专利名称：制备均一的聚合物珠粒的方法
技术领域：
本发明涉及用来制备聚合物珠粒的方法。更具体来说，本发明涉及用来制备基本 均一的聚合物珠粒的方法。
背景技术：
为了利用晶种膨胀技术制备聚合物珠粒，可以使用表面活性剂将单体相乳化，所 述表面活性剂是例如月桂基硫酸钠和Triton X-450。在美国专利公开第2007/0066761号 中揭示了一种用来制备聚合物珠粒的方法，在此方法中，将晶种颗粒与单体、引发剂、链转 移剂和表面活性剂混合，形成可溶胀的颗粒，然后将其与单体和引发剂混合，进行聚合。美国专利第5，147，937号描述了另一种制备颗粒珠粒的方法，该方法包括在存在 分散稳定剂和油溶性引发剂的条件下，将单体混合物逐渐地与乳液聚合的聚合物颗粒混
I=I O在美国专利第7，217，762号中揭示了另一种制备聚合物珠粒的方法。在此方法 中，由可溶胀的晶种颗粒、阴离子型表面活性剂以及选自丙烯酸类单体、甲基丙烯酸酯单体 和乙烯基单体的单体形成溶胀的晶种颗粒的水性分散体；引发单体在溶胀的晶种颗粒以及 空间稳定剂和/或成孔剂的水性分散体中的聚合。用于这些方法的阴离子型表面活性剂经常能够很好地用作乳化剂，但是在用于聚 合均一的聚合物珠粒的时候，通常是差的稳定剂。不稳定经常会导致珠粒融合，可能使悬浮 失败。本发明提供了以下方法，力求对现有技术加以改进使用乳化剂和稳定剂基本消 除液滴稳定化和聚合过程中存在的任何稳定性问题。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种用来制备基本均一的聚合物颗粒的方法，该方法包 括形成单体乳液，该单体乳液包含乳化剂、至少一种单体分子，以及引发剂；将所述单体 乳液加入至少一种稳定剂和大量低聚的液滴中；以及使所述至少一种单体分子聚合，形成 90/10均一性系数为1. 0-1. 3的聚合物颗粒的水性分散体。本发明的另一个方面提供了一种制备基本均一的聚合物颗粒的方法，该方法包 括制备水性乳液，该水性乳液包含晶种乳化剂、至少一种单体、链转移剂和晶种引发剂； 将所述水性乳液与至少一种稳定剂和大量晶种颗粒混合，以生长90/10均一性系数为 1. 0-1. 3的低聚液滴的水性分散介质；形成单体乳液，该单体乳液包含乳化剂、至少一种单 体分子和引发剂；将所述单体乳液加入至少一种稳定剂和大量低聚液滴中；使所述至少一 种单体分子聚合形成90/10均一性系数为1. 0-1. 3的聚合物颗粒的水性分散体。本发明的另一个方面提供一种用来对混合的生物分子的水溶液进行纯化的方法， 该方法包括使所述水溶液与通过本发明的方法制备的聚合物颗粒和官能化的聚合物颗粒 中的至少一种接触。
本发明的另一个方面提供了通过本发明的方法制备的聚合物颗粒。
具体实施例方式本发明涉及制备基本均一的聚合物珠粒或聚合物颗粒的方法，包括制备不含成孔 剂的聚合物颗粒的凝胶和多孔聚合物颗粒的凝胶的方法。如果一组颗粒具有相同的尺寸和 形状，则认为它们是“均一的”。颗粒的90/10均一性系数是粒度分布中90%的颗粒的粒径 与10%的颗粒的粒径的比值。“基本均一的”表示90/10系数为1.0-1.3。用于该方法的低聚液滴或溶胀颗粒是通过以下方式制备的制备水性乳液，该水 性乳液包含晶种乳化剂、至少一种单体、链转移剂和晶种引发剂；将所述水性乳液与至少一 种稳定剂和大量晶种颗粒混合，生长90/10均一性系数为1. 0-1. 3的低聚液滴的水性分散 介质。溶胀颗粒是在反应条件下很容易吸收一种和/或多种化合物的颗粒，因此所述颗粒 在吸收一种或多种化合物之后，体积更大。所述水性乳液是通过将晶种乳化剂和至少一种单体混合起来而制得的。合适的单 体包括烯键式不饱和单体，例如(甲基)丙烯酸酯单体，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯 酸丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁 酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸异癸酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯 酸羟丙酯，(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯，(甲基) 丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯，(甲基)丙烯酸2-(3-噁唑烷基)乙酯，(甲基)丙烯酸叔丁基 氨基乙酯，乙烯脲基官能单体，乙酰乙酸烯丙酯，乙烯，丙烯，苯乙烯和取代苯乙烯，丁二烯， 乙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯以及其它的乙烯基酯，乙烯基单体，例如氯乙烯，乙烯基甲苯和乙 烯基二苯酮，以及偏二氯乙烯。在本文中，在另一个术语，例如丙烯酸酯或丙烯酰胺的前面 使用术语"(甲基)"分别表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。优 选的单体包括丙烯酸丁酯、苯乙烯和它们的混合物。如下文所述，优选的晶种乳化剂和用来制备聚合物颗粒的乳化剂包括蛋白质， 聚乙烯醇，聚甘油脂肪酸酯，植物多糖，十六烷基三甲基溴化铵和其它的烷基三甲基铵 盐，氯化十六烷基吡啶，聚乙氧基化牛油胺，氯化苄烷铵，苄索氯铵，两性离子(两性表 面活性剂)，十二烷基甜菜碱，椰油酰氨基丙基甜菜碱，可可两性甘氨酸盐(coco ampho glycinate)，烷基聚(环氧乙烷)，烷基酚聚(环氧乙烷)，聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙 烷)的共聚物，烷基多聚葡萄糖，包括辛基葡糖苷和癸基麦芽糖苷，脂肪醇，十六烷基醇，油 烯基醇，椰油酰胺单乙醇胺，椰油酰胺二乙醇胺，聚山梨醇酯，十二烷基二甲基氧化胺，海藻 酸，海藻酸钠，海藻酸钾，海藻酸铵，海藻酸钙，海藻酸1，2-丙二醇酯，角叉菜胶，刺槐豆荚 胶(豆角胶)，瓜耳胶，黄蓍胶，阿拉伯树胶(阿拉伯胶)，黄原胶，山梨糖醇，甘露醇，甘油， 果胶，酰胺化的果胶，微晶/粉末状纤维素，甲基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维 素，乙基甲基纤维素，羧甲基纤维素，脂肪酸的单甘油酯和二甘油酯，脂肪酸的单甘油脂和 二甘油酯的酯，脂肪酸的蔗糖酯，蔗糖甘油酯，脂肪酸的聚甘油酯，以及脂肪酸的1，2_丙二 醇酯。所述乳化剂或品种乳化剂也可以具有类似的组成，只要其不是阴离子型表面活性剂 即可。更优选的乳化剂以及晶种乳化剂是聚乙烯醇。较佳的是，所述乳化剂或晶种乳化剂以所述乳化剂或晶种乳化剂在水中的水性分 散体的形式提供。以单体的重量计，所述乳化剂或晶种乳化剂的用量优选为0.1重量％-10重量％，更优选为0.3重量％ -3重量％。所述水性乳液还可以包含至少一种链转移剂。合适的链转移剂包括例如卤代甲 烷，二硫化物，硫醇和金属络合物。其他合适的链转移剂包括各种包含至少一个容易被提取 的氢原子的其它化合物，以及它们的混合物。链转移剂可以分一次或多次加入或者连续加 入，可以以线性或非线性的形式加入，可以在大部分或整个反应期间加入，或者在反应期间 的有限的部分加入。可以加入链转移剂，使得以单体总重量计，链转移剂的含量优选最高达 50重量％，更优选为20重量％ -40重量％。另外，可以使用晶种引发剂制备水性乳液。晶种引发剂，或者下文所述用来制备聚 合物颗粒的引发剂是能够在使得自由基可以与单体相互作用的条件下产生至少一种自由 基的化合物。合适的引发剂和晶种引发剂包括过硫酸盐，例如过硫酸钠和过硫酸铵，过氧化 苯甲酰，过辛酸叔丁酯，过氧基特戊酸叔戊酯，氢过氧化枯烯，过辛酸叔丁酯，油溶性过氧化 物，油溶性偶氮化合物，以及它们的混合物。如果以水的重量计，一种引发剂或晶种引发剂 在水中的溶解度等于或小于1重量％，则认为其是“油溶性”的。在一些实施方式中，以方 法中使用的单体或单体分子的总重量计，引发剂或晶种引发剂的量优选为0. 1重量％-8重 量％，更优选为0. 1重量％ -4重量％。将所述至少一种单体、链转移剂、晶种引发剂和晶种乳化剂与任意其它的组分混 合起来，形成乳液。这些组分可以不经处理直接混合，或者可以首先将其中的一种或多种组 分制成乳液，然后将制得的乳液混合起来，或者可以将所述组分混合起来。可以通过机械搅 拌来进行乳液的混合，包括振摇混合物，搅拌混合物，使混合物通过静态混合元件，超声波 乳化，以及与旋转设备接触。在一些实施方式中，所述机械搅拌提供“高剪切”(即，其对组 分施加高剪切速率)。在一个实施方式中，将乳液泵抽通过乳化器或模块式实验室混合系统，所述乳 化器是例如购自美国北卡罗来纳州威名顿市的IKA工程有限公司(IKA Works, Inc., Wilmington, NC)的 IKA Magic LAB 在线乳化器。在反应温度下，以所需的速率加入此乳液，与大量晶种颗粒或可溶胀颗粒以及稳 定剂混合，从而生长水性分散的基本均一的低聚液滴。还可以将抑制剂(例如水相抑制盐 和有机化合物)和/或溶胀剂(例如增塑剂和溶剂)加入混合物中。所述晶种颗粒可以由任意颗粒形式的材料制备，可以具有任意的组成。较佳的是， 所述晶种颗粒包含至少一种单体。合适的单体包括以上列出的那些。晶种颗粒的平均粒径 优选为0. 1-50微米，更优选为2-15微米。稳定剂是水溶性聚合物，例如聚乙烯醇，纤维素醚，以及它们的混合物。优选的稳 定剂包括蛋白质，聚乙烯醇，聚甘油脂肪酸酯，植物多糖，十六烷基三甲基溴化铵和其它的 烷基三甲基铵盐，氯化十六烷基吡啶，聚乙氧基化牛油胺，氯化苄烷铵，苄索氯铵，两性离子 (两性表面活性剂)，十二烷基甜菜碱，椰油酰氨基丙基甜菜碱，可可两性甘氨酸盐(coco ampho glycinate)，烷基聚(环氧乙烷)，烷基酚聚(环氧乙烷)，聚(环氧乙烷)和聚(环氧 丙烷)的共聚物，烷基多聚葡萄糖，包括辛基葡糖苷和癸基麦芽糖苷，脂肪醇，十六烷基醇， 油烯基醇，椰油酰胺单乙醇胺，椰油酰胺二乙醇胺，聚山梨醇酯，十二烷基二甲基氧化胺，海 藻酸，海藻酸钠，海藻酸钾，海藻酸铵，海藻酸钙，海藻酸1，2-丙二醇酯，角叉菜胶，刺槐豆 荚胶(豆角胶)，瓜耳胶，黄蓍胶，阿拉伯树胶(阿拉伯胶)，黄原胶，山梨糖醇，甘露醇，甘油，果胶，酰胺化的果胶，微晶/粉末状纤维素，甲基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤 维素，乙基甲基纤维素，羧甲基纤维素，脂肪酸的单甘油酯和二甘油酯，脂肪酸的单甘油脂 和二甘油酯的酯，脂肪酸的蔗糖酯，蔗糖甘油酯，脂肪酸的聚甘油酯，以及脂肪酸的1，2_丙 二醇酯。稳定剂还可以包括类似的组成，只要其不是阴离子型表面活性剂即可。更优选的 稳定剂是聚乙烯醇。以晶种颗粒的干重为基准计，所述稳定剂的量优选为0. 1重量％-15重量％，更优 选为5重量％-15重量％。在一些实施方式中，所述稳定剂和乳化剂是相同的组分。在一 些实施方式中，所述稳定剂和乳化剂是不同的。在该方法的一个例子中，所述稳定剂与晶种颗粒混合，对该混合物进行加热。然后 将加热的混合物与乳液混合，形成低聚液滴。在该方法的另一个例子中，通过以下步骤将所述至少一种单体中的一部分或全部 与晶种颗粒混合所述单体停留在晶种颗粒之上或之内，可能造成初始颗粒溶胀；然后所 述单体遇到同样停留在初始颗粒之上或之内的一种或多种自由基(可能由一种或多种引 发剂形成)；然后所述单体与另外的所述一种或多种单体参与聚合反应。该过程可以进行一次，或者可以重复任意多次，以获得所需的粒度。在一些实施方 式中，所述过程可以对第一组晶种颗粒进行，以制得初始低聚液滴，然后在随后进行的过程 中将该初始低聚液滴用作晶种颗粒，来制备二级低聚液滴。在这样的实施方式中，可以设 想，在制备二级低聚液滴的时候使用的所述至少一种单体、链转移剂和晶种引发剂中的任 意一些或全部，可以与用来制备初级低聚液滴所用的所述至少一种单体、链转移剂和晶种 引发剂中的任意一些或全部相同、不同，或者以上情况同时存在。所述低聚液滴的90/10均一性系数优选为1. 0至1. 3，更优选为1. 05至1. 15。所 述低聚物的数均分子量(Mn)为400-2000。在一些实施方式中，所述低聚液滴的平均粒径大于晶种颗粒的平均粒径。所述低 聚液滴的平均粒径可以比所述晶种颗粒的平均粒径优选大至少1.5倍或更多，更优选至少 2倍或更多，最优选至少4倍或更多。较佳的是，所述低聚液滴的平均粒径为2-100微米。 更佳的是，所述低聚液滴的平均粒径为10-30微米。可以通过任何可行的方法测量粒度，包 括激光衍射、电阻计算和照相分析。低聚液滴的一种用途是用来制备聚合物颗粒。可以选择或设计一些这样的聚合物 颗粒，用于例如以下的一种或多种目的光散射和/或漫射材料，表面涂层，表面消光剂，表 面光泽减少剂，表面质地改性剂，塑料添加剂，液晶显示器隔离件，标样，微型过滤器，受控 脱模剂，色谱树脂，用来制备官能化的色谱树脂的中间体，吸附剂，固相合成树脂，催化酶载 体，研磨介质，分散介质，酶固定材料，用于亲和色谱的树脂或离子交换材料。为了制备聚合物颗粒，通过以下方式进行聚合提供一定的条件，使单体分子能够 反应，形成至少一种低聚物或聚合物，或它们的混合物。合适的单体包括烯键式不饱和单 体，例如取代的(甲基)丙烯酸酯单体和(甲基)丙烯酸酯单体，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸 乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基 丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸异癸酯，甲基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸羟乙酯， 甲基丙烯酸羟丙酯，(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙 酯，(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基丙酯，(甲基)丙烯酸2-(3-噁唑烷基)乙酯，(甲基)丙烯酸叔丁基氨基乙酯，乙烯脲基官能单体，乙酰乙酸烯丙酯，乙烯，丙烯，苯乙烯和取代的苯 乙烯，丁二烯，乙酸乙烯酯，丁酸乙烯酯以及其它的乙烯基酯，乙烯基单体，例如氯乙烯，乙 烯基甲苯和乙烯基二苯酮，以及偏二氯乙烯。其它合适的乙烯基单体包括羧酸乙烯酯，乙烯基氨基甲酸酯单体，乙烯基芳族单 体，以及它们的混合物。羧酸乙烯酯的一个例子是乙酸乙烯酯；乙烯基氨基甲酸酯单体的一 个例子是异氰尿酸三烯丙酯，乙烯基芳族单体的例子包括苯乙烯，二乙烯基苯及其取代形 式，例如α-甲基苯乙烯。一些合适的取代的(甲基)丙烯酸酯包括例如多元醇与(甲基) 丙烯酸的酯，例如二甲基丙烯酸乙二酯，二甲基丙烯酸甘油酯，以及它们的混合物。其它的合适的乙烯基单体包括(甲基)丙烯酸的烷基酯，其中烷基包含官能团。在 一些情况下，所述官能团能够在单体分子聚合过程中或之后与其它基团(所述其它基团可 以与所述官能团相同或不同)反应。在一些这样的情况下，所述官能团与其它的基团反应 会在由所述单体分子聚合制得的聚合物内形成支化点或交联连接。所述官能团的一个例子 是缩水甘油基。此种单体的一个例子是甲基丙烯酸缩水甘油酯。在本说明书中，对于列出 的所有单体分子，在另一个术语，例如丙烯酸酯或丙烯酰胺的前面使用术语"(甲基)“分 别表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。在一些实施方式中，以制备聚合物颗粒的过程中使用的单体分子的总重量为基 准，形成聚合物的时候消耗的单体分子的量优选至少为90重量％，更优选至少95重量％， 最优选至少99重量％。可以在聚合反应开始之前、聚合反应过程中、或者上述情况的组合 之下，将所述一种或多种单体分子与低聚液滴混合。在一些实施方式中，将会进行一个将低 聚液滴与至少一种单体分子以及可能的成孔剂混合的步骤，以及一个使单体分子聚合的步 骤。在一些实施方式中，可以进行一个以上这样的混合步骤，与此独立地，在一些实施方式 中，可以进行一个以上的聚合步骤。在一些实施方式中，在将第一部分的单体分子与低聚液 滴混合并聚合之后，可以将所得的组合物与一个或多个另外的单体分子部分(它们各自可 以与之前的单体分子部分中包含的分子相同或不同)混合，然后可以进行聚合。在该过程中的任意时刻，可以通过任意的方法，以任意的顺序对组分进行混合。所 述组分可以在流过连续流动反应器、或者一起或独立地加入容器中、或者逐渐或突然加入 该容器的时候连续混合。例如，所述晶种颗粒或低聚液滴可以为水性分散体的形式。在此 方法中，可以将这些晶种颗粒或低聚液滴置于容器中，可以将其它的组分逐一加入装有晶 种颗粒或低聚液滴的容器中。或者，可以首先将所述组分混合，然后将混合物加入装有晶种 颗粒或低聚液滴的容器中。所述水性分散体和水性分散介质是通过聚合法形成的。所述聚合过程在操作的时 候，可以一次性加入单体，或者在一段时间内加入单体，这是本领域众所周知的做法。所述 方法可以在10-100°c的温度下进行，但是可以在能够形成聚合物的任意条件下进行。在一些实施方式中，将单体分子与水性分散体混合，使得单体分子聚合。在一些实 施方式中，可以首先将一种或多种单体分子形成水性乳液，然后将其加入水性分散介质中。在低聚液滴、稳定剂和至少一种单体分子的水性分散介质的混合物中可以包含各 种任选的组分。例如，可以通过加入所述任选的组分帮助单体分子聚合，或者影响最终的聚 合物颗粒的性质。可以在低聚液滴、稳定剂和至少一种单体分子的水性分散介质混合之前、 当中和之后加入所述任选的组分。任选的组分包括例如抑制剂、引发剂、稳定剂、稳定化试剂、成孔剂和它们的混合物。合适的引发剂及其浓度包括以上为晶种引发剂所列的那些。上文也列出了合适的 稳定剂。以聚合物颗粒的干重为基准计，用来制备聚合颗粒的稳定剂的量优选不大于50重 量％，更优选不大于30重量％。用来制备低聚液滴的引发剂和稳定剂可以与用来制备聚合 物颗粒所用的弓I发剂和稳定剂相同或不同。合适的稳定剂包括水溶性聚合物，例如聚乙烯醇，纤维素醚，以及它们的混合物。 优选的稳定剂包括蛋白质，聚乙烯醇，聚甘油脂肪酸酯，植物多糖，十六烷基三甲基溴化铵 和其它的烷基三甲基铵盐，氯化十六烷基吡啶，聚乙氧基化牛油胺，氯化苄烷铵，苄索氯铵， 两性离子(两性表面活性剂)，十二烷基甜菜碱，椰油酰氨基丙基甜菜碱，可可两性甘氨酸 盐(coco ampho glycinate)，烷基聚(环氧乙烷)，烷基酚聚(环氧乙烷)，聚(环氧乙烷) 和聚(环氧丙烷)的共聚物，烷基多聚葡萄糖，包括辛基葡糖苷和癸基麦芽糖苷，脂肪醇， 十六烷基醇，油烯基醇，椰油酰胺单乙醇胺，椰油酰胺二乙醇胺，聚山梨醇酯，十二烷基二甲 基氧化胺，海藻酸，海藻酸钠，海藻酸钾，海藻酸铵，海藻酸钙，海藻酸1，2-丙二醇酯，角叉 菜胶，刺槐豆荚胶(豆角胶)，瓜耳胶，黄蓍胶，阿拉伯树胶(阿拉伯胶)，黄原胶，山梨糖醇， 甘露醇，甘油，果胶，酰胺化的果胶，微晶/粉末状纤维素，甲基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙 基甲基纤维素，乙基甲基纤维素，羧甲基纤维素，脂肪酸的单甘油酯和二甘油酯，脂肪酸的 单甘油脂和二甘油酯的酯，脂肪酸的蔗糖酯，蔗糖甘油酯，脂肪酸的聚甘油酯，以及脂肪酸 的1，2-丙二醇酯。稳定剂还可以包括类似的组成，只要其不是阴离子型表面活性剂即可。 更优选的稳定剂是纤维素醚。以聚合物颗粒的干重为基准计，用来制备聚合颗粒的稳定剂 的量优选0. 1重量％ -20重量％，更优选0.5重量％ -5重量％。一些实施方式包括使用一种或多种成孔剂。成孔剂是在单体中的溶解性大于在水 中的溶解性的化合物，成孔剂对于通过所述单体聚合形成的聚合物来说是差的溶剂。优选 的成孔剂包括烃、醇、醚、酮、酯和它们的混合物。所述成孔剂分子的烃部分可以是直链的、 支链的、环状的或它们的组合。示例性的烃成孔剂包括脂族烃，例如异辛烷，以及含芳基的 烃，例如二甲苯和甲苯。示例性的酯类成孔剂包括芳族羧酸的酯，例如邻苯二甲酸二烷基 酯，脂族羧酸的酯，例如乙酸丁酯，以及二烷基醚成孔剂，其中烷基包含3个或更多个碳原 子，例如二丁基醚。示例性的醇类成孔剂包括含有5个或更多个碳原子的直链、支链或环状 烷基醇，包括环己醇或4-甲基-2-戊醇。示例性的酮类成孔剂包括二烷基酮，例如甲基异 丁基酮。在一些实施方式中，成孔剂的重量与全部单体分子的总重量之比优选为0. 1-10，更 优选为0. 2-5，最优选为0. 5-2. 5。用来制备聚合物颗粒的过程可以持续数小时至数天。所述过程还可以以小规模或 大规模进行，可以使用用来进行聚合的常规商业设备进行。在一些实施方式中，所述聚合物颗粒包含高分子量聚合物，交联的聚合物，或者它 们的混合物。在一些实施方式中，通过聚合至少一种单体分子制备的聚合物颗粒包含一定 量的不溶性材料。所述聚合物颗粒的平均粒径优选为1-1000微米，更优选为3-600微米， 最优选为10-250微米。所述聚合物颗粒可以被官能化。“官能化”表示聚合物颗粒与至少一种试剂反应， 从而将一种或多种官能团(例如离子)化学结合在聚合物颗粒上，或者将聚合物颗粒上的 一种化学基团(例如酯基)转化为一种官能团，例如羧基。可以用配体对聚合物颗粒进行官能化，例如用来形成强阳离子型交联树脂，强阴离子型交换树脂，弱阳离子型交换树脂， 弱阴离子型交换树脂，亲和性树脂，其它官能化的树脂，以及它们的组合和混合物。所述聚合物颗粒和官能化的聚合物颗粒还可以用来纯化生物分子，例如蛋白质、 酶和其它生物分子。有时候通过以下方式进行所述纯化使聚合物树脂颗粒与混合生物分 子的水溶液接触，例如将聚合物颗粒置于液相色谱柱中，使水溶液通过该色谱柱。提供下面的实施例以进一步阐述本发明。在以下实施例中，使用以下缩写BA是丙烯酸丁酯Da是道尔顿DEP是邻苯二甲酸二乙酯。DI是去离子的EGDMA是二甲基丙烯酸乙二醇酯。GlyDMA是甲基丙烯酸缩水甘油酯。METHOCEL KlOO纤维素醚是羟丙基甲基纤维素，其发生了 23 %的甲氧基取代和 6. 5%的羟丙基取代，2%的水溶液的粘度为80-120毫帕·秒。MIBC 是 4-甲基 _2_ 戊醇。PVOH是聚乙烯醇。t-butyl 是叔丁基。Rpm是每分钟转数。C是摄氏；μ m是微米；ml是毫升；g是克；min是分钟。测试方法粒度使用美国加利福尼亚州布利市贝克曼库尔特公司(Beckman Coulter,Brea, CA)制造的 Multisizer 3 Coulter Counter 进行测量。实施例实施例1 在20升的反应器中制备58微米的GMA/GlyDMA多孔颗粒在装有顶挂式搅拌器的10升的不锈钢容器中加入3，213克去离子水。将反应器 加热至80°C，在30分钟内缓慢地加入32. 5克日本的日本化工制造公司(Nippon GOHSEI, Japan)生产的Gohsenol GR-14R PV0H。该PVOH溶液在80°C的温度下搅拌1小时，然后冷 却至30°C。在另一个30升的容器中，加入9，707克去离子水，然后将容器加热至55°C，以 IOOrpm的转速搅拌。在1分钟的时间内缓慢地向容器中加入48. 8克美国宾夕法尼亚州 费城的陶氏化学公司(The Dow Chemical Company, Philadelphia, PA)生产的 Methocel K100，加热至80°C，保持15分钟。将该容器冷却至25°C。在另一个10升的容器中，加入2，019克所述制备的PVOH溶液，924. 6克GMA，616. 4 克GlyDMA, 2，457. 7克DEP，753. 3克MIBC和21. 3克过辛酸叔丁酯，该混合物在200rpm的 转速下搅拌10分钟，形成单体乳液。在装有顶挂式搅拌器和冷凝器的20升的不锈钢反应器中，在将转速设定于85rpm 的条件下，向反应器中加入9，707克甲基纤维素溶液和239. 2克单一尺寸的14. 7微米的苯 乙烯/BA低聚物晶种。该反应器在1小时的时间内加热至40°C，然后使用泵，以165毫升 /分钟的流速将单体混合物泵抽通过美国北卡罗来纳州威名顿市IKA工程有限公司(IKAWorks, Inc. ,Wilmington,NC)制造的 IΚΑ Magic LAB 在线乳化器(设定在 14，600rpm)， 输送到反应器。在单体进料加完之后，管线用351. 2克PVOH溶液冲洗，冲洗液流入反应器 中。温度在40°C保持6小时，然后在45分钟时间内加热至70°C。反应器在75°C的温度保 持1小时，然后在1小时的时间内加热至80°C。反应器在80°C保持12小时，然后冷却至 25°C。获得58微米的粒度以及1. 09的90/10均一性系数。实施例2 60微米的GMA/GlyDMA多孔颗粒的制备向装有磁力搅拌器的600毫升烧杯内加入321克去离子水。将该烧杯加热至80°C， 在10分钟的时间内缓慢地加入3. 25克Gohsenol GR-14R PV0H。该PVOH溶液在80°C的温 度下搅拌1小时，然后冷却至30°C。在另一个烧杯中，加入970克去离子水，然后将烧杯加热至80°C，使用磁力搅拌器 进行搅拌。在10分钟的时间内，向此烧杯中缓慢加入4. 88克Methocel KlOO0该Methocel 在80°C的温度下搅拌1小时，然后冷却至25°C。在1升的烧杯中加入201. 9克制备的PVOH溶液，92. 46克GMA,61. 64克EGDMA， M5. 7克DEP，753. 3克MIBC (4-甲基-2-戊醇)和2. 13克过辛酸叔丁酯，该混合物在400rpm 的转速下搅拌10分钟。在装有顶挂式搅拌器和冷凝器的2升的玻璃反应器中，在将转速设定于IOOrpm的 条件下，向反应器中加入970克甲基纤维素溶液和23. 9克单一尺寸的14. 7微米的苯乙烯 /BA晶种。该反应器在1小时的时间内加热至40°C，然后使用美国纽约州索塞特市的流体 剂量有限公司(Fluid Metering, Inc.，Syosset，NY)制造的FMI泵，以33毫升/分钟的流 速将单体混合物泵抽通过IKA Magic LAB在线乳化器(设定在14，600rpm)，输送到反应器。 在单体进料加完之后，管线用32. 5克PVOH溶液冲洗，冲洗液流入反应器中。温度在40°C 保持6小时，然后在45分钟时间内加热至70°C。反应器在75°C的温度保持1小时，然后在 1小时的时间内加热至80°C。反应器在80°C保持12小时，然后冷却至25°C。获得59微米 的粒度以及1. 10的90/10均一性系数。实施例3 30微米的GMA/EDGMA多孔颗粒的制备向装有磁力搅拌器的600毫升烧杯内加入300克去离子水。将该烧杯加热至80°C， 在10分钟的时间内缓慢地加入3克Gohsenol GR-14R PV0H。该PVOH溶液在80°C的温度 下搅拌1小时，然后冷却至30°C。在另一个烧杯中，加入75克去离子水，然后将烧杯加热至80°C，使用磁力搅拌器 进行搅拌。在10分钟的时间内，向此烧杯中缓慢加入6. 25克Methocel KlOO0该Methocel 在80°C的温度下搅拌1小时，然后冷却至25°C。在1升的烧杯中加入228. 2克制备的PVOH溶液，74. 1克GMA，49. 4克EGDMA，229. 5 克DEP和1. 8克过辛酸叔丁酯，该混合物在400rpm的转速下搅拌10分钟。在装有顶挂式搅拌器和冷凝器的1升的玻璃反应器中，在将转速设定于IOOrpm的 条件下，向反应器中加入198. 0克甲基纤维素溶液和52. 5克单一尺寸的10. 0微米的苯乙 烯/BA晶种。该反应器在1小时的时间内加热至40°C，然后使用FMI泵，以33毫升/分钟 的流速将单体混合物泵抽通过IKA Magic LAB在线乳化器(设定在11，OOOrpm)，输送到反 应器。在单体进料加完之后，管线用56克PVOH溶液冲洗，冲洗液流入反应器中。温度在 40°C保持6小时，然后在45分钟时间内加热至70°C。反应器在75°C的温度保持1小时，然后在1小时的时间内加热至80°C。反应器在80°C保持12小时，然后冷却至25°C。获得30 微米的粒度以及1. 09的90/10均一性系数。
权利要求
1.一种用来制备基本均一的聚合物颗粒的方法，该方法包括形成一种单体乳液，该单体乳液包含乳化剂、至少一种单体分子和引发剂； 将所述单体乳液加入至少一种稳定剂和大量低聚液滴中；以及 使所述至少一种单体分子聚合，形成90/10均一性系数为1. 0-1. 3的聚合物颗粒的水 性分散体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体乳液还包含成孔剂。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括制备水性乳液，该水性乳液包含晶种乳化剂、至少一种单体、链转移剂和晶种引发剂；以及将所述水性乳液与至少一种稳定剂和大量晶种颗粒混合，以生长90/10均一性系数为 1. 0-1. 3的低聚液滴的水性分散介质。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加入单体乳液的步骤包括 将所述低聚液滴与稳定剂混合，形成混合物；将所述单体乳液加入所述混合物中； 对所述混合物进行加热；以及 形成聚合物颗粒的水性分散体。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳化剂包括聚乙烯醇。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物颗粒的90/10均一性系数为 1. 05-1. 15。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括使所述聚合物颗粒与至少一种试剂反应，从而实现以下效果中的至少一种将至少一 种官能团化学结合于所述聚合物颗粒，以及将聚合物颗粒上的化学基团转化为官能团。
8.一种用来纯化混合生物分子的水溶液的方法，该方法包括使所述水溶液与用权利要求1所述的方法制备的聚合物颗粒和官能化的聚合物颗粒 中的至少一种相接触。
9.通过权利要求1所述的方法制备的聚合物颗粒。
10.一种用来制备基本均一的聚合物颗粒的方法，该方法包括制备水性乳液，该水性乳液包含晶种乳化剂、至少一种单体、链转移剂和晶种引发剂； 将所述水性乳液与至少一种稳定剂和大量晶种颗粒混合，以生长90/10均一性系数为 1. 0-1. 3的低聚液滴的水性分散介质；形成一种单体乳液，该单体乳液包含乳化剂、至少一种单体分子和引发剂； 将所述单体乳液加入至少一种稳定剂和大量低聚液滴中；以及 使所述至少一种单体分子聚合，形成90/10均一性系数为1. 0-1. 3的聚合物颗粒的水 性分散体。
全文摘要
本发明揭示了一种在水性分散体中制备基本均一的聚合物颗粒的方法，该方法包括形成包含乳化剂、至少一种单体分子和引发剂的单体乳液；将所述单体乳液加入至少一种稳定剂和大量低聚液滴中；使所述至少一种单体分子聚合，形成聚合物颗粒的水性分散体。
文档编号C08F222/14GK102140151SQ20101062471
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月29日 优先权日2009年12月30日
发明者J·J·迈克纳, M·迪兹, W·扎布罗德斯基 申请人:罗门哈斯公司