JPH0264104A - 重合体粒子の製造方法 - Google Patents

重合体粒子の製造方法

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JPH0264104A
JPH0264104A JP21503388A JP21503388A JPH0264104A JP H0264104 A JPH0264104 A JP H0264104A JP 21503388 A JP21503388 A JP 21503388A JP 21503388 A JP21503388 A JP 21503388A JP H0264104 A JPH0264104 A JP H0264104A
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Japan
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water
surfactant
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particles
seed particles
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JP21503388A
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Akihito Nishimura
西村 聡人
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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、粒径が1μm〜1000μm程度の範囲にあ
る比較的大粒径の単分散重合体粒子をシード重合法によ
って製造するための方法に関する。
〔従来の技術〕
粒径がlum〜数百μm程度の範囲の単分散重合体粒子
は多種の分野で必要とされているが、これを製造するこ
とは非常に困難である。 従来、重合体粒子の製造方法
としては、乳化重合と懸濁重合とが挙げられる。乳化重
合においては、単分散重合体粒子を比較的容易に得るこ
とができるが、その粒径は通常1μm以下である。一方
!g濁重合では1)tm〜数百μmの範囲の重合体粒子
を得ることができるが、粒径分布が広いために単分散重
合体粒子を得ようとすれば分級操作が必要となり、従っ
て工程数が多くなりまた収率が低いという課題を有する
比較的大径で単分散な重合体粒子を製造する方法として
は、特開昭54−97582号公報及び特開昭63−1
89413号公報において開示された技術、あるいは特
開昭54−126288号公報、及び特開昭61−19
0504号公報、特開昭61−215604号公報、特
開昭61−215605号公報、特開昭62−6385
6号公報において開示された技術が知られている。
特開昭54−97582号公報及び特開昭63−189
413号公報においては、乳化重合中に連鎖移動剤を添
加することによって通常の重合体ラテックスよりもはる
かに低い分子量を有し、通常の重合体ラテックスより単
量体を吸収する能力がはるかに大きい重合体粒子を合成
し、これをシード粒子としてシード重合を行う方法が開
示されている。
しかしながら、この方法においては、特開昭62−12
1701号公報に述べられているように、通常の油溶性
開始剤あるいは水溶性開始剤を用いると凝固物の発生ま
たは新粉子の発生等の問題を生じる。また、特開昭54
−126288号公報に述べられているように、通常用
いられる連鎖移動剤であるメルカプタン化合物が悪臭を
有し作業を不快にするうえ、その添加は重合速度の低下
をもたらす可能性がある。
特開昭54−126288号公報においては、第一工程
において水に対する溶解度が0.01g/ l −Hア
0より小さいを機物質をシード粒子に吸収させることに
より、純粋な重合体粒子よりもはるかに高い単量体吸収
能力を有する重合体粒子の水性分散体を製造し、第二工
程において水に幾分可溶な単量体をシード粒子に対して
容量基準で100〜200倍吸収させて、その後重合を
行う方法が開示されている。しかしながら、この方法に
おいては、第一工程で用いられる有機物質の水に対する
溶解度が極めて低いため、シード粒子に吸収させるため
には該有機物質を著しく小さく微分散してシード粒子の
水性分散体に添加する必要がある。
また、特開昭62−121701号公報に述べられてい
るように、該低水溶性有機物質の作用により、得られる
重合体粒子が真球にならずいびつになるという課題もあ
る。
これに対して、特開昭61−190504号公報、特開
昭61−215604号公報、特開昭61−21560
5号公報、及び特開昭62−63856号公報には、水
に対する溶解度がo、ooi重量%〜0.02重量%の
有機物質を膨潤助剤として用いる方法が開示されている
が、この方法においても、膨潤助剤をシード粒子より小
さく微分散することが必要である。
さらに、特開昭54−126288号公報、特開昭61
−190504号公報、特開昭61−215604号公
報、特開昭61−215605号公報、及び特開昭62
−63856号公報に共通の課題は、多孔性重合体を作
るとき所望のボア径を得ることが困難な点である。
一般に多孔性重合体を作る方法として、単量体に重合に
関与しない有機物質を混入して懸濁重合を行い、その後
重合に関与しない有機物質を除去する方法が知られてい
る。 通常、不活性な有機物質と単量体との水に対する
溶解度が同程度の場合には、ボア径は小さくなり、また
単量体に比べ重合に関与しない有機物質の溶解度が極度
に低い場合には、ボア径は大きくなる。 例えば、単量
体に酢酸ビニルを用い、重合に関与しない有機物質とし
て酢酸エチル及び少量のデカンを用いた場合には、重合
に関与しない有機物質として酢酸エチルのみを用いた場
合に比べてボア径が大きくなることが知られている。 
特開昭54−126288号公報では、水への溶解度が
0.01g/ I! −It□oより小さい有機物質が
必須であり、特開昭61−190504号公報、特開昭
61−215604号公報、特開昭61−215605
号公報、及び特開昭62−63856号公報では水への
溶解度が0.02重量%以下の有機物質が必須である。
従って、このような水に対する溶解度の低い物質の存在
により、水に対する溶解度の高い単量体を用いる場合に
、所望のボア径を得ることが困難になる。
これらの課題を解決する方法として、ジャーナル・オプ
・ポリマーサイエンス、ポリマー・レター・エデイジョ
ン(J、Po1yI1. Sci、+Polym、Le
tt。
Ed) 21.p937〜943 (1983) (J
、H,Jansson 、 M、C。
Wellson、G、W、Poehlein著)におい
て、膨潤助剤を用いないでシード粒子に単量体を吸収さ
せて重合する方法が開示されている。
この方法によれば、単量体と油溶性開始剤を混合してお
き、この混合物を微分散して単量体の水性分散体を作り
、これをシード粒子の水性分散体に添加することによっ
て、高い膨潤比で肥大下を達成することができる。  
しかしながら、この方法では単量体の溶解度により、得
られる重合体粒子の粒径範囲が限定されてしまうという
問題点がある。 例えば、特開昭62−121701号
公報に述べられているように、単量体としてスチレンを
用い、単量体とシード粒子との重量比(単量体/シード
粒子)を100とした場合に、均一粒径のシードを用い
たとしても、均一な粒径で肥大化が可能な液滴は1〜3
μm程度の範囲に限られ、また重量体がメチルメタクリ
レートなどのような水に対する溶解度の高い物質である
場合に、1〜3μm程度の範囲において均一な粒径を保
持した状態で肥大化した液滴を得ることは困難である。
これに対して、膨潤助剤を使用しないで、比較的大径の
単分散重合体粒子を製造する方法が、特開昭61−21
5602号公報、特開昭61−215603号公報、特
開昭62−121701号公報に開示されているが、い
ずれの方法においても、単量体の分散液滴の数平均粒径
がシード粒子の数平均粒径より小さくなるまで単量体を
微分散することが必要であり、大量の単量体をシード粒
子より小さく微分散することは容易でない。
また、この方法では用いる単量体の水に対する溶解度に
よって、得られる重合体粒子の粒径範囲が限定されてし
まうために、例えばメチルメタクリレートのような水に
対する溶解度が高い単量体を用いて5μm以下の重合体
粒子を製造する場合に、水に対する溶解度が低い有機物
質を単量体に混入して用いる必要があり、前述の理由に
より多孔性重合体粒子を製造する際には、所望のボア径
と粒径をもつ重合体粒子を得ることは困難である。
さらに、特開昭63−191818号公報においては、
シード重合において表面張力が35ダイン/ c m以
下の界面活性剤を用いる方法が開示されている。 この
方法では界面活性剤としてジトリデシルスルホコハク酸
ソーダが用いられているが、膨潤率は容積基準でシード
粒子の20倍以下であり、膨潤が不十分である。
従って、1回のシード重合で比較的大粒径の粒子を得る
ためには、特殊な条件下で乳化重合して1μ以上のシー
ド粒子を製造する必要があるが、この方法で得られたシ
ード粒子はソープフリー重合で製造されたシード粒子に
比べて粒度分布が広いために、得られる重合体粒子も均
一性が不十分になるという課題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、以上の如き課題を解決し、粒径が1〜100
0μmの範囲にある比較的大径の単分散重合体粒子を好
適に製造することができる方法を従供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
シード重合法によって重合体粒子を製造する方法であっ
て; 第一工程において、ハイドロフォーピンク・フラグメン
タル・コンスタントが2以上の疎水基を2個以上と親水
基とを分子内に有する界面活性剤(以下界面活性卯月と
称す)奇、界面活性剤Iの溶剤でありかつ水100重量
部に対して100重量部以上可溶な有機溶剤の存在下に
、シード粒子の水性分散体に添加し、 第二工程において、少なくとも一種以上の重合性単量体
を含む部分水溶性物質を第一工程で得られた水性分散体
に添加し、重合を行うことを特徴とする重合体粒子の製
造方法によって解決される。
すなわち、本発明においては、第一工程で、シード粒子
の水性分散体に、界面活性剤Iの溶剤であり、かつ、水
100重量部に対して100重量部以上可溶な有機溶剤
(以下溶剤Aと称す)の存在下で、界面活性剤Iを添加
することにより、界面活性剤Iを含有し従って第二工程
で少なくとも一種以上の単量体を含む有機物質(以下物
質■と称す)を吸収する能力が純粋重合体粒子よりもは
るかに大きい粒子の水性分散体が調整される。
本発明において用いることのできるシード粒子としては
、スチレン系重合体、スチレン−ブタジェン系共重合体
、スチレン−メチルメタクリレート等のスチレン系共重
合体、酢酸ビニル系重合体、アクリル酸エステル系重合
体等の重合体を挙げることができ、これらは水性分散体
の形で使用される。
また、架橋性重合体も用いることができる。
シード粒子の粒径は、得られる重合体粒子の粒径を均一
にするために均一であることが好ましく、均一なシード
粒子を得るためには、例えばA、R,G。
odalleta I、 J、 Polym、Sci、
 Po1ys、Chem、Ed、 vol 、 15+
p、2193(1977)に開示されているようなソー
プフリー重合体を用いることができる。
また、本発明の方法に従って製造された重合体粒子をシ
ード粒子として用い、さらに大粒径の重合体粒子を得る
こともできる。
本発明において用いることのできる界面活性剤■として
は、ハイドロフォービック・フラグメンタル・コンスタ
ント(以下H,F、Cと称す)が2以上、好ましくは3
.5以上、さらに好ましくは5以上の疎水基を2個以上
と、親水基とを有する界面活性剤である。
H,F、Cはザ・ハイドロフォービック・フラグメンタ
ル・コンスタント(The Hydrophobic 
Fragmental Con5tant、I?oel
oef F、Rekker著、 Elsevier 5
cientific Publishing Comp
any、  1977 )に従って計算される。
ここでいう疎水基とは、親水基の炭素原子と直接結合す
るか、又は親水基とエステル結合、エーテル結合、アミ
ド結合で結合した基を指し、該エステル結合、エーテル
結合、アミド結合部分を含まない部分である。
例えば、ジグリセライドの場合においては下記(1)式
中のR,、R1、が疎水基である;CH2−O−C−R
CH−0−C−R,・ ・ ・ ・ ・(1)CI(、
−0H H,F、  Cが2以上の疎水基りは、例えばCnHt
a++    HH・n  ≧4c+m1lZ@cll
=c)lc++L+t、I  HHn+ll  ≧4(
n、 mは全て整数) のようなものを挙げることができ、具体的には(CHり
+6−CH3H,F、C=9.1(CI、)?CH=C
H(CH,)?CH311,F、c=8.8(CIIZ
)l。−CH3H,F、C=6.0(CHz)6−CH
s        H,F、C=3.9のようなものを
挙げることができる。
界面活性剤Iの疎水基のH,F、  Cが2未満である
と、あるいは、疎水基の数が1個であると、物質■によ
るシード粒子の肥大化が十分に達成されない。
界面活性剤Iの疎水基のH,F、 Cの上限は特に限定
されないが、本発明の実施上、12程度までが好ましい
本発明における親水基は、非イオン性のものが好ましく
、例えば、糖基、多価アルコール基、ポリオキシエチレ
ン基、ポリオキシプロピレン基等を挙げることができる
具体的には、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエ
ート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート
、ジグリセリンジオレエート、ポリエチレングリコール
ジステアレート等を例示することができる。
界面活性剤1の分子量は5000以下であることが好ま
しい。
本発明においては、第一工程で、界面活性剤Iの溶剤で
ありかつ水100重量部に対して100重量部以上可溶
である有機溶剤(?8剤A)の存在下にシード粒子は界
面活性剤Aで膨潤される。第一工程で溶剤Aが存在しな
い場合には、第二工程で物質■を添加してもほとんど膨
潤しないことが見出されるであろう。 溶剤Aは水に任
意に溶けるものが好ましい。 溶剤Aとしては、界面活
性剤Iの種類によっても異なるが、具体的には、アセト
ン、テトラヒドロフラン;メタノール、エタノール、イ
ソプロパツール等の低級アルコール;ジメチルホルムア
ミド、ジオキサン等を挙げることができる。 このよう
な溶剤の使用量は、第一工程で用いる水の量100fi
1部に対して1〜150重量部、好ましくは10〜10
0重量部である。
本発明においては、第一工程で、シード粒子を膨潤し、
かつ界面活性剤化合物Iの溶剤である、水100重量部
に対して10重量部以下の溶解度をもつ有機物質(以下
物質Bと称す)を併用することが好ましい、 物質Bを
用いることによって第二工程Wで物質■を吸収する能力
はより大きくなる。
物質Bの水に対する溶解度が水100重量部に対して1
0重量部以上であると、シード粒子に吸収されず水相に
残存する物質Bの割合が高くなり、目的とする粒子以外
の新粒子発生の原因となる。
物質Bの水に対する溶解度は水100重量部に対して、
好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは1重量部以
下である。
このような物質としては、界面活性剤Iの種類によって
も異なるが、ジエチルフタレート、ジメチルフタレート
、ジオクチルフタレート、酢酸ブチル等のエステル類;
アミルアルコール、ヘプタツール、オクタツール等のア
ルコール頬;イソジブチルケトン等のケトン類;1−ク
ロロドデカン等のハロゲン化炭化水素; トルエン等の
芳香族化合物などの水に対する溶解度が比較的高いもの
から低いものまで広い範囲のものを用いることができる
。また、油溶性開始剤や単量体を用いることも可能であ
る。
物質Bと界面活性剤Iは同時にあるいは物質Bを先にあ
るいは界面活性剤Iを先にシード粒子に添加することが
でき、また、物質Bと界面活性剤Iを混合して添加する
こともできる。 ただし、少な(とも界面活性剤!は溶
剤Aの存在下に添加することが必須である。 より好ま
しくは、シード粒子に物質Bを吸収させ、次いで溶剤A
の存在下に界面活性剤Iを添加する。
なお、物質Bを迅速にシード粒子に吸収させるためには
、物質Bを水性分散体の形で添加することが有利である
。 この際、分散助剤としてアニオン系、ノニオン系の
界面活性剤を用いることができる。
第一工程で使用される物質Bの使用量は、界面活性剤l
及び物質Bの添加方法によっても異なるが、通常容量基
準でシード粒子の0.5〜300倍、好ましくは1〜2
00倍である。
第一工程で使用される界面活性剤Iの使用量は、界面活
性剤I及び物質Bの添加方法によっても異なるが、通常
容量基準でシード粒子の0.3〜100倍、好ましくは
0.5倍〜70倍である。
本発明において用いることのできる物’Flとしては、
構成成分の各々が水に任意に可溶でなければ溶解度の高
いものから低いものものまで随意に用いることができる
本発明において用いることのできる単量体としては、酢
酸ビニル、トリアリルイソシアヌレート、スチレン、ジ
ビニルベンゼン、メチルメタクリレート、メチルアクリ
レート、アクリロニトリル、塩化ビニル等、ブタジェン
等の共役ジオレフィンを挙げることができる。
なお、物質■を界面活性剤■を含有するシード粒子に迅
速に吸収させるためには、物質■を水性分散体の形で添
加することが有利である。この際に、分散助剤にはアニ
オン系、ノニオン系の界面活性剤を用いることができる
物質Hの使用量は、容量基準でシード粒子の通常10〜
20,000倍、好ましくは20〜l0000倍である
本発明においては、多孔性重合体粒子も得ることができ
る。これは、第二工程において物質■として単量体の他
に重合に関与しない有機物質を用いることによって可能
になる。例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、
デカン、ヘプタツール等を挙げることができる。
本発明において用いる重合開始剤は、油溶性の開始剤が
好ましい、該重合開始剤は通常用いる程度の量でよい。
油溶性開始剤としては、t−ブチルペルオキシ2−エチ
ルヘキサノエート、3,5.5−)リメチルヘキサノイ
ルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド等の存機過酸
化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、そ
の他を挙げることができる。
本発明においては、目的とする重合体粒子以外の重合物
の水相における発生を抑えるために、重合時に重合禁止
剤を使用することができる。例えば、ヒドロキシエチル
アミン、亜硝酸ナトリウム、塩化第二鉄等の水溶性重合
禁止剤を挙げることができる。
本発明において物質■を吸収して肥大化した粒子の重合
時の分散安定性を保つために、ポリビニルアルコール、
メチルセルローズ等の懸濁保護剤やアニオン系、ノニオ
ン系の界面活性剤を用いる口上が好ましい。
(実施例) 以下、本発明の実施例を挙げてさらに具体的に説明する
が、本発明がこれらに限定されるものではない。以下の
記載において「部」及び1%」はいずれも重量を基準と
したものである。
実施例1 ジエチルフタレート2.57部、水25.7部、ラウリ
ル硫酸ナトリウム0.193部を微分散し、その結果直
径約1μの小滴を有する水性分散体が得られた。この水
性分散体を、粒径0.51μのポリスチレン単分散水性
分散体(固型分濃度10%)9.65部、テトラヒドロ
フラン8.61部よりなる混合体中に添加し、系を25
°Cで70分間ゆっくり攪拌しながら分散油滴をシード
粒子に吸収させた。次に、ポリオキシエチレンソルビタ
ントリオレエート〔疎水基のH,F、  C,=8゜8
、[レオドールTW−0320J(花王■製、ポリオキ
シエチレンの重合度20))1.29部、水12.9部
、テトラヒドロフラン3.22部を一旦均質化したもの
を添加し、系を25℃で4時間にわたってゆっくりと攪
拌した。
ついで、酢酸ビニル60.0部、トリアリルイソシアヌ
レート40.0部、酢酸エチル78.0部、n−デカン
2部、L−ブチルパーオキシ−2エチルヘキサノエート
[バーフ゛チルOJ  (日本油脂社製)2.5部、ラ
ウリル硫酸ナトリウム0゜85部、水365部を微分散
し、前記シード粒子の分散体に添加した。そして25°
Cで約4時間にわたりゆっくりと攪拌し、シード粒子に
分散油滴を吸収させた。その後、ポリビニルアルコール
「ゴーセノールGH−20J(日本合成化学■製)23
.08部を水487.7部に溶解させたものを添加し、
昇温して67°Cで15時間、83°Cで5時間重合を
行った。
以上の重合によって得られたポリマー粒子は、粒子径約
3.0μの単分散粒子であった。 この実施例ではシー
ド粒子に対して約200倍はど肥大化した粒子を得るこ
とができた。
実施例2 ジエチルフタレート2.57部、水25.7部、テトラ
ヒドロフラン8.61部、ラウリル硫酸ナトリウム0.
293部を微分散し、その結果直径約1μの小満を有す
る水性分散体が得られた。この水性分散体を、粒径0.
51μのポリスチレン単分散水性分散体(固型分濃度1
0%)9.65部に添加し、25°Cで約2.5時間に
わたってゆっくりと攪拌しながら、分散油滴をシード粒
子に吸収させた。 次に「レオドールTW−0320ノ
1.29部、水12.9部、テトラヒドロフラン3.2
2部を一旦均質化したものを添加し、系を25°Cで3
時間にわたってゆっくりと攪拌した。
次いで、酢酸ビニル48.0部、トリアリルイソシアヌ
レート52.0部、酢酸エチル80.0部、「パーブチ
ルOJ2.5部、ラウリル硫酸ナトリウム0.85部、
水365部を微分散した。
この結果、分散油滴の大きさは直径1〜5μとなり、シ
ード粒子より小さくならなかった。  この分散体を先
のシード粒子の分散体に添加し、25 ”Cで2時間に
わたりゆっくりと攪拌し、シード粒子に分散油滴を吸収
させた。
その後、ポリビニルアルコール「ゴーセノールGH−2
0J 23.08部を水487.7部に溶解させたもの
を添加し、昇温しで67℃で15時間、83°Cで5時
間重合を行った。
以上の重合によって得られたポリマー粒子は、粒子径的
3.0μmの単分散粒子であった。
〔発明の効果〕
本発明の製造方法によれば、 ■ シード粒子の単分散性を維持したまま、1回の操作
で20倍〜20000倍の高い肥大化率を有する重合体
粒子得ることができる。 また、■ 本発明の製造方法
において、水に対する溶解度の低い膨潤助剤を必要とし
ないため、得られる重合体粒子は真球績である。 さら
に、■ 単量体をシード粒子より小さく微分散する必要
がないため、操作が簡便であり生産性に優れている。
■ 水に対する溶解度の低い物質から高い物質まで目的
に応じ随意に使用できるため、ボア分布コントロールや
粒径のコントロールが容易である。
本発明において得られる重合体粒子ば;■ 例えばクロ
マトグラフィー用充填剤、生物学的担体、生体医学診断
用担体、固定化酵素、液晶表示用スペーサー、静電現像
用トナー、イオン交換樹脂、塗料、粉末インクカラム充
填剤など多くの分野で使用することができ、極めて有用
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シード重合法によって重合体粒子を製造する方法
    であって; 第一工程において、ハイドロフォービック・フラグメン
    タル・コンスタントが2以上の疎水基を2個以上と親水
    基とを分子内に有する界面活性剤(以下界面活性剤 I
    と称す)を、界面活性剤 I の溶剤でありかつ水100
    重量部に対して100重量部以上可溶な有機溶剤の存在
    下に、シード粒子の水性分散体に添加し、 第二工程において、少なくとも1種以上の重合性単量体
    を含む部分水溶性物質を、第一工程で得られた水性分散
    体に添加し、重合を行うことを特徴とする重合体粒子の
    製造方法。(2)第一工程において、シード粒子を膨潤
    させることができ、かつ、界面活性剤 I の溶剤である
    水に対する溶解度が水100重量部に対して10重量部
    以下である有機物質を用いる、請求項(1)記載の方法
JP21503388A 1988-08-31 1988-08-31 重合体粒子の製造方法 Pending JPH0264104A (ja)

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JP (1) JPH0264104A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002542319A (ja) * 1999-04-09 2002-12-10 ポリマー システムズ エイエス ポリマー粒子の製造法

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