(57)【要約】【課題】１０〜１００ｎｍオーダの平均粒径を有しながら、その分散が小さく均一性の高い有機化合物の微粒子を得ることができる微粒子製造方法を提供する。【解決手段】有機化合物からなる微粒子を製造する方法であって、媒体中のモノマーを重合しながら、前記媒体に対して光を照射する工程を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物からなる微粒子を製造する方法であって、
媒体中のモノマーを重合しながら、前記媒体に対して光を照射する工程を有することを特徴とする有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項２】
前記光のピーク波長が、可視光の波長域にある請求項１記載の有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項３】
前記光のピーク波長が、赤色光の波長域にある請求項１又は２記載の有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項４】
前記光のピーク波長が、紫外光の波長域にある請求項１記載の有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項５】
前記光がインコヒーレント光である請求項１乃至４いずれかに記載の有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項６】
前記モノマーがスチレンであり、ポリスチレンの微粒子を製造する請求項１乃至５いずれかに記載の有機化合物の微粒子製造方法。
【請求項７】
有機化合物からなる微粒子を製造する製造装置であって、
媒体中のモノマーを重合しながら、前記媒体に対して光を照射することを特徴とする有機化合物の微粒子製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機化合物の微粒子を製造するための微粒子製造方法及び微粒子製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば有機化合物の化学的活性や分散安定性を向上させるためや、従来にない材料特性を得るために有機化合物の微粒子化することがある。
【０００３】
このような有機化合物の微粒子は、平均粒径が１０〜１００ｎｍオーダであるだけでなく、その粒径分布のばらつきも小さい粒径が揃った均一な微粒子であることが望まれている。
【０００４】
従来の有機化合物の微粒子を製造する方法としては、特許文献１に示されるように予め粉砕した有機化合物の粉末を分散媒中に分散させ、その分散媒に対してレーザー光を照射する方法がある。この方法で用いられるレーザー光の波長や強度は分散媒中の有機化合物の粉末が化学的に分解されず、かつ、レーザー光が照射されることにより有機化合物の粉末に局所的な温度上昇が生じる値に設定されている。このようにすることで、分散媒中の有機化合物の粉末は、熱応力により粉砕され最終的に所定の平均粒径と粒径分布のばらつきを有したものとなる。
【０００５】
また、非特許文献１に示されるように乳化重合法によりポリスチレンの微粒子を形成する際に分散媒中のスチレンモノマーの濃度を調整することで、重合されてできるポリスチレンの微粒子の平均粒径を制御する方法もある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される方法では１００μｍオーダの粒径分布を有する有機化合物の微粒子を得られるがｎｍオーダの微粒子を得ることは難しい。
【０００７】
加えて、非特許文献１に示される方法であっても有機化合物の微粒子について１００ｎｍオーダの粒径分布は得られるものの１０ｎｍオーダの平均粒径は実現できていない。また、いずれの方法であっても粒径分布のばらつきが大きく、所望の均一性を有した有機化合物の微粒子を得ることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４５７４３９号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】乳化重合法によるポリスチレン粒子の粒子径制御  https://www.kanagawa-iri.jp/wp-content/uploads/filebase/koryukai/2012/3PS-30.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、１０〜１００ｎｍオーダの平均粒径を有しながら、その粒径分布のばらつきが小さく均一性の高い有機化合物の微粒子を得ることができる微粒子製造方法及び微粒子製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明に係る有機化合物の微粒子製造方法は、有機化合物からなる微粒子を製造する方法であって、媒体中のモノマーを重合しながら、前記媒体に対して光を照射する工程を有することを特徴とする。
【００１２】
このような方法であれば、有機化合物の微粒子の平均粒径をｎｍオーダにするとともに、その粒径分布のばらつきも小さくして均一性の高いものにすることができる。これは媒体に対して光が照射されることにより前記モノマーの重合反応の速度を全体として遅くすることができることに起因すると予想される。
【００１３】
モノマーが重合されてできる有機化合物の微粒子の平均粒径をｎｍオーダで制御しつつ、その粒径分布のばらつきを小さく制御するのに適した光としては、前記光のピーク波長が、可視光の波長域にあるものが挙げられる。
【００１４】
微粒子の粒径分布の分布幅を小さくし、均一性の高い微粒子を得られる効果を顕著なものにするには、前記光のピーク波長が、赤色光の波長域にあればよい。
【００１５】
有機化合物の微粒子の平均粒径が１０ｎｍオーダでありながらも、その粒径分布のばらつきを小さくすることができる別の実施態様としては、前記光のピーク波長が、紫外光の波長域にあるものが挙げられる。
【００１６】
前記モノマーや重合により生成される有機化合物の化学的組成が前記光により変化しないようにし、微粒子の組成純度を高くできるようにするには、前記光がインコヒーレント光であればよい。
【００１７】
本発明の効果が顕著となるモノマーの一例としては、前記モノマーがスチレンであり、ポリスチレンの微粒子を製造するものが挙げられる。
【００１８】
平均粒径を１０〜１００ｎｍオーダにしつつ、粒径分布のばらつきを非常に小さくした有機化合物の微粒子を製造するのには、有機化合物からなる微粒子を製造する製造装置であって、媒体中のモノマーを重合しながら、前記媒体に対して光を照射することを特徴とする有機化合物の微粒子製造装置を用いればよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明に係る有機化合物の微粒子製造方法は、前記モノマーの重合中に光を照射するという従来技術にはない新規な工程によって、生成される微粒子の平均粒径を１０〜１００ｎｍにしつつ、その分散も小さくして均一なものとすることができる。これはモノマーの重合中に光が照射されると重合反応に対して何らかの相互作用により重合速度が緩慢となり、結果として粒径が揃いやすくなるためであると予想される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例で用いた有機化合物の微粒子を製造するための装置の模式的断面図。
【図２】実施例１で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真。
【図３】比較例１で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真。
【図４】実施例２で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真。
【図５】実施例３で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る有機化合物の微粒子製造方法及び微粒子製造装置について説明する。本実施形態の微粒子製造方法では、微粒子が形成される前記有機化合物はモノマーを重合することにより生成される重合物である。前記有機化合物の例としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ乳酸等が挙げられる。また、本実施形態の微粒子製造装置１００は、モノマーが分散している媒体を撹拌するマグネチックスターラー１と、重合反応中の媒体及びモノマーに対して光を照射するＬＥＤ２とを備えたものである。なお、マグネチックスターラー１の側面及び底面にはアルミニウムによる反射膜が形成されており、ＬＥＤ２から射出された光が媒体及びモノマーに対して十分に照射されるようにしてある。
【００２２】
本実施形態の微粒子製造方法は、モノマーを含む媒体に対して反応開始剤を添加し重合反応を開始させ、重合反応が進んでいる状態において光を照射する工程を含むものである。より具体的には、マグネチックスターラー１によって媒体及び反応開始剤が添加された混合液を撹拌しながら、マグネチックスターラー１の蓋部分に配置されたＬＥＤ２により所定の波長を有する光を照射するようにしてある。
【００２３】
前記媒体は、溶媒、分散媒の何れであってもよく、例えば有機溶媒を用いてもよいし、メタノールや水等の分散媒を用いても構わない。
【００２４】
また、ＬＥＤ２から射出される光については可視光、紫外光、赤外光等の様々な波長の光であってもよい。ここで、本実施形態で用いられるＬＥＤ２はインコヒーレント光を射出するものであり、レーザー光ではない。なお、本発明はインコヒーレント光に限られるものではなく、レーザー光を用いてもよい。
【００２５】
媒体に対しＬＥＤ２から射出される光は重合開始時点から所定時間、照射されるものである。ここで、光の照射時間については重合が完全に完了するまで照射してもよいし、重合が完全に終了する前に照射を終了してもよい。また、重合開始時点からしばらく経過してから光の照射が開始されてもよい。また、ＬＥＤ２から射出される光は連続的なものであっても、間欠的なものであってもよい。
【００２６】
また、本実施形態では重合反応については実施形態に示したものに限られず、本発明は様々な種類の重合反応により生成される重合体の微粒子を形成するために用いることができる。
【実施例】
【００２７】
以下においては実施例により本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
＜ポリスチレン微粒子の製造条件１＞
１０００ｍｌのビーカーにスチレンを１４．８ｍｌと分散媒である水とを計りとって混合液とする。この混合液に対してスチレンの重合開始剤としてぺルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ）を０．４２／２０ｇ／ｍｌ−Ｈ２Ｏを添加し、混合液を７０℃に保ちながらマグネチックスターラー１により撹拌する。撹拌速度は第１所定速度に保つ。
【００２９】
そして、実施例１では重合開始時から前記ＬＥＤ２により６２５ｎｍのピーク波長を有する光を照射してポリスチレンの微粒子を製造する。比較例１では重合開始時から終了までの間、光を照射せず暗状態においてポリスチレンの微粒子を製造する。
【００３０】
＜結果１＞
結果１を表１にまとめた。また、図２に実施例１で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真を示す。図３に比較例１で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１の比較結果から分かるように重合反応が進行している間にＬＥＤ２から赤色光を照射すると、光を照射しなかった場合と比較してポリスチレン微粒子の平均粒径及び粒径分布のばらつきを小さくすることができることが分かる。また、図２から分かるように赤色光を照射しながらスチレンの重合反応を進めた場合、各微粒子の形状は略球形状で均一に保たれている。一方、図３から分かるように光を照射せずにポリスチレン微粒子を製造した場合、一部に粒径が大きくその形状が球形から外れた歪なものが存在する。
【００３３】
これらのことから実施例１のように重合反応が進行している間に光を照射することにより、ポリスチレン微粒子の平均粒径を１０ｎｍオーダに制御するとともに、その粒径分布のばらつきも非常に小さくして、ほぼ全ての微粒子の粒径を同じ１０ｎｍオーダに揃えることができる。
【００３４】
次に別の実施例について説明する。
【００３５】
＜ポリスチレン微粒子の製造条件２＞
この実施例では、前述した実施例とは各材料の量及び温度、撹拌に関する条件を異ならせている。より具体的には、３００ｍｌのビーカーにスチレンを１５ｍｌと、分散媒である水を計りとって混合液とする。この混合液に対してスチレンの重合開始剤としてぺルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ）を０．２／１０ｇ／ｍｌ−Ｈ２Ｏを添加し、混合液を８０℃に保ちながらマグネチックスターラー１により撹拌する。撹拌速度は重合開始から終了まで前記第１所定速度よりも遅い第２所定速度に保つ。
【００３６】
実施例２では重合開始時から前記ＬＥＤ２により３７５ｎｍのピーク波長を有する紫外光を７時間照射してポリスチレンの微粒子を製造する。また、実施例３では重合開始時から前記ＬＥＤ２により６２５ｎｍのピーク波長を有する赤色光を７時間照射してポリスチレンの微粒子を製造する。
【００３７】
＜結果２＞
結果２を表２にまとめた。なお、製造条件は異なるが暗状態におけるポリスチレンの微粒子の製造結果についても参考比較例として記載している。また、図４に実施例２で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真を示す。図５に実施例３で得られたポリスチレンの微粒子の電子顕微鏡写真を示す。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２の比較結果から分かるように実施例２及び実施例３は比較例１とは製造条件がことなるため、平均粒径を比較例１と同じオーダにしながら、粒径分布のばらつきを大幅に低減して均一な微粒子を得ることができている。このことは、図４及び図５に記載の電子顕微鏡写真からも確認できる。
【００４０】
これらの実施例から平均粒径については製造条件を変更することで所望の値に制御できるとともに、微粒子の粒径分布の分散を小さくし、均質な微粒子を得るためには光を照射しながら重合反応を継続させればよいことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の微粒子製造方法及び微粒子製造装置であれば、１０〜１００ｎｍオーダの平均粒径でありながら、粒径分布の小さい均質な有機化合物の微粒子を簡単な工程のみであることが可能である。このようにして得られた微粒子は例えば電極材料の空孔を製造するためのロストワックスとして用いたり、体積に対する表面積の大きさから良好な反応性を有した化学材料として用いたりすることが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・微粒子製造装置
１    ・・・マグネチックスターラー
２    ・・・ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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