CN102989397A - 控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺。该控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺主要包括壁材溶液的制备、芯材的乳化、包囊、微胶囊固化和微胶囊干燥五个阶段，且在壁材溶液的制备，控制壁材浓度为1.0～4.0之间。本发明通过控制制备过程中的壁材浓度，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。

Description

控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺

技术领域

本发明涉及一种控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺。

背景技术

微胶囊实际上是一些小的粒子，这些小的粒子是由一种称之为壁材的物质包裹住另一种称之为芯材的物质所组成。在此基础上，还有一些特殊类型的微胶囊，诸如复核微胶囊、复壁微胶囊和基体型微胶囊等。被包裹物与囊壁为分离的两相，这是微胶囊的特征。微胶囊不但可以包封固体粉末，也可以包封液体材料。如采用特殊的制备方法，微胶囊还可以包封气体。此外。疏水材料和亲水材料都可被包封在微胶囊里。

微胶囊的技术研究大概开始于上世纪30年代，取得重大成果是在50年代。在微胶囊技术的发展历史过程中，美国对它的研究一直处于领先地位，日本在60～70年代也逐渐赶了上来。我国在研究微胶囊技术方面起步较晚，但在医药、农药、化妆品、食品等方面都已有实际应用和较深入的研究。最初制备的微胶囊粒径在5～2000微米之间，称为微米级的微胶囊。随着微胶囊技术的发展，制备的微胶囊的粒径可小于1微米，可达1～1000纳米之间，常被称为纳米胶囊。随着微胶囊技术的不断进步，微胶囊将会给人类带来更大的益处。

微胶囊按不同的划分标准，可以有多种分类方法。本文按照微胶囊的壳材料与芯材料性能的不同，可以将微胶囊按用途主要分为下列几种类型：

1.缓释型微胶囊

该微胶囊的壁相当于一个半透膜，在一定条件下允许芯材物质透过，以延长芯材物质的作用时间。根据壁材来源的不同，可分为天然高分子缓释材料(明胶和羧甲基纤维素)及合成高分子缓释材料。而对于合成高分子缓释材料，按其生物降解性能不同，又可分为生物降解型和非生物降解型两大类。

2.压敏型微胶囊

此种微胶囊包裹了一些待反应的芯材物质，当压力作用于微胶囊超过一定极限后，微胶囊囊壁破裂而流出芯材物质，由于外界环境的变化，芯材物质产生化学反应而显出颜色或是发生别的现象。

3.热敏型微胶囊

由于温度升高使囊壁软化或破裂释放出芯材物质，有时是芯材物质由于温度的改变发生分子重排或几何异构而产生颜色的变化。

4.光敏型微胶囊

囊壁破裂后，芯材中的光敏物质选择吸收特定波长的光，发生感光或分子能量跃迁而产生相应的反应或变化。

5.膨胀型微胶囊

囊壁为热塑性的高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，当温度高于溶剂的沸点后，溶剂蒸发而使微胶囊膨胀，冷却后微胶囊依旧维持膨胀前的状态。

一般任何一种包裹了一定物质的类似小型容器的物质形态都可称之为微胶囊，所以除上述5种类型外，微乳浊液、脂质体和非离子表面活性剂微泡也可称为微胶囊。

Burnham早在80年代初就报道了制备微胶囊破胶剂可达到延迟破胶的目的。此后，Nolte和Wal les也分别报道了各自的胶囊破胶剂制备技术。80年代末，Halliburton和Dowell，Schlumberger等公司都相继开展了胶囊延迟破胶剂的室内研究和现场应用工作。从1989年4季度首次在现场使用胶囊破胶剂以来，延迟破胶技术曾在包括加利福尼亚，新墨西哥，西德克萨斯等地区的几百口油气井中使用，与常规破胶剂相比，排液率增加，需要抽汲的井大为减少，累计产量和初始产量都明显增加。

明胶和阿拉伯胶作为微胶囊的主要基材，其浓度对微胶囊的成型及性能有很大的影响。对于明胶水溶液，存在着溶胶与凝胶状态的转换，明胶溶液可因温度降低而形成具有一定硬度、不能流动的凝胶。如何确定出一个适合的壁材浓度，对制备液体微胶囊破胶剂显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术的不足与缺陷，提供一种控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，该制备工艺通过控制制备过程中的壁材浓度，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，包括以下步骤：

(a)壁材溶液的制备：称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，将明胶浸泡溶胀后，加热，搅拌使其溶解，并且在一定温度下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热，轻轻搅拌使其溶解，在一定温度下保温，备用，将上述两种溶液混合制的壁材溶液，并控制壁材溶液中的壁材浓度为1.0％～4.0％；

(b)芯材的乳化：取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，且控制乳化过程中的HLB值为9.5～10.5，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；

(c)微胶囊的形成：调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10％醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的pH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；

(d)微胶囊的固化：将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，加入冰块，继续搅拌，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50℃，静置待微囊沉降；

(e)微胶囊的干燥：微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤，抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。

所述步骤(a)中，明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀。

所述步骤(a)中，加热到50℃。

所述步骤(a)中，保温温度为40℃。

所述步骤(a)中，加热至80℃。

所述步骤(a)中，保温温度为60℃。

所述步骤(d)中，待温度为32～35℃时加入冰块。

所述步骤(a)中，壁材浓度控制为4.0％。

综上所述，本发明的有益效果是：通过控制制备过程中的壁材浓度，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本发明涉及控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，包括以下步骤：

(a)壁材溶液的制备：称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，并控制明胶-阿拉伯胶的质量比为5∶5～6∶4；将明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀后，加热，搅拌使其溶解，并且在40℃下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热到80℃，轻轻搅拌使其溶解，在60℃下保温，备用，将上述两种溶液混合，即得壁材溶液；

(b)芯材的乳化：取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；

(c)微胶囊的形成：调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10％醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的pH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；

(d)微胶囊的固化：将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，待温度为32～35℃时加入冰块，继续搅拌至温度为10℃以下，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用20％NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50℃，静置待微囊沉降；

(e)微胶囊的干燥：微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤，抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。

试验考察了不同壁材浓度对产品性能的影响，本发明做了如下实验：

试验方案：

(1)分别制备质量分数为1.0％、2.0％、3.0％、4.0％和5.0％的五组明胶、阿拉伯胶溶液，保温备用。

(2)分别称取液体石蜡(保持芯壁比3∶1)和相对于芯材质量2.0％的Tween80+Span80复配乳化剂(HLB＝10.0)，混合搅拌溶解，倒入明胶、阿拉伯胶溶液中，在60℃水浴、搅拌速度800r/min条件下乳化7min，形成乳状液。

(3)调节转速至500r/min，温度至50℃，缓慢滴加10％醋酸溶液，调节pH至4.0左右，反应一段时间，使芯材充分被壁材包覆。

(4)将烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，待温度为32～35℃时，加入冰块，继续搅拌至温度为10℃以下，加入甲醛，搅拌反应一段时间，再用20％NaOH溶液调其pH至9.0，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50℃，静置待微囊沉降。

(5)过滤，洗涤，在60℃下干燥，即得到产品。

对所制备的五组产品进行性能测试，结果如下表所示：

由上表可知，壁材浓度从1.0％增加至4.0％，微胶囊的球度都很好，但当壁材浓度大于4.0％时胶囊形状变得不规则，原因是由于随着壁材浓度的增加，单位体积中凝聚物量增加，更易相互碰撞而聚集成不规则状态。

在芯壁比和其他反应条件固定时，随着壁材浓度的增加，胶囊的目标粒径和包埋率均增大；主要是由于随着壁材浓度的增加，更多的壁材可以对芯材进行包覆，胶囊的壁厚增加，不易在搅拌条件下发生泄漏，因此胶囊的包埋率和目标粒径都增大。

随着壁材浓度的增加，所制备的产品释放率R1减小。原因是相同的条件下，包埋在芯材上的壁材量增加，胶囊强度增大，在相同的压力下，释放率必然减小。

因此，本发明的制备工艺选取最佳壁材浓度为4.0％

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(a)壁材溶液的制备：称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，将明胶浸泡溶胀后，加热，搅拌使其溶解，并且在一定温度下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热，轻轻搅拌使其溶解，在一定温度下保温，备用，将上述两种溶液混合制的壁材溶液，并控制壁材溶液中的壁材浓度为1.0％～4.0％；

(b)芯材的乳化：取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，且控制乳化过程中的HLB值为9.5～10.5，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；

(c)微胶囊的形成：调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10％醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的pH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；

(d)微胶囊的固化：将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，加入冰块，继续搅拌，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50℃，静置待微囊沉降；

(e)微胶囊的干燥：微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤，抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。

2.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀。

3.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，加热到50℃。

4.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，保温温度为40℃。

5.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，加热至80℃。

6.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，保温温度为60℃。

7.根据权利要求1所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，待温度为32～35℃时加入冰块。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的控制壁材浓度的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，壁材浓度控制为4.0％。