JPS62204501A - 磁性ミクロスフエアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高分子ミクロスフェアの内部に強磁性体微粒子
を包含させた磁性ミクロスフェアの製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、磁気による溶液中の有
用物質の分離、精製のためのカラム充てん剤として、あ
るいは磁気による珍断試薬の判定操作のための検査試薬
用担体として好適な、各種水溶液に対する分散性や化学
的安定性に優れ、かつ磁気応答性に優れた磁性ミクロス
フェアを効果的に製造する方法に関するものである。

従来の技術 従来、各種の天然高分子や合成高分子から製造さする高
分子ミクロスフェアは、各種フィラー、着色剤、スペー
サー、トナー、医療用担体、物質分離用光てん剤などと
して広く用いら１ている。

特にポリスチレンをはじめとする各種合成高分子ミクロ
スフェアは化学的安定性及び寸法安定性に優扛ているた
め、例えば液体クロマトグラフィー周光てん剤、酵素や
タンパク質の分離精製剤。

診断試薬用担体などとして、その需要は急速に伸びてい
る。

また、最近では、こｎらミクロス内部にＣａＣＯ３。

Ｆｅ３Ｏ４，ＴｉＯ２などの無機粉末、染料、あるいは
各種薬品を配合して機能化した複合ミクロスフェアが注
目さルておシ、例えば導電性塗料、電磁波速へい塗料、
医療用磁性担体、分離機能を向上させた磁性光てん剤な
どへの応用が試みらｎている。

ところで、各種カラムの充てん剤や医療用担体として用
いらｎる磁性ミクロスフェアは、こ′ｎ、″！！で乳化
重合法あるいは懸濁重合法によって製造さｎている。例
えば乳化重合においては、界面活性剤含有水溶液とモノ
マーとを混合し、かきまぜながら一定温度まで加熱し、
重合開始剤の水溶液を加えて重合することによシ、ミク
ロスフェアを得るという方法が行わｎでいる。このよう
な方法で製造したミクロスフェアは、重合条件を変える
ことにより、カラム充てん剤や診断試薬用担体として適
した、０．１〜１００μｍの大きさとなるが、強磁性体
粉末を配合させて磁性ミクロスフェアを製造する場合は
２重合過程で強磁性体粉末がミクロスフェア内部に入シ
にくいなどの欠点を伴う。

他方、懸濁重合では分散剤を溶解した水系あるいは非水
系溶液中に重合開始剤を溶解したモノマーを混合し、か
きまぜながら一定温度まで加熱し。

ミクロスフェアを得る方法が知らｎている。この場合は
、強磁性体粉末を疎水化して、非水系溶液中に分散し、
モノマーを吸着させたのち重合することによって磁性ミ
クロスフェアを製造できるが、強磁性体粉末がミクロス
フェア表面に露出するために化学的安定性が悪いなどの
問題がある。さらに、水系の懸濁重合により得られるミ
クロスフェアの太き、さけ、０．３〜１．５絹であり診
断試薬用担体としては大きすぎるという欠点がある。

また乳化重合や懸濁重合以外の方法で、磁性ミクロスフ
ェアを製造する方法としては、例えばゼラチンの水溶液
中にマグネタイトコロイドを分散させたのち、ｐＨを調
整してミクロスフェアとし、さらにアルデヒド系架橋剤
によシネ溶化する方法（特開昭５９−１９５１６１号公
報）や、マグネタイトコロイドを水溶性ポリマーあるい
は血清アルブミンなどのたんばくと混合したのち、乳化
によシミクロスフェアとし、加熱処理によシネ溶化する
方法などが知ら几ているが、このように被覆ポリマーが
親水性の場合は、水溶液中でミクロスフェアの膨潤が生
じ、内部に含まｎるマグネタイトが分散媒溶液と接触す
るため化学的安定性に問題がある。さらにマグネタイト
コロイドを直接ポリマーによって被覆する場合は、マグ
ネタイト粒子の完全な被覆が難しいという欠点を有する
。

したがって１強磁性体粉末ｔミクロスフェア内部に完全
に包み込むことによって、各種水浴液に対する化学的安
定性及び分散性に優ｎ、かつ磁気応答性に優れた磁性ミ
クロスフェアの開発が望まｎていた。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような要望【こたえ、ミクロスフ
ェアの粒径が０．１μｍ〜数ｘｍの範囲で変化でき粒度
分布が比較的狭く、各種水溶液に対する分散性及び化学
的安定性に優ｎ、かつ磁気応答性の高い磁性ミクロスフ
ェアを効果的に製造する方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者は鋭意研究を重ねた結果、モノマー中に界面活
性剤などで疎水化処理さまた強磁性体微粒子を分散し１
重合開始剤を添加したのち、これを分散安定剤を含有す
る水溶液中に分散懸濁させて加熱重合することにより、
前記目的を達成しうろことを見出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、モノマー中に、疎水化処理を施し
た強磁性体微粒子を均一に分散させ重合開始剤を添加し
たのち、こｆ′Ｌヲ分散安定剤を含有する水溶液中に分
散懸濁させて加熱重合することを特徴とする磁性ミクロ
スフェアの製造方法を提供するものである。

本発明方法において用いられる強磁性体微粒子は、共沈
法により作製した粒径１５０人程度のものが好ましい。

該微粒子は各種モノマー中に均一に分散するように、疎
水化処理が施さ汎るが、この疎水化処理は、該微粒子の
表面にオレイン酸のような不飽和脂肪酸を吸着させるこ
とにより、あるいはこの不飽和脂肪酸の吸着層上に、さ
らに界面活性剤を吸着させることにより施さｎる。

本発明方法において用いられる重合開始剤については、
例えば過酸化ベンゾイルのような有機過酸化物、アゾビ
スジメチルバレロニトリルやアソビスイソプチロニトリ
ルのようなアゾ系の開始剤などの油溶性のラジカル重合
開始剤であ扛ば特に制限はない。こ几らの重合開始剤は
、該強磁性体微粒子を分散させる前に、あらかじめモノ
マー中に溶解させておいてもよいし、該微粒子をモノマ
ー中に分散させたのち、こｎに溶解させてもよい。

本発明方法においては、該強磁性体微粒子を分散したモ
ノマーを水溶液中に分散懸濁させるために、分散剤が用
いらｎるが、この分散剤としては、通常の懸濁重合に使
用さｎるポリビニルアルコール、カルボキシメチルセル
ロース、ゼラチンなどの水溶性高分子が好ましく挙げら
ｎる。

本発明方法において製造される磁性ミクロスフェアの粒
径は１分散剤の添加量、モノマー溶液と分散媒水溶液と
の比率、及び懸濁過程、重合過程におけるモノマーの分
散方法によって０．１μｍから数ｎまで変化させること
ができる。

モノマーの水溶液中への分散を通常の機械的かきまぜに
よって行う場合は、かきまぜ速度２００〜６００　ｒｐ
ｍの範囲で前記の諸条件を変えることにより、粒径０．
３〜１．５ｆｉのミクロスフェアが得られる。他方、懸
濁過程あるいは重合過程でかきまぜと同時に低周波数の
超音波を放射し分散効果を高めてやｎば１粒径０．１〜
数１０μｍのミクロスフェアを製造できる。超音波放射
下で生成するミクロスフェアの大きさは超音波、の周波
数により変化し、一般に低周波領域の超音波１例えば１
００ＫＨｚ以下の場合に上記範囲の大きさヲ有するミク
ロスフェアが得られる。

モノマーの重合は１通常６０〜８０℃の温度において、
４時間以上加熱することによって行われる。

このようにして得られた磁性ミクロスフェアは。

ミクロスフェアを形成するポリマーが不溶で、かつモノ
マーを溶解するような溶媒で洗浄することにより未反応
モノマー、重合開始剤及び余剰の分散剤を除去したのち
、水中に分散させて懸濁液としてもよいし、あるいは乾
燥させてパウダーとして取り出してもよい。また、粒子
径の揃ったミクロスフェアを得るためには、遠心分離−
やメツシュに用いたろ過による通常の分級操作を行えば
よい。

発明の効果 本発明方法によれば１強磁性体微粒子を疎水化してモノ
マー中に分散させるために、該微粒子とポリマー分子鎖
との親和性が高く、その結果ミクロスフェア内部の強磁
性体微粒子が分散溶媒のｐＨなどによる影響を受けにく
く、化学的に安定な磁性ミクロスフェアを製造すること
ができる。

また、水溶液へのモノマーの懸濁過程又は重合過程で低
周波数の超音波を放射することにより、従来の懸濁重合
では得ら１なかった０、１〜数ｌＯμｍの大きさのミク
ロスフェアを得ることができる。

本発明方法で得らｎた磁性ミクロスフェアは各種水溶液
に対する分散性に優ｎ、かつ化学的に安定で、磁気応答
性に優ｎる上に、その粒径が０．１μｍから数龍の範囲
に調節さ１うるので、各種カラムの磁性光てん剤や診断
試薬用磁性担体として特にＭ用である。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 減圧蒸留によシ精製したスチレンモノマー３０２に１粒
径約１５０スの疎水化したマグネタイト微粒子〔フェリ
コロイド）（Ｃ−５０（商品名、タイホー工業■製）を
アセトンにより洗浄したのち、乾燥してパウダー状にし
たもの〕１２を加え、超音波により１時間分散した。こ
の溶液て過酸ｆヒベンジイル０．１２を溶解しモノマー
原液とした。

−万、蒸留水７０りにポバールＰＶＡ　−１１７（商品
名、■クラレ製）　０．５０１とポバールｐｖＡ−２１
７（商品名、■クラレ製）０゜０２ｆｆ溶解し、分散媒
水溶液とした。

このようにして得られたモノマー原液と分散媒水溶液を
反応容器に入ｎ、アルゴンガスを吹込みなから４００ｒ
ｐｍで２時間かきまぜを行った。

次いで、反応槽を８０℃に保ちながら、４００ｒｐｍで
５時間かきまぜ、その後かきまぜを続けながら室温まで
徐冷した。次に、得ら往たミクロスフェアの懸濁液を約
６００−のメタノール中に注ぎ入ｎ、ゆっくりかきまぜ
ながら一昼夜放置した。

この溶液をろ紙によシろ過し１回収したミクロスフェア
を蒸留水に分散させたのち、ステンレス銅調のメツシュ
を用いて分級し目的の磁性ミクロスフェアを得た。

実施例２ 精製スチレンモノマー３０９に疎水ｆヒしたマグネタイ
ト３２を加え４５ＫＨｚ超音波により１時間分散した。

この溶液にアゾビスジメチルバレロニトリル０．３２を
溶解して七ツマー原液とし、−万蒸留水７０りにポバー
ルＰＶＡ　−１１７０，５ｔとポバールＰＶＡ７２１７
　０．０２　？を溶解し、分散媒水溶液とした。

このようにして得らルた分散媒水溶液を反応槽に入ｎ、
４５　ＫＨｚの超′音波を放射しながら４００ｒｐｍで
かきまぜ、この溶液中にモノマー原液を添加して、アル
ゴンガスを吹き込みながら室温で２時間分散を行った。

次いで反応槽を６５℃に保ち、超音波放射を続けなから
４００　ｒｐｍで５時間かきまぜ、その後室温まで徐冷
した。得らｎたミクロスフェアの懸濁液を約６００ｔｄ
のメタノール中に注ぎ入ｎ、ゆつくシかきまぜながら一
昼夜放置した。この溶液をろ紙によりろ過し１回収した
ミクロスフェアを蒸留水に分散させたのち、ステンレス
鋼製メツシュ及ヒ遠心分離機によυ分級して目的の磁性
ミクロスフェアを得た。

実施例３，４ 実施例２において、マグネタイト／モノマー仕込率を別
表に示すように変える以外は、実施例２と同様にして磁
性ミクロスフェアを得た。

実施例５ 実施例２においてマグネタイト／モノマー仕込量を１．
！ＩＭ’／３０に変えてモノマー原液を調製し。

また分散媒水溶液中でのかきまぜ速度を２００ｒｐｍと
して、４５　ＫＨｚの超音波を放射しながら１時間分散
を行った。次いで、超音波放射を停止し、反応槽温度を
６５℃に保ち、２００　ｒｐｍで５時間かきまぜ、その
後室温まで徐冷した。

得らｎたミクロスフェアを実施例２と同様の方法で洗浄
１分級を行い磁性ミクロスフェアを得た。

実施例６ アゾビスジメチルバレロニトリル０．１　ｒ　ｉ溶解し
た。精製スチレンモノマー１０９を実施例２と同一濃度
の分散剤を含む水溶液９０２に加え、４５　ＫＨｚの超
音波を放射しながらかきまぜ速度４００　ｒｐｍで２時
間分散を行った。

次いで、超音波放射をやめ、反応槽温度’１（ｉ５℃に
保ち、　　４００　ｒｐｍで５時間かきまぜその後室温
まで徐冷した。

得らまたミクロスフェアを実施例２と同様の方法で洗浄
１分級を行い、磁性ミクロスフェアを得た。

実施例７ 実施例２において、２０ＫＨ２の超音波を用い、また、
重合前の分散処理時間を４時間に変える以外は、実施例
２と同様にして磁性ミクロスフェアを得た。

実施例８ 実施例２において、３８ＫＨｚの超音波を用いる以外は
、実施例２と同様にして磁性ミクロスフェアを得た。

こうして得らｎた磁性ミクロスフェアの主な性質を別表
に示す。

なお、粒子内マグネタイト含有率は、原子吸光による鉄
分析によって求めた。また、磁気沈降時間は、１２００
　Ｇの磁石上に内径６ｎの試験管を置き、その中に５％
の磁性ミクロスフェア懸濁水溶液ｆ　５　ｃｒｓの高さ
まで注入し、すべてのミクロスフェアが沈降するまでの
時間を測定した。ただしかっこ内の値は、磁気がない場
合の自然沈降時間である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．モノマー中に疎水化処理を施した強磁性体微粒子を
   均一に分散させ重合開始剤を添加したのち、これを分散
   安定剤を含有する水溶液中に分散懸濁させて加熱重合す
   ることを特徴とする磁性ミクロスフエアの製造方法。
2. ２．強磁性体微粒子を分散したモノマーを、分散剤を含
   有する水溶液中に分散懸濁させる際に、機械的かきまぜ
   又は機械的かきまぜと低周波数の超音波放射とを併用す
   ることにより、得られる磁性ミクロスフエアの粒径を調
   節する特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．加熱重合する際に機械的かきまぜ又は機械的かきま
   ぜと低周波数の超音波放射とを併用することにより、得
   られる磁性ミクロスフエアの粒径を調節する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。