[发明专利]一种微纳尺度乳液液滴及固体粒子的粒径分级方法

说明书

本发明提出一种微纳尺度乳液液滴及固体粒子的粒径分级方法，利用液滴的粒径与平动速率的定量关系，通过外磁场诱导含有磁性粒子的乳液液滴的不等速平移，从而将粒径尺度在微米、亚微米、纳米范围内的乳液液滴进行分级。此外，通过控制磁场强度，可诱导磁性粒子的聚集及沉降，从而去除分级所得液滴中的磁性粒子，避免外加磁性粒子对乳液性质及功能的干扰，同时实现铁氧化物的循环利用。对于内相液滴组成为可聚合单体的乳液，通过紫外光引发聚合或热引发聚合，可以得到粒径较为均一的固体粒子。此外，针对粒径均一性要求较高的应用需求，可以采取多次粒径分级处理。这一方法将为乳液在食品、医药、生化分离、纳米材料等领域的应用提供技术支持。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种微纳尺度乳液液滴及固体粒子的粒径分级方法。

背景技术

现有的粒径分级技术局限在固-固、固-气、液-气等多分散体系中。例如公开号CN1265045A的实用新型专利公开了一种微粒状药物与混合粉体的分级方法，公开号CN205074226U和CN205797770U的实用新型专利分别公开了气溶胶粒子和土壤的粒径筛分方法，又如公开号CN201959902U的实用新型专利公开了一种雾化机的粒径筛选装置，目的均为解决各体系中粒径不均一的问题。乳液是由两种或多种液体所构成的多分散体系。它是一种液体以小的液滴形成分散在另一种与其不相混溶的液体中所构成。在自然界、生产实际以及日常生活中，经常接触到乳状液，例如油井中喷出的原油、橡胶类植物的乳浆、常见的一些杀虫乳剂、牛奶等皆是乳状液。此外，由于乳液液滴对诸多功能性物质，如药物、营养物质、各类有机反应物的增溶、隔离、缓释，使得乳液在食品、医药、微反应器和生化分离等各个领域都具有重要应用。

在诸多的实际应用中，乳液的粒径往往需严格控制。例如医学治疗上要求雾化液滴的粒径在5μm以下，才能达到最大程度的吸入效果。目前制备均一性乳液的方法主要有微流控法和膜乳化法，这两种方法制备的乳液粒径均一性好，但产量低。因此，目前各个应用领域的乳液，绝大多数采用混合振荡法制备，该方法具备批量制备、操作简单、技术要求较低等优点。但是，由于振荡剪切时各个位点的液体受力不均匀，使得制备得到的液滴粒径分布范围较宽。同一样品中液滴的尺寸往往由微米尺度、亚微米尺度，甚至纳米尺度共存。而粒径不均一的液滴之间易发生聚结，导致乳液分层或破裂，降低乳液的稳定性。此外，在诸多领域，粒径不均一会产生较大副作用。如在食品应用方面，粒径不均一的液滴聚集后的破裂，会导致食品的营养成分被破坏；在药物释放方面，液滴粒径的多分散性会使得内部药物流入液滴外部，在系统给药时会造成靶向性差、释药速度难控、易堵塞、药物的生物利用率低、重复性差等问题；在生化分离中，乳液粒径的多分散性会导致聚合过程中微纳球的不均一，当其作为分离介质时，装柱后小粒径的微纳球会填充到大粒径微球的空隙中，减弱分离效果。

因此，本发明提出了一种乳液体系中液滴粒径筛选和分级的方法。将铁氧化物加入至乳液中，利用磁性液滴的粒径与平动速率的定量关系，通过外磁场诱导含有磁性粒子的乳液液滴的不等速平移，从而将粒径尺度分布较宽的液滴进行分级。不同位置处液滴的粒径分布和显微镜照片证实了粒径分级的可行性。此外，对于内相液滴组成为可聚合单体的乳液，通过紫外光引发聚合或热引发聚合，可以得到粒径较为均一的固体粒子。此方法在实现低成本、大批量、操作及设备简单的同时，满足了粒径均一可控的关键需求，为拓宽乳液在各领域的应用提供技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简便的乳液和粒子的粒径分级方法。

本发明包括以下步骤：

1)乳液的外相为水，在其内相中分散铁氧化物，采用涡旋混合的方式批量制备得粒径分布范围较宽的磁性乳液。

2)加入稀释相以一定配比稀释磁性乳液并置于容器中，用磁铁贴紧容器一侧诱导磁性液滴的定向移动。

3)分别在距离磁铁不同位置处加隔板，在各区间内取样实现粒径尺度在纳米、亚微米及微米尺度的分离。