hiukkaspolymerointia

Hiukkaspolymerointi on polymeerihiukkasten valmistusmenetelmä, jossa monomeereja polymeroidaan pienissä faasimuodoissa muodostaen kontrolloituja hiukkasia. Prosessin tavoite on säätää hiukkasten koon ja mahdollisesti sisäisen rakenteen sekä pintastruktuurin. Yleisesti prosessi tapahtuu vesipohjaisessa järjestelmässä, mutta myös orgaaniset liuottimet voivat tulla kyseeseen.

Yleisimmät lähestymistavat ovat emulsio-polymerointi, dispergio-polymerointi ja precipitaatiopolymerointi. Emulsio-polymeroinnissa monomeerit polymeroidaan vesipohjaisessa faasissa pienissä, stabiloitujen emulsiopiirien sisällä muodostuvissa hiukkasissa. Dispergio-polymeroinnissa monomeerit pidetään suspensiossa ja kasvu rajoitetaan pieniksi hiukkasiksi. Precipitaatiopolymeroinnissa polymerisaatio tapahtuu, kun polymeroituminen johtaa tuotteen epäliukenemiseen ja kiinteiden hiukkasten muodostumiseen suoraan.

Ominaisuudet ja kontrolli: hiukkasten koko ja koko-jakauma sekä pintarakenteet voidaan saavuttaa säätämällä monomeeripitoisuutta, liuottimien faasin vaihtoehtoja, stabilointiaineita (tensidejä ja polymeeripinnoitteita) sekä reaktioaikaa ja lämpötilaa. Tuloksena voivat olla pallomaisia, poro- tai monimutkaisia muotoja sekä mahdollisesti core–shell-tyyppisiä hiukkasia.

Sovellukset: hiukkaspolymerointi on käytössä lääkeaineratkaisujen (nanopartikkelit), kosmeettisissa tuotteissa, maaleissa ja pinnoitteissa sekä erilaisissa nanomateriaaliratkaisuissa elektroniikassa ja kuvantamisessa.

Haasteet ja näkökulmat: prosessin stabiilisuus ja skaalautuvuus, suurten volyymien hallinta, jätteen ja stabilointiaineiden poistaminen sekä ympäristö- ja turvallisuuskysymykset. Laadunvarmuus ja toistettavuus ovat tärkeitä, erityisesti nanopartikkelien koon tarkentamisessa.