发明名称 具有中空结构之高分子颗粒及其制造方法
摘要 本发明揭示了一种具有中空结构之高分子颗粒,此具有中空结构之高分子颗粒包含一中空部分与一具有丙烯酸酯共聚合体(copolymer)之外壳,此丙烯酸酯共聚合体系藉由一具有一个双键之丙烯酸酯与一具有至少二个双键之丙烯酸酯所聚合而成。本发明亦揭示了一种具有中空结构之高分子颗拉的制造方法,其系藉由一种对于单体、交联剂为良溶剂(good solvent),但对于共聚合体为不良溶剂(poor solvent)之稀释剂,以制造出上述之中空部份与外壳结构。
申请公布号 TWI271415 申请公布日期 2007.01.21
申请号 TW093120298 申请日期 2004.07.07
申请人 私立中原大学 发明人 许克瀛;胡登贵
分类号 C08J3/12(2006.01) 主分类号 C08J3/12(2006.01)
代理机构 代理人 陈俊宏 台北市中正区青岛东路5号7楼
主权项 1.一种具有中空结构之高分子颗粒的制造方法,该 具有中空结构之高分子颗粒的制造方法包含: 进行一粒种制造程序,该粒种制造程序系藉由一分 散聚合法合成粒径均一之聚苯乙烯颗粒以作为一 粒种; 混合该粒种、一乳化剂与水以形成一第一溶液,并 藉由一第一分散程序均匀分散该第一溶液中之该 粒种; 添加一第一起始剂与一助吸收剂至该第一溶液中 以形成一第二溶液,其中,该助吸收剂系用以肿胀 该粒种; 进行一第一肿胀程序以便于肿入该第一起始剂至 该粒种中并形成一第一颗粒; 混合一具有一个双键之丙烯酸酯与、一具有至少 二个双键之丙烯酸酯、一稀释剂、该乳化剂与水 以形成一第三溶液; 混合该第二溶液与该第三溶液以形成一第四溶液, 并进行一第二肿胀程序以便于肿入该具有一个双 键之丙烯酸酯、该具有至少二个双键之丙烯酸酯 与该稀释剂至该第一颗粒中并形成一第二颗粒; 进行一第二分散程序,其系藉由添加一第一稳定剂 于该第四溶液中以稳定该第二颗粒,并避免第二颗 粒相互间聚集; 进行一聚合制程以使得该第二颗粒中所含之该具 有一个双键之丙烯酸酯与该具有至少二个双键之 丙烯酸酯进行交联聚合反应以形成一丙烯酸酯共 聚合体,并藉此形成一第三颗粒,其中,该丙烯酸酯 共聚合体形成该第三颗粒之外壳,而其余未反应之 该具有一个双键之丙烯酸酯、未反应之该具有至 少二个双键之丙烯酸酯、聚苯乙烯及稀释剂系分 布于该第三颗粒之内部;与 进行至少一次溶出程序以移除该第三颗粒所含之 该稀释剂、该助吸收剂、聚苯乙烯、未反应之该 具有一个双键之丙烯酸酯、未反应之该具有至少 二个双键之丙烯酸酯、未反应之第一起始剂、丙 烯酸酯寡聚物、该第一稳定剂、该乳化剂及其他 杂质,以形成该具有中空结构之高分子颗粒。 2.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中粒种制造程序更包含: 混合一苯乙烯单体、乙醇与一第二稳定剂以形成 一第五溶液; 混合一第二起始剂与乙醇以形成一第六溶液;与 混合该第五溶液与该第六溶液并进行一聚合反应 以形成粒径均一之聚苯乙烯颗粒,并藉此形成该粒 种。 3.如申请专利范围第2项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第二稳定剂系为下列族 群中之一者:聚乙烯基烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、 聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)与阴离子型界面活性 剂。 4.如申请专利范围第2项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第二起始剂系为下列族 群中之一者或其任意组合:2,2-偶氮双异丁晴(2-2'- azobisisobutyronitrile,AIBN)、过氧化二苯甲醯基(benzoyl peroxide,BPO)、chloroperoxidase(CPO)、Tert-butylhydroperoxide( t-BuPO)、过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)、过硫酸钾( potassium persulfate,KPS)与cumene hydroperoxide(CHP)。 5.如申请专利范围第2项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中聚合反应系于一富含惰 性气体之操作环境中所执行。 6.如申请专利范围第2项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中聚合反应之操作温度约 为50℃至70℃。 7.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中乳化剂更包含十二烷基 磺酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)。 8.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第一分散程序更包含超 音波振荡步骤或搅拌步骤。 9.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第一起始剂系为下列族 群中之一者或其任意组合:2,2-偶氮双异丁晴(2-2'- azobisisobutyronitrile,AIBN)、过氧化二苯甲醯基(benzoyl peroxide,BPO)、chloroperoxidase(CPO)、Tert-butylhydroperoxide( t-BuPO)、过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)、过硫酸钾( potassium persulfate,KPS)与cumene hydroperoxide(CHP)。 10.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中助吸收剂系为下列族群 之一:甲苯、苯与丙酮。 11.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第一肿胀程序更包含超 音波振荡步骤或搅拌步骤。 12.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中具有一个双键之丙烯酸 酯系为下列族群中之一者或其任意组合:2-羟乙胺 基丙烯酸酯(2-hydroxyethyl methacrylate,HEMA)、丙烯甲酯 (Methylacrylate)、丙烯酸乙酯(Ethyl acrylate)、丙烯酸 丁酯(Brtylacrylate)、丙烯酸辛酯(Octyl acrylate)、甲基 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯 、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙 烯酸二甲胺乙酯、羟乙基丙稀酸脂(Hydroxyethyl Acrylate,HEA)、羟丙基丙稀酸脂(Hydroxypropyl Acrylate,HPA )、苯乙烯(Styrene)与醋酸乙烯(Vinyl Acetate)。 13.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中具有至少二个双键之丙 烯酸酯系为下列族群中之一者或其任意组合:乙二 醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA) 、1,3 butylene glycol dimethacrylate(BGDMA)、1,4-butane diol diacrylate(BDDA)、1,6-hexane diol diacrylate(HDDA)、hexanediol dimethacrylate(HDDMA)、neopentylglycol diacrylate (NPGDA)、 trimethylolpropane triacrylate(TMPTA)。 14.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中具有一个双键之丙烯酸 酯与该具有至少二个双键之丙烯酸酯的总添加量 范围约为该粒种重量的2倍至40倍。 15.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中稀释剂对于该具有一个 双键之丙烯酸酯与该具有至少二个双键之丙烯酸 酯为良溶剂,但对所聚合而成之共聚合体为不良溶 剂,以便于形成该中空结构。 16.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中稀释剂系为下列族群之 一:甲苯、苯、正己烷、辛烷与丙酮。 17.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,当稀释剂系为甲苯时,则其 添加量约大于该具有一个双键之丙烯酸酯与该具 有至少二个双键之丙烯酸酯之总重量,以形成完整 之中空结构。 18.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中具有中空结构之高分子 颗粒的中空度(porosity)系随着该稀释剂的添加量增 加而增加。 19.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第二肿胀程序更包含超 音波振荡步骤或搅拌步骤。 20.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中第一稳定剂系为下列族 群中之一者:聚乙烯基烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、 聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)与阴离子型界面活性 剂。 21.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中聚合制程更包含一加热 程序。 22.如申请专利范围第21项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中加热程序的操作温度 范围约为50℃至90℃。 23.如申请专利范围第21项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中加热程序系于一富含 惰性气体之操作环境中所执行。 24.如申请专利范围第21项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,当第三颗粒仍具有该具有 一个双键之丙烯酸酯与该具有至少二个双键之丙 烯酸酯,随着该加热程序的操作时间增加,则该第 三颗拉之外壳的厚度越厚。 25.如申请专利范围第1项所述之具有中空结构之高 分子颗粒的制造方法,其中至少一次溶出程序更包 含: 进行一内部萃取步骤,藉由一萃取液以移除该第三 颗粒内部所含之该稀释剂、该助吸收剂、聚苯乙 烯、未反应之该具有一个双键之丙烯酸酯、未反 应之该具有至少二个双键之丙烯酸酯、未反应之 第一起始剂及丙烯酸酯寡聚物;与 进行一清洗步骤,藉由一清洗液以移除该第三颗粒 所含之该第一稳定剂、该乳化剂及其他杂质,以形 成该具有中空结构之高分子颗粒。 26.如申请专利范围第25项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中萃取液更包含甲苯或 苯。 27.如申请专利范围第25项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中内部萃取步骤的操作 温度范围为100℃至120℃。 28.如申请专利范围第25项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中内部萃取步骤的操作 时间大于36小时。 29.如申请专利范围第25项所述之具有中空结构之 高分子颗粒的制造方法,其中清洗液更包含甲醇。 图式简单说明: 第一图所示系为根据本发明之一第二较佳实施例 中,具有中空结构之高分子颗粒的制程流程图;与 第二图所示系为根据本发明之一第二较佳实施例 中,具有中空结构之高分子颗粒的形成机制示意图 。
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