CN101421027A - 连续乳化方法和用于该方法的乳化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乳化方法和乳化设备，能够容易地控制颗粒尺寸以及颗粒尺寸分布，使规模化生产和维护都比较简单，并提供足以用于工业生产的乳化量。即，该方法包括使彼此充分地不相溶的两种或更多种液体连续并逐渐地通过两个或更多个筛网元件，其中所述两个或更多个筛网元件以一定的间隔设置在具有乳化剂的流道内。还涉及一种执行该方法的乳化设备，包括用于进给彼此充分地不相溶的两种或更多种液体的液体进给泵、以及圆柱形流道，所述两种或更多种液体通过液体进给泵被进给到所述流道中，该圆柱形流道包括以预定间隔设在其内的预定数量的金属丝网。

Description

连续乳化方法和用于该方法的乳化设备

技术领域

本发明涉及一种乳化方法和乳化设备，用于连续和稳定地大量生产具有分散相均匀颗粒尺寸的乳液。本发明还涉及使用由所述方法和设备生产的乳液的微胶囊和聚合物精细颗粒。

背景技术

乳液包括与连续液态相不相溶并分散在该连续液态相中的液态相物质。作为这种乳液，公知的是O/W乳液和W/O乳液，在O/W乳液中，油滴分散在含水的连续相中，在W/O乳液中，含水的液滴分散在油连续相中。另外，公知的是，这种乳液可以通过使用乳化剂的界面化学方法或通过使用特定乳化设备的机械方法来制造。这两种方法通常结合使用，以产生稳定的乳液。但是，在后者机械方法中，通常公知的是，根据所使用的乳化设备的不同，最终产生的乳液的性质(分散相的液滴直径和其液滴直径分布)有很大的不同。

目前，乳液作为各种工业领域中的原材料和产品占据很重要的地位，例如，在化妆品、食品、涂料、造纸、薄膜、记录材料等领域中。作为这种乳液的性质，构成分散相的液滴颗粒尺寸和颗粒尺寸分布是严重影响乳液稳定性或最终产品性质的重要因素。特别地，在化妆品乳液等中，与皮肤的配合性根据已乳化的且已分散的液滴的平均颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的不同而不同。另外，其产品稳定性也因此受到很大影响。

包括有在乳液的连续相和分散相之间的界面中形成的聚合物膜等的微胶囊或者通过使由聚合分散相构成的乳化液聚合而获得的聚合物精细颗粒通过例如聚合、过滤、清洗、干燥、过筛、以及聚合体断裂这样的过程来处理乳液而产生。这种微胶囊或聚合物精细颗粒还用于各种工业领域。微胶囊用作信息记录材料，其特性为压力敏感、热敏感、光敏感，包括用于复印机和打印机的色粉；作为显示材料例如电子纸；另外，作为药物、农药、杀虫剂、香味剂、热存储介质等。聚合物精细颗粒用作塑料膜的防粘结剂；作为光学材料用于产生防止光扩散/反射功能或作间隔件用，作为涂料和墨水用于提供例如起霜、涂色、或建筑材料的触觉敏感物或汽车内饰；作为化妆材料用于相对于基底提供滑动特性；作为树脂添加剂用于提供各种性能，例如提高耐热性和耐溶性或降低收缩性；还用作诊断测试剂和医疗领域的微粒制剂。另外，所述微胶囊和聚合物精细颗粒还用于各种用途，例如颜料、染料、导电元件、热敏记录纸、树脂增强件、油脂添加剂、人造石、色谱分析等。因为在这些微胶囊和聚合物精细颗粒中，所产生的颗粒的颗粒尺寸和颗粒尺寸分布基本在乳化阶段就已确定，所以不夸张地说，乳液的性能决定了产品的最终性能。因此，需要开发出能容易地生产具有理想平均颗粒尺寸和颗粒分布的产品的乳化设备，特别地，需要窄颗粒尺寸分布，而不考虑产品是否以乳液形式使用或以微胶囊形式或聚合物精细颗粒的形式使用。

已提出了用于乳液机械生产的各种方法。最常用的乳化方法包括将原材料进给到一批处理罐中并通过以高速旋转的剪切叶片搅拌罐中的内容物。但是，这种方法也有不足，例如，在最终的乳液中形成非连续相(分散相)的不均匀颗粒尺寸，或由于罐内仍残留有不流动的部分而导致具有残留的未乳化原材料，或很难规模化生产。虽然提出了安装有用于使罐内整个内容物流动且与剪切叶片独立的搅拌装置的设备，且其作为防范措施用于防止这些麻烦，但也很难很好地解决上述问题。另外，需要增加成本来扩大规模，因为剪切叶片及其驱动单元也要因此而扩大。这种方法在维修上也具有缺点，因为以高速旋转的驱动部件具有精密的结构。另外，当乳化量很大时，因为乳化操作要占用很长的时间，在乳过程中有可能产生内容物的变性。

另一方面，为了解决上述问题，也提出了用于连续进行乳化的方法。

在专利文献1中，例如，通过使具有特定梢部形状搅拌叶片在管道内的很窄区域中以高速旋转并将原材料引入外壁和搅拌叶片梢部之间的窄区域中来进行连续乳化。在这种方法中，因为剪切力基于叶片的旋转来确定，在需要大剪切力时或在要获得具有小分散相液滴的乳液时就需要极大功率输出部件。另外，当乳化量增加时就会发生问题，不可能得到具有均匀颗粒尺寸分布的分散相的乳化液，因为乳化设备中的滞留时间被缩短。另外，搅拌叶片很难制造和维护，因为其梢部形状复杂，且在梢部和外壁之间的间隙非常窄。

在专利文献2的乳化设备中，需要原材料的初步混合罐，且乳化通过使原材料混合物通过其中剪切力连续变化的后续的乳化机(在线)来进行乳化。其中描述到，根据此方法，可以获得具有宽范围颗粒尺寸分布的乳液，乳液可以有极大的颗粒也可以有极小的颗粒。但是，在这种方法中，因为原材料装载量和乳化机的转数必须要得到控制，操作变得很复杂。另外，如果待乳化材料是活性的，可能会产生堵塞。

在专利文献3中，通过从窑炉底部连续进给原材料、搅拌窑炉中的内容物、并连续从窑炉上部排出等于被装载量的内容物量来进行乳化。其中描述到，通过使用该方法，在乳化设备中永远不会产生堵塞，即使待乳化原材料是活性化合物。但是，当乳化速度增加时，在极坏情况下就有可能会发生分散相的颗粒尺寸分布恶化以及未乳化原材料的短路排出。

在专利文献4中，描述了使用多孔玻璃管的连续乳化方法。在这种方法中，需要昂贵的设备，且如果原材料为活性的话，就可能产生多孔玻璃管的堵塞。乳液的颗粒尺寸由将待乳化原材料推出多孔玻璃管时的压力以及形成连续相的液体的流动状态来确定。因此，用于控制颗粒尺寸的操作条件变得复杂和困难。另外，因为多孔玻璃管很昂贵，可能产生的问题在于需要增加成本来扩大规模。

另外，在专利文献5和6中，描述了通过使待乳化原材料在超高压力和高速下碰撞来进行瞬时乳化的方法。使用这种方法的设备存在的问题在于，设备本身必须具有结实的结构，很强的耐磨性等，这是由于设备中极高的操作压力所要求的。另外，设备的缺点在于，乳化效果很难控制，因为其乳化是基于待乳化原材料的碰撞的冲击力来确定的，从而乳化液中分散相液滴的颗粒尺寸分布变得很不均匀。

在专利文献7和8中，提供了具有这样一种结构的乳化设备，其中两个或更多个片状元件被阻挡壁分隔成多个多边形，或其中直接设置具有多个细孔部件的片状元件。在这些设备中，待乳化原材料的混合和乳化通过使原材料穿过由所述两个或更多个片状元件形成的分开的流道而进行。但是，这种方法的问题在于，除了所使用的元件的复杂形状以外，还必须要对每个元件在设备内的布局进行严格调整。另外，上述利用分隔方法的乳化设备还有缺点在于，当乳化液中分散相液滴的颗粒尺寸变小时分隔效果减小，且设备本身的乳化效果也减小。

另外，在专利文献9中，描述了具有这样一种结构的乳化设备，该结构由两个或更多个被具有一个或多个小孔的阻挡壁分隔开的空间构成。在此设备中，通过在将原材料以高速和高压穿过小孔吹入相邻空间时的强冲击力的作用下粉碎和破碎原材料来对待乳化原材料进行乳化，可获得的的乳化液的颗粒尺寸分布原则上趋于非均匀，因为由冲击产生的破碎现象很难控制。即，只有由冲击产生的破碎现象用作乳化原理。另外，该乳化设备需要笨重的结构来使用高压吹入原材料。

专利文献1：日本专利申请公开号No.H5(1993)-49912

专利文献2：日本专利申请公开号No.H6(1994)-142492

专利文献3：日本专利申请公开号No.H9(1997)-029091

专利文献4：日本专利申请公开号No.H5(1993)-212270

专利文献5：日本专利申请公开号No.H2(1990)-261525

专利文献6：日本专利申请公开号No.H9(1997)-201521

专利文献7：日本专利申请公开号No.2000-254469

专利文献8：日本专利申请公开号No.2002-28463

专利文献9：日本专利申请公开号No.2002-159832

如上所述，传统的连续乳化方法和设备的问题在于，产生的最终乳化液中分散相液滴的均匀性极差，很难扩大规模、且设备复杂、维修复杂，很不令人满意。

发明内容

为了解决传统连续乳化方法和设备中的问题，本发明提供一种连续乳化方法和设备，用于提供包含具有所需平均颗粒尺寸和所需颗粒尺寸分布的液滴的乳液，特别是窄(均匀的)颗粒尺寸分布，适用于以上所述各种用途，其具有容易控制、可简单地扩大规模、可以简单的结构进行维护的优点，另外，乳化材料产量足以满足工业生产。本发明的目的还在于通过使用该方法和设备所获得的乳化液来提供各种工业产品，如具有所需平均颗粒尺寸和所需颗粒尺寸分布的微胶囊和聚合物精细颗粒，特别是具有窄范围(均匀)颗粒尺寸分布，其适用于各种上述用途。

根据本发明的第一方面，提供一种乳化方法，包括使两种或更多种彼此充分不相溶的液体连续或逐渐穿过以一定间隔设在具有乳化剂的流道中的两个或更多个筛网元件。

根据本发明的第二方面，提供一种乳化设备，包括用于供给彼此充分不相溶的两种或更多种液体的液体供给泵、以及圆柱形流道，所述两种或更多种液体被液体供给泵穿过所述流道的一端被引入流道中，并朝流道另一端输送，所述圆柱形流道包括以一定间隔设在其中的两个或更多个筛网元件，从而通过使液体逐渐地通过所述两个或更多个筛网元件来进行乳化。

所述筛网元件由例如金属丝网构成。

另外，本发明涉及使用由上述方法和设备获得的乳剂液体制造的微胶囊或聚合物精细颗粒。

发明效果

根据本发明，通过使用具有极简单结构如仅设置在流体流道中的两个或更多个筛网元件如金属丝网的乳化设备，可大量连续获得具有所需颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的乳化液，同时控制分散相液滴。根据本发明，可获得具有比现有技术范围更窄的液滴颗粒尺寸分布的均匀乳液。该设备容易组装，因为结构简单，且维护性能优秀。可使用由该乳化设备获得的乳化液来得到具有所需颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的微胶囊和聚合物颗粒。根据本发明，可获得具有比现有技术更窄的液滴颗粒尺寸分布的均匀微胶囊和聚合物颗粒。通过本发明中的乳化方法所获得的乳化液可以适用于作为工业领域的原材料和产品，例如化妆品、食品、涂料、造纸、薄膜、记录材料等领域。在化妆品应用中，可保证与皮肤的良好匹配性以及极好的产品稳定性。

由所述乳化液得到的微胶囊被用作信息记录材料，具有压力敏感、热敏感、光敏感性，包括用于复印机和打印机的色粉；作为显示材料例如电子纸；另外，作为药物、农药、杀虫剂、香味剂、热存储介质等。由所述乳化液得到的聚合物精细颗粒被用作塑料膜的防粘结剂；作为光学材料用于产生防止光扩散/反射功能或作间隔件用；作为涂料和墨水用于提供例如起霜、涂色、或建筑材料的触觉敏感物功能或汽车内饰；作为化妆材料用于提供相对于基底等的滑动性能；作为树脂添加剂用于提供各种性能，例如提高耐热性和耐溶性或降低收缩性；还用作诊断测试剂和医疗领域的微粒制剂。另外，所述微胶囊和聚合物精细颗粒还用于各种用途，例如颜料、染料、导电元件、热敏记录纸、树脂增强件、油脂添加剂、人造石、色谱分析等。因为微胶囊和聚合物精细颗粒包括具有所需颗粒尺寸和颗粒尺寸分布特别是窄颗粒尺寸分布的产品，在用于这些用途时，它们显示出比传统产品更优秀的性能。

附图说明

图1是在根据本发明的连续乳化设备中的构造的一个实施例的透视图；

图2是用于本发明中的间隔件c的透视图；

图3是作为本发明一个实施例的由10个单元构成的乳化设备的剖视图；

图4是流程图，示出了包括待乳化原材料罐、柱塞泵、乳化设备F以及产品罐，其中a表示外壳，b表示金属丝网，c表示间隔件，2a表示止动件。

具体实施方式

在本发明的乳化方法中，通过将彼此充分不相溶的两种或更多种液体供给到流道，并使所进给的液体逐渐地通过设在流道内两个或更多个位置处的筛网元件来进行乳化。

作为待乳化原材料的所述两种或更多种液体不必进行补步混合就进给到流道中。每种待乳化原材料可使用适当的进给泵(液体进给泵)单独进给。例如，在O/W型乳化液等的情况下，油和水可以使用单独进给泵分别进给到流道中。当然，油和水也可以事先进行适当混合再进给。在引入到乳化设备的过程中进行混合并不特别受到限制，且不需要用于混合的装置例如搅拌器。通常，引入优选地与具一定混合程度的在线混合一起执行。当然，液体也可以补步混合。优选的是使待乳化原材料以一定程度的初步混合状态被带入筛网元件，因为在绝对未混合的状态下很难执行由流体分隔进行的乳化，从而每种待乳化原材料到达筛网元件形成绝对分隔的流动。这种混合程度可由如上所述的在线混合来充分获得。

对被进给的待乳化原材料而言，乳化剂或分散剂可以事先被适当地混合。如果需要的话，这样的乳化剂或分散剂可以单独和直接地进给到乳化机中。其类型和添加量可适当确定。

考虑到本发明下面要描述的乳化机构，在乳化设备的流道中流动的流体的流速不必太高到引起碰撞或断裂。当然，因为过低流速增加了已分开的液滴再聚合的可能性，所以要保持适当的流速。对于待乳化原材料和乳化液而言，往流道中的进给通常是以约0.1-50cm/秒的线性速度来进行的。在本发明中，如下所述使用具有较大开口面积的两个或更多个筛网元件，例如，金属丝网，但是无论如何可因此减少流体系统的压力损失，因为筛网元件以预定的间隔设置。因此，流体的线性速度可以相对增加，且本发明中的材料产量可以因此增加。

筛网元件在流道中两个或更多个位置以预定间隔布置，且所供给的待乳化原材料逐渐穿过所述两个或更多个筛网元件，在此过程中，乳化逐渐进行并完成。虽然，通过此方法，乳化机构以及筛网元件的作用和效果还不确定，但显然，一旦到达筛网元件的流体被筛网元件的一系列小孔分成小液滴，所产生的小液滴就被稳定，同时流体到达下一筛网元件，且分散相液滴的颗粒尺寸就因此被均匀化。如果使流体到达下一筛网元件的时间很长，所产生的小液滴就可能会聚结。因此，将间隔确定到适当距离是很重要的，不能太长也不能太短。

因为流体被带到筛网元件中，不会因为那时的碰撞产生液滴的粉碎，而是被筛网元件的小孔流体分隔，所以流体速度或压力不必增加。高速或高压流体反倒有可能会不稳定，因为流体在两个或更多个筛网元件的间隔中用于稳定的时间很短，或流体被过度分隔或增强碰撞或粉碎。

具体而言，随着流道中流体流速、流体粘度等而变化的筛网元件的间隔可以优选地被设定为通常5-200mm，更优选为10-100mm。优选地，在较高的流速下采用较长的间隔，相反在较高流体粘度下采用较短间隔。

重要的是，沿流道在两个或更多个位置设置筛网元件，且布置位置的数量优选设为5-50个，更优选为10-50个位置，特别优选为20-40个位置。所进给的待乳化原材料被逐渐且连续地穿过从流道入口朝其出口在两个或更多个位置设置的筛网元件。

作为筛网元件，可以传统地采用与金属筛网元件相对应的金属丝网，因为小孔的开口率、密度等可根据筛网尺寸进行不同选择，同时确保一定的机械强度。也可适当采用由与金属丝网相对应的其他材料制成的任何筛网元件。

金属丝网优选地具有35-4000的目数，更优选为如ASTM标准中所规定的150-3000目，如下所述。金属丝网可以适当地具有多层重叠结构，用于增强等作用。不优选过厚的筛网元件。因此，金属丝网即使为多层重叠体，也优选用于被下述分隔件等适当支撑以确保机械强度，同时通常具有几毫米或更小的厚度。用于过滤器等的金属丝网厚度等通常就足矣。

用于乳化的流道可以适当被冷却或加热，用于调节流体粘度，但对流道中的温度、压力等并不特别限制。压力可以适当变化以调节流体的粘度。即，压力达到足以提供适当的流速，且不需要特别高的压力。

实施本发明方法的设备将在下面结合附图进行详细描述。

图1是在根据本发明的乳化设备中的构造的一个实施例的透视图；

图2是用于本发明中的间隔件c的透视图；

图3是作为本发明一个实施例的由10个单元构成的乳化设备的剖视图；

图4是流程图，示出了包括待乳化原材料罐、柱塞泵、乳化设备F以及产品罐。

图1所示乳化设备包括圆柱形外壳a、以及止动件2a，用于将由一对金属丝网b和分隔件c组成的单元固定在外壳中。

分隔件c用于保持所述两个或更多个金属丝网b，使其间具有预定间隔。

外壳a的长度根据由金属丝网b和分隔件c组成的单元的长度以及要在外壳中固定的单元的数量来确定。外壳的抗压性能根据在其中流过的待乳化原材料的装载量(装载压力)来确定，并被适当设计以固定这些单元。从易加工性、抗压或防止已在其内穿过的液体的残留来看，要在其中插入各单元的外壳的截面形状优选为如图1所示的圆柱形，但并不特别限制于此。作为外壳a、金属丝网b、分隔件c以及止动件2a的材料，可以不受限制地采用不被在其内穿过的待乳化原材料腐蚀并具有能忍受在乳化过程中产生的压力的强度的任何材料。

金属丝网b具有与图1中所示的圆柱形外壳a的内部横截面大体相同的形状和尺寸。据此，金属丝网可以固定在圆柱形外壳a内而不会产生扭曲，且待乳化原材料可以确保穿过由两个或更多个单元构成的流道。当金属丝网b重叠在分隔件c上以形成该单元时，二者的接触面可以紧密配合。因此，待乳化原材料可以仅穿过由金属丝网b和分隔件c形成的流道，从而确保进行乳化。

作为金属丝网b，可使用由ASTM标准规定的具有35-4000目数的金属丝网。要施加的筛网元件可根据要使用的待乳化原材料和想要的分散相液滴直径来适当选择。小于35目的目数是不优选的，因为乳化效果急剧下降。4000或以上目数也不优选，因为乳化操作过程中的操作压力变得太高以致于不能进行乳化。具有150-3000目的金属丝网是优选的例子。虽然金属丝网形状不特别限制，优选采用平织、斜纹、平网织、斜网织、半斜纹金属丝网。

在本发明中，金属丝网可以具有多层结构，其中两个或更多个层被重叠，以进行表面保护、保持强度、以及分散控制。在多层结构中用于乳化的金属丝网以后可以称为主金属丝网。冲压金属、金属丝网等优选地用作该材料，但要被重叠到主金属丝网上的材料的形状不特别限制，只要它可以获得主金属丝网的表面保护、保持强度、以及分散控制就行。当金属丝网(以下称为子金属丝网)用于此目的时，子金属丝网的目数(ASTM标准)等于或小于主金属丝网的目数。在本发明的乳化设备中，最终乳化液的性质取决于设置在乳化设备的流道中的具有最大目数的金属丝网(主金属丝网)。因此，不优选将子金属丝网的目数设为大于主金属丝网的目数。当使用由两个或更多个重叠的层构成的主金属丝网时，优选地，通过例如烧结等手段固定各层，以防止主金属丝网在乳化设备中流道内的变形等。

图2示出了分隔件c。在本发明的乳化设备中，重要的是使金属丝网隔离，且为此例如使用了分隔件。

分隔件除了具有在圆柱形流道内固定金属丝网的作用外，还具有使通过金属丝网所获得的乳化液稳定的效果，因此可使分散相液滴的颗粒尺寸均匀。

分隔件的长度L并不特别限制，但是优选设为5-200mm，更优选为7-100mm，特别优选为10-100mm。当分隔件长度小于5mm时，乳化液中分散相液滴的颗粒尺寸就变得非常不均匀。当分隔件长度大于200mm时，就会使得在分隔件部分处产生乳化液的分散相液滴的聚结，或由于乳化设备本体最终过长的长度而形成死空间。分隔件的外径d1在其可插入圆柱形外壳a的范围内优选接近外壳的内径。因此，金属丝网可以优选地被固定到流道中，且待乳化原材料可能确保被引导到由分隔件和金属丝网形成的流道中。分隔件的内径d2优选地相对于分隔件外径d1设在(d1-d2)/d1＝0.01-0.5的范围内，更优选为在0.1-0.3的范围内。0.01或更小的值是不希望的，因为对金属丝网的固定不充分。当该值大于0.5时，流道大大变窄，从而乳化效率不希望地被降低。

本发明的乳化设备通过将两个或更多个单元插入到圆柱形外壳a内来使用，其中所述单元每个都由一对金属丝网b和分隔件c构成。要插入的单元的数量并不特别限制，只要它是两个或更多个，优选为5-50个。当单元的数量小于5个时，最终乳化液中分散相液滴的颗粒尺寸分布会不希望地变得不均匀。当单元的数量超过50时，乳化过程中的压力显著增加，这是不希望的。单元的数量进一步优选为10-50，特别优选为20-40。

在图3中，示出了作为一个实施例的由10个单元构成的乳化设备，在图3所示的实施例中，除了每个都由金属丝网和分隔件构成的10个单元以外，一个分隔件进一步被插入到外壳中，从而防止金属丝网与止动件之间的接触而导致的金属丝网的损坏。在此实施例中，每个单元在外壳中的固定是通过使止动件螺合在外壳内部来实现的，但是，可以采用任何具有同样功能的止动件，而不限于其形状。例如，夹卡式止动件、凸缘式止动件等都可采用。

在本发明的乳化设备中，乳化过程中的温度可以通过从外面加热或冷却圆柱形外壳来根据需要而调节。外壳的温度例如可以通过在外壳外部附加带状或条状加热器、应用开口的或密封的管状电炉、或者对外壳的外部附加加热/冷却套的方式来被调节。

将原材料引入本发明的乳化设备中并进行乳化的过程将参照图4进行具体描述，在图4中，罐A和罐B分别为待乳化原材料罐。

例如疏水液体，例如碳氢化合物液体存储在罐A中，且水存储在另一罐B中。

分散剂(乳化剂)被充到原材料罐中的任一个中。在此例中，其存储为罐B中的水溶液。

要使用的分散剂的量和类型并不特别限制。可采用例如阴离子、阳离子、非离子、或两性表面活化剂的分散剂或乳化剂。例如，PVA(聚乙烯醇)可以假定作为用于使碳氢化合物液体乳化到水中的分散剂，且因此可以使用约1％质量的水溶液。

可适当地添加搅拌装置、加热装置等到罐A和B中，用于准备待乳化原材料。泵C和D分别为流量可调节的柱塞泵，用于将待乳化原材料以可选比率引入到乳化设备中。液体供给量通常设定为约6-3000ml/cm²/min，但这并不特别限制。

待乳化原材料从每个泵中被供给，并在乳化设备F的入口侧管线中进行在线混合，且最终混合的液体被引入到乳化设备F中。

用于抑制流体脉动的蓄积器可以设在乳化设备F的待乳化原材料入口的泵侧。任何能稳定供给所需流率的泵都可以用来将原材料引入到乳化设备F中，而并不对其形状进行具体限制。例如可使用上述的柱塞泵。

在乳化设备F中完成乳化后，最终产物被容纳于罐G中。罐G是作为产品的乳化液的容纳罐。

搅拌装置、加热装置等可以被添加到产品罐G上，用于使用乳化液进行反应，例如胶囊化、聚合等。

在乳化操作时，原材料从罐A和B通过泵C和D以可选比率和流速被分别引入到乳化设备F中，且最终的乳化液被引导到容纳罐G。

根据本发明，碳氢化合物液体和单体例如丙烯酸单体(例如甲基丙烯酸甲酯(MMA))或苯乙烯单体可以被乳化到适当的介质例如水中。

乳液可以具有通常为0.1-200μm颗粒尺寸范围的颗粒，但颗粒尺寸并不限制于此，具有作为CV值(％)的35％或更小的窄颗粒尺寸分布，如下所述。

另外，通过普通方法，通过添加形成单体的胶囊膜例如羟甲基蜜胺到最终乳液中以使颗粒界面处的液滴聚合来简单进行液滴的胶囊化。最终胶囊的颗粒状态和分散状态与这些乳液对应。

类似地，具有与原始乳液的颗粒(乳化)状态和分散状态相对应的颗粒状态和分散状态的聚合物颗粒可以例如通过普通方法通过制备根据本发明的单体的水溶液(包含引发剂的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体或苯乙烯单体)并将它加热以使液滴聚合来获得。

根据本发明，通过使用具有极简单结构的乳化设备，其中两个或更多个筛网元件例如金属丝网仅设置在流体的流道中，可以大量连续生产具有均匀分散相液滴直径的乳化液。另外，该设备容易组装，且由于结构简单而具有良好的维护性能。通过使由此乳化设备获得的乳化液，可生产具有均匀颗粒尺寸的微胶囊和聚合物颗粒。

下面根据示例详细描述本发明。

示例1

乳化设备通过将10组单元插入到内径为20mm的圆柱形外壳中而构成，每个单元由1400目主金属丝网构成的金属丝网和分隔件组成，分隔件具有10mm长度和15mm内径。外壳的长度约为120mm。

作为待乳化原材料，碳氢化合物基的溶液(Nisseki Naphtesol(200级))(密度：813kg/m³(15℃)，蒸馏沸点范围：201-217℃，由Nippon油脂公司供给)主要包括环烷(环烷烃)基碳氢化合物混合物及分散剂水溶液(1％质量PVA205，由Kuraray有限公司供给)，且通过将原材料分别在100ml/min和200ml/min的流速下通过独立柱塞泵引入到乳化设备中来进行乳化，从而获得O/W乳化液。乳化液的分散相液滴的体积平均直径(以后称为“体积平均颗粒尺寸”)和液滴直径分布可以使用库尔特乳粒测定仪(由Beckman Coulter Inc.，Multixizer II供给)来测量。所测的颗粒数量为100,000。结果，液滴的体积平均颗粒尺寸为20μm，且CV值为30％。

用作液滴直径分布指数的CV值根据下面的公式来计算：

CV值＝液滴直径分布的标准偏差/体积平均颗粒尺寸×100

在下面的例子和比较例中，体积平均颗粒尺寸和CV值通过相同方法来测量。

示例2

通过与示例1相同的操作来制备乳化液，只是要插入外壳中的单元的数量为40。分散相的体积平均颗粒尺寸为18μm，且CV值为24％。

示例3

通过与示例1相同的操作来制备乳化液，只是用250目金属丝网来作为主金属丝网。分散相的体积平均颗粒尺寸为55μm，且CV值为25％。

示例4

通过与示例1相同的操作来制备乳化液，只是用2400目金属丝网来作为主金属丝网。分散相的体积平均颗粒尺寸为10μm，且CV值为24％。

示例5

通过与示例1相同的操作来制备乳化液，只是待乳化原材料变为碳氢化合物基的溶液(Nisseki Hisol SAS(296级))(密度：987kg/m³(15℃)，蒸馏沸点范围：290-305℃，由Nippon油脂公司供给)，主要包括芳族碳氢化合物混合物(其具有二芳基链烷结构，其中溶解有5％质量的结晶紫内酯)及分散剂水溶液(5％重量Micron 8020，由Nissho Kogyo有限公司供给)。羟甲基蜜胺M3(由Sumika Chemtex有限公司供给)被添加到最终乳化液中从而羟甲基蜜胺相对于SAS296的固体含量百分比为20％质量，且通过在60℃下加热和搅拌3小时来进行胶囊化。胶囊的体积平均颗粒尺寸为10μm，且CV值为28％。最终胶囊浆料用水稀释4倍，且稀释后的溶液被施加到可商业上获得的CF纸上。结果看不到颜色，确认完成了胶囊。

示例6

通过与示例1相同的操作来制备乳化液，只是待乳化原材料变为甲基丙烯酸甲酯(MMA)(其中溶解有1％质量的过氧苯甲酰)及分散剂水溶液(1％质量的PVA205，由Kuraray有限公司提供)。最终乳液被在60℃下在氮气中加热和搅拌8小时从而去除水，且得到固体MMA聚合物精细颗粒。该聚合物精细颗粒被分散在水中，以通过与示例1中相同的方法来测量体积平均颗粒尺寸。结果体积平均颗粒尺寸为10μm，且CV值为26％。

示例7

通过与示例5相同的操作来制备乳化液，只是待乳化原材料变为苯乙烯(其中溶解有1％质量的过氧苯甲酰)。通过与示例1中相同的方法来测量聚合物精细颗粒的体积平均颗粒尺寸为11μm，且CV值为24％。

比较示例1

使用300部分的“Nisseki Naphtesol(200级)”和600部分的分散剂水溶液(1％质量PVA205，由Kuraray有限公司供给)，乳化/分散通过使用T.K.Homomixer(由Tokushu Kika Kogyo有限公司供给)来进行，直到体积平均颗粒尺寸为20μm，且此时CV值为42％。

比较示例2

用与比较例1相同的操作执行乳化/分散直到分散相液滴直径变为10μm，只是待乳化原材料变为300部分的“Nisseki Hisol SAS(296级)”(其中溶解有5％质量的结晶紫内酯)及600部分的分散剂水溶液(5％重量Micron 8020，由Nissho Kogyo有限公司供给)。使用最终乳化液，通过与示例5中相同的处理来进行胶囊化，随后被评估。最终胶囊的体积平均颗粒尺寸为10μm，且CV值为42％。作为评估结果，在可商业上得到的CF纸中可观察到颜色。颜色的产生完全可能由于胶囊浆料中出现的大颗粒尺寸胶囊的断裂造成。

比较示例3

用与比较例1相同的操作执行乳化/分散，只是待乳化原材料变为300部分的甲基丙烯酸甲酯(MMA)(其中溶解有1％质量的过氧苯甲酰)和600部分的分散剂水溶液(1％质量PVA205，由Kuraray有限公司供给)。此后，乳化液中的MMA通过示例6中的方法被聚合，从而获得MMA聚合物颗粒。MMA聚合物颗粒的体积平均颗粒尺寸为9μm，且CV值为58％。

工业实用性

因为通过本发明的方法和设备获得的乳化液具有可控制的颗粒尺寸分布，特别是比现有技术窄的均匀颗粒尺寸分布，乳液可稳定地用在化妆品、食品、涂料、造纸、薄膜、记录材料等领域中。在其化妆品的应用中，可确保与皮肤的良好配合，以及良好的产品稳定性。

因为由该乳化液获得的微胶囊和聚合物颗粒具有可控制的颗粒尺寸分布，特别是比现有技术窄的均匀颗粒尺寸分布。微胶囊可以稳定地用作用作信息记录材料，其特性为压力敏感、热敏感、光敏感，包括用于复印机和打印机的色粉；作为显示材料例如电子纸；另外，作为药物、农药、杀虫剂、香味剂、热存储介质等。由该乳化液获得的聚合物精细颗粒用作塑料膜的防粘结剂；作为光学材料用于产生防止光扩散/反射功能或作间隔件用；作为涂料和墨水用于提供例如起霜、涂色、或建筑材料的触觉敏感物或汽车内饰；作为化妆材料用于为基底提供滑动特性；作为树脂添加剂用于提供各种性能，例如提高耐热性和耐溶性或降低收缩性；还用作诊断测试剂和医疗领域的微粒制剂。另外，所述微胶囊和聚合物精细颗粒还用于各种用途，例如颜料、染料、导电元件、热敏记录纸、树脂增强件、油脂添加剂、人造石、色谱分析等。

Claims (13)

1.一种乳化方法，包括使彼此实质上不相溶的两种或更多种液体连续并逐渐地通过两个或更多个筛网元件，其中所述两个或更多个筛网元件以一定间隔设置在具有乳液的流道内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筛网元件以5-200mm的间隔设置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，要被设置的所述两个或更多个筛网元件的数量为5-50个。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述筛网元件的筛网细度对应于ASTM标准中规定的筛号35-4000的目数。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述筛网元件具有多层结构。

6.一种乳化设备，包括用于进给彼此实质上不相溶的两种或更多种液体的液体进给泵、以及圆柱形流道，通过所述液体进给泵进给的所述两种或更多种液体通过所述流道的一端被引入到所述流道中，并朝流道另一端通过，该圆柱形流道包括以预定间隔设在其内的两个或更多个筛网元件，从而通过使所述液体逐渐通过所述两个或更多个筛网元件而进行乳化。

7.根据权利要求6所述的乳化设备，其特征在于，要被设置的所述筛网元件的数量为5-50个。

8.根据权利要求6所述的乳化设备，其特征在于，所述筛网元件的筛网细度对应于ASTM标准中规定的筛号35-4000的目数。

9.根据权利要求6所述的乳化设备，其特征在于，所述筛网元件具有多层结构。

10.根据权利要求6所述的乳化设备，其特征在于，所述筛网元件由金属丝网构成。

11.根据权利要求6所述的乳化设备，其特征在于，所述液体进给泵为分别用于独立地进给所述两种或更多种液体的两个或更多个泵。

12.一种使用根据权利要求1-5中任一项所述的方法或根据权利要求6-11中任一项所述的乳化设备所获得的乳化液制造的微胶囊。

13.一种使用根据权利要求1-5中任一项所述的方法或根据权利要求6-11中任一项所述的乳化设备所获得的乳化液制造的聚合物颗粒。

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