight of the vinyl compound per 100 parts by weight of the polymer (A)
By subjecting 200 parts by weight to suspension polymerization or emulsion polymerization to form a filler-free vinyl compound polymer (b) on the surface layer of the polymer (a) particles, a polymer with an average particle size of 0.1 to 400 μm is produced. A method for producing polymer particles is provided, which is characterized in that coalesced particles are obtained. Next, the present invention will be explained in detail. The vinyl compounds and vinyl compounds used in the present invention are those conventionally used in the production of polymer particles by suspension polymerization or emulsion polymerization. First, among vinyl compounds, polyfunctional vinyl compounds are compounds that have been conventionally used to produce crosslinked polymers by suspension polymerization in an aqueous phase, such as divinylbenzene, vinyl methacrylate, or Ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polypropylene glycol, trimethylolpropane,
Examples include compounds having two or more α,β-ethylenically unsaturated bonds in the molecule such as acrylic acid polyesters and methacrylic acid polyesters of polyols such as glycerin, diallyl phthalate, and allyl polyethers of the above polyols. The content of the polyfunctional vinyl compound in the vinyl compound is 15 to 100% by weight, preferably 20 to 100% by weight, more preferably 30 to 100% by weight.
Weight%. If the polyfunctional vinyl compound is less than 15% by weight, the strength of the obtained polymer (a) particles will be insufficient, and there is a risk that they will be destroyed when subjected to ultrasonic treatment, etc.
(b) The filler is localized in the particles, resulting in non-uniform color tone. Next, among vinyl compounds, lipophilic vinyl compounds that can be copolymerized with polyfunctional vinyl compounds include, for example, styrene, α-methylstyrene, ethylstyrene, vinyltoluene,
Aromatic vinyl compounds such as chlorostyrene, unsaturated carboxylic acid esters such as methyl acrylate and methyl methacrylate, unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile, and halogenated materials such as vinyl chloride, vinylidene chloride, and vinyl bromide. Examples include α,β-ethylenically unsaturated compounds such as vinyl compounds. In addition, water-soluble vinyl compounds such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, acrylamide, and methacrylamide may also be used to the extent that they do not inhibit the polymerization reaction, e.g.
10% by weight or less can be copolymerized, and conjugated dienes such as butadiene, isoprene, piperylene, etc. can also be copolymerized as long as the polymer (a) particles do not stick to each other or aggregate. Fillers contained in the polymer (a) particles include, for example, metals such as iron, cobalt, nickel, copper, and aluminum, and combinations of these metals with each other or with other lanthanum series elements such as lanthanum and gadolinium. Alloys with metals, metal oxides such as iron oxide, cobalt oxide, lead oxide, aluminum oxide, zinc oxide, silicon oxide, titanium oxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, aluminum silicate,
Metal salts such as barium sulfate, lead carbonate, lead chromate, cobalt aluminate, mercurous chloride, metal sulfides such as zinc sulfide, cadmium sulfide, nickel metallized azo yellow, Retsudrake R, permanent red, 2B, 2G, Examples include pigments such as copper phthalocyanine blue and copper phthalocyanine green, and metal chelate compounds. The particle size of the filler must be smaller than the target filler-containing polymer (a) particles, and is 30 to 5000.
Selected from the range 〓. The surfaces of these fillers are often hydrophilic, and if left as is, the fillers will aggregate with each other in the vinyl compound, making it difficult to uniformly disperse them in the polymer (a) particles. In the present invention, the filler is treated to impart lipophilicity to the surface of the filler so that the filler is uniformly dispersed in the vinyl compound and the filler does not aggregate or precipitate even if left for a long time. is used. Any treatment method may be used to impart lipophilicity to the surface of the filler, but for example, the filler is treated in a medium containing a surfactant whose main component is a fatty acid, and then the filler has a pH of less than 7, preferably 5 or more. A method of washing with an acidic solution of less than 7% can be mentioned. In this case, examples of the surfactant mainly composed of fatty acids include rosin acid,
Alkali metal salts of unsaturated fatty acids such as dodecenoic acid, tetradecenoic acid, hexadecenoic acid, alkali metal salts of saturated fatty acids such as myristic acid, palmitic acid, stearic acid, alagic acid, alkaline earth metal salts of rosin acid, etc. Can be done. In addition, acidic solutions with a pH of less than 7 include lower alcohols such as methanol and ethanol, lower ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid.
Examples include pH-adjusted solutions. The temperature for processing fillers in a medium containing fatty acid-based surfactants is usually between 30 and 150 °C.
℃, preferably 70-110℃, and the processing time is
Usually 0.5 to 2 hours, preferably 0.5 to 1 hour. Further, the concentration of the surfactant containing fatty acids as a main component in the medium is not particularly limited, but is usually 0.2% by weight or more, preferably 1 to 1% by weight.
It is 20% by weight. Fillers treated by this method form a layer of fatty acids on the surface, and the hydrophilic groups of the fatty acids are adsorbed onto the surface of the filler, with the lipophilic groups facing outward, making the surface of the filler lipophilic. It is considered that this will be granted. Another treatment method for imparting lipophilicity to a filler is to bring into contact with the filler a compound that has a part with extremely high affinity for the filler and a lipophilic part in its molecule. A method of treating the filler such that the lipophilic portion is bound to the filler by adsorption or chemical bonding, and the lipophilic portion is aligned outward. Examples of such a compound include a silane coupling agent such as a silane compound as shown in the following formula (), where R is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
R' is an alkyl group with or without a substituent,
It is an alkenyl group or an allyl group, such as -(CH 2 ) 3 NH 2 , -(CH 2 ) 3 SH, -(CH 2 ) 3 NH-
C2H5 , -( CH2 ) 3NH- ( CH2 ) 2NH -CH = CH2 , -( CH2 ) 3O -C(O)-C( CH2 )= CH2 ,
【式】−(CH2)3Clな
どを挙げることができ、nは1、2または3であ
る)、下記()式に示すようなアルコキシチタ
ン化合物などのチタンカツプリング剤などを挙げ
ることができる。
(R″)nTiR〓4-n ()
(R″は置換基を有するまたは有さないアルコキ
シ基もしくはカルボキシ基であり、例えばCH3O
−、C2H5O−、C3H7O−、C4H9O−、CH2CH
(CH3)O−、[Formula] - (CH 2 ) 3 Cl, n is 1, 2 or 3), titanium coupling agents such as alkoxy titanium compounds as shown in the following formula (), etc. can. (R″) n TiR〓 4-n () (R″ is an alkoxy group or a carboxy group with or without a substituent, for example, CH 3 O
−, C 2 H 5 O−, C 3 H 7 O−, C 4 H 9 O−, CH 2 CH
( CH3 )O-,
【式】
などを挙げることができ、R〓はアルキルカルボ
キシ基、置換ベンゼンスルホキシ基、置換フエノ
キシ基、不飽和カルボキシ基、アルキルリン酸エ
ステル基、アルキル亜リン酸エステル基であり、
例えばC17H35COO−、CH2=C(CH3)COO−、
CH2=CHCOO−、(C18H17O)2P(O)O−、【formula】 etc., R〓 is an alkylcarboxy group, a substituted benzenesulfoxy group, a substituted phenoxy group, an unsaturated carboxy group, an alkyl phosphate group, an alkyl phosphite group,
For example, C17H35COO-, CH2=C(CH3)COO-, CH2=CHCOO-, (C18H17O ) 2P ( O ) O- ,
【式】【formula】
【式】NH2C2H4NHC2H4O −、[Formula] NH 2 C 2 H 4 NHC 2 H 4 O −,
【式】【formula】
【式】
などを挙げることができ、mは1、2または3で
ある。)
シランカツプリング剤またはチタンカツプリン
グ剤を充填剤と結合させる方法としては、例えば
充填剤とシランカツプリング剤またはチタンカツ
プリング剤とを水などの無機媒質またはアルコー
ル、エーテル、ケトン、エステルなどの有機媒質
中で混合し、撹拌下に加熱し、加熱後充填剤をデ
カンテーシヨンなどで分離し、減圧乾燥などで無
機媒質または有機媒質を除去する方法を挙げるこ
とができる。また充填剤とシランカツプリング剤
またはチタンカツツプリング剤とを無機媒質また
は有機媒質などを使用せずに直接混合し加熱する
ことによつて充填剤にシランカツプリング剤また
はチタンカツプリング剤を結合させてもよい。こ
れらの方法における加熱温度は通常30〜100℃で
あり、加熱時間は30分〜2時間程度である。また
充填剤に対するシランカツプリング剤またはチタ
ンカツプリング剤の使用量は、充填剤の表面積に
よつて適宜決められるが、通常充填剤100重量部
に対して1〜50重量部、好ましくは2〜30重量部
である。無機媒質または有機媒質を使用する場合
の媒質中のシランカツプ剤またはチタンカツプリ
ング剤の濃度は特に限定されるものではないが、
通常1重量%以上の濃度である
充填剤に親油性を付与するなめのさらに別の方
法としては、脂肪酸、アルキル硫酸、アルキルア
リールスルホン酸などの界面活性効果のある化合
物を含む疎水性媒質中で充填剤をボールミルなど
の破砕機器を用いてさらに微粉化することにより
充填剤に親油性を付与する方法、上記界面活性剤
を含む疎水性媒質中に湿式法などにより製造した
充填剤微粉末の水分散物を添加混合し乳化した
後、加熱によつて水を留去することにより充填剤
に親油性を付与する方法、または上記界面活性剤
を含む疎水性媒質を予め加熱しておき、湿式法な
どにより製造した充填剤微粉末の水分散物を添加
し混合すると同時に水を留去することにより充填
剤に親油性を付与する方法がある。
なお、これらの方法によつて得られた親油性を
付与された充填剤を疎水性媒質から分離する方法
には種々の方法があるが、例えば疎水性媒質と混
合可能なエタノール、イソプロパノール、プロパ
ノールなどの低級アルコールに親油性を付与され
た充填剤を含む疎水性を混合することによつて充
填剤を沈澱させることができ、濾過またはデカン
テーシヨンなどによつて充填剤を集めることがで
きる。
これらの方法によつて親油性を付与すべく処理
された充填剤はビニル系化合物に極めて容易且
つ安定に分散し、重力、磁力、遠心力などによつ
て沈澱、凝集などの固液分離を起しにくいもので
ある。重合体(イ)粒子を形成するに際し、充填剤は
ビニル系化合物100重量部に対し0.1〜200重量、
好ましくは5〜120重量部混合する。
充填剤を含有する重合体(イ)粒子は、例えば(1)上
記ビニル系化合物と上記親油性を付与すべく処
理された充填剤との混合物を重合開始剤および懸
濁保護剤の存在下水相中で懸濁重合することによ
る製造方法、または(2)水不溶性重合体を溶解した
上記ビニル系化合物と上記充填剤との混合物を
重合開始剤および懸濁保護剤の存在下水相中で懸
濁重合することによる製造方法により得ることが
できる。上記(1)または(2)の方法における重合開始
剤は上記ビニル系化合物のラジカル重合に慣用
される有機溶媒可溶性の重合開始剤から選定して
用いる。例えば過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロ
イルなどの過酸化アシロイル、クメンハイドロパ
ーオキシド、パラメンタンハイドロパーオキシド
などのアラルキルハイドロハーオキシド、t−ブ
チルパーベンゾエート、i−プロピルパーアセテ
ートなどのアルキル過酸化エステル、ジ−t−ブ
チルパーオキシドなどのジアルキル−オキシド、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘ
キサンカルボニトリルなどのアゾビスアシロトリ
ルなどを挙げることができる。これらの重合開始
剤は上記ビニル系化合物100重量部に対して通
常0.1〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部用い
る。
上記(1)または(2)の方法においては、重合体の分
子量を調整するために必要に応じて連鎖移動剤を
用いることができ、連鎖移動剤としては、例えば
直鎖または分枝鎖のアルキルメルカプタン、ハロ
ゲン化炭化水素などを挙げることができ、通常、
上記ビニル系化合物100重量部に対して5重量
%以下添加する。
上記(1)または(2)の方法における懸濁保護剤は水
相中における上記ビニル系化合物の懸濁状態を
保護するための用いるものである。有機の懸濁保
護剤としては、例えばポリビニルアルコール、ポ
リビニルピロリドン、ポリエチレングリコールな
どの親水性合成高分子物質、ゼラチン、水溶性澱
粉などの天然親水性高分子物質、カルボキシメチ
ルセルロースなどの親水性半合成高分子物質など
を挙げることができ、また無機の懸濁保護剤とし
ては、例えばマグネシウム、バリウムまたはカル
シウムなどの燐酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、亜鉛華、酸化アルミニウム、水酸化ア
ルミニウムなどを挙げることができる。さらにこ
れらの懸濁保護剤にノニオン性、アニオン性、カ
チオン性などの界面活性剤を組み合わせて用いる
ことができる。これらの懸濁保護剤は通常上記ビ
ニル系化合物100重量部に対して0.05〜30重量
部用い、界面活性剤に併用する場合はさらに上記
ビニル系化合物100重量部に対して好ましくは
2重量部以下使用する。
上記(2)の方法における水不溶性重合体は上記ビ
ニル系化合物に可溶で水に不溶の重合体であ
り、例えば上記親油性ビニル系化合物の重合体を
挙げることができる。この水不溶性重合体は上記
ビニル系化合物中に好ましくは5〜60重量%の
濃度になるように溶解する。水不溶性重合体を溶
解した上記ビニル系化合物を懸濁重合する場合
には、水不溶性重合体を溶解した上記ビニル系化
合物中の上記多官能性ビニル系化合物の濃度は
15重量%以上でなければならない。
上記(1)および(2)の方法における懸濁重合条件は
特に限定されるものではないが、例えば上記ビニ
ル系化合物または水不溶性重合体を溶解した上
記ビニル系化合物、上記充填剤、重合開始剤お
よび必要に応じて使用される連鎖移動剤からなる
有機相ならびに、水、懸濁保護剤および必要に応
じて使用される界面活性剤からなる水相とを重合
開始温度未満の温度で撹拌混合し、有機相を水相
中に微細な均一な粒子径の液滴として懸濁させた
後、懸濁系を撹拌下で昇温し上記ビニル系化合物
の重合を開始させる方法を挙げることができ
る。この方法により得られる充填剤を含有する重
合体(イ)粒子の径および粒子径分布は重合開始前の
撹拌条件ならびに懸濁保護剤および必要に応じて
使用される界面活性剤の種類とその量などによつ
て支配され、適宜これらを組み合わせることによ
り目的とする0.1〜300μmの平均粒子径および好
ましい粒子径分布をする充填剤含有重合体(イ)粒子
を得ることができる。
有機相に対する水相の使用量は特に限定される
ものではないが、通常有機相100重量部に対して
100〜2000重量部、好ましくは200〜1000重量部で
ある。また懸濁系を昇温して上記ビニル系化合物
を重合する際の温度は、上記ビニル系合号物
および使用する重合開始剤の種類とその量などに
よつて適宜決めることができるが、通常30〜150
℃、好ましくは40〜100℃である。
重合終了後の充填剤を含有する重合体(イ)粒子は
遠心分離などの操作によつて分離することがで
き、分離後の重合体(イ)粒子は必要に応じて水、エ
タノール、アセトンなどを用いて洗浄される。
本発明の目的とする重合体粒子は、上記の如く
して得られる充填剤を含有する重合体(イ)粒子の表
層に充填剤を含有しない重合体(ロ)を形成すること
によつて製造される。上記充填剤を含有しない重
合体(ロ)を形成するビニル系化合物としては、充
填剤含有重合体(イ)粒子を形成するビニル系化合物
(即ち、多官能性ビニル系化合物および親油性
ビニル系化合物)と同様の化合物を挙げることが
できるが、多官能性ビニル系化合物を必須とする
ものではなく、また水溶性ビニル系化合物も共単
量体として含むこともできる。さらにビニル系化
合物は共役ジエン化合物と共重合することもで
きる。なお水溶性ビニル系化合物を共重合する場
合の共重合量は、得られる共重合体が水溶性にな
らない程度、例えば50重量%以下、好ましくは30
重量%以下である。
充填剤を含有する重合体(イ)粒子中の重合体(イ)と
充填剤を含有しない重合体(ロ)の割合は(イ)/(ロ)が
100/5〜200(重量比)であり、好ましくは(イ)/
(ロ)が100/5〜150(重量比)、特に好ましくは(イ)/
(ロ)が100/20〜100(重量比)である。重合体(イ)100
重量部に対して重合体(ロ)が5重量部未満の場合
は、重合体(イ)粒子の表面を必ずしも全体的に重合
体(ロ)が覆うことができず、重合体(イ)粒子表面が露
出する場合がある。また重合体(イ)100重量部に対
して重合体(ロ)が200重量部を超えると、重合体(ロ)
の殻層が非常に厚くなり内部の充填剤の物性の利
用において効果が充分発揮できない。本発明によ
り得られる重合体粒子の粒子径は0.1〜400μmで
あり、0.1〜300μmが好ましい。
重合体(ロ)を形成する懸濁重合法および乳化重合
法は特に限定されるものではないが、例えば次の
ようにして行なわれる。
(a) 懸濁重合法
ビニル系化合物、重合開始剤および必要に応
じて使用される連鎖移動剤よりなる有機層中に充
填剤を含有する重合体(イ)粒子を分散させ、これを
懸濁保護剤の存在下、水相中に重合開始温度以下
で分散させる。懸濁保護剤の濃度、撹拌速度を変
化させて望ましい粒径の有機相の液滴が得られた
後、昇温して重合を開始させることにより重合体
(イ)粒子の表層に重合体(ロ)を形成させる。重合開始
剤、連鎖移動剤、懸濁保護剤どおよび重合条件な
どは、前述した充填剤を含有する重合体(イ)粒子の
場合と同様である。
(b) 乳化重合法
充填剤を含有する重合体(イ)粒子を重合開始剤を
含有する水相中に分散し重合体(ロ)形成させるビニ
ル系化合物を一括または連続的に仕込み乳化状
態で重合させる。この場合に用いる重合開始剤と
しては、過硫酸塩、過酸化水素、過酸化金属など
の過酸化物、過酸化アシロイル、アラルキルハイ
ドロパーオキシド、過酸化物と還元剤を鉄塩の存
在下に反応させるいわゆるレドツクス触媒などの
乳化重合に通常用いられるラジカル発生重合開始
剤を挙げることができる。
還元剤としては、賛成亜硫酸ナトリウム、チオ
硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウムウなど
を挙げることができる。その他t−ドデシルメル
カプタン、四塩化炭素などの分子量調節剤、エチ
レンジアミンテトラ酢酸ナトリウムなどのキレー
ト剤など、通常乳化重合で使用する重合助剤を使
用してもよい。
乳化剤は必ずしも必要とはされないが、使用す
る場合は、通常ビニル系化合物100重量部当た
り約1重量部以下、好ましくは0.1重量部以下使
用する。乳化剤としてはドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム、オレイン酸カリウムなどのアニ
オン性界面活性剤およびポリオキシエチレンラウ
リルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフエニ
ルエーテルなどのノニオン性界面活性剤などを単
独もしくは組みわせて用いることができる。重合
時のPHは特に制限はないが、通常PH2〜10の範囲
である。また重合温度も通常の乳化重合が行なわ
れる範囲なら特に制限はないが、30〜100℃の範
囲が適当である。
本発明により得られる重合体粒子は表層下の充
填剤を含有する重合体(イ)粒子が架橋された三次元
構造であるために粒子強度が著しく増大し、各種
処理、例えば超音波処理によつても殆んど破砕さ
れないという特徴を有する。
また本発明により得られる重合体粒子は内部に
包含する充填剤の物理的な性質を利用でき、しか
も粒子表面は充填剤を含有しない重合体が形成さ
れてるものである。重合体粒子表面を構成する重
合体は無極性のものであれ、官能基をもつた極性
のものであれ、自由に組み合わせることができ、
重合体粒子の表面性能を充分に発揮することがで
きる。例えば充填剤として高密度の物質の微粒子
を用いた場合には、見掛け密度が高く、且つ表面
は充填剤を含有しない重合体のみからなる重合体
粒子が得られる。この重合体粒子は周囲の液体媒
体から容易に重力もしくは遠心力を利用して分離
され得るので、イオン交換樹脂、免疫反応性物質
の担体、酵素担体、生物学的物質の担体などに極
めて有用である。また磁性を有する充填剤を用い
た場合、磁力によつて重合体粒子を分離したり、
液体媒体中、生物体内または容器内を移動させる
ことが可能になる。この重合体粒子は上記高密度
重合体粒子と同様な用途のほか、医薬品投与用担
体にも用いることができる。このように本発明な
よると、充填剤の物理的性質を利用することが可
能で、しかも重合体粒子表面を構成する重合体の
化学的性質を所望の目的に応じて変化させ得る重
合体粒子が提供される。この重合体粒子は寸法が
小さいので単位体積当たりの表面積は大であり、
重合体の表面を利用する担体として特に理想的な
ものと考えられる。
[実施例]
以下、実施例を用いてさらに詳しく本発明を説
明する。
実施例 1
湿式法により調製された平均粒子径100〓の
Fe3O4粒子100gを含む水1にオレイン酸カリ
ウムの20重量%水溶液400mlを加え、90℃で30分
撹拌した。冷却後希塩酸を用いて混合液をPH6に
調整する。Fe3O4粒子は凝集するので濾過し、80
℃の温水300mlにて2回、エタノール300mlにて2
回洗浄し、減圧下に乾燥した。撹拌機、還流冷却
器、滴下漏斗、温度計を備えた24口フラスコ
中にポリビニルアルコールの3重量%水溶液800
mlを加えた、別にスチレン150g、ジビニルベン
ゼン150g、ベンゾイルパーオキシド6g、t−
ドデシルメルカプタン3.0gおよび前記で得たオ
レニン酸カリウムで処理することにより親油性を
付与したFe3O4粒子60gを、予め氷冷下3000rpm
で撹拌して均一に混合した混合液を滴下漏斗よ
り、ポリビニルアルコール水溶液が撹拌されてい
る4口フラスコに滴下した。滴下終了後30分撹拌
を続け、有機相の粒子径が3.5μmになつたところ
で80℃に昇温し5時間重合した。その後減圧下に
て未反応単量体を回収し、重合体粒子を遠心分離
後500mlの温水にて3回洗浄した。これにより充
填剤を含有する重合体(イ)粒子320gを得た。これ
を顕微鏡により測定した結果、平均粒子径3.5μm
の真球形状であり全体が均一な色調であつた。
さらに撹拌機、還流冷却器、滴下漏斗、温度計
を備えた1の4口フラスコ中にポリビニルアル
コールの3重量%水溶液400mlを加えた。別にス
チレン80g、アクリロニトリル20g、ベンゾイル
パーオキシド2g、t−ドデシルメルカプタン
1.0gおよび前記で得た重合体(イ)粒子100gを予め
氷冷下に600rpmで撹拌し均一に混合した混合液
を加え、氷冷下に3500rpmで30分間撹拌し、有機
相の粒子径が7μmになつたところで85℃に昇温
し5時間重合した。その後減圧下にて未反応単量
体を回収し、重合体粒子を遠心分解後500mlの温
水にて3回洗浄した。185gの重合体粒子が生成
した。顕微鏡により測定した結果、平均粒子径
4.4μmであつた。常法に従いESCA(Elctron
Spectroscopyfor Chemical Analysis)を用い
て、生成重合体粒子表面に存在する元素を調べ
た。この結果、重合体に由来する炭素と重合体表
面に吸着された空気中の酸素のみの吸収を示し、
鉄元素の存在は認められなかつた。この重合体粒
子は磁石によつて吸引された。
実施例 2
実施例1で得た充填剤を含有する重合体(イ)粒子
100gに対して、スチレン30g、メタクリル酸10
g、ベンゾイルパーオキシド2g、t−ドデシル
メルカプタン0.3gを混合し、実施例1と同様に
して重合し重合体粒子を得た。重合転化率は80%
であつた。重合体粒子表面を実施例1と同様に
ESCAを用いて測定した結果、重合体粒子表面に
は炭素および酸素の存在が確認され、鉄は認めら
れなかつた。また重合体粒子は磁石によつて吸引
され、平均粒子径は3.9μmであつた。
実施例 3
平均粒子径200〓の酸化鉛粒子100gを含む水1
にシランカツプリング剤である
20mlをエタノール200mlに溶解した溶液を室温
にて撹拌下に滴下した。撹拌下で1時間加熱還流
した。この混合溶液を冷却後エタノール3中に
撹拌下に加え、ついで沈澱物を濾過して沈澱物を
エタノール300mlにて2回洗浄し、減圧下に乾燥
した。実施例1におけるオレイン酸カリウムで処
理して親油性を付与したFe3O4粒子60gの代わり
に、前記で得たシランカツプリング剤で処理する
ことにより親油性を付与した酸化鉛粒子60gを用
いた以外は実施例1と同様に懸濁重合を行い、平
均粒子径3.6μmの、充填剤を含有する重合体(イ)粒
子325gを得た。
別に撹拌機、、還流冷却器、滴下漏斗、温度計
を備えた1の4口フラスコ中にポリビニルアル
コールの2.5重量%水溶液400mlを加えた。さらに
スチレン100g、イソプレン20g、ベンゾイルパ
ーオキシド3.5g、t−トデシルメルカプタン0.5
gおよび前記で得た重合体(イ)粒子100gを添加、
混合して予め氷冷下にて3500rpmで30分間撹拌
し、有機相の平均粒子径が7.0μmになつたところ
で85℃に昇温し5時間重合した。減圧下にて未反
応単量体を回収し、重合体粒子を遠心分離後500
mlの温水にて3回洗浄した。205gの重合体粒子
が生成した。顕微鏡により測定した結果、平均粒
子径は4.7μmであつた。実施例1と同様にESCA
を用いて測定した結果、重合体粒子表面には炭素
および酸素の存在が確認され、鉄は認められなか
つた。得られた重合体粒子は常法により浮沈法を
用いて密度を測定した。密度は1.28g/mlであつ
た。
実施例 4
実施例1で得た充填剤を含有する重合体(イ)粒子
100gを水350mlに分散し、ついでメタクリル酸5
g、スチレン95gを加え撹拌下で80℃に昇温し
た。その後過硫酸カリウム0.5gを加え80℃で6
時間重合して重合体粒子を得た。重合転化率は95
%であつた。重合体粒子表面を実施例1と同様に
ESCAを用いて測定した結果、重合体粒子表面に
は炭素および酸素の存在が確認され、鉄は認めら
れなかつた。また得られた重合体粒子は磁石によ
つて吸引され、平均粒子径は4.5μmであつた。
参考例 1
撹拌機、還流冷却器、滴下漏斗、温度計を備え
た2の4口フラスコ中にポリビニルアルコール
の3重量%水溶液800mlを加えた。別にスチレン
150g、ジビニルベンゼン150g、ベンゾイルパー
オキシド6g、t−ドデシルメルカプタン3.0g
および実施例1で用いたFe3O4粒子(親油性が付
与されていない粒子)60gを、予め氷冷下超音波
を用いて均一に混合した混合液を滴下漏斗より、
ポリビニルアルコールが撹拌されている4口フラ
スコに滴下した。滴下終了後30分間撹拌を続け、
ついで80℃に昇温し5時間重合した。その後減圧
下に未反応単量体を回収し、重合体を遠心分離後
500mlの温水にて3回洗浄した。このとき、重合
体粒子中に取り込まれなかつたFe3O4粒子57gを
回収した。
[発明の効果]
本発明によれば、重合体粒子内部に充填剤を良
好な分散状態で含有しており、且つ重合体粒子表
面には充填剤を含有していない重合体を形成した
粒子強度が大きい重合体粒子を提供することがで
きる。[Formula] etc., where m is 1, 2 or 3. ) A method for combining a silane coupling agent or a titanium coupling agent with a filler is, for example, by combining the filler and the silane coupling agent or titanium coupling agent in an inorganic medium such as water or an inorganic medium such as alcohol, ether, ketone, ester, etc. Examples include a method of mixing in an organic medium, heating with stirring, separating the filler after heating by decantation, and removing the inorganic or organic medium by drying under reduced pressure. Alternatively, the silane coupling agent or titanium coupling agent can be bonded to the filler by directly mixing the filler and the silane coupling agent or titanium coupling agent without using an inorganic or organic medium and heating the mixture. It's okay. The heating temperature in these methods is usually 30 to 100°C, and the heating time is about 30 minutes to 2 hours. The amount of silane coupling agent or titanium coupling agent used for the filler is appropriately determined depending on the surface area of the filler, but is usually 1 to 50 parts by weight, preferably 2 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the filler. Parts by weight. When an inorganic or organic medium is used, the concentration of the silane coupling agent or titanium coupling agent in the medium is not particularly limited;
A further method of imparting lipophilic properties to fillers is in a hydrophobic medium containing compounds with surfactant effects such as fatty acids, alkyl sulfates, alkylaryl sulfonic acids, etc. A method of imparting lipophilicity to the filler by further pulverizing the filler using a crushing device such as a ball mill, and a method of adding water to the filler fine powder produced by a wet method etc. in a hydrophobic medium containing the above-mentioned surfactant. A method in which the dispersion is added and mixed and emulsified, and then water is distilled off by heating to impart lipophilicity to the filler, or a wet method in which the hydrophobic medium containing the surfactant is heated in advance There is a method of imparting lipophilicity to the filler by adding and mixing an aqueous dispersion of fine filler powder produced by the above method and simultaneously distilling off the water. There are various methods for separating the lipophilic filler obtained by these methods from the hydrophobic medium, for example, ethanol, isopropanol, propanol, etc., which are miscible with the hydrophobic medium. The filler can be precipitated by mixing a lower alcohol with a hydrophobic compound containing a lipophilic filler, and the filler can be collected by filtration or decantation. Fillers treated to impart lipophilic properties by these methods are extremely easily and stably dispersed in vinyl compounds, and cause solid-liquid separation such as precipitation and aggregation due to gravity, magnetic force, centrifugal force, etc. It is difficult to do. When forming the polymer (a) particles, the filler is added in an amount of 0.1 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the vinyl compound.
Preferably, 5 to 120 parts by weight are mixed. The filler-containing polymer (a) particles can be produced by, for example, (1) adding a mixture of the above-mentioned vinyl compound and the above-mentioned filler treated to impart lipophilicity to an aqueous phase in the presence of a polymerization initiator and a suspension protectant. or (2) suspending a mixture of the above-mentioned vinyl compound in which a water-insoluble polymer is dissolved and the above-mentioned filler in an aqueous phase in the presence of a polymerization initiator and a suspension protectant. It can be obtained by a manufacturing method by polymerization. The polymerization initiator used in the method (1) or (2) above is selected from organic solvent-soluble polymerization initiators commonly used in the radical polymerization of the above-mentioned vinyl compounds. For example, acyloyl peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, aralkyl hydrohaloxides such as cumene hydroperoxide and paramenthane hydroperoxide, alkyl peroxide esters such as t-butyl perbenzoate and i-propyl peracetate, dialkyl-oxides such as -t-butyl peroxide;
Examples include azobisacylotriles such as azobisisobutyronitrile and azobiscyclohexanecarbonitrile. These polymerization initiators are used generally in an amount of 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight, per 100 parts by weight of the vinyl compound. In the method (1) or (2) above, a chain transfer agent can be used as necessary to adjust the molecular weight of the polymer. Examples of the chain transfer agent include linear or branched alkyl Examples include mercaptans, halogenated hydrocarbons, etc., and are usually
It is added in an amount of 5% by weight or less based on 100 parts by weight of the above vinyl compound. The suspension protectant used in the method (1) or (2) above is used to protect the suspended state of the vinyl compound in the aqueous phase. Examples of organic suspension protectants include hydrophilic synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and polyethylene glycol, natural hydrophilic polymers such as gelatin and water-soluble starch, and hydrophilic semi-synthetic polymers such as carboxymethyl cellulose. Examples of inorganic suspending protectants include phosphates such as magnesium, barium or calcium, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc white, aluminum oxide, aluminum hydroxide, etc. can. Furthermore, these suspension protectants can be used in combination with nonionic, anionic, or cationic surfactants. These suspension protectants are usually used in an amount of 0.05 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the vinyl compound, and when used in combination with a surfactant, preferably 2 parts by weight or less per 100 parts by weight of the vinyl compound. use. The water-insoluble polymer used in the method (2) above is a polymer that is soluble in the above-mentioned vinyl compound and insoluble in water, and includes, for example, a polymer of the above-mentioned lipophilic vinyl compound. This water-insoluble polymer is dissolved in the vinyl compound at a concentration of preferably 5 to 60% by weight. When carrying out suspension polymerization of the vinyl compound in which the water-insoluble polymer is dissolved, the concentration of the polyfunctional vinyl compound in the vinyl compound in which the water-insoluble polymer is dissolved is
Must be at least 15% by weight. The suspension polymerization conditions in methods (1) and (2) above are not particularly limited, but for example, the vinyl compound or the vinyl compound in which the water-insoluble polymer is dissolved, the filler, and the polymerization initiator. and an organic phase consisting of a chain transfer agent used as necessary, and an aqueous phase consisting of water, a suspending protectant, and a surfactant used as necessary, are mixed by stirring at a temperature below the polymerization initiation temperature. A method may be mentioned in which, after suspending an organic phase in an aqueous phase as fine droplets with a uniform particle size, the temperature of the suspended system is raised while stirring to initiate polymerization of the vinyl compound. The diameter and particle size distribution of the filler-containing polymer (a) particles obtained by this method are determined by the stirring conditions before the start of polymerization, the type and amount of the suspending protectant and surfactant used as necessary. By appropriately combining these, it is possible to obtain filler-containing polymer (a) particles having a desired average particle diameter of 0.1 to 300 μm and a preferred particle size distribution. The amount of the aqueous phase to be used relative to the organic phase is not particularly limited, but is usually 100 parts by weight of the organic phase.
The amount is 100 to 2000 parts by weight, preferably 200 to 1000 parts by weight. The temperature at which the suspension system is heated to polymerize the vinyl compound can be determined as appropriate depending on the vinyl compound and the type and amount of the polymerization initiator used, but it is usually 30~150
℃, preferably 40 to 100℃. After polymerization, the filler-containing polymer (A) particles can be separated by centrifugation or other operations, and the separated polymer (A) particles can be treated with water, ethanol, acetone, etc. as necessary. Washed using The polymer particles that are the object of the present invention are produced by forming a filler-free polymer (b) on the surface layer of the filler-containing polymer (b) particles obtained as described above. be done. Examples of the vinyl compounds forming the filler-free polymer (b) include vinyl compounds forming the filler-containing polymer (b) particles (i.e., polyfunctional vinyl compounds and lipophilic vinyl compounds). ), but a polyfunctional vinyl compound is not essential, and a water-soluble vinyl compound can also be included as a comonomer. Furthermore, vinyl compounds can also be copolymerized with conjugated diene compounds. In addition, when copolymerizing a water-soluble vinyl compound, the copolymerization amount is such that the obtained copolymer does not become water-soluble, for example, 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less.
% by weight or less. The ratio of the polymer (a) in the particles of the polymer (a) containing a filler to the polymer (b) that does not contain a filler is (a)/(b).
100/5 to 200 (weight ratio), preferably (a)/
(B) is 100/5 to 150 (weight ratio), particularly preferably (B)/
(b) is 100/20 to 100 (weight ratio). Polymer (a) 100
If the amount of polymer (b) is less than 5 parts by weight, the surface of the polymer (b) particles may not be completely covered by the polymer (b), and the polymer (b) particles Surfaces may be exposed. Also, if the amount of polymer (b) exceeds 200 parts by weight relative to 100 parts by weight of polymer (a), the polymer (b)
The shell layer becomes very thick and the physical properties of the filler inside cannot be fully utilized. The particle size of the polymer particles obtained by the present invention is 0.1 to 400 μm, preferably 0.1 to 300 μm. The suspension polymerization method and emulsion polymerization method for forming the polymer (b) are not particularly limited, but may be carried out, for example, as follows. (a) Suspension polymerization method Polymer (a) particles containing a filler are dispersed in an organic layer consisting of a vinyl compound, a polymerization initiator, and a chain transfer agent used as necessary, and then suspended. It is dispersed in an aqueous phase at a temperature below the polymerization initiation temperature in the presence of a protective agent. After obtaining droplets of the organic phase with the desired particle size by varying the concentration of the suspending protectant and stirring speed, the polymer is formed by increasing the temperature to initiate polymerization.
(a) Forming a polymer (b) on the surface layer of the particles. The polymerization initiator, chain transfer agent, suspending protectant, etc., polymerization conditions, etc. are the same as in the case of the filler-containing polymer (a) particles described above. (b) Emulsion polymerization method Polymer (a) particles containing a filler are dispersed in an aqueous phase containing a polymerization initiator, and a vinyl compound to be formed into a polymer (b) is charged all at once or continuously in an emulsified state. Polymerize. Polymerization initiators used in this case include peroxides such as persulfate, hydrogen peroxide, metal peroxide, acyloyl peroxide, aralkyl hydroperoxide, and the reaction of a peroxide with a reducing agent in the presence of an iron salt. Examples include radical-generating polymerization initiators commonly used in emulsion polymerization, such as so-called redox catalysts. Examples of the reducing agent include sodium sulfite, sodium thiosulfite, and sodium metabisulfite. Other polymerization aids commonly used in emulsion polymerization may also be used, such as molecular weight regulators such as t-dodecylmercaptan and carbon tetrachloride, and chelating agents such as sodium ethylenediaminetetraacetate. An emulsifier is not necessarily required, but when used, it is usually used in an amount of about 1 part by weight or less, preferably 0.1 part by weight or less, per 100 parts by weight of the vinyl compound. As emulsifiers, anionic surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate and potassium oleate, and nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene nonyl phenyl ether can be used alone or in combination. can. The pH during polymerization is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 10. Further, the polymerization temperature is not particularly limited as long as it is within a range where ordinary emulsion polymerization can be carried out, but a range of 30 to 100°C is suitable. The polymer particles obtained by the present invention have a three-dimensional structure in which the filler-containing polymer (a) particles under the surface layer are crosslinked, so the particle strength is significantly increased, and it can be treated by various treatments, such as ultrasonic treatment. It has the characteristic that it hardly breaks down even when exposed to water. Further, the polymer particles obtained by the present invention can utilize the physical properties of the filler contained therein, and moreover, the particle surface is formed of a polymer containing no filler. The polymers that make up the surface of the polymer particles can be freely combined, whether they are nonpolar or polar with functional groups.
The surface performance of the polymer particles can be fully exhibited. For example, when fine particles of a high-density substance are used as a filler, polymer particles having a high apparent density and a surface consisting only of a polymer containing no filler can be obtained. The polymer particles can be easily separated from the surrounding liquid medium using gravity or centrifugal force, making them extremely useful as ion exchange resins, carriers for immunoreactive substances, carriers for enzymes, carriers for biological substances, etc. be. In addition, when a magnetic filler is used, polymer particles can be separated by magnetic force,
It becomes possible to move it in a liquid medium, within an organism or within a container. These polymer particles can be used not only for the same purposes as the above-mentioned high-density polymer particles but also as a carrier for pharmaceutical administration. As described above, according to the present invention, it is possible to utilize the physical properties of fillers, and in addition, the chemical properties of the polymer constituting the surface of the polymer particles can be changed depending on the desired purpose. is provided. These polymer particles have small dimensions, so they have a large surface area per unit volume;
It is considered to be particularly ideal as a carrier that utilizes the surface of the polymer. [Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples. Example 1 An average particle size of 100〓 prepared by wet method
400 ml of a 20% by weight aqueous solution of potassium oleate was added to water 1 containing 100 g of Fe 3 O 4 particles, and the mixture was stirred at 90° C. for 30 minutes. After cooling, adjust the mixture to pH 6 using dilute hydrochloric acid. Fe3O4 particles aggregate, so filter them and
2 times with 300 ml of warm water at ℃, 2 times with 300 ml of ethanol
It was washed twice and dried under reduced pressure. In a 24-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser, addition funnel, and thermometer, a 3% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol was added.
ml, separately 150 g of styrene, 150 g of divinylbenzene, 6 g of benzoyl peroxide, t-
3.0 g of dodecyl mercaptan and 60 g of Fe 3 O 4 particles, which had been rendered lipophilic by treatment with the potassium orenate obtained above, were preliminarily heated at 3000 rpm under ice-cooling.
The mixture was stirred to be uniformly mixed, and the mixture was dropped from a dropping funnel into a four-necked flask in which the aqueous polyvinyl alcohol solution was being stirred. After the dropwise addition was completed, stirring was continued for 30 minutes, and when the particle size of the organic phase reached 3.5 μm, the temperature was raised to 80° C. and polymerization was carried out for 5 hours. Thereafter, unreacted monomers were collected under reduced pressure, and the polymer particles were centrifuged and washed three times with 500 ml of warm water. As a result, 320 g of filler-containing polymer (a) particles were obtained. As a result of measuring this with a microscope, the average particle size was 3.5 μm.
It had a perfect spherical shape and a uniform color tone throughout. Furthermore, 400 ml of a 3% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol was added to a 4-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer. Separately, 80 g of styrene, 20 g of acrylonitrile, 2 g of benzoyl peroxide, t-dodecyl mercaptan
1.0 g and 100 g of the polymer (a) particles obtained above were mixed uniformly by stirring at 600 rpm under ice-cooling, and the mixture was stirred for 30 minutes at 3500 rpm under ice-cooling, until the particle size of the organic phase was reduced. When the thickness reached 7 μm, the temperature was raised to 85° C. and polymerization was carried out for 5 hours. Thereafter, unreacted monomers were collected under reduced pressure, and the polymer particles were centrifuged and washed three times with 500 ml of warm water. 185 g of polymer particles were produced. As a result of measuring with a microscope, the average particle size
It was 4.4 μm. ESCA (Elctron
The elements present on the surface of the produced polymer particles were investigated using spectroscopy for chemical analysis. The results showed that only the carbon derived from the polymer and the oxygen in the air adsorbed on the polymer surface were absorbed.
The presence of iron element was not recognized. The polymer particles were attracted by a magnet. Example 2 Polymer (a) particles containing filler obtained in Example 1
For 100g, 30g styrene, 10g methacrylic acid
g, 2 g of benzoyl peroxide, and 0.3 g of t-dodecyl mercaptan were mixed and polymerized in the same manner as in Example 1 to obtain polymer particles. Polymerization conversion rate is 80%
It was hot. The polymer particle surface was prepared in the same manner as in Example 1.
As a result of measurement using ESCA, the presence of carbon and oxygen was confirmed on the surface of the polymer particles, and no iron was observed. The polymer particles were attracted by a magnet and had an average particle diameter of 3.9 μm. Example 3 Water 1 containing 100 g of lead oxide particles with an average particle size of 200〓
is a silane coupling agent. A solution of 20 ml dissolved in 200 ml of ethanol was added dropwise at room temperature with stirring. The mixture was heated to reflux for 1 hour while stirring. After cooling, this mixed solution was added to ethanol 3 with stirring, and then the precipitate was filtered, washed twice with 300 ml of ethanol, and dried under reduced pressure. In place of 60 g of Fe 3 O 4 particles treated with potassium oleate to impart lipophilicity in Example 1, 60 g of lead oxide particles imparted to lipophilicity by treatment with the silane coupling agent obtained above were used. Suspension polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 325 g of filler-containing polymer (a) particles having an average particle diameter of 3.6 μm were obtained. Separately, 400 ml of a 2.5% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol was added to a 4-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer. Additionally, 100 g of styrene, 20 g of isoprene, 3.5 g of benzoyl peroxide, and 0.5 g of t-todecyl mercaptan.
g and 100 g of the polymer (a) particles obtained above were added;
The mixture was mixed and stirred at 3500 rpm for 30 minutes under ice cooling, and when the average particle size of the organic phase reached 7.0 μm, the temperature was raised to 85° C. and polymerized for 5 hours. Unreacted monomers were collected under reduced pressure, and the polymer particles were centrifuged at 500 °C.
Washed three times with ml of warm water. 205 g of polymer particles were produced. As a result of measurement using a microscope, the average particle diameter was 4.7 μm. ESCA as in Example 1
As a result of measurements using a polymer particle, the presence of carbon and oxygen was confirmed on the surface of the polymer particles, but no iron was observed. The density of the obtained polymer particles was measured using a conventional float-sink method. The density was 1.28 g/ml. Example 4 Polymer (a) particles containing filler obtained in Example 1
Disperse 100g in 350ml of water, then add methacrylic acid 5
g and 95 g of styrene were added, and the temperature was raised to 80° C. while stirring. Then add 0.5g of potassium persulfate and heat at 80℃ for 6 hours.
Polymer particles were obtained by polymerization for a period of time. Polymerization conversion rate is 95
It was %. The polymer particle surface was prepared in the same manner as in Example 1.
As a result of measurement using ESCA, the presence of carbon and oxygen was confirmed on the surface of the polymer particles, and no iron was observed. The obtained polymer particles were attracted by a magnet and had an average particle diameter of 4.5 μm. Reference Example 1 800 ml of a 3% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol was added to a 4-neck flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a thermometer. Separately styrene
150g, divinylbenzene 150g, benzoyl peroxide 6g, t-dodecylmercaptan 3.0g
60 g of the Fe 3 O 4 particles (particles not imparted with lipophilic properties) used in Example 1 were uniformly mixed in advance using ultrasonic waves under ice cooling, and a mixed solution was added to the dropping funnel.
Polyvinyl alcohol was added dropwise to a 4-necked flask while being stirred. Continue stirring for 30 minutes after the addition is complete.
Then, the temperature was raised to 80°C and polymerization was carried out for 5 hours. After that, unreacted monomers are collected under reduced pressure, and the polymer is centrifuged.
Washed three times with 500 ml of warm water. At this time, 57 g of Fe 3 O 4 particles that were not incorporated into the polymer particles were recovered. [Effects of the Invention] According to the present invention, the particle strength is improved by forming a polymer that contains a filler in a well-dispersed state inside the polymer particles and does not contain a filler on the surface of the polymer particles. can provide large polymer particles.
Claims (1)
%および多官能性ビニル系化合物以外の親油性ビ
ニル系化合物85〜0重量%からなるビニル系化合
物100重量部、または()水不溶性重合体を
溶解して含有し、多官能性ビニル系化合物15〜
100重量%および多官能性ビニル系化合物以外の
親油性ビニル系化合物と水不溶性重合体との合計
量85〜0重量%からなるビニル系化合物100重
量部に、親油性を付与すべく処理された粒子径が
30〜5000Åの充填剤0.1〜200重量部を混合し、水
相中で懸濁重合を行つて、平均粒子径が0.1〜
300μmの、充填剤を含有する重合体(イ)粒子を得、
次いで 2 充填剤を含有する重合体(イ)粒子の存在下、重
合体(イ)100重量部に対しビニル系化合物5〜200
重量部を懸濁重合または乳化重合して、重合体(イ)
粒子の表層に充填剤を含有しないビニル系化合物
の重合体(ロ)を形成することにより、平均粒子径
0.1〜400μmの重合体粒子を得ることを特徴とす
る、重合体粒子の製造方法。[Scope of Claims] 1 () 100 parts by weight of a vinyl compound consisting of 15 to 100% by weight of a polyfunctional vinyl compound and 85 to 0% by weight of a lipophilic vinyl compound other than the polyfunctional vinyl compound, or ( ) Contains dissolved water-insoluble polymer, polyfunctional vinyl compound 15~
100 parts by weight of a vinyl compound consisting of 100% by weight and a total amount of lipophilic vinyl compounds other than the polyfunctional vinyl compound and a water-insoluble polymer of 85 to 0% by weight were treated to impart lipophilicity. The particle size is
0.1 to 200 parts by weight of a filler with a particle size of 30 to 5000 Å is mixed and suspension polymerized in an aqueous phase to obtain an average particle diameter of 0.1 to 200 parts by weight.
Obtain 300 μm filler-containing polymer (a) particles,
2. In the presence of polymer (A) particles containing a filler, 5 to 200 parts of a vinyl compound is added to 100 parts by weight of polymer (A).
Part by weight is subjected to suspension polymerization or emulsion polymerization to obtain polymer (a).
By forming a polymer (b) of a vinyl compound that does not contain a filler on the surface layer of the particles, the average particle diameter can be
A method for producing polymer particles, characterized in that polymer particles having a size of 0.1 to 400 μm are obtained.
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| EP83303540A EP0097516B1 (en) | 1982-06-18 | 1983-06-20 | Filler-containing polymer particles useful as carriers for supporting a biological substance |
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-
1982
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| JPS591573A (en) | 1984-01-06 |
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