JP2005054023A - Method for producing polymer particles - Google Patents
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Abstract
【課題】 粒子径が小さいながらも粒度分布がシャープなポリマー粒子を製造する新たな方法を提供する。
【解決手段】 ポリマー粒子の製造方法は、
ポリマーおよびポリマー易溶性溶媒を含んで成るポリマー溶液からポリマー粒子を製造する方法であって、
ポリマー溶液およびポリマー難溶性溶媒をマイクロミキサーに供給する工程、および
マイクロミキサーにてポリマー溶液および難溶性溶媒を混合し、ポリマー粒子を相分離させる工程
を含む。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for producing polymer particles having a small particle size but a sharp particle size distribution.
A method for producing polymer particles includes:
A method for producing polymer particles from a polymer solution comprising a polymer and a polymer-soluble solvent, comprising:
Supplying a polymer solution and a polymer poorly soluble solvent to the micromixer, and mixing the polymer solution and the poorly soluble solvent in the micromixer to phase-separate the polymer particles.
[Selection figure] None
Description
本発明は、マイクロミキサーを使用して、ポリマーおよびポリマー易溶性溶媒を含んで成るポリマー溶液からポリマー粒子を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polymer particles from a polymer solution comprising a polymer and a polymer-soluble solvent using a micromixer.
ポリマー粒子、例えばポリスチレンの粒子が粒度分布計数装置、異物検査装置、血球計数装置の校正・性能評価等に使用されている。そのようなポリマー粒子に要求される特性には、種々のものがあるが、例えば粒子径が小さく、且つ、粒子径が揃っている(即ち、粒度分布がシャープである)ということが必要とされる場合がある。例えば、ポリスチレン粒子を粒度計数装置に使用する場合、そのような特性が特に重要となる。 Polymer particles such as polystyrene particles are used for calibration / performance evaluation of particle size distribution counters, foreign substance inspection devices, blood cell counters, and the like. There are various properties required for such polymer particles. For example, it is required that the particle size is small and the particle size is uniform (that is, the particle size distribution is sharp). There is a case. For example, such properties are particularly important when polystyrene particles are used in a particle size counter.
ポリマー粒子は、種々の方法で製造される。例えば、乳化重合や懸濁重合によって、重合時に粒状形態のポリマーを得る方法がある。このような方法でポリマー粒子を連続的に製造する場合、小さい粒径を有するポリマー粒子を得るために、撹拌機を高速で長時間回転して重合することが行われている。しかしながら、供給する液体の流量、割合、温度、撹拌速度等の種々のパラメーターを適切に選択したとしても、均一な混合を達成するのは容易ではなく、満足できるほどに制御された粒度分布を有するポリマー粒子を必ずしも得ることができない。 The polymer particles are produced by various methods. For example, there is a method of obtaining a granular polymer during polymerization by emulsion polymerization or suspension polymerization. When polymer particles are continuously produced by such a method, in order to obtain polymer particles having a small particle size, polymerization is performed by rotating a stirrer at a high speed for a long time. However, even if various parameters such as the flow rate, ratio, temperature, and stirring speed of the liquid to be supplied are properly selected, it is not easy to achieve uniform mixing and has a satisfactorily controlled particle size distribution. Polymer particles cannot always be obtained.
このような問題点を解決すべく、ミクロ多孔膜体を介して分散相となる液体を連続相中に圧入することにより微細粒子を製造する方法が開示されている(特許文献1参照)。この方法では、所定の細孔径分布を有する多孔質膜、例えばガラス多孔質の膜を使用している。このような方法では、目的とするポリマー粒子の寸法に応じた所定の細孔径分布を有する多孔質膜を予め準備する必要がある。従って、目的とするポリマー粒子の寸法が変わると、別の多孔質膜を準備する必要があり、融通性に欠けるという問題がある。
本発明は、粒子径が小さいながらも粒度分布がシャープなポリマー粒子を製造する新たな方法を提供することを課題とし、好ましくは、上述のポリマー粒子の製造方法と比較して融通性を有する方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a new method for producing polymer particles having a small particle size but a sharp particle size distribution, and preferably a method having flexibility as compared with the above-described method for producing polymer particles. It is an issue to provide.
上記課題は、相分離法によってポリマー粒子を製造するに際して、マイクロミキサーを使用することにより解決されることが見出された。本明細書において、「相分離法」とは、ポリマー粒子を構成するポリマーを、それを溶解し得る溶媒(そのような溶媒を、以下、「ポリマー易溶性溶媒」または単に「易溶性溶媒」とも呼ぶ)に一旦完全に溶解してポリマー溶液を得、そのようなポリマー溶液を、ポリマーを溶解し難いまたは実質的に溶解しない溶媒であって、易溶性溶媒と相溶性の溶媒(そのような溶媒を、以下、「ポリマー難溶性溶媒」または単に「難溶性溶媒」とも呼ぶ)と混合して、溶媒同士を相互に溶解することによってポリマーを溶媒中で過飽和状態にしてポリマー核を発生させ、そして、そのポリマー核を成長させてポリマー粒子を得るプロセスを意味する。このような相分離法は、ポリマー溶液と難溶性溶媒とを混合することによって実施できる。 It has been found that the above problems are solved by using a micromixer when producing polymer particles by a phase separation method. In this specification, the “phase separation method” means that a polymer constituting polymer particles is dissolved in a solvent capable of dissolving the polymer (hereinafter, such a solvent is also referred to as “polymer readily soluble solvent” or simply “easily soluble solvent”). Once dissolved completely to obtain a polymer solution, and such a polymer solution is a solvent in which the polymer is difficult to dissolve or substantially insoluble, and is compatible with a readily soluble solvent (such a solvent). Are hereinafter referred to as “polymer poorly soluble solvent” or simply “hardly soluble solvent”) to dissolve the solvents with each other to supersaturate the polymer in the solvent to generate polymer nuclei, and , Meaning the process of growing the polymer core to obtain polymer particles. Such a phase separation method can be carried out by mixing a polymer solution and a hardly soluble solvent.
従って、本発明は、
ポリマーおよびポリマー易溶性溶媒を含んで成るポリマー溶液からポリマー粒子を製造する方法であって、
ポリマー溶液およびポリマー難溶性溶媒をマイクロミキサーに供給する工程、および
マイクロミキサーにてポリマー溶液および難溶性溶媒を混合し、ポリマー粒子を相分離させる工程
を含んで成る、ポリマー粒子の製造方法を提供する。尚、ポリマー溶液は、ポリマーをポリマー易溶性溶媒に溶解することによって調製する。
Therefore, the present invention
A method for producing polymer particles from a polymer solution comprising a polymer and a polymer-soluble solvent, comprising:
Provided is a method for producing polymer particles, comprising the steps of: supplying a polymer solution and a hardly polymer-soluble solvent to a micromixer; and mixing the polymer solution and the hardly soluble solvent in the micromixer to phase-separate the polymer particles. . The polymer solution is prepared by dissolving the polymer in a polymer-soluble solvent.
マイクロミキサーを使用する相分離を用いる本発明のポリマー粒子の製造方法は、シャープな粒度分布を有するポリマー粒子を簡易に製造することができる。 The method for producing polymer particles of the present invention using phase separation using a micromixer can easily produce polymer particles having a sharp particle size distribution.
本明細書において、マイクロミキサーとは、混合すべき2種の流体をそれぞれ微小部分に分割して、分割した微小量の流体を隣接状態に保持することによって、2種の流体がこれらの相互拡散によってこれらが混合するのと同等の効果を得ることができるミキサーを意味する。そのようなマイクロミキサーの流体の流路は、通常500μm以下、好ましくは100μm以下の相当直径を有する。そのように分割された一方の流体の微小部分は、そのように分割された他方の流体の微小部分と隣接して上述のように拡散混合(またはミクロ混合)するが、実際には、これらの間で拡散混合に加えて機械的混合(またはマクロ混合)も生じ得るが、マイクロミキサーにおいては拡散混合が支配的である。本明細書におけるマイクロミキサーは、それに固有の構造的特徴によって形成されると理論的に考えられる微小部分としての後述するマイクロセグメントの代表長さが特定の値より小さいものが好ましい。 In the present specification, the micromixer is used to divide two fluids to be mixed into minute parts, and hold the divided minute amounts of fluids in an adjacent state, thereby allowing the two fluids to interdiffuse. Means a mixer that can achieve the same effect as mixing them. The flow path of the fluid of such a micromixer usually has an equivalent diameter of 500 μm or less, preferably 100 μm or less. The microparts of one fluid so divided are diffusively mixed (or micromixed) as described above adjacent to the microparts of the other fluid so divided. In addition to diffusive mixing, mechanical mixing (or macro mixing) can also occur, but in micromixers, diffusive mixing is dominant. The micromixer in this specification is preferably such that the representative length of a microsegment, which will be described later, as a minute portion that is theoretically considered to be formed by structural characteristics unique to the micromixer is smaller than a specific value.
上述のようなマイクロミキサーは、近年注目を集めつつあり、例えば、「Microreactors New Technology for Modern Chemistry」(Wolfgang Ehrfeld、Volker Hessel、Holger Loewe著、WILEY−VCH社、2000年発行、特に43〜46頁)等に詳細に記載されており、これらのミキサーを、本発明の方法においてマイクロミキサーとして使用できる。尚、ここに説明されているマイクロミキサーの一例(2種類の流体AおよびBを混合する態様)を図1〜図5に示している。このようなマイクロミキサーは、例えば固体基板上にマイクロテクノロジーを利用した微細加工技術によって製造できる。 Micromixers such as those described above have been attracting attention in recent years, for example, “Microreactors New Technology for Modern Chemistry” (Wolfang Ehrfeld, Volker Hessel, published by Holger Loewe, company WILY-CH, 43, WILY-V These mixers can be used as micromixers in the method of the present invention. An example of the micromixer described here (a mode in which two types of fluids A and B are mixed) is shown in FIGS. Such a micromixer can be manufactured by, for example, a fine processing technique using microtechnology on a solid substrate.
図1に示したマイクロミキサーは流体を流路内で衝突させるもので、ここではT字型の流路が用いられている。2種の流体AおよびBが衝突することによってそれぞれが微小部分に分割され、これらが相互に隣接した状態で保持される。図示したようなマイクロミキサーは、流路の容積が小さいときに混合するのに有用である。 The micromixer shown in FIG. 1 causes a fluid to collide in a flow path, and here, a T-shaped flow path is used. When two kinds of fluids A and B collide, each of them is divided into minute portions, and these are held adjacent to each other. A micromixer as shown is useful for mixing when the volume of the flow path is small.
図2に示したマイクロミキサーは、霧化等の手法により形成した微小部分としての、流体AおよびBの微小滴を相互に拡散させて相互に隣接させて流体を接触させるものである。この場合、非常に小さい微小部分を得ることができるので、大きな接触界面積を得ることができる。 The micromixer shown in FIG. 2 is one in which microdroplets of fluids A and B, which are microparts formed by a technique such as atomization, are diffused from each other so as to be adjacent to each other and contact the fluid. In this case, since a very small minute part can be obtained, a large contact interface area can be obtained.
図3に示したマイクロミキサーは、流体AおよびBを微小幅を有する分割流路に供給し、その流路から垂直方向に流れる相互に隣接する多数の微小幅の副流(それぞれaおよびbで示す)を微小部分として形成し、これらが相互に接触するようにすることによって2種の流体の微分接触的な拡散混合を行うものである。図示するように、流体Aの分割流路は櫛状であり、櫛状の流体Bの分割流路と交互に位置し、流体Aの流路に隣接して流体Bの流路が位置するようになっている。 The micromixer shown in FIG. 3 supplies fluids A and B to a divided flow path having a minute width, and a large number of mutually adjacent subflows having a minute width flowing in the vertical direction from the flow paths (a and b respectively). Is formed as a minute portion, and these are brought into contact with each other, thereby performing differential contact diffusion mixing of two kinds of fluids. As shown in the figure, the divided flow paths of the fluid A are comb-shaped, are alternately positioned with the divided flow paths of the comb-like fluid B, and the flow path of the fluid B is positioned adjacent to the flow path of the fluid A. It has become.
図示した分割流路の直ぐ上に、分割流路の延在方向と垂直な方向に微小幅で延在するスリットを有するプレートを配置し、その結果、図3(b)に示すように、微小幅(m)の副流aおよびbが垂直方向に細長くマイクロセグメントとして形成される。尚、スリットの微小幅をnとして図示している。このような微分接触型のマイクロミキサーでは、図3(b)に示すように、マイクロセグメントの幅mをその代表長さとして考える。尚、各分割流路を形成する壁の厚さは、流路の幅に比べて小さいので流路の幅をマイクロセグメントの代表長さmと考えて差し支えない。 A plate having a slit extending in a minute width in a direction perpendicular to the extending direction of the divided flow path is disposed immediately above the divided flow path shown in the figure. As a result, as shown in FIG. Sidestreams a and b having a width (m) are elongated in the vertical direction and formed as microsegments. Note that the minute width of the slit is shown as n. In such a differential contact type micromixer, as shown in FIG. 3B, the width m of the micro segment is considered as the representative length. In addition, since the thickness of the wall which forms each division | segmentation flow path is small compared with the width | variety of a flow path, you may consider the width | variety of a flow path as the representative length m of a micro segment.
図4に分割・合一型のマイクロミキサーのメカニズムを、模式的にミキサー内の流体の流れをその流れ方向に垂直な断面で示す。流体AおよびBは、相互に隣接するようにストリームとして供給され(図4(a)参照)、それが、半分の量の流体Aおよび流体Bを含むストリームに上下に分割され(図4(b)参照)、その後、必要に応じて分割されたストリームの形状が変えられ(図4(c)参照)、分割ストリームを一体に合流させて相互に隣接するようにし(図4(d)参照)、次に、これを、先と同様に上下に分割し(図4(e)参照)、次に必要に応じて分割したストリームの形状を変え(図4(f)参照)、分割ストリームを一体に合流させて相互に隣接するようにし(図4(g)参照)、・・・・・、というように、これらの分割・合一の工程を繰り返すことによって、微小部分としてのマイクロセグメントが相互に隣接した状態で多数形成される。このタイプのマイクロミキサーは、分割・合一(又は合流)型のミキサーであり、液体の分割→合一→再分割→再合一→・・・・を繰り返すことによってマイクロセグメントを形成する。 FIG. 4 schematically shows the mechanism of the split / union type micromixer in a cross section perpendicular to the flow direction of the fluid in the mixer. Fluids A and B are supplied as a stream so as to be adjacent to each other (see FIG. 4 (a)), which is divided up and down into a stream containing half the amount of fluid A and fluid B (FIG. 4 (b)). After that, the shape of the divided stream is changed as necessary (see FIG. 4C), and the divided streams are merged together so as to be adjacent to each other (see FIG. 4D). Next, this is divided up and down in the same manner as before (see FIG. 4 (e)), then the shape of the divided stream is changed as necessary (see FIG. 4 (f)), and the divided streams are integrated. So that they are adjacent to each other (see FIG. 4 (g)), and so on. Many are formed in the state adjacent to. This type of micromixer is a split / union (or merging) type mixer, and forms microsegments by repeating liquid division → union → repartition → reunion →...
図5に示したマイクロミキサーは、図4に示したメカニズムを有する具体的なマイクロミキサーの一部分を模式的に示すものである。図示したマイクロミキサーは、特開20002−346353号公報に開示されているものである。図示するように、2つの対向する開口部50およびその間に位置する仕切部51、ならびに2つの開口部を結ぶ方向に対して垂直な方向に等距離で延在するチャンネル部53を有する分割セクション54を複数有する穿孔プレート52−1〜4が複数(図示した態様では4枚)、図示するように開口部50の位置がその直上および直下で重ならず、互い違いとなるように液密状態で重ねられている。即ち、流体は、穿孔プレートの分割セクション54以外の部分を流れることはなく、プレート間から漏れ出ることがないようになっている。
The micromixer shown in FIG. 5 schematically shows a part of a specific micromixer having the mechanism shown in FIG. The illustrated micromixer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 20002-346353. As shown in the figure, a
図示した態様では、穿孔プレート52は厚さを省略しているが、実際ある程度の厚さを有する。その結果、開口部50は、プレートの下面に位置し、仕切部51は、その上のプレートとの間で厚さ方向にわたって存在する。対向する開口部50を経てプレート上に流入する流体は、仕切部51の存在のために、直接接触することなく、2つのチャンネル部(または溝部)53に分かれて流れ(この時は相互に接触する)、チャンネル部の端部の上方に位置する上の穿孔プレートの開口部50を経てその穿孔プレートの分割セクション内に流入するようになっている。
In the illustrated embodiment, the
図6に、図5の穿孔プレート52−1およびその上の穿孔プレート52−2の一部分を示す。分割セクション54の機能は、穿孔プレート52−1の開口部50−1および50−2を経てその下方から流入して来る2つのストリーム(XおよびY)を仕切部51およびチャンネル53によってそれぞれ2つに分割し(X/2とX/2およびY/2とY/2)、分割された半分のストリーム同士(X/2とY/2)を一緒にしてそれぞれのチャンネルの端部からその上方に位置する穿孔プレート52−2の開口部50−1および50−2を経て上方に位置する穿孔プレート上の空間に送り出す機能を有する。即ち、各分割セクション54は、そこに流入する流体を分割する機能、図示した態様では、流入する2種の流体をそれぞれ半分にして、分割した半分同士を合流させて次の分割セクションに送り出す機能を有する。
FIG. 6 shows a portion of the perforation plate 52-1 of FIG. 5 and the perforation plate 52-2 thereon. The function of the dividing
図5に示すように、最も下に位置する、穿孔プレート52−1の下方には、プレート56が配置されている。プレート56は、それから直上の穿孔プレート52−1まで実質的に垂直に延在する隔壁(簡単のため図示しないが、部分57の箇所から垂直に延在)を有し、ミキサーに供給される流体A(図面にて流れを実線で示す)は、プレート56と穿孔プレート52−1との間の空間部をプレート52−1の開口部50−1(図面では手前側の開口部)に向かって流れ、供給される流体B(図面にて流れを点線で示す)はプレート52−1の開口部50−2(図面では向こう側の開口部)に向かって流れて、それぞれの開口部を経て穿孔プレート52−1の分割セクション54に入る。
As shown in FIG. 5, a
穿孔プレート52−1の分割セクション54に流入した流体AおよびBは、それぞれ分割セクション54で2つのストリームに分割され、分割された流体同士が各チャンネル53の端部から上方に位置する穿孔プレート52−2の開口部を経て、穿孔プレート52−2の分割セクション54に入り、同様に再び分割される。以下、分割・合一型のマイクロミキサーにおけるマイクロセグメントの代表長さの考え方について説明する。このように、図5のマイクロミキサーでは、穿孔プレートをN枚重ねることによって、流体は2N分の1に分割されることになる。上述のように重ねた穿孔プレートの上方からマイクロミキサー内で分割された流体がマイクロミキサーの出口から流出する。この場合、出口の断面(即ち、流体の流れ方向に対して垂直な面)を上述のように分割されたセグメントが流出する。従って、各セグメントが占める面積は、出口の断面積をセグメントの数で割った値、即ち、[断面積]/2Nとなる。各セグメントは微細に分割された状態で相互に隣接するので、各セグメントは実質的に正方形の断面を有すると仮定できる。このようなセグメントの一辺の長さを分割・合一型のマイクロミキサーのマイクロセグメントの代表長さと呼び、その値は、([断面積]/2N)1/2となる。
The fluids A and B flowing into the divided
本発明の方法では、マイクロミキサーにおいて、ポリマー溶液および難溶性溶媒の微少量同士を混合する必要がある。そのためには、形成されるマイクロセグメントの代表長さは小さいのが好ましい。例えば、図3に示す微分接触型のマイクロミキサーの場合では、これらの液体が通過するマイクロミキサー内の分割流路の幅に代表されるマイクロセグメントの代表長さは、一般的に1〜150μm、例えば約40μmである。分割・合一型のマイクロミキサーおけるマイクロセグメントの代表長さについても、同様である。マイクロミキサー内での液体の流れ(例えば図3の副流、図5の分割セクション内の流れ)は、層流状態であるのが好ましい。 In the method of the present invention, it is necessary to mix a minute amount of the polymer solution and the hardly soluble solvent in the micromixer. For that purpose, it is preferable that the representative length of the formed micro-segment is small. For example, in the case of the differential contact type micromixer shown in FIG. 3, the typical length of the microsegment represented by the width of the divided flow path in the micromixer through which these liquids pass is generally 1 to 150 μm, For example, it is about 40 μm. The same applies to the representative length of the microsegment in the split / unified micromixer. The liquid flow in the micromixer (eg, the side flow in FIG. 3 and the flow in the split section in FIG. 5) is preferably in a laminar flow state.
本発明の方法で使用するのに特に好ましいマイクロミキサーとしては、以下のものを例示できる:
インスティテュート・フュール・マイクロテクニック・マインツ社(Institut fur Mikrotechnik Mainz GmbH, Germany)の刊行物に記載されたマイクロミキサー、セルラー・プロセス・ケミストリー社(Cellular Process Chemistry GmbH, Frankfurt/Main)のセレクト(Selecto;商標)、シトス(Cytos;商標)として販売されているもの;
WO96/12540、WO96/12541、特表2001−521816号公報、特開2002−18271号公報、特開2002−58470号公報、特開2002−90357号公報、特開2002−102681号公報等に記載されたマイクロミキサー。
Particularly preferred micromixers for use in the method of the present invention include the following:
Micro-mixer, Cellular Process Chemistry GmbH / ur Trade Select (trademark) of Cellular Process Chemistry (Fr.) ), Sold as Cytos ™;
WO96 / 12540, WO96 / 12541, JP-T-2001-521816, JP-A-2002-18271, JP-A-2002-58470, JP-A-2002-90357, JP-A-2002-102681 and the like Micro mixer.
また、上記以外に、流路の幅が1mm程度ではあるが、流路中に2種類の連続したパターンの傾斜をつけた、インスティテュート・フュール・マイクロテクニック・マインツ社製のキャタピラー型のマイクロミキサーが知られており、これも、本発明の方法に使用できる。なお、これらのマイクロミキサーの材質は、相分離に際して存在する物質、特に使用する溶媒およびポリマーに対して安定であるものを適宜選択し得る。 In addition to the above, there is a caterpillar type micromixer manufactured by the Institute, Fur, Microtechnics, Mainz, Inc., which has a flow path width of about 1 mm, but has two continuous patterns in the flow path. This is also known and can be used in the method of the present invention. The materials of these micromixers can be appropriately selected from materials that are stable with respect to substances present during phase separation, particularly solvents and polymers used.
本発明の製造方法に使用できるマイクロミキサーは、上述のように流体部分を微小部分に分割できる限り、好ましくは上述のような代表長さを有するマイクロセグメントを形成できる限り、特に限定されるものではない。 The micromixer that can be used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as the fluid portion can be divided into minute portions as described above, and preferably as long as the microsegment having the representative length as described above can be formed. Absent.
上記インスティテュート・フュール・マイクロテクニック・マインツ社のマイクロミキサーの中で入手が容易であり、IMMミキサーと一般的に呼ばれている、Standard Slit Interdigital Micro Mixerを用いた場合について、図7を用いて以下に説明する。図7は、このIMMミキサーを図示したものである。このマイクロミキサーは、先の図3に示したミキサーを具体化したものである。図7のマイクロミキサーは、混合エレメント1、マイクロミキサー上部2及びマイクロミキサー下部3からなる。図7においては、これらの部品を分解した状態で記載しているが、実際の使用においては、これらを組み立てて一体化して使用する。
FIG. 7 is used to describe the case of using the Standard Slit Interdigital Micro Mixer, which is easily available among the above-mentioned Institute, Fleet, Microtechnique, and Mainz micromixers and is generally called an IMM mixer. Explained. FIG. 7 illustrates this IMM mixer. This micromixer embodies the mixer shown in FIG. The micromixer shown in FIG. 7 includes a mixing
図7の混合エレメント1は、表面に微細加工によって分割された流路が構成されている。混合エレメント1の一例を図8に示す。図8の混合エレメントは、図8に示した形状の溝によって混合エレメントの両側から分割された櫛状の流路が形成されている。ここに、ポリマー溶液Aおよび難溶性溶媒Bを導入することによって、多数の副流(それぞれaおよびb)が得られる。
The mixing
上記分割された流路の1つ当たりの幅(図3の櫛の歯の幅に相当し、マイクロセグメントの代表長さに対応)は、混合の観点から100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることが更に好ましい。下限値は特に限定されるものではないが、製造上、数μmのオーダーである。また、流路の深さは特に限定されるものではないが、例えば、数10〜約500μmとすることができる。 The width of each of the divided flow paths (corresponding to the width of the comb teeth in FIG. 3 and corresponding to the representative length of the microsegment) is preferably 100 μm or less, and 50 μm or less from the viewpoint of mixing. More preferably. The lower limit is not particularly limited, but is on the order of several μm in production. Moreover, the depth of the flow path is not particularly limited, but may be several tens to about 500 μm, for example.
上記混合エレメント1の分割された流路は、エレクトロニクス技術において用いられている微細加工技術を適用することによって形成することができる。流路の形成方法は特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴムを材料としてソフトリソグラフィと呼ばれる方法を用いて製造する方法、ガラスを材料に用いてフッ酸等を用いたウェットエッチングによって製造する方法等を挙げることができる。
The divided flow path of the mixing
図7中のミキサー上部2は、2つの注入口4及び一つの排出口5が設けられている。注入口4は、注入流路7に続いており、注入流路7の終端部は、混合エレメント流路端部9につながっている。また、上記排出口5は、排出流路8に続いており、排出流路8の終端部は、上記ミキサー上部の底面の略中央部に設けられたスリット6を形成している。上記マイクロミキサーが組み立てられた場合、スリット6は、混合エレメント1の略中央に接する。これによって、混合エレメント1上の流路とスリット6とが連結された流路を形成する。
The mixer
上記マイクロリアクター下部3は、混合エレメント1を固定するための凹部を有する。上記凹部に混合エレメント1が固定されることによって、隙間なく分割された流路が形成され、良好に相分離を行うことができる。
The microreactor lower part 3 has a recess for fixing the mixing
上記混合エレメント1、マイクロミキサー上部2及びマイクロミキサー下部3を組み立てると、順に、注入口4、注入流路7、混合エレメント流路端部9、混合エレメント1上の分割された流路、スリット6、排出流路8、排出口5という経路で連結された流路が形成されるものである。ここで、スリット6が混合の場となる微小空間となる。
When the mixing
図7に示したIMMミキサーによって相分離を行う場合は、以下の方法に従って行うことができる。まず、後述するポリマー溶液A及び難溶性溶媒Bをそれぞれ別の注入口4から一定の圧力で注入する。注入において脈動が発生すると、相分離により生じたポリマー粒子が微細な流路中で堆積して詰まりを生じ、連続的に相分離を行うことを阻害する場合があり得るため、シリンジポンプや高速液体クロマトグラフィーに用いられるポンプのような脈動のないものを用いることが好ましい。
When the phase separation is performed by the IMM mixer shown in FIG. 7, it can be performed according to the following method. First, a polymer solution A and a hardly soluble solvent B, which will be described later, are injected at a constant pressure from
上記注入口4から送り込まれたポリマー溶液は、上記注入流路7を通じて、上記混合エレメント流路端部9へと送られる。混合エレメント流路端部9へと送り込まれたポリマー溶液Aは、注入圧力によって、それぞれ混合エレメント1上の分割された流路中を混合エレメントの両端から中央方向へと流れ、この結果、多数の上昇する副流aが得られる。同様に、他方の注入口4から送りこまれた難溶性溶媒Bからも多数の上昇する副流bが得られる。これらの副流は、相互に異なる液体の副流が隣接した状態で上昇する。
The polymer solution fed from the
上記多数の副流は、スリット6の微小空間で接触することにより、混合が進行して相分離が生じる。相分離は微小空間で生じるため、相分離温度などの条件を制御することが容易であり、また、多くの副流がほぼ同時に接触するため、攪拌を行わなくてもポリマー溶液と難溶性溶媒とが充分に混合されるためエネルギー効率が良い。また、一定速度でこれらの液体を注入し続けることによって相分離を行うため、連続操作によって相分離を行うものであり、相分離条件を一定に保つことも容易である。
The large number of substreams come into contact with each other in the minute space of the
このように相分離が生じる微小空間の体積は、例えば、マイクロリットルオーダーである10μLとすることができるが、特に限定されるものではない。上記微小空間で接触した2つの溶液はスリット6へと流入する。このスリットへ流入する際に混合が更に行われる。上記スリットの幅は混合の効率を考慮すると500μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下、特に好ましくは70μm以下である。尚、この幅の下限値は、他の制約、例えばスリットを形成する方法で決定される。
The volume of the minute space in which phase separation occurs in this way can be, for example, 10 μL on the order of microliters, but is not particularly limited. The two solutions in contact with each other in the minute space flow into the
液体を注入する速度は、微小空間の堆積の体積、流路の幅、供給する液体の種類、温度等にもよるが、例えば10mL/分〜1.5L/分の流量にすることができる。10mL/分未満であると、相分離速度が遅くなることがあり、、効率的な相分離を行うことができないことがある。また、生成するポリマー粒子が堆積して液体の流動を阻害するおそれがある。1.5L/分を超えると、流量を一定に制御することが困難になる場合があり、マイクロミキサーに対して高い圧力がかかるため好ましくない場合がある。 The rate at which the liquid is injected depends on the volume of deposition in the minute space, the width of the flow path, the type of liquid to be supplied, the temperature, and the like, but can be a flow rate of 10 mL / min to 1.5 L / min, for example. If it is less than 10 mL / min, the phase separation rate may be slow, and efficient phase separation may not be performed. Moreover, there is a possibility that the polymer particles to be deposited accumulate and obstruct liquid flow. If it exceeds 1.5 L / min, it may be difficult to control the flow rate at a constant level, which may be undesirable because a high pressure is applied to the micromixer.
上記相分離を行う温度は、用いる材料が、凍結、沸騰、分解などのように相分離に対して悪影響を及ぼすことが生じなければ、特に限定されるものではない。例えば、相分離温度は、用いる溶媒の融点〜85℃とすることができる。スリット6を通過した反応溶液は、排出経路8を経て排出口5から、マイクロリアクター外に排出され、適切な容器に補集される。このようにして得られるポリマー粒子は、必要に応じて、後述する後処理(例えばポリマー粒子の機械的分離)を行うことができる。
The temperature at which the phase separation is performed is not particularly limited as long as the material used does not adversely affect the phase separation such as freezing, boiling, and decomposition. For example, the phase separation temperature can be set to the melting point of the solvent used to 85 ° C. The reaction solution that has passed through the
本発明で用いられるポリマーは、それに対する易溶性溶媒および難溶性溶媒の双方が存在し、相分離法を実施できる限り、特に限定されない。ポリマーを易溶性溶媒に溶解させた溶液に難溶性溶媒を添加して相分離させることによってポリマー粒子を得ること自体は、一般的によく知られており、当業者であれば、目的とするポリマーに対し、易溶性溶媒および難溶性溶媒の選択を行い、これらが混合した状態でポリマーが析出するための相分離の操作条件の設定を適宜実施することができる。例えばポリスチレンの場合では、易溶性溶媒としてテトラヒドロフラン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等を使用でき、また、難溶性溶媒として水を使用できる。 The polymer used in the present invention is not particularly limited as long as both a readily soluble solvent and a hardly soluble solvent are present and a phase separation method can be carried out. It is generally well known that polymer particles are obtained by adding a poorly soluble solvent to a solution in which a polymer is dissolved in a readily soluble solvent and causing phase separation. On the other hand, it is possible to select a readily soluble solvent and a hardly soluble solvent, and appropriately set operation conditions for phase separation for the polymer to precipitate in a mixed state. For example, in the case of polystyrene, tetrahydrofuran, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide or the like can be used as a readily soluble solvent, and water can be used as a hardly soluble solvent.
尚、難溶性溶媒および/またはポリマー溶液、特に難溶性溶媒は、分散安定剤を含むのが好ましい場合がある。これは、相分離によって生成するポリマー粒子が2次凝集することを防止し、均一な粒度分布を達成するのを助長できる。具体的には、スルホコハク酸ジイソオクチルナトリウム等の分散安定剤を使用することができる。 Incidentally, it may be preferable that the hardly soluble solvent and / or the polymer solution, particularly the hardly soluble solvent, contain a dispersion stabilizer. This can prevent secondary aggregation of the polymer particles produced by phase separation and help achieve a uniform particle size distribution. Specifically, a dispersion stabilizer such as diisooctyl sodium sulfosuccinate can be used.
上記マイクロミキサー中の相分離によって得られたポリマー粒子を含む溶媒は、必要に応じて、後処理を行うことができる。この後処理は、生成したポリマー粒子を溶媒から分離する処理、ポリマー粒子が分散媒を置換する処理等であってよい。具体的には、遠心分離、濾過、乾燥、溶媒置換等の操作を用いることができる。 The solvent containing the polymer particles obtained by phase separation in the micromixer can be post-treated as necessary. This post-treatment may be a treatment for separating the produced polymer particles from the solvent, a treatment for replacing the dispersion medium with the polymer particles, or the like. Specifically, operations such as centrifugation, filtration, drying and solvent replacement can be used.
本発明の方法により、平均粒子径が従来の方法で製造したものよりも小さく、かつ、粒度分布がシャープなポリマー粒子を得ることができる。例えば、その粒子径は、数nm〜数十μmのオーダーである。そのため、本発明の方法によって得られたポリマー粒子は、例えば粒度分布計数装置に用いるのに適している。 By the method of the present invention, polymer particles having an average particle size smaller than that produced by a conventional method and a sharp particle size distribution can be obtained. For example, the particle diameter is on the order of several nanometers to several tens of micrometers. Therefore, the polymer particles obtained by the method of the present invention are suitable for use in, for example, a particle size distribution counter.
以下本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is hung up and demonstrated in more detail, this invention is not limited only to these Examples.
実施例1
スルホコハク酸ジイソオクチルナトリウム(商品名:AOT、和光純薬社製)0.7重量部を脱イオン水99.3重量部に溶解し、AOT溶液を得た。ポリスチレン(PS)(商品名:Polystyrene、アルドリッチ(Ardrich)社製)0.4重量部をテトラヒドロフラン(THF)99.6重量部に溶解し、ポリマー溶液を得た(「PS溶液」とも呼ぶ)。マイクロミキサー(商品名:YM−1、山武社製、図5に示したタイプ)にAOT溶液およびPS溶液をマイクロシリンジポンプ(商品名:IC3220、KD Scientific社製)を用いて、総流量30mL/min(AOT溶液流量:PS溶液流量=88:12)で供給して20℃にて相分離を実施し、ポリマー粒子を得た。
Example 1
0.7 part by weight of diisooctyl sodium sulfosuccinate (trade name: AOT, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 99.3 parts by weight of deionized water to obtain an AOT solution. A polymer solution was obtained by dissolving 0.4 parts by weight of polystyrene (PS) (trade name: Polystyrene, manufactured by Ardrich) in 99.6 parts by weight of tetrahydrofuran (THF) (also referred to as “PS solution”). Using a microsyringe pump (trade name: IC3220, manufactured by KD Scientific) with a micromixer (trade name: YM-1, manufactured by Yamatake Corporation, type shown in FIG. 5), a total flow rate of 30 mL / It supplied by min (AOT solution flow rate: PS solution flow rate = 88: 12), phase-separated at 20 degreeC, and the polymer particle was obtained.
尚、使用したミキサーは、図5に示したタイプのマイクロミキサーであり、図6に示す穿孔プレート52を11枚重ねたものであり、マイクロミキサーの出口面積は5×106μm2であり、従って、マイクロセグメントの代表長さは、22μmである。各穿孔プレートは、厚さ0.8mmであり、最上段のものは分割セクション54を1個有し、以下、一段下がる毎に分割セクションの数が1個ずつ増加していく。尚、最下段の穿孔プレート52−1は11個の分割セクションを有し、この穿孔プレートの開口部50を経て各流体が11個のフラクションとしてそれぞれ各分割セクション54に入り、入った各フラクションは、それぞれの分割セクションにおいて更に2つのフラクションに分割される。分割セクションにおいて、開口部50は直径0.4mmであり、双方のチャンネル部53の最外部間の距離(k1)は2.0mmであり、開口部の最外部間の距離(k2)は1.2mmであり、チャンネル部の深さは0.4mmである。
The mixer used is a micromixer of the type shown in FIG. 5, which is a stack of 11
得られたポリマー粒子の粒度分布を粒子径測定装置(LA−920、堀場製作所社製)を用いて測定した。ポリマー粒子の平均粒子径は、0.14μmであり、変動係数は28.9%であった。 The particle size distribution of the obtained polymer particles was measured using a particle size measuring device (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.). The average particle diameter of the polymer particles was 0.14 μm, and the coefficient of variation was 28.9%.
比較例1
実施例1と同様にしてAOT溶液およびPS溶液を調製した。次に、ガラスビーカーにAOT溶液26重量部を入れ、マグネットスターラーを用いて100rpmの回転速度で撹拌し、PS溶液4重量部を2秒で添加し、相分離させてポリマー粒子を得た。実施例1と同様に、ポリマー粒子の粒度分布を測定した。その結果、ポリマー粒子の平均粒子径は、17.8μmであり、変動係数は57.1%であった。
Comparative Example 1
An AOT solution and a PS solution were prepared in the same manner as in Example 1. Next, 26 parts by weight of the AOT solution was placed in a glass beaker, stirred at a rotational speed of 100 rpm using a magnetic stirrer, 4 parts by weight of the PS solution was added in 2 seconds, and phase separation was performed to obtain polymer particles. Similar to Example 1, the particle size distribution of the polymer particles was measured. As a result, the average particle size of the polymer particles was 17.8 μm, and the coefficient of variation was 57.1%.
実施例2
総流量を50mL/minとした以外は、実施例1を繰り返した。ポリマー粒子の平均粒子径は、0.16μmであり、変動係数は34.9%であった。
Example 2
Example 1 was repeated except that the total flow rate was 50 mL / min. The average particle diameter of the polymer particles was 0.16 μm, and the coefficient of variation was 34.9%.
実施例3
マイクロミキサーとして、微分接触型のマイクロミキサー:図7のIMMミキサー(インスティテュート・フュール・マイクロテクニック・マインツ社製)を使用し、各液をそれぞれ5mL/min(AOT溶液流量:PS溶液流量=7:3)で供給して、実施例1を繰り返した。このミキサーによって形成されるマイクロセグメントの代表長さに対応する分割流路の幅(実質的にmに対応)は40μmであり、スリットの幅nは60μmである。ポリマー粒子の平均粒子径は、0.16μmであり、変動係数は26.0%であった。
Example 3
As a micromixer, a differential contact type micromixer: IMM mixer (manufactured by Institute, Futur, Microtechnique, Mainz) shown in FIG. Example 1 was repeated, feeding in 3). The width of the divided flow path (substantially corresponding to m) corresponding to the representative length of the microsegment formed by this mixer is 40 μm, and the width n of the slit is 60 μm. The average particle size of the polymer particles was 0.16 μm, and the coefficient of variation was 26.0%.
実施例4
総流量を10mL/minとした以外は、実施例3を繰り返した。ポリマー粒子の平均粒子径は、0.11μmであり、変動係数は23.4%であった。
Example 4
Example 3 was repeated except that the total flow rate was 10 mL / min. The average particle diameter of the polymer particles was 0.11 μm, and the coefficient of variation was 23.4%.
本発明は、粒度分布がシャープなポリマー粒子を簡便に製造できる。従って、そのようなポリマー粒子を用いることによって、粒度分布計数装置、異物検査装置、血球計数装置の校正・性能評価等を高精度で実施できる。 The present invention can easily produce polymer particles having a sharp particle size distribution. Therefore, by using such polymer particles, calibration / performance evaluation of a particle size distribution counter, a foreign substance inspection device, a blood cell counter, etc. can be performed with high accuracy.
1…混合エレメント、2…マイクロミキサー上部、3…マイクロミキサー下部、
4…注入口、5…排出口、6…スリット、7…注入流路、8…排出流路、
9…混合エレメント流路端部、50…開口部、51…仕切部、52…穿孔プレート、
53…チャンネル部、54…分割セクション、56…最下部プレート、
57…隔壁の位置。
1 ... mixing element, 2 ... micro mixer upper part, 3 ... micro mixer lower part,
4 ... injection port, 5 ... discharge port, 6 ... slit, 7 ... injection channel, 8 ... discharge channel,
9 ... end of mixing element flow path, 50 ... opening, 51 ... partition, 52 ... perforated plate,
53 ... channel part, 54 ... divided section, 56 ... bottom plate,
57: Position of the partition wall.
Claims (6)
ポリマー溶液およびポリマー難溶性溶媒をマイクロミキサーに供給する工程、および
マイクロミキサーにてポリマー溶液および難溶性溶媒を混合し、ポリマー粒子を相分離させる工程
を含んで成る、ポリマー粒子の製造方法。 A method for producing polymer particles from a polymer solution comprising a polymer and a polymer-soluble solvent, comprising:
A method for producing polymer particles, comprising: a step of supplying a polymer solution and a hardly polymer-soluble solvent to a micromixer; and a step of mixing the polymer solution and the hardly soluble solvent with a micromixer to cause phase separation of the polymer particles.
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the micromixer is a split / unified type.
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