粉末状モノマーでの乳化重合

質問

乳化重合に限らず粒子状のポリマーを得る重合方法はいくつかありますが，調べた限りではすべて液体状のモノマーを使っています。粉末状のモノマーを使って粒子状ポリマーを得たい場合はどうしたらよいでしょうか？
　自分では，分散重合なら可能ではないかと思っていますが，特にそのような例を知っている方がいたら教えて下さい。
　また，乳化重合（ソープフリー含）では，難溶性の液体モノマーが使われますが，水溶性のモノマーで乳化重合は可能なのでしょうか？
　なにか知っている方，よろしくお願いします。

回答No.4

tamtaka · ベストアンサー

最近のトナーが公称数ミクロンでありそれは視認出来ますので、数百nmとなると視認できるかどうかぎりぎりの大きさなのでしょうね。

メッシュを使用して製造できるのは、開口の関係上数ミクロンオーダーまでのような気がします。

樹脂メーカーは、ポリマーを合成してから粒子を視認出来ない水分散液を製造しているところもありますので、何がしかの手法はあるとは思いますが私はその手法を知りません。

粘度調整がポイントになるのかもしれません。

モノマー粉末の粒度が均一で融解によって数百nmの粒径をとれるのならば、先に粉末を分散しておいた方が良いのかもしれません。

粉末の形状が悪くて分散が難しかったり、最適な分散剤が見つからなかったりしたら、球状の方が分散しやすいので気相で重合するなんてことも考えなければならないのでしょうかね。

分散剤も品種によって特性・能力が大きく異なるようですし。

お礼

たびたび御回答ありがとうございます。

ポリマーからの粒子化で、目標とするような粒子を得るための確立された方法があるのかどうか調べておかないといけないですね。調べてみます。ただ、あまり大掛かりな装置を必要とすることは出来ないのですが・・・。

あとはモノマーを融解状態で分散させる方法ですね。モノマーの物性・適した分散剤など。

あまり悠長にやっている時間がないので、早いところ調べて実行に移したいです。
現在は、有機溶媒中での重合を試しています。分散安定剤を使って粒子を得る方法がある程度確立されているので、モノマーはもちろん違いますが文献の追試からはじめています。

回答No.3

tamtaka

こちらは出来あがったものを使用する立場にありますが、いろいろな苦労話などを聞くことがあります。

粉末のモノマーでなぜサブミクロンの粒子の水分散液を作成しなければならないのかよくわからないのですが、最終製品としての水分散液が必要なのですか？

十数ミクロンの水分散粒子で良いのならば、溶解か融解して液状にし、分散剤を配合した水の中にステンレス紗から押し出しながら超音波振動で千切って分散するなどの手法も考えられると思います。

できるできない、特許にかかるかどうかなどは私にはわかりませんが。

補足

御回答ありがとうございます。

こちらが最終的に作成したいものは、大きさのそろった微粒子を並べることによって得られるフィルム状の薄膜です。簡単にいうと水分散液を広げて乾かすと出来ます。
そのような薄膜の機能化のためにモノマーから設計しました。他の研究とのかかわりもあるのですが、いまの構造の骨格だと粉末になってしまいます。
このモノマーを使って、大きさがそろっている・サイズが数百nmである微粒子が作りたいのです。
サイズが数百nmというのは、フィルムの特性を光学的に制御したいからで、光の波長との関わりからです。

＞十数ミクロンの水分散粒子で良いのならば、溶解か融解して液状にし、・・・

このような方法で大きさはそろうのでしょうか？また、サイズは１ミクロン以下になるのでしょうか？？こちらの方向も少し調べてみます。

回答No.2

tamtaka

> 分散重合は、モノマーが溶媒（有機溶媒）中に溶解した状態で始まると理解しています。

モノマーが溶媒を兼ねられれば溶解してなくてもOKかと。
どのような表面・内部状態となるように粒子化したいかで、取れる手法は決まると思いますが。
てっきり球状かつクリアーな樹脂粒子を作るのだと思ってました。
有機溶媒を使用すると、粒子物性が低下したり、有機溶媒の除去が困難になったりして不都合が起きませんか？

> 粉末状のモノマーでも有機溶媒には溶解するのでできるのではないかと思ったのですが・・・

その有機溶媒が乳化できるような有機溶媒でないと話にならないと思いますが。

> 乳化重合でモノマーの融点以上に加熱して分散を試みましたがうまくいきませんでした・・・。

熔融粘度をチェックしていますか？
分散してからの加熱の方が、可能性は高いのではないでしょうか。

> モノマーの親水性を向上させる・水溶性を付与する・有機溶媒中での重合（分散重合）を行う・・・などの対策を考えましたが、

親水性を向上させたりするのはいいですが、重合反応しにくくなったり、乳化しにくくなったり、融点が上昇しすぎたり、粘度が高くなりすぎたりしていませんか？

> どれが一番可能性があるのか、と思い質問してみました。

モノマーの物性と、最終的にどのような形状・状態・物性のものを作成したいか、正確に洗い出し直して見てはどうですか。
そうすると何をしなければならないか、もう少し見えてくるのではないでしょうか。

極端なことを言えば、粒子が大きくても良いのならば重合した後メッシュを通して水の中に押し出してから切り刻んでも良いですし。

お礼

御回答有り難うございました。

＞てっきり球状かつクリアーな樹脂粒子を作るのだと思ってました。

できればそのようなものを作りたいと思っています・・・。
自分で設計したモノマーを使って、サブミクロンサイズの単分散微粒子を作りたいのですが・・・、
まだまだ細かいチェックが足りないようですね。

もっとプランを煮詰めつつ、文献を探しつつ、考えようと思います。
またなにかありましたらよろしくお願いします。

回答No.1

tamtaka

> 自分では，分散重合なら可能ではないかと思っていますが・・・

モノマーが動いて次々に反応しないとポリマーにならないのではないでしょうか。
分散後加熱して液状化し、その上で反応させることができればなんとかなるかもしれませんが。

> また，乳化重合（ソープフリー含）では，難溶性の液体モノマーが使われます
が，水溶性のモノマーで乳化重合は可能なのでしょうか？

乳化にはＯ/Ｗ型とＷ/Ｏ型があるので、逆にすれば可能です。

テストでウレタンビーズをナフサの中でホモミキサーで混ぜながら作ってみたことがあります。

補足

御回答有り難うございました。
　少し補足したいと思います。
　分散重合は、モノマーが溶媒（有機溶媒）中に溶解した状態で始まると理解しています。
なので、粉末状のモノマーでも有機溶媒には溶解するのでできるのではないかと思ったのですが・・・
　ー質問の意図ー
　粉末状で得られるモノマーを重合によって粒子化したいので、その方法を探しています。
　乳化重合でモノマーの融点以上に加熱して分散を試みましたがうまくいきませんでした・・・。
　なので、モノマーの親水性を向上させる・水溶性を付与する・有機溶媒中での重合（分散重合）を行う・・・などの対策を考えましたが、
どれが一番可能性があるのか、と思い質問してみました。

　さらに何かありましたらよろしくお願いします。