JPH01134A - 多孔性中空粒子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、架橋重合体よりなる中空体がその殻に中空部
と連通ずる複数の孔を有する構造を有し、粒径の均一性
に優れてマイクロカプセルなどとして有用な多孔性中空
粒子及びその製造方法に関する。

従来の技術 粒径の均一な高分子微粒子は、不透明化材、つや消し材
、有機顔料ないし充填材、厚み間隙調整材、クロマトグ
ラフィ用等の担体、イオン交換樹脂などとして種々の分
野で幅広く利用されている。

その高分子微粒子にあっては、粒径の均一性をベースと
してこれに種々の機能を付加したものが一般であり、そ
の特性に基づいて各種の用途に使い分けされている。

例えば、その高分子微粒子が多孔性の殻を有する中空粒
子からなる場合はマイクロカプセルなどとしても有用で
、これに薬物を封じ込めて薬物を徐々に放出させるよに
した徐放制剤などの調製に用いうる。この場合、これま
での徐放制剤にはポリ乳酸、ポリグリコール酸、セルロ
ース誘導体などの天然高分子や、ポリビニルアルコール
、ポリビニルとロリドン、ポリヒドロキシエチルメタク
リレートなどの合成高分子からなる中空体が用いられて
きたが、粒径の均一性に劣って徐放速度の制御性に難点
があっただけに、前記特性を有する高分子微粒子は徐放
速度の制御性を高め得てその有用性は大きい。

問題点を解決するための手段 本発明は、多孔性の穀を有する中空粒子からなり、粒径
の均一性に優れる多孔性中空粒子を提供するものである
。

すなわち、本発明は、非架橋性単量体と架橋性単量体の
架橋重合体からなる中空体であり、その殻が中空部と連
通ずる複数の孔を有し、粒径が２〜３０ｕｍで粒径分布
の変動係数が１０％以下の微粒子からなる多孔性中空粒
子、及び （Ａ）水溶性の重合開始剤を用いたシード重合方式によ
り粒径を成長させて得た非架橋系の高分子微粒子中に・
非架橋性単量体、翠橋性単量体及び孔調整剤を吸収させ
てこれを水媒体中で共重合処理し、多孔性中空粒子の前
駆体を得る工程、（Ｂ）前記工程で得た多孔性中空粒子
の前駆体より溶剤可溶物質を抽出する工程からなる前記
多孔性中空粒子の製造方法を要旨とする。

本発明方法においては、先ずシード重合方式で得た非架
橋系の高分子微粒子中に非架橋性単量体と架橋性単量体
と孔調整剤を吸収させ、これを水媒体中で共重合処理し
て多孔性中空粒子の前駆体を得る（Ａ工程）。

その際、非架橋系の高分子微粒子としては非架橋性単量
体を用いた、かつ過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウム
で代表される水溶性の重合開始剤を用いたシード重合を
繰り返して粒径を成長させたものが用いられる。これに
より、本発明における粒径の均一性が達成されると共に
、中空体の製造が可能になる。油溶性の重合開始剤を用
いたシード重合方式では本発明の目的は達成されない。

なお、本発明においては、非架橋性単量体を通例の乳化
重合方式で処理して得たエマルジョンにおける非架橋重
合体などを初期のシード粒子とし、このシード粒子の粒
径をシード重合方式で順次成長させたものが好ましく用
いられる。その際、非架橋性単量体の添加量はシード粒
子１００重量部あたり２０００重量部以下、就中１００
０重量部以下とすることが粒径の均一化をはかるうえで
望ましい。

前記Ａ工程で用いる非架橋系の高分子微粒子としては粒
径が０．５〜２０μＩで粒径分布の標準偏差が０．１ｕ
ｍ以下、就中０．０５ｕｍ以下のものが好ましい。

非架橋系の高分子微粒子を多孔性中空粒子の前駆体とす
るための処理は、非架橋系の高分子微粒子に非架橋性単
量体、架橋性単量体及び孔調整剤を吸収させた状態でこ
れを共重合処理することにより行われる。吸収により膨
潤して粒径が８〜１００倍程度となったものを共重合処
理することが適当である。なお、非架橋性単量体と架橋
性単量体はこれらを混合して単量体混合物の状態で加え
ることが、得られる粒子の均質性の点で好ましい。

非架橋系の高分子微粒子中に前記単量体と孔調整剤を吸
収（浸入）させる処理は、非架橋系の高分子微粒子の水
分散液、殊に乳化重合液としての水分散液に、単量体混
合物と孔調整剤を加えて撹拌する方式が一般である。こ
の方式によれば、非架橋系の高分子微粒子の調製液を利
用して共重合処理を一連に行える利点がある。ただし、
これに限定するものでな（、結果的に吸収状態が形成さ
れる方式であればよい。単量体混合物と孔調整剤とはこ
れらを混合して加えてもよいし、別途に加えてもよ（、
これらを併用してもよい。従って、単量体混合物と孔調
整剤とは非架橋系の高分子微粒子中において混合一体化
した状態で存在していてもよいし、そうでな（ともよい
。また、吸収処理に際しては、吸収速度をあげるために
加熱してもよいし、アセトンやエタノールなどの水溶性
溶剤を加えてもよい。さらに、単量体混合物と孔調整剤
をあらかじめ乳化して加えてもよい。なお、溶剤を用い
る方式にあってはその溶剤を重合開始前に除去しておく
ことが好ましい。

非架橋性単量体と架橋性単量体の使用量は、非架橋系の
高分子微粒子１００重量部あたり、それぞれ１００〜３
０００重量部が適当である。その使用量がそれぞれ１ｏ
ｏｆｆｌ量部未満であると得られる多孔性中空粒子の耐
溶剤性が不充分となり、３０００重量部を超えると非架
橋系の高分子微粒子外での重合が進行しやすくなって好
ましくない。

非架橋性単量体と架橋性単量体との使用割合は、非架橋
性単量体１０〜９０重量％、架橋性単量体９０〜ｌＯ重
量％が適当である。架橋性単量体の使用割合が９０重量
％を超えるとその架橋重合体の架橋密度が過多となり、
１０重量％未満であると架橋密度が過少となって本発明
の目的が達成されにく（なる。

本発明では、そのものないしその重合体が水に難溶性の
ないし溶解しない単量体が好ましく用いられる。水に溶
解しやすいものであると、水中で重合が進行してシード
粒子等の粒径が成長しにくかったり、新たな粒子ができ
やす（なったり、あるいは非架橋系の高分子微粒子中に
吸収されに（かったりして好ましくない。

好ましく用いつる非架橋性単量体としては、例えばスチ
レン、メチルスチレン、エチルスチレンのようなスチレ
ン系単量体、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチ
ルヘキシルのような炭素数が４以上のアルキル基を有す
るアクリル酸やメタクリル酸のエステル系単量体などを
あげることができる。

好ましく用いうる架橋性単量体としては、例えばトリメ
チロールプロパントリメタクリレート、ジエチレングリ
コールジメタクリレート、ジビニルベンゼンのようなエ
チレン性二重結合を２以上有する単量体などをあげるこ
とができる。

非架橋性単量体、架橋性単量体の使用は１種のみであっ
てもよいし、２種以上であってもよい。

目的物の用途に応じて決定される。

孔調整剤の使用量は、非架橋系の高分子微粒子１００重
量部あたり１００〜３０００重量部が適当である。

その使用量が前記範囲外であると本発明の目的が達成さ
れに（い。

孔調整剤としては、後続の抽出処理過程で溶剤可溶物質
として除去可能なものが用いられる。−般には、水に対
する溶解度が室温において１重量％以下（水不溶性）で
あり、用いる非架橋性単量体ないし架橋性単量体に可溶
のものが用いられる。

その溶解度が１重量％を超えるものでは、非架橋系の高
分子微粒子中に吸収されずに水媒体中に残存して多孔性
や中空体の形成に寄与しなかったり、反応系の安定を阻
害したりする場合がある。

孔調整剤の具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、イソ
オクタン等の飽和炭化水素類、トルエン、キシレン、エ
チルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ｎ−ヘキシルアル
コール、ｎ−オクチルアルコール、２−エチルヘキシル
アルコール等のアルコール類、ポリスチレン、流動パラ
フィン等の線状高分子類などをあげることができる。孔
調整剤は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用し
てもよい。

゛単量体及び孔調整剤を吸収した非架橋系の高分子微粒
子の共重合処理は、水媒体を用いた通例の重合処理条件
で行うことができる。重合開始剤としては通常の油溶性
のラジカル系開始剤が好ましく用いられる。水溶性のも
のであると新たな粒子が生成するときがあって不都合を
生じる場合がある。なお、油溶性の重合開始剤は単量体
混合物に０．１〜５重量％溶解させて用いる方式が、非
架橋系の高分子微粒子中での重合を円滑に行わしめるう
えで望ましい。

なお、共重合処理に際しては乳化剤、重合安定剤を用い
て粒子を安定化せしめることが望ましい。

その使用量は多孔性中空粒子の前駆体以外に新たな粒子
が生成しない量とすることが適当である。

上記のようにして共重合処理することにより、非架橋系
の高分子微粒子からなるシード粒子の粒径が非架橋性単
量体及び架橋性単量体に基づく架橋重合体と孔調整剤で
成長した構造の、粒径が２〜３０ｕｍで、粒径分布の標
準偏差が１趨以下であり、一般に真球状性に優れる多孔
性中空粒子の前駆体が得られる。

本発明方法において前記の工程で得られた多孔性中空粒
子の前駆体は次に、溶剤可溶物質の抽出工程におかれる
（Ｂ工程）。これにより、多孔性と共に、中空状態が付
与される。

溶剤可溶物質の抽出は、例えば次の方式により行うこと
ができる。

すなわち、上記Ａ工程で得られた多孔性中空粒子の前駆
体を含む水分散液における分散媒としての水を、必要に
応じてより極性の低い媒体へと徐々に置換するなどして
、使用した非架橋性単量体ないしその重合体あるいは孔
調整剤とＳＰ値（溶解性パラメータ）が類似した媒体に
置換し、この媒体で洗浄を繰り返して前駆体中の溶剤可
溶物質を抽出する。

置換媒体としては、最終的には微粒子中より除去される
ことが望まれるので、揮発性の低沸点溶剤が一般に好ま
しく用いられる。その代表例としてはメタノール、エタ
ノールのようなアルコール類、アセトンのようなケトン
類、その他アセトニトリル、クロロホルム、テトラヒド
ロ７ラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベン
ゼンなどをあげることができる。置換媒体は、水との温
媒体あるいは２種以上の溶剤を用いた温媒体などであっ
てもよい。

抽出処理は、多孔性中空粒子の前駆体を置換媒体中に分
散させて処理する方式が効率的である場合もある。その
場合には、例えば超音波による分散方式を適用すること
も可能である。

抽出処理で抽出される成分は、処理後における重量減少
分がシード粒子として用いた非架橋系の高分子微粒子と
孔調整剤の合計重量にほぼ匹敵することから、本発明者
らは前記シード粒子としての非架橋系の高分子微粒子と
孔調整剤とが主なものであると考えている。

なお、抽出処理後の多孔性中空粒子中に残存する置換媒
体の除去は、例えば減圧乾燥方式、スプレードライヤー
等による方式などで容易に行うことができる。

上記のようにして、非架橋性単量体と架橋性単量体の架
橋重合体よりなる中空体で、その殻が多孔性であると共
に中空部と連通ずる複数の孔を有し、粒径が２〜３０μ
１１好ましくは２〜２０μＩで、粒径分布の変動係数１
０％以下、好ましくはその標準偏差が１μｍ以下、就中
０．５μｍ以下の多孔性中空粒子が得られる。なお、多
孔性中空粒子の多孔性の程度と中空部の大きさは孔調整
剤の使用量等の共重合処理条件を適宜に変えることによ
り調節することができる。

本発明の多孔性中空粒子は、粒径の均一性のほかに耐溶
剤性にも優れており、種々の用途に適用することができ
る。徐放制剤用などのマイクロカプセルとしては中空部
の大きさが粒子体積の１０〜９０％であり、比表面積が
３０Ｊ／ｇ以上、就中５０〜５００ｊ　／　ｇのものが
適当である。

発明の効果 本発明の多孔性中空粒子は、粒径の均一性に優れると共
に、溶剤可溶物質の抽出処理物であるので耐溶剤性に優
れ、大きい比表面積を有している。

また、殻が多孔性であると共に中空部と連通ずる多数の
孔を有する。

一方、本発明方法によれば、前記した特性を有する多孔
性中空粒子を、分級処理を施すことなく実用途に供しう
る状態で、高収率に得ることができる。

実施例 参考例 ラウリル硫酸ナトリウム０．６部（重量部、以下同様）
を溶解させたイオン交換水６５部にスチレン３０部を分
散させた後これを撹拌しながら窒素気流下で７０℃に昇
温させ、ついで過硫酸カリウム０．０３部を溶解させた
イオン交換水５部を加え、７０℃に８時間保持して初期
シード粒子としての非架橋重合体の水分散液を得た。こ
の非架橋重合体の粒径は０．０４５ｍｍ１粒径分布の標
準偏差は０．０１１ｍであった。

次に、得られた初期シード粒子の水分散液１０部とイオ
ン交換水６５部を混合して７０℃、に昇温したのちスチ
レン２７部を加えて１時間撹拌し、ついで過硫酸カリウ
ム０．１部を溶解させたイオン交換水５部を加えて７０
℃に８時間保持し、粒径が０．１６２ｍｍ１粒径分布の
標準偏差が０．０１４μ腸の２次シード粒子の水分散液
を得た・そして、さらに前記に準じて２次シード粒子よ
り３次シード粒子を、３次シード粒子より４次シード粒
子を、４次シード粒子より５次シード粒子を、５次シー
ド粒子より６次シード粒子を表に示す組成で順次調製し
た。

実施例 参考例で得た６次シード粒子を非架橋系の高分子微粒子
として用い、その調製液としての水分散液１０部にイオ
ン交換水１００部とケン化度８８％のポリビニルアルコ
ールの１０重量％水溶液８部を加えて均一に撹拌したの
ち、スチレン２８重量％、ジビニルベンゼン７２重量％
の単量体混合物２．８部とトルエン３．３部との混液に
過酸化ベンゾイル０．２部を溶解させてこれにイオン交
換水１２０部、ラウリル硫酸ナトリウム０．０１５部を
混合し超音波処理下に乳化液としたものを加え、撹拌し
ながら窒素気流下８０℃で８時間共重合処理し、多孔性
中空粒子の前駆体を含む水分散液を得た。この前駆体の
粒径は？、７９ｕｍｓ粒径分布の標準偏差は０．３ｉｎ
であった。

次に、この水分散液における分散媒を水よりメタノール
、エタノール、アセトン、アセトン／トルエン（１／ｌ
　）混溶剤、トルエンへと順次置換してトルエン分散液
とし、その沸点温度で４０時間加温した。その後、トル
エン分散液より微粒子を分離してさらにトルエンで洗浄
し、ついで前記とは逆の順序で分散媒を置換して水分散
液とした。

得られた水分散液より抽出処理後の多孔性中空粒子を分
離し、これを減圧下に乾燥させた。

得られた多孔性中空粒子は、その粒径が７．７９μｍ１
粒径分布の標準偏差が０．３１μｍ、その変動係数が３
．９８％であり、前記した前駆体としての場合と変わり
はなかった。また、抽出処理による重量減少分は４０％
であった。この値は、用いた６次シード粒子としての非
架橋系の高分子微粒子の固形分量と孔調整剤としてのト
ルエンの添加量の合計量にほぼ匹敵する。さらに、Ｂ、
Ｅ、Ｔ法（窒素ガス吸着）により求めた比表面積が１１
２．５ｊ　／ｇであり、その断面の電子顕微鏡による観
察より中空体で、その殻が多孔性であると共に中空部と
連通ずる複数の孔を有することがわかった。真球状性に
も優れていた。

【図面の簡単な説明】

図は実施例で得た多孔性中空粒子の断面を倍率７５００
倍で写した電子顕微鏡写真である。 特許出願人　日東電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非架橋性単量体と架橋性単量体の架橋重合体からな
   る中空体であり、その殼が中空部と連通する複数の孔を
   有し、粒径が２〜３０μｍで粒径分布の変動係数が１０
   ％以下の微粒子からなる多孔性中空粒子。 ２、中空部の大きさが粒子体積の１０〜９０％である特
   許請求の範囲第１項記載の粒子。 ３、水に不溶性の単量体の重合体からなる特許請求の範
   囲第１項記載の粒子。 ４、（Ａ）水溶性の重合開始剤を用いたシード重合方式
   により粒径を成長させて得た非架橋系の高分子微粒子中
   に、非架橋性単量体、架橋性単量体及び孔調整剤を吸収
   させてこれを水媒体中で共重合処理し、多孔性中空粒子
   の前駆体を得る工程、 （Ｂ）前記工程で得た多孔性中空粒子の前 駆体より溶剤可溶物質を抽出する工程からなる、 非架橋性単量体と架橋性単量体の架橋重合 体からなる中空体であり、その殻が中空部と連通する複
   数の孔を有し、粒径が２〜３０μｍで粒径分布の変動係
   数が１０％以下の微粒子からなる多孔性中空粒子の製造
   方法。 ５、非架橋性単量体と架橋性単量体を単量体混合物とし
   て水媒体中に加える特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、孔調整剤が水に不溶性で、非架橋性単量体ないし架
   橋性単量体、又は単量体混合物に可溶のものである特許
   請求の範囲第４項又は第５項記載の方法。 ７、非架橋系の高分子微粒子１００重量部あたり非架橋
   性単量体１００〜３０００重量部、架橋性単量体１００
   〜３０００重量部及び孔調整剤１００〜３０００重量部
   用いる特許請求の範囲第４項記載の方法。 ８、非架橋性単量体、架橋性単量体及び孔調整剤を乳化
   状態で水媒体中に加える特許請求の範囲第４項記載の方
   法。