[发明专利]用于生产包覆粒子的工艺和设备

说明书

技术领域

本发明旨在提供一种用于生产包覆粒子的工艺和设备，尤其是利用电喷雾 将小粒子分散在粒子表面进而制备包覆粒子的工艺。本发明生产的包覆粒子具 有广泛用途，例如可用于制备催化剂或药物。

背景技术

现有技术中，复合粒子即包含主粒子且主粒子表面粘附有较小的外来粒子， 这种复合粒子的制备方法一般是将主粒子与外来粒子在液相中进行接触；通过 主粒子与外来粒子之间的化学和/或物理作用，使外来粒子粘附到主粒子上。例 如，一般采用该方法制备包含载体和活性物质的催化剂。

通过上述方法可获得被外来粒子包覆的主粒子，然而，实际应用中，使用 基于液相的分散液很容易造成分散液污染，从而造成粒子(包含主粒子和/或外 来粒子)污染。这是因为液体趋向于吸收周围的杂质。在某些应用，例如，药 物应用中，该方法是不可接受的。且基于液体的分散液在使用时也要求液体在 某个阶段被蒸发掉。使用这种方法，要么导致采用某种方式捕获液体以及使蒸 发的液体再循环时的高成本，要么导致补充蒸发的液体而带来的高成本。并且， 除了其他工艺外，现有工艺通常分批操作，因为液相系统中很难控制悬浮浓度。

Dabkowski等人描述了一种利用电喷雾技术将纳米聚苯乙烯粒子(外来粒 子(guest particle))包覆在微米粒子(主粒子(host particle))上的工艺(Partec 2007-CD proceedings，pp.1-4Nuernberg Messe GmbH(Partec 2007-CD论文集， 1-4页，纽伦堡展览公司))。该工艺中，先利用一种被称为摩擦充电的现象使氧 化铝粒子带电。摩擦充电是基于摩擦起电效应。由于这种摩擦起电效应，物质 在接触另一不同物质且随后被分离后将带上电荷。因此，摩擦充电是通过将一 个物体与另一不同物质的物体通过表面接触(例如通过摩擦)使物体带电荷。 根据功函数模型，这种充电机制被认为是基于电子的转移。功函数被定义为将 最弱的束缚电子从物体转移到无限大空间时所需要的最小能量。这种转移的有 效性取决于两种被选的物质之间的功函数的差别。Dabkowski等人总结出聚四 氟乙烯(Teflon^TM)是用于使氧化铝粉末充电的最有效的物质。聚四氟乙烯使氧 化铝带上净正极性。

根据Dabkowski等人提出的工艺，带电的氧化铝粒子通过传输带进行传输 并通过电喷雾区。在电喷雾区中，主粒子与喷射的带负电的外来粒子接触，其 中，喷射的外来粒子是通过对主要为外来粒子的乙醇溶液的分散液进行电喷雾 获得的。

因此，带负电荷的外来粒子被吸引到带正电荷的主粒子上并粘附到带正电 荷的主粒子上。

实际应用中，已知的工艺中的传输带的使用造成主粒子带电和包覆效率较 低。此外，采用基于液相分散液的电喷雾，很难按比例放大已知的工艺过程。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种至少对上述缺陷作出部分改进的工艺。本 发明的发明人发现上述目的可通过以下方式实现：在进行电喷雾步骤之前，使 主粒子在气体流中与不同的物质进行接触，从而使主粒子带电。因此，一方面， 本发明旨在提供一种用于生产复合粒子的工艺，所述复合粒子包含主粒子，主 粒子的表面粘附有一个或多个较小的外来粒子，所述工艺包括以下步骤：

将所述主粒子引入气体流中并使所述主粒子与一个或多个移动的摩擦充电 粒子接触，从而提供带电主粒子。

将所述带电主粒子与所述摩擦充电粒子分离；以及

将所述带电主粒子进行电喷雾处理，在电喷雾处理步骤中，所述外来粒子 带有与所述带电主粒子的电荷相反的电荷，然后使所述主粒子与所述外来粒子 接触，由此，所述外来粒子粘附到所述主粒子上，从而形成所述复合粒子。

令人惊奇的是通过该方法获得了一种高效的将外来粒子包覆在主粒子上的 方法。由于主粒子与外来粒子所带的电荷相反，使主粒子与外来粒子相互吸引。 外来粒子移至主粒子表面并与主粒子结合。主粒子与外来粒子之间的粘结性非 常好。尽管开始时，这种粘结性取决于两种粒子之间的静电荷差异，但是研究 表明即使电荷差异平衡时，这种粘结性仍然非常好。不受理论束缚，认为粒子 之间的最终粘结是基于范德华引力。