生产各种尺寸的均匀聚合物珠粒的方法技术

一种具有均匀尺寸的球状聚合物珠粒，其通过将经由可聚合单体相经过错流膜分散于水相中形成的均匀尺寸的单体液滴聚合来制备。在可聚合单体相进入水相的出去的点处提供剪切力，剪切方向基本上垂直于单体相出去的方向。聚合物珠粒可应用于其中可使用具有10至180μm均匀直径的珠粒的用途中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及小的球状聚合物珠粒的制备，更具体地涉及具有基本上均匀粒度的球状聚合物珠粒的制备。此类珠粒可用于离子交换树脂的制造。
技术介绍
聚合物珠粒可通过借助于将有机单体相作为液滴(droplet)分散在配备有搅拌器和其中单体与所得聚合物基本上不溶的水相的容器中而悬浮聚合来制备。随后分散的单体液滴在连续搅拌下聚合(参见，例如，美国专利3，728，318 ;2，694，700和3，862，924)。聚合物珠粒还通过经由毛细管孔将液体有机单体混合物“喷射”于水相中来制造。如例如美国专利4，444，961 ;4，666，673和4，623，706中所述，然后将悬浮的单体液滴输送到发生聚合的反应器。上述常规方法经常生产显示大的粒度分布的珠粒产物，这主要是由于悬浮的单体液滴聚结(coalescence)的问题。因此，期望提供制备均匀分散的聚合物珠粒的方法，由此可避免与常规方法相关的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供制备具有窄的粒度分布的均匀尺寸的球状聚合物珠粒的简单方法。因此，本专利技术的一个实施方案涉及制备具有约10至约180 μ m的体积平均粒径(D50)的均匀的球状聚合物珠粒的方法。所述方法包括提供具有包含通孔的金属膜的设备。第一体积与膜的第一侧接触且第 二体积与膜的第二侧接触。第一体积包含可聚合单体相。第二体积包含与可聚合单体相不混溶的悬浮相。在足以形成可聚合单体的单体液滴的条件下使第一体积经由通孔分散于第二体积中。在第一体积进入第二体积的出去(egression)位置处提供剪切力。剪切方向基本上垂直于第一体积出去的方向。然后聚合第二体积中分散的单体液滴，形成期望的聚合物珠粒。在另一实施方案中，本专利技术提供以具有约10至约180 μ m粒度的聚合物珠粒的形式的聚合产物，其中至少约90%的珠粒具有约0.9至约1.1倍所述珠粒的平均粒度的粒度。在本专利技术的又一实施方案中，聚合物珠粒显示小于约0.15的变异系数(CV)。接下来说明书中部分地陈述了本专利技术另外的优点、目的和特征，这为本领域技术人员所理解并将变得显而易见。【附图说明】参考以下附图描述本专利技术的非限定和非穷举性实施方案。为了更好地理解本专利技术，将结合附图论及以下【具体实施方式】，在所述附图中:图1示意性示出本专利技术的错流膜(cross-flow membrane)设备。图2为本专利技术的膜的显微照相图像。图3为说明制备本专利技术的均匀聚合物珠粒颗粒的设备的平面图。图4示意性说明本专利技术的膜通孔。【具体实施方式】要理解的是本文所述的本专利技术不局限于特定方法、方案和试剂，因为这些可变化。还要理解的是本文使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，并不意欲限定本专利技术的范围。除非另外定义，否则本文使用的全部科技术语具有与本专利技术所属领域内的普通技术人员的通常理解相同的含意。在本专利技术的实践或试验中可使用与本文所述的那些相似或等同的任何方法和材料。本文引用或提及的全部出版物，包括全部专利、专利申请及其它专利和非专利出版物为了至少其被引用的目的而通过参考并入本文；包括例如为了公开或描述可用于本专利技术的材料的方法。此处绝不解释为承认出版物或其它参考文献(包括仅在“
技术介绍
”部分引用的任何参考文献)为相对于本专利技术的现有技术或例如由于现有专利技术而使本专利技术不具有早于该公开的资格。熟练技术人员将理解本文所呈现的数值为近似值。通常除非另有说明，否则术语例如“约”和“大约”包括在所示值的20%内，更优选在10%内甚至更优选在5%内。出人意料的是，通过本专利技术的实践，可生产极其均匀的单体液滴。聚合时，均匀的液滴于是形成为料想不到地均匀的聚合物颗粒。例如，在一个实施方案中，本专利技术提供具有在约Iym至约250 μ m之间的体积平均粒径(即，基于颗粒的单位体积的平均直径)的球状聚合物颗粒。除非另有说明，否则术语“聚合物颗粒”、“聚合物珠粒”或“珠粒”或其语法上的同义词指其中在聚合反应期间形成球形，即原位产生珠粒的任何球状聚合物材料。该术语不包括其中在完成聚合反应后通过机械手段产生球形的球状聚合物材料。本专利技术的聚合物珠粒的平均体积直径优选在约I μ m和约200 μ m之间，更优选在约10至约180 μ m之间，或约35至约150 μ m,另外优选的范围在约40 μ m至约120 μ m之间，约50至约100 μ m,或约55、60、65、70、75、80、85、90或约95 μ m。体积平均粒径可通过任何常规方法，例如，利用光学成像、激光衍射或电区感应来测量。在一个实施方案中，粒径优选使用光学显微镜测量。在另一实施方案中，聚合物珠粒极其均匀，具有小于约30%或约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、26、27、28或约29%的变异系数(即，总体的标准偏差除以总体平均值)。小于约15%的变异系数是优选的。在本专利技术另外的实施方案中，约90%的珠粒具有约0.90至约1.1倍的所述珠粒的平均体积粒径的体积粒径。图1描述用于制备本专利技术的均匀尺寸的球状聚合物珠粒的设备10。如图所示，设备10包括含有可聚合单体的单体相12。单体贮存器借助于单体供给管14与单体源(未示出)流体相通。设备10还包括含有与单体或单体相12不混溶的液体的悬浮介质的悬浮液相16。悬浮液相16借助于悬浮液供给管18与源(未示出)流体相通。单体液滴形成装置例如烛型(例如圆筒形)膜110与单体相12和悬浮相16直接接触。膜Iio包括连接单体和悬浮相的通孔120。膜110还配备有装置例如可变频率/振幅的振动器或振荡器(未示出)以在垂直于液体流经通孔120的方向上使膜位移或振动。单体相经由管道14借助于例如无脉冲泵(即，齿轮泵的注射器)或在来自加压单体槽的压力下进入膜110内，从而形成多个包含可聚合单体的单体液滴130。图2为本专利技术的膜20的显微照相图像。在该实施方案中，膜由镍组成并且包含多个20 μ m的通孔22。图1中的膜110可由能够具有适于“喷射”液体有机单体相进入水相的多个孔的任何材料组成。用于本专利技术的适当的膜公开于例如国际公开W02007/144658中，通过参考将其整体并入本文。包含金属的膜是优选的。在一个实施方案中，膜基本上为金属的或完全为金属的。根据另外的实施方案，膜为耐化学金属例如镍或钢。在又一实施方案中，金属膜用化学试剂(例如，氢氧化钠和/或无机酸)预处理以除去表面氧化层。根据本专利技术的一个实施方案，膜包含多个通孔。在本实施方案中，膜包括每cm2约2，500至约12，000个贯穿其表面的通孔。膜通孔的形状可变化。例如，通孔的形状可以是圆筒形或圆锥形，优选圆锥形。图4示意性说明本专利技术优选的圆锥形膜通孔41。在另外的实施方案中，通孔为狭缝(slot)形状。在本实施方案中，狭缝包括至少1:2的狭缝宽度与狭缝长度的宽长比。狭缝宽度与狭缝长度的宽长比可在1:5至1:100，或1:10至1:100，或1:20 至 1:100，或 1:30 至 1:100，或 1:40 至 1:100，或 1:50 至 1:100，或 1:60 至 1:100，或1:70至1:100，或1:80至1:100，或1:90至1:100的范围内。膜孔可通过任何常规方法制作。例如，膜孔可通过将膜钻孔、激光处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.01.07 US 61/430,7481.一种制备球状聚合物珠粒的方法，所述球状聚合物珠粒具有约10至约180 μ m体积平均粒径，所述方法包括: 提供包括含有多个孔的金属膜的设备，其中第一体积与所述膜的第一侧接触，并且第二体积与所述膜的第二侧接触，所述第一体积包含可聚合单体相，所述第二体积包含与所述可聚合单体相不混溶的水性液体； 在足以形成多个包含所述可聚合单体的单体液滴的条件下，将所述第一体积通过所述孔分散进入所述第二体积，其中在所述第一体积进入所述第二体积的出去的位置处提供剪切力，剪切方向基本上垂直于所述第一体积出去的方向；和 使分散于所述第二体积的液滴聚合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物珠粒显示约35至约150μ m的体积平均粒径。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述珠粒具有均匀性系数小于1.3的粒度分布。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一体积出去的位置处的所述剪切通过使所述膜相对于所述第二体积位移来提供。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述位移为旋转、脉冲或振荡移动。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过将压力施加到所述第一体积而使...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田润二，A·伯特，S·R·康斯维特斯，
申请(专利权)人：普罗莱特有限公司，
类型：
国别省市：