专利名称：用于制备单分散聚合物颗粒的方法
技术领域：
本发明涉及在基本上单分散聚合物颗粒的制备方法上的改进。
单分散聚合物颗粒(即，具有低于10％，优选低于5％和更优选低于3％的变异系数的颗粒)早在几年前就可商购得到，在许多技术领域获得应用，例如在制药工业、在分离方法、作为调色剂、作为过滤器、作为间隔剂等。
聚合物珠粒可以通过把单体和聚合引发剂(或催化剂)扩散到在水性分散体中的聚合物种子中来生产。种子溶胀，以及在例如通过加热以激活引发剂来引发聚合之后，生产了较大的聚合物颗粒。归因于溶胀和聚合的最大体积增加是大约×5或×5以下。已故教授John Ugelstad发现，种子溶胀的能力能够增加到×125的体积增加或者甚至更高，如果在使用大量单体溶胀种子之前把具有相对低分子量和低水溶性的有机化合物分散到种子中的话。效果是基于熵，而不特定在于有机化合物的化学性质。有利的是，聚合引发剂可以用于该目的。有机溶剂例如丙酮或相对小部分的单体可以用于增强有机化合物至种子的扩散。该“Ugelsad聚合方法”(例如描述在EP-B-3905(Sintef)和US-A-4530956(Ugelstad)中)可以用于生产单分散颗粒，如果必需进行几个溶胀和聚合阶段以达到所需粒度。
WO92/16581(Cornell Research Foundation)也描述了单分散颗粒，尤其大孔聚合物珠粒的制备方法。所描述的方法使用含可溶性聚合物颗粒、单体相和水的三相乳液。三相乳液还包括乳化剂和悬浮稳定剂。聚合物颗粒经历溶胀，吸收随后聚合的单体。在该方法中，可溶性聚合物种子颗粒用作形状/尺寸调节剂和用作开孔剂。初始(即在溶胀前)颗粒具有大约0.5-10μm的直径，2-5μm是最优选的，且可通过普通工艺如乳液或分散体聚合来生产。
在Ugelstad方法的简化变型中，提高溶胀的能力可以简单通过使用低聚种子颗粒来获得，例如其中低聚物重均分子量对应于至多50单体单元或至多5000道尔顿。
描述在EP-B-3905和US-A-4530956中的方法(它的公开内容在这里引入供参考)和简化Ugelstad方法是相对复杂的和无效率的。描述在WO92/16581中的方法比在EP-B-3905和US-A-4530956中公开的那些没有特别改进。WO 92/15681的实质似乎是基本均匀尺寸的大孔聚合物珠粒的生产，大孔径通过从所得不溶性膨胀珠粒中萃取(初始)可溶性聚合物来获得。在本领域中，众所周知的是，将位阻稳定剂添加到聚合物种子的分散体聚合反应中能够用于控制珠粒的尺寸；因此，WO 92/16581的该特征似乎表示不过是将明显和公知有利的工艺特征任意引入到该发明的方法中。
对所有这些方法的改进，尤其使得更容易生产具有不同化学或物理特性的单分散聚合物颗粒的改进存在着需求。
重要的是，在水相中使用聚合位阻稳定剂以便避免在聚合阶段中所需粒度颗粒的聚结和尺寸过小的颗粒的形成。令人惊奇的是，已经发现，在其中溶胀产生尺寸在25μm以下的颗粒的情况下，粒度过小颗粒的形成通过使用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作为位阻稳定剂来基本上避免，而在溶胀产生尺寸在5μm以上的颗粒的情况下，纤维素醚可有效用作位阻稳定剂。虽然PVP能够用于稳定16μm以上的颗粒，但尤其优选用于至多16μm的颗粒。
因此，从一个方面来看，本发明提供了用于制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)有机溶剂，其中所述有机化合物是可溶的，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中或者
(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体(在所述有机化合物存在的情况下，该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍)，以及假如需要时的水溶性位阻稳定剂，假如需要时的开孔剂(porogen)，和假如需要时的聚合引发剂接触，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体；和3)在溶胀种子颗粒的水性分散体中引发所述单体聚合，特征在于在所述溶胀颗粒的众数直径(mode diameter)大于5μm的情况下，那么在聚合过程中所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水相进一步含有作为位阻稳定剂的水溶性纤维素醚。
或者特征在于在所述溶胀颗粒的所述众数直径是在1-25μm的范围内的情况下，在聚合过程中所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水相进一步含有作为位阻稳定剂的聚乙烯基吡咯烷酮。
另外，以上方法特征2)可代之以包括将种子颗粒的水性分散体与单体接触，在所述有机化合物存在的情况下，该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体分散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂。
在以上方法中，所述溶胀颗粒的众数直径优选高于15μm，在此情况下所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水性在聚合过程中进一步含有作为位阻稳定剂的水溶性纤维素醚。
在使用水溶性纤维素醚的情况下，当形成溶胀颗粒时，溶胀颗粒的众数直径优选低于200μm。
PVP优选具有10-2000KD，更优选25-1500KD，尤其30-1000KD的重均分子量。在溶胀颗粒具有在1-25μm范围下端的粒度的情况下，优选使用低分子量PVP，在溶胀颗粒具有在该范围的上端的粒度的情况下，优选使用高分子量PVP。因此，例如20-80KD，例如30KD PVP尤其适合于至多8μm的溶胀颗粒尺寸，而900-1500KD PVP尤其适合于8μm以上的溶胀颗粒尺寸。适合的这种PVP的实例包括PVP K30和PVP K90(例如从International Speciality Products和从Fluka购得)。
适合纤维素醚的实例包括烷基纤维素，优选C1-4烷基纤维素；和(羟烷基)烷基纤维素，优选(羟基-C1-4-烷基)C1-4-烷基纤维素，更优选(羟基-C1-4-烷基)甲基纤维素。一般来说，这些纤维素醚具有在10-100KD，尤其15-80KD范围内的重均分子量。这种材料可在不同程度的取代和分子量范围内商购，例如Benecel MP 333C，Benecel MP 651C，Culminal MHPC 1500，Culminal MHPC 400，Walocel MK 400 PFV和MethocelK100。当在21℃的2％水性溶液中产生50-150mPa.s的粘度纤维素醚是尤其优选的。
在本发明中，体积增加的尺寸(即，溶胀颗粒的体积与种子颗粒的体积的比率)是在30和1000倍之间。优选实施方案是，关于直径增加的相应比率不低于3.5。
应该注意的是，以上叙述的工艺步骤可代表在用于制备单分散聚合物颗粒的Ugelstad聚合方法中的最终溶胀和聚合阶段或者中间溶胀和聚合阶段。
包括单体的混合物(或单体混合物)优选以水性分散体的形式存在，当它与聚合物颗粒接触时。在聚合引发剂与聚合物颗粒的水性分散体接触的情况下，它还优选是以水性乳液的形式存在，优选还含有可聚合的或不可聚合的有机溶剂，例如醇(尤其C1-4链烷醇)，醚(尤其环醚)，酮(例如丙酮)，二烷基亚砜，二烷基甲酰胺，单体等。水混溶性溶剂，如丙酮然而是优选的。这两种乳液的液滴尺寸优选是在5μm以下，例如0.1-1μm，尤其0.3-0.6μm。这可以通过使用强力混合机，例如压力均化器(如Gaulin均化器)或者转子定子混合机来生产。可以将位阻稳定剂(如果存在的话)的全部或部分与单体一起加到种子颗粒的水性分散体；如果需要，附加的位阻稳定剂，优选以水溶液的形式添加。对于聚乙烯基吡咯烷酮，位阻稳定剂在聚合介质中的浓度优选是1-40g/L，尤其4-25g/L，对于纤维素醚，是0.1-10g/L，尤其1-5g/L。
图1表示在实施例15-17中生产的分散颗粒的溶胀程度(体积)，从水到THF和从水到乙酸丁酯。
在Ugelstad聚合方法中，初始基本上单分散的种子聚合物颗粒可方便地通过乳液聚合来生产。我们已经发现，尤其适合的初始种子颗粒可以通过在基本上无氧条件下进行该乳液聚合来生产。因此，从进一步的方面来看，本发明提供了用于制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)在基本上无氧条件下通过乳液聚合来制备单分散可溶胀的种子颗粒；2)在所述种子颗粒是非低聚物的情况下(和任选在它们是低聚物的情况下)，(a)将所述种子颗粒与包括分子量在5000道尔顿以下和在25℃溶解度低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)、阴离子表面活性剂以及任选的所述有机化合物可溶于其中的有机溶剂的水性分散体接触，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中；3)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在使用所述有机化合物的情况下，该单体水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂；和4)在连续相中在含有位阻稳定剂的水性分散体中引发所述单体的聚合。
如果必要，所得颗粒可以进一步被溶胀和聚合，以获得较大的单分散聚合物或低聚物颗粒。在这些阶段中的任一阶段中产生了具有1-25μm尺寸的溶胀颗粒的情况下，聚乙烯基吡咯烷酮优选用作位阻稳定剂，如果它产生了具有15μm以上尺寸的溶胀颗粒，纤维素醚优选用作位阻稳定剂。在所述溶胀颗粒的众数直径是5-15μm的情况下，纤维素醚还可用作位阻稳定剂。在溶胀颗粒具有在5μm以下和尤其在2μm以下粒度的情况下，以及尤其在所使用的有机化合物是聚合引发剂的情况下，适宜的是，使用C4-15烷基硫酸盐或磺酸盐，尤其十二烷基硫酸盐，例如十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，因为它可用作稳定剂和引发剂吸收促进剂。在种子颗粒具有在1μm以下的众数颗粒直径的情况下，表面活性剂尤其优选是十二烷基硫酸钠。
在单体是氨基官能化单体的情况下(或者在使用两种或多种单体和一种共聚单体是氨基官能化单体的情况下)优选在种子颗粒已经被溶胀之后添加引发剂，和因此优选使用非引发剂作为有机化合物(即，EP-B-3905的物质I)，例如物质如己二酸二辛基酯。对于这种氨基单体，引发剂优选是偶氮化合物，例如，2，2’-偶氮双-(2-甲基丁腈)或偶氮-双-二甲基戊腈。对于其它单体，尤其乙烯基单体(例如苯乙烯)和丙烯酸单体，优选使用过氧化引发剂(例如，过氧化二苯甲酰，过氧化月桂酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化新戊酸叔丁酯和尤其过氧化二辛酰)和使用该引发剂作为促进种子颗粒溶胀的有机化合物。
一般，优选使用通过加热被激活的聚合引发剂。这样，引发剂和单体可以在发生聚合的温度以下的温度被聚集在溶胀的种子颗粒内，然后将水性分散体加热到聚合发生的温度下，例如50-90℃，更一般60-85℃。在聚合的过程中，水性分散体经历了粘的状态，分散体应该尽可能温和地搅拌，但还得足够保持均匀的分散。
在最后的溶胀和聚合阶段中，优选在聚合阶段的末尾，升高温度例如到70-95℃，以便减少残留单体的数量。
在所需粒度的单分散聚合物颗粒的制备之后(可以需要两个或多个溶胀和聚合周期，例如至多10个这种周期)，聚合物颗粒的表面可以根据需要被衍生化(derivatised)，例如，通过与二官能试剂(例如二胺)反应，它可与存在于在最终聚合阶段中使用的单体中的官能团反应，用于引入所需的官能团，例如胺、羧基、环氧基、羟基等。这种官能团同样可以通过使用官能化单体或共聚单体，例如甲基丙烯酸缩水甘油酯、HEMA、MMA或氨基苯乙烯来引入。这种基团是有利的，因为所得颗粒尤其适合于在应用如组合化学、多肽合成、载体催化剂和色谱分离中的终用途。
取决于它们所需的终用途，可以涂敷(例如用金属涂层)单分散聚合物颗粒；它们可以具有键接于它们表面或沉积在孔中或在表面上的物质，例如磁性晶体、特异结合伙伴(例如抗体、抗生物素蛋白或抗生蛋白链菌素等)或催化剂；或者它们可以被发泡(例如使用发泡剂)。
溶胀和聚合阶段在物质例如表面活性剂、稳定剂、有机溶剂等的存在下(理想的是，可以从颗粒中除去它们)在水性分散体中进行。同样，在聚合反应产生交联聚合物的情况下，理想的是，去除形成种子颗粒的线性聚合物或低聚物，例如来避免在色谱法使用过程中的漏出。其中交联聚合物不溶于其中的水混溶性有机溶剂或这种溶剂的水溶液可以用于该目的。然而，在这方面，尤其适合使用乙酸丁酯，鉴于它在从Ugelsad聚合方法中去除不需要的残留物上具有令人惊奇的效果。该用途形成了本发明的另一方面。从本发明的该方面来看，提供了清洗单分散聚合物颗粒，尤其通过在水性分散体中溶胀种子聚合物或低聚物颗粒和聚合在溶胀种子颗粒内的单体产生的颗粒的方法，该方法包括使所述单分散聚合物颗粒与乙酸丁酯接触，例如通过用乙酸丁酯或它们的溶液来洗涤或冲洗。
初始聚合物种子(即，不是通过Ugelstad溶胀和聚合工艺产生的颗粒)优选通过分散或乳液聚合方法来制备，在后一种情况下，尤其优选在基本上无氧条件下(例如，在惰性汽提氛围下，例如稀有气体如氩气、氦气等)，其中在水相中的氧含量在0和5ppm之间，更尤其在0和3ppm之间，优选在0和2ppm之间，尤其在0.01和2ppm之间。这能够通过在使用前煮沸水或更优选通过用氮气吹扫气体试剂来达到。当用氮气吹扫气体试剂时，所需时间长度取决于所要吹扫的体积。例如，当吹扫2升容器时，1-50分钟的吹扫时间是优选的，尤其优选吹扫至少10分钟。
在乳液聚合中的水相含有阴离子表面活性剂稳定剂，例如C8-16烷基硫酸盐，如癸基硫酸盐，例如癸基硫酸钠。它优选以在它的临界胶束浓度之下的浓度存在。
未溶胀的初始种子优选具有在0.2-1μm，尤其0.3-0.7μm，更尤其0.4-0.6μm范围内的众数颗粒直径。这能够通过混合单体、水和表面活性剂，加热(例如到80℃)和在强力搅拌下加入引发剂来获得。由乳液聚合产生的初始种子优选是苯乙烯聚合物。后续种子可适宜为高分子的或低聚的。
在上述用于本发明方法的工艺步骤中，在聚合引发剂用作有机化合物(即，作为EP-B-2905的方法的物质I)的情况下，它优选是有机过氧化物，例如过氧新癸酸叔丁酯或更尤其过氧化二辛酰(DOP)，优选使用水、阴离子表面活性剂(优选十二烷基硫酸钠或磺酸钠)和有机溶剂，例如丙酮形成精细乳液。单体可以但不优选用作过氧化物引发剂的溶剂；如果它用作溶剂，优选的是，使用仅相对小量的单体。
一般，乳化优选使用高压混合机(例如压力均化器)或转子定子混合机来进行，以得到在0.05-5μm，更优选0.05-0.5μm，尤其0.05-0.3μm范围内的众数液滴直径。在乳化过程中，表面活性剂优选是在它的临界胶束浓度之上，例如在3-10g/L，更优选4-6g/L的浓度存在(十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度是大约2.5g/L)。然而，在聚合阶段过程中，表面活性剂优选在它的临界胶束浓度之下，例如以低于1.5g/L，适宜0.1-1.0g/L存在。这能够通过在乳液形成之后但在聚合引发之前例如用水稀释来获得。供选择的是，所需的浓度可以通过在乳液形成之后但在聚合引发之前例如用水或位阻稳定剂的溶液稀释来获得。作为另外供替代的选择，所需浓度可以通过在乳液形成之前添加位阻稳定剂的适当稀释的溶液来实现。
在有机化合物被聚合物种子颗粒吸收的过程中，分散体的温度优选保持在20和50℃之间，因为在较低的温度下会发生沉淀和在较高的温度下会形成新颗粒。一般来说，25℃±2℃的温度是优选的。
在该吸收阶段过程中，优选搅拌分散体。吸收所需的时间取决于种子直径、有机化合物的数量和性质、乳液液滴尺寸以及表面活性剂和有机溶剂的数量和性质。一般，1-5天，更尤其2-3天的期间是足够的。在有机化合物是引发剂的情况下，重要的是，吸收至少基本上是完全的，以便避免尺寸外(out-of-size)的颗粒。
在有机化合物吸收过程中在分散体中的有机溶剂浓度适宜为5-15w/w％。
在本发明方法中使用的单体和共聚单体优选是乙烯基单体(例如，苯乙烯)、丙烯酸单体和甲基丙烯酸酯单体以及与这些可共聚的单体，例如苯乙烯、二乙烯基苯(DVB)、乙基乙烯基苯、乙烯基吡啶、氨基-苯乙烯、甲基-苯乙烯、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、乙烯基苄氯(VBC)、乙烯基氯(VC)、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、乙基-甲基-苯乙烯、对氯苯乙烯、2，4-二氯苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲基乙酯、马来酸、马来酸酐、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、富马酸、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯和丙烯腈。
在本发明的方法中，初始聚合物种子(例如由乳液聚合物方法制备的)是聚合物。尤其优选的是，初始聚合物种子是苯乙烯均或共聚物，例如苯乙烯均聚物或苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。最优选的是，由乳液聚合制备的初始种子是均聚物，尤其聚苯乙烯。由其它工艺，例如分散体聚合制备的初始种子可以是均聚物或共聚物，以及可以是低聚或高分子的。这种种子众数直径一般是1-10μm，任选含有一些交联剂。另一方面，通过乳液聚合生产的、在本发明中使用的初始种子直径一般低于或等于大约1μm。
中间种子可以是聚合物或低聚物种子。在整个申请中，低聚物用来指具有低重均分子量(例如至多5000道尔顿，例如1000-4000D，尤其1500-3000D)的聚合物，例如对应于至多50，更尤其10-25个单体单元。低聚物种子具有的优点是它们的溶胀能力一般比长链聚合物大得多。
对于在溶胀之前例如具有大约1μm或1μm以上的众数颗粒直径的中间或大尺寸种子，理想的是引入链转移剂，例如Ugelstad在US-A-4186120中描述的卤化链烷烃。这具有在聚合阶段生产出具有双峰型分子量分布的聚合物的优点。低分子量组分导致了在聚合阶段中生产的颗粒具有较高的溶胀能力以用于后续溶胀和聚合阶段。
作为使用链转移剂的替代方案，在低聚物生产中可以使用高引发剂浓度。关于这方面，可以使用US-A-4530956(Ugelstad)的工艺，它的公开内容引入供参考。
还优选在水相中包括水溶性聚合抑制剂(例如碘化钾)以防止颗粒的成核。
在需要多孔产物的情况下，那么优选至少在最终溶胀和聚合阶段中，应该在溶胀种子颗粒中引入开孔剂。开孔剂能够用作在聚合阶段中不聚合和能够在聚合之后从颗粒中除去从而产生多孔颗粒的有机物质。开孔剂也能够用作发泡剂-用这种物质浸渍的颗粒在加热时因开孔剂蒸发而膨胀。适合开孔剂的实例包括有机酸、醇、酯、芳族溶剂、具有至多12个碳的任选取代的脂族烃类，例如甲苯、环己醇、乙酸丁酯、丙烷、戊烷、环戊烷、环丁烷、庚烷、甲基氯、乙基氯、二氯二氟甲烷等。甲苯和正庚烷是优选的，尤其以1∶10-10∶1，更尤其1∶4-4∶1的体积比。开孔剂适宜以与单体的混合物引入。
通过使用开孔剂的结合物，它们当中的至少一种是用于在聚合阶段生产的聚合物的溶剂和至少一种不是用于该聚合物的溶剂，有可能在所得多孔颗粒中获得了理想的孔尺寸分布。因此，例如，甲苯能够用作乙烯基聚合物(例如苯乙烯)的溶剂开孔剂和正庚烷用作非溶剂开孔剂。在本特定上下文中的术语“溶剂”的使用不是用来在意义上传达该溶胀颗粒能够完全溶解于该溶剂中，或者溶胀颗粒完全不能溶解在非溶剂开孔剂中。因此，两种类型的开孔剂的结合物能够在所得多孔颗粒中达到所需的孔尺寸分布。开孔剂结合物的使用形成了本发明的另一个方面。从本发明的该方面来看，提供了用于制备多孔单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)其中所述有机化合物可溶解的有机溶剂，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中，或者(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在所述有机化合物存在的情况下，该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及假如需要添加水溶性位阻稳定剂，假如需要添加开孔剂，和假如需要添加聚合引发剂；和3)引发在溶胀种子颗粒的水性分散体中的所述单体的聚合，特征在于所述溶胀种子颗粒含有至少两种开孔剂，其中的至少一种是在步骤(3)中生产的聚合物的溶剂和至少一种不是在步骤(3)中生产的聚合物的溶剂。
在此方面，直径增加的比率优选大于或等于4.5。
一般，交联单体(如二乙烯基苯)能够用作扩散到种子中的单体的0-100w/w％，例如至少30％用于生产多孔颗粒和至多0.5％用于生产高度可溶胀的颗粒。
在多孔颗粒和许多其它颗粒的制备中，有必要包括交联剂或另外使用作为单体或共聚单体的具有一个以上聚合位点的化合物，例如具有一个以上可聚合的碳-碳双键的化合物，例如二烯如二乙烯基苯，或化合物如二甲基丙烯酸己二醇酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯和二乙烯基苄醚。尤其理想的是，根据本发明生产的单分散聚合物颗粒是30-100％二乙烯基苯，更尤其60-95％，特别是70-90％，更特别是75-82％(其中百分数是按照二乙烯基苯单体残基相对于总单体残基的重量计)。
已经发现，Ugelstad方法尤其能够有效地用于生产官能化或可官能化的单分散颗粒，在至少一个溶胀阶段，优选最后阶段中分散到种子中的单体包括至少两种丙烯酸或甲基丙烯酸或酯单体，更优选至少一种是甲基丙烯酸缩水甘油酯。因此从另一个方面来看，本发明提供了用于制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)其中所述有机化合物可溶解的有机溶剂，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中，或者(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在所述有机化合物存在的情况下，该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂；和3)在溶胀种子颗粒的水性分散体中引发聚合所述单体，特征在于所述单体包括至少两种丙烯酸或甲基丙烯酸或酯单体，更优选至少一种是甲基丙烯酸缩水甘油酯。
在该方面，直径增加的比率优选大于或等于4.5。
变异系数(CV)以百分数测定为CV＝100×标准偏差/平均值其中平均值是平均颗粒直径，标准偏差是粒度的标准偏差。CV优选是按照主众数(mode)计算，即通过将单众数分布曲线拟合到所测定的粒度分布。因此，在众数粒度之上或之下的一些颗粒可以在计算中被折扣，例如可以以总颗粒数(即可测定的颗粒)的大约90％，更通常大约99％为基准。这种CV的测定可以用Coulter Counter Channelizer256粒度分析仪来进行。
通过以下非限制性实施例来进一步说明本发明的实施方案。
实施例1多孔交联聚苯乙烯颗粒，30μm1400g水、84g过氧化二辛酰(DOP)、140g丙酮和7g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有380kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段MantonGaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，178.1g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用21.9g的种子悬浮液，它含有19.8g水和2.1g低聚物颗粒。
在25℃搅拌3天后，180.8g的活化种子颗粒中加入含有1683g水、0.6g十二烷基硫酸钠(SDS)、2.6g的Methocel K100(HPMC＝羟丙基甲基纤维素)、117g的80％二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在生产DVB中的其它副产物]、223g的开孔剂(体积比1∶2的甲苯∶正庚烷)的乳液。乳液在第一段中在330kg/cm2下和在第二段中在50kg/cm2下均化6-7分钟。
在25℃下溶胀15小时之后，将5.3g的methocel K100溶解在788g的水中的溶液加入到反应器中。分散体然后在70℃下聚合10小时。形成了具有30μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
通过浮选法从液相中分离颗粒，排出液相。颗粒然后用2升的甲醇通过搅拌1小时随后沉降来清洗。在沉降后，排出液相，加入新甲醇(2升)，重复所述工序4次。颗粒悬浮液然后经100μm筛布筛分。然后，颗粒悬浮液用6升乙酸丁酯，随后用6.7升甲醇进行膜渗滤。最后，颗粒用2升甲醇通过沉降和排出液相最低3次来清洗。
终产物是在没有杂质的透明液相中的30μm聚合物颗粒。
实施例2多孔丙烯酸系颗粒，30μm1400g水、84g DOP、140g丙酮和7g SDS在第一段具有380kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，88.4g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用9.6g的种子悬浮液，它含有8.75g水和0.85g低聚物颗粒。
在25℃搅拌3天后，89g的活化种子颗粒中加入含有844g水、1.3g的Methocel K100、44.9g二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)、11.4g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、113g的开孔剂(体积比1∶1的环己醇∶乙酸丁酯)的乳液。该混合物用Ultra Turrax在最高速度下乳化10分钟。
在25℃下溶胀2小时之后，将0.4g的碘化钾(KI)溶解在395g的水中的溶液加入到反应器中，分散体然后在50℃下聚合1小时，在60℃下聚合3小时和在70℃下聚合1小时。形成了具有30μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例3固体聚苯乙烯颗粒，20μm1400g水、84g DOP、140g丙酮和7g SDS在第一段具有380kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，159g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用43.9g的种子悬浮液，它含有39.7g水和4.2g低聚物颗粒。
在25℃搅拌2天后，184.4g的活化种子颗粒中加入含有836g水、1.5g的Methocel K100、348.8g苯乙烯的乳液。该乳液在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化4-5分钟。
在25℃下溶胀2小时之后，将3g的methocel K100溶解在427g的水中的溶液加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时和在70℃下聚合9小时。形成了具有20μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例4固体交联聚苯乙烯颗粒，54μm1400g水、42g DOP、222g丙酮和7g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，159g的乳液中加入颗粒直径为9.5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用17.6g的种子悬浮液，它含有16.6g水和1g低聚物颗粒。
在25℃搅拌3天后，146.3g的活化种子颗粒中加入含有1198g水、2.5g的Methocel K100、228g苯乙烯、7.3g 65％DVB的乳液。该乳液在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化5-6分钟。
在25℃下溶胀1小时之后，将0.5g的methocel K100和0.5g KI溶解在500g的水中的溶液加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时和在70℃下聚合9小时。形成了具有54μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例5固体交联聚苯乙烯颗粒，15μm1400g水、84g DOP、140g丙酮和7g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，75.8g的乳液中加入颗粒直径为3.2μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用22g的种子悬浮液，它含有20g水和2g低聚物颗粒。
在25℃搅拌1天后，85g的活化种子颗粒中加入含有784g水、1.25gSDS、204.3g苯乙烯、0.37g 80％DVB的乳液。该乳液在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化4-5分钟。
在25℃下溶胀5小时之后，将15g的PVP K90(聚乙烯基吡咯烷酮)和0.4g碘化钾溶解在702g的水中的溶液加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时和在70℃下聚合9小时。形成了具有15μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例6多孔交联聚苯乙烯颗粒，4.5μm4970g水、248.5g DOP和24.85g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化25分钟。
在均化后，3947.6g的乳液中加入颗粒直径为1μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用1691.2g的种子悬浮液，它含有1555.2g水和136.0g低聚物颗粒。
在25℃搅拌20小时后，5126.2g的活化种子颗粒中加入含有4257g水、26.47g SDS、536.5g PVP K-30、2988.7g的62.5％DVB、1991.7g苯乙烯和4727.0g的开孔剂(甲苯)的乳液。该乳液在第一段中在380kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化30分钟。
在25℃下溶胀20小时之后，将42026.4g的水加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时，在70℃下聚合4小时和在80℃下聚合2.5小时。形成了具有4.5μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例7多孔交联聚苯乙烯颗粒，2.8μm2630g水、214.4g DOP和291.9g丙酮和14.73g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化25分钟。
在均化后，2994.6g的乳液中加入颗粒直径为0.5μm的单分散聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用341.3g的种子悬浮液，它含有290.4g水和50.9g聚合物颗粒。
在25℃搅拌20小时后，3032.6g的活化种子颗粒悬浮液中加入含有43375.1g水、31.42g SDS、1412.7g PVP K-30、2989.6g的62.9％DVB、1998.2g苯乙烯和4780.7g的开孔剂(甲苯)的乳液。该乳液在第一段中在380kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化60分钟。
在25℃下溶胀20小时之后，将42379.7g的水加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时，在70℃下聚合4小时和在80℃下聚合2.5小时。形成了具有2.8μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例8多孔交联聚苯乙烯颗粒，2.6μm1548g水、16g PVP K-30、2.4g SDS、176.6g 63％DVB、44g苯乙烯、204.6g的开孔剂(甲苯)和5.6g 2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)(AMBN)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化35分钟。
在均化后，1013.4g的乳液中加入颗粒直径为0.65μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用40.4g的种子悬浮液，它含有36.8g水和3.58g低聚物颗粒。
在25℃下溶胀20小时之后，将8g的PVP K-30和0.8g碘化钾溶解在794g的水中的溶液加入到反应器中，分散体然后在60℃下聚合1小时，在70℃下聚合4小时和在80℃下聚合2.5小时。形成了具有2.6μm的颗粒直径的单分散悬浮液。
实施例9初始种子颗粒的制备，0.5μm280g苯乙烯用500ml 10wt％氢氧化钠萃取，然后用水洗涤到pH7，然后用氩气吹扫10分钟。在2L反应器中，将1400g水和0.53g硼砂加热到80℃，蒸发掉100g水以去除氧。然后加入0.56g癸基硫酸钠在50ml沸水中溶液并搅拌10分钟，然后加入洗过和基本上无氧的苯乙烯，并搅拌15分钟。然后加入在100ml沸水中的0.84g过二硫酸钾。该混合物在80℃在氩气氛围下保持13小时。形成了颗粒直径0.5μm的聚合物颗粒的单分散悬浮液。
实施例10具有胺基的固体甲基丙烯酸系颗粒，6μm900g水、90g DOP、90g丙酮和5.4g SDS在第一段具有380kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化6-7分钟。
在均化后，77.0g的乳液中加入颗粒直径为1μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用14.5g的种子悬浮液，它含有13.2g水和1.3g低聚物颗粒。
在25℃搅拌1天后，83.3g的活化种子颗粒中加入864.6g水、2.0gSDS、158.9g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、45.4g甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和22.7g二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)。
在25℃下溶胀15小时之后，将788g的水加入到反应器中，分散体然后在70℃下聚合6小时。然后，将38.4g乙二胺加到反应器中，然后使反应继续进行18小时。形成了颗粒直径6μm的单分散悬浮液。
实施例11核和壳颗粒，10μm步骤11200g水、120g DOP、240g丙酮和7.2g的SDS在在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化7-8分钟。
在均化后，83g的乳液中加入颗粒直径为2μm的单分散聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用7.9g的种子悬浮液，它含有6.5g水和1.4g聚合物颗粒。
在25℃搅拌1天后，通过在真空下蒸发去除丙酮，71g的活化种子颗粒中加入907g水、2.1g SDS、138.4g甲基苯乙烯、34.6g 55％DVB。
在25℃下溶胀20小时之后，0.4g KI溶解在647g水中的溶液加入到反应器中，然后在70℃聚合5小时(核)。然后该批料冷却到25℃。
步骤2取550g的步骤1的悬浮液，该含水液体中加入0.1g Methocel J 75MS(羟丙基甲基纤维素)，0.05g的KI和0.1g的SDS溶解在230g水中的溶液。向该批料加入15.6g MMA、12.5g的GMA和3.1g的EDMA的混合物。
在25℃搅拌2小时之后，将温度升到65℃1小时和进一步升到70℃5小时。最终混合物是单分散的，含有直径大约10μm的颗粒。
实施例12具有氯基的固体聚苯乙烯颗粒，200μm1370g水、82g DOP和205g丙酮和8.2g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，166g的乳液中加入颗粒直径为71μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用79g的种子悬浮液，它含有71.2g水和7.8g低聚物颗粒。
在25℃搅拌2天之后，222g的活化种子颗粒中加入含有1583g水、8.5gMethocel K100、124.4g苯乙烯、3g 62.8％DVB、58.5g乙烯基苄氯(VBC)的乳液。该乳液在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化5-6分钟。
在25℃下溶胀1小时之后，温度上升到60℃1小时和进一步上升到70℃10小时。形成了颗粒直径为200μm的单分散悬浮液。
实施例13含有胺官能团的多孔交联聚苯乙烯颗粒，30μm1500g水、119g双(2-乙基己基)己二酸酯、152g丙酮和8g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，499g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有8g的低聚物颗粒和85g水的93g种子悬浮液。
在45℃搅拌1天后，将96.9g的含有活化种子颗粒的种子悬浮液加入到含有798.3g水、1.2g的Methocel K100、0.3g十二烷基硫酸钠、34.74g的80％二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、52.8g苯乙烯、4.2g的2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)和205.7g甲苯的1097.7g乳液中。该乳液在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化8-9分钟。
在25℃下溶胀0.5小时之后，加入299.8g水、0.5g Methocel K-100、0.1g十二烷基硫酸钠和5.1g 4-氨基-苯乙烯的混合物，溶胀继续进行另外3小时。然后将506.2g水和3.37g Methocel K-100加到反应器中。分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合17小时，获得了直径30μm的颗粒的悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。
实施例14含有胺官能团的多孔交联聚苯乙烯颗粒，30μm850g水、110.50g双(2-乙基己基)己二酸酯、141.95g丙酮和4.25g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化8-9分钟。
在均化后，102.68g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有1.71g的低聚物颗粒和26.2g水的27.21g种子悬浮液。
在45℃搅拌24小时后，将87.06g的含有活化种子颗粒的种子悬浮液加入到含有1035.84g水、1.58g的Methocel K100、0.5g十二烷基硫酸钠、53.41g的80％二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、56.07g苯乙烯、6.71g的2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)、269.41g甲苯和12.56g的4-氨基-苯乙烯的1436.08g乳液中。在乳液与4-氨基-苯乙烯混合之前，该乳液在没有添加4-氨基-苯乙烯的情况下在第一段中在400kg/cm2下和在第二段中在100kg/cm2下均化8-9分钟。
在27℃下溶胀1小时之后，然后将473.69g水和3.16g Methocel K-100加到反应器中。分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合10小时，获得了直径30μm的颗粒的悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。
实施例15含有胺官能团的交联聚苯乙烯颗粒，32μm1380g水、179g双(2-乙基己基)己二酸酯、230g丙酮和7g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化10-12分钟。
在均化后，292g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有7g的低聚物颗粒和72g水的79g种子悬浮液。
在45℃搅拌1天后，将52.5g的含有活化种子颗粒的种子悬浮液加入到含有0.9g的Methocel K100、0.3g十二烷基硫酸钠(SDS)、2.1g的二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、174.1g苯乙烯、58.7g氨基苯乙烯和12.9g的2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)的850.5g乳液中。该混合物通过使用Ultra Turax混合机乳化10分钟。
在27℃下溶胀1小时之后，将281.6g水和1.9g Methocel K-100加到反应器中。分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合10小时，获得了直径32μm的颗粒的悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。对分别分散在水、乙酸丁酯和四氢呋喃中的颗粒测量直径。
实施例16含有胺官能团的交联聚苯乙烯颗粒，35μm1380g水、179g双(2-乙基己基)己二酸酯、230g丙酮和7g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化10-12分钟。
在均化后，292g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有7g的低聚物颗粒和72g水的79g种子悬浮液。
在45℃搅拌1天后，将52.2g的含有活化种子颗粒的种子悬浮液加入到含有0.9g的Methocel K100、0.3g十二烷基硫酸钠(SDS)、5.9g的二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、166.0g苯乙烯、63.0g氨基苯乙烯和12.9g的2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)的850.5g乳液中。该混合物通过使用Ultra Turax混合机乳化10分钟。
在27℃下溶胀1小时之后，将281.6g水和1.9g Methocel K-100加到反应器中。分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合10小时，获得了直径35μm的颗粒的悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。对分别分散在水、乙酸丁酯和四氢呋喃中的颗粒测量直径。
实施例17含有胺官能团的交联聚苯乙烯颗粒，35μm1380g水、179g双(2-乙基己基)己二酸酯、230g丙酮和7g十二烷基硫酸钠(SDS)在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化10-12分钟。
在均化后，292g的乳液中加入颗粒直径为5μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有7g的低聚物颗粒和72g水的79g种子悬浮液。
在45℃搅拌1天后，将52.2g的含有活化种子颗粒的种子悬浮液加入到含有0.9g的Methocel K100、0.3g十二烷基硫酸钠(SDS)、8.8g的二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、167.3g苯乙烯、58.7g氨基苯乙烯和12.9g的2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)的850.5g乳液中。该混合物通过使用Ultra Turax混合机乳化10分钟。
在27℃下溶胀1小时之后，将281.6g水和1.9g Methocel K-100加到反应器中。分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合10小时，获得了直径35μm的颗粒的悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。对分别分散在水、乙酸丁酯和四氢呋喃中的颗粒测量直径。
元素分析显示3.0wt％氮含量和0.38wt％氧含量。
实施例18胺官能化颗粒用羧基和酰胺官能团的进一步官能化在甲醇中的5g在实施例17中生产的颗粒用二噁烷(3×180ml)洗涤。将2.07g丁二酸酐加入到二噁烷悬浮液中(96g)。加热该混合物，在40℃机械搅拌3小时。颗粒用二噁烷(2×200ml)、甲醇(100ml)和二噁烷(200ml)洗涤。Ir波谱显示了在1750-1650cm-1的宽峰，表明了酰胺和羧酸基团的形成。
干燥颗粒的元素分析显示2.5wt％的氮含量和9.3wt％的氧含量。这表明胺转换率接近100％。
实施例19胺官能化颗粒用酰胺官能团的进一步官能化在甲醇中的5g实施例17生产的颗粒用二噁烷(3×180ml)洗涤。将4.23g溴代乙酸溴化物和3.0g二异丙基乙基胺加到二噁烷悬浮液中(79g)。该混合物在20℃机械搅拌1小时。颗粒用二噁烷(2×150ml)、具有20％水和1g二异丙基乙基胺(150ml)和二噁烷(2×150ml)洗涤。
Ir波谱显示了在1685cm-1的峰，表明了酰胺基团形成。
干燥颗粒的元素分析显示13.2wt％的溴含量，表明96％的转换率。
实施例20
多孔交联聚苯乙烯颗粒，5.0μm2020.0g水、202.0g DOP、202.0g丙酮和10.10g SDS在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton Gaulin均化器中均化10分钟。
在均化后，1429.3g的乳液中加入颗粒直径为0.9μm的单分散低聚苯乙烯颗粒的种子悬浮液。使用含有341.1g水和31.7g低聚物颗粒的372.8g种子悬浮液。
在25℃搅拌23小时后，581.3g的活化种子悬浮液中加入含有7053.9g水、18.0g的Methocel K-100、883.0g的80％二乙烯基苯(DVB)[即，80wt％的DVB，20wt％的乙基乙烯基苯和在DVB生产中的其它副产物]、168.1g甲苯和525.6g正庚烷的乳液。该乳液在第一段具有400kg/cm2和在第二段具有100kg/cm2的两段Manton 6aulin均化器中均化10分钟。
在25℃下溶胀20小时之后，将3234.2g水和35.9g Methocel K-100加到反应器中，分散体然后在60℃聚合1小时和在70℃聚合10小时，形成了直径为5μm的单分散悬浮液。
颗粒如在实施例1中所述那样清洗。
权利要求
1.制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)其中所述有机化合物可溶解的有机溶剂，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中，或者(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体，在所述有机化合物存在的情况下该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及假如需要时的水溶性位阻稳定剂，假如需要时的开孔剂，和假如需要时的聚合引发剂接触，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体；和3)引发在溶胀种子颗粒的水性分散体中的所述单体聚合，其特征在于，在所述溶胀颗粒的众数直径大于5μm的情况下，那么在聚合过程中所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水相进一步含有作为位阻稳定剂的水溶性纤维素醚，或者其特征在于在所述溶胀种子颗粒的所述众数直径是在1-25μm的范围内的情况下，在聚合过程中所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水相进一步含有作为位阻稳定剂的聚乙烯基吡咯烷酮。
2.权利要求1中所要求的方法，其中重均分子量10-2000KD的聚乙烯基吡咯烷酮用作所述位阻稳定剂。
3.权利要求1和2的任一项中所要求的方法，其中聚乙烯基吡咯烷酮用作位阻稳定剂和所述溶胀种子颗粒的众数直径为至多16μm。
4.权利要求1中所要求的方法，其中在聚合过程中所述溶胀种子颗粒的水性分散体的水相进一步含有作为位阻稳定剂的水溶性纤维素醚的情况下，所述溶胀种子颗粒的众数直径大于15μm。
5.权利要求1或权利要求4中所要求的方法，其中羟丙基甲基纤维素用作所述位阻稳定剂。
6.权利要求5中所要求的方法，其中所述羟丙基甲基纤维素是Methocel K-100。
7.权利要求1、4、5或6的任一项中所要求的方法，其中分子量10-100KD的纤维素醚用作所述位阻稳定剂。
8.制备多孔单分散聚合物颗粒的方法，所述方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)其中所述有机化合物可溶于其中的有机溶剂，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中，或者(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在所述有机化合物存在的情况下该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂；和3)在溶胀种子颗粒的水性分散体中引发所述单体聚合，其特征在于所述溶胀种子颗粒含有至少两种开孔剂，其中的至少一种是在步骤(3)中生产的聚合物的溶剂和至少一种不是在步骤(3)中生产的聚合物的溶剂。
9.权利要求8中所要求的方法，其中所述开孔剂包括甲苯和正庚烷。
10.制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)在基本上无氧条件下通过乳液聚合来制备单分散可溶胀的种子颗粒，其中阴离子表面活性剂用作乳化剂，所述可溶胀的种子颗粒具有在0.2-1μm范围内的众数颗粒直径；2)在所述种子颗粒是非低聚物的情况下(和任选在它们是低聚物的情况下)，(a)将所述种子颗粒与包括分子量在5000道尔顿以下和在25℃溶解度低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)、阴离子表面活性剂以及任选的所述有机化合物可溶于其中的有机溶剂的水性分散体接触，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中；3)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在使用所述有机化合物的情况下该单体水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂；和4)在连续相中在含有位阻稳定剂的水性分散体中引发所述单体的聚合。
11.权利要求10中所要求的方法，其中在步骤(1)中水相的氧含量是在0和1ppm之间。
12.权利要求1-11的任一项中所要求的方法，其中所述单体包括至少30wt％的二乙烯基苯。
13.权利要求1-12中任一项所要求的方法，其中所述有机化合物是过氧化二辛酰。
14.制备单分散聚合物颗粒的方法，该方法包括1)或者(a)形成包括以下组分的水性分散体(i)单分散可溶胀的种子聚合物(或低聚物)颗粒，(ii)包含分子量在5000道尔顿以下和在25℃下水溶性低于10-2g/L的有机化合物(例如聚合引发剂)的液滴，(iii)阴离子表面活性剂，和任选的(iv)其中所述有机化合物可溶于其中的有机溶剂，和(b)让所述有机化合物扩散到所述种子颗粒中，或者(a)形成包括单分散可溶胀的种子低聚物颗粒和优选阴离子表面活性剂的水性分散体；2)使种子颗粒的水性分散体与单体接触，在所述有机化合物存在的情况下该单体的水溶性比所述有机化合物高至少10倍，以及让所述单体扩散到所述种子颗粒中以形成溶胀种子颗粒的水性分散体，以及如果需要添加水溶性位阻稳定剂，如果需要添加开孔剂，和如果需要添加聚合引发剂；和3)在溶胀种子颗粒的水性分散体中引发所述单体聚合，其特征在于所述单体包括至少两种丙烯酸或甲基丙烯酸或酯单体，更优选至少一种是甲基丙烯酸缩水甘油酯。
15.权利要求12中所要求的方法，其中甲基丙烯酸缩水甘油酯用作所述单体。
16.权利要求1-15的任一项中所要求的方法，其中当单体是氨基官能的单体时(或者当使用两种或多种单体以及一种共聚单体是氨基官能化单体时)，如果存在的话，所述有机化合物是非引发剂和聚合引发剂是在所述种子颗粒已经被溶胀之后添加。
17.权利要求16中所要求的方法，其中所述非引发剂是己二酸二辛酯。
18.权利要求16或权利要求17中所要求的方法，其中所述聚合引发剂是2，2’-偶氮双(2-甲基丁腈)。
19.权利要求1-18的任一项中所要求的方法，其中所述阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠。
20.权利要求1-19的任一项中所要求的方法，其中所述单分散聚合物颗粒随后被涂敷、浸渍或衍生化。
21.清洗单分散聚合物颗粒、尤其通过在水性分散体中溶胀种子聚合物(或低聚物)颗粒和聚合在溶胀种子颗粒内的单体所生产的颗粒的方法，该方法包括使所述单分散聚合物颗粒与乙酸丁酯接触。
全文摘要
用于制备单分散聚合物颗粒的方法,它是通过使单体与包括单分散可溶胀种子聚合物/低聚物的水性分散体接触,和在位阻稳定剂的存在下引发聚合来形成的。所得溶胀种子颗粒以颗粒众数直径来表征。
文档编号C08F265/00GK1362973SQ0080704
公开日2002年8月7日 申请日期2000年4月10日 优先权日1999年4月9日
发明者A·乔格达尔, E·M·阿克思奈斯, G·弗奴姆, A·E·默特比尔格, R·诺达尔, H·派特尔森, T·塔尼比, S·M·斯塔勒, E·温格, F·K·汉森, S·S·诺德博, O·A·奥尼, A·T·比尔格, J·O·彼乔谷姆, T·艾林森, J·伍格斯塔德 申请人:迪纳尔帕蒂克勒斯有限公司