[发明专利]一种水包水Pickering乳液及其制备方法

说明书

本发明属于水包水乳液制备领域，更具体地，涉及一种水包水Pickering乳液及其制备方法。将分散有颗粒稳定剂的水相连续相通过撞击流装置内部构件的导流作用形成两股相向撞击的流体，将水相分散相加入至该两股相向撞击的连续相在撞击区域产生的高度湍流区中，利用两股相向撞击的流体的剪切作用，在该湍流区中发生剪切乳化，制备得到稳定的水包水Pickering乳液。该方法利用撞击流的剪切分散和颗粒稳定剂的乳化作用，一步法生成稳定的水包水Pickering乳液，由此解决现有水包水乳液大规模制备困难的技术问题。

技术领域

本发明属于水包水乳液制备领域，更具体地，涉及一种水包水Pickering乳液及其制备方法。

背景技术

乳液在食品、医药和化妆品等领域中被广泛应用，传统工艺中通常采用搅拌反应釜、超声乳化、膜乳化法等乳化设备及方法来制备油包水(W/O)、水包油(O/W)、水包油包水(W/O/W)、油包水包油(O/W/O)等类型的乳液。

与上述油包水(W/O)、水包油(O/W)等乳液类型不同，水包水(W/W)乳液是由两种互不相溶的亲水性聚合物的水溶液以一定比例混合形成。它在未添加稳定剂时最终会形成两个互不相溶的宏观相，也就是“双水相系统”。水包水乳液的形成及稳定可追溯到双水相的相行为，水包水乳液拥有极低的表面张力(10^-6N/m)和较大的界面厚度(几到十几纳米)，这对于稳定水包水乳液来说是一个极大的困难。

现有的乳化装备通常采用常规的搅拌反应釜，由于搅拌器的结构形式无法满足水包水乳液的乳化要求，制备的乳液粒径分布不均一，产品不稳定。均质机乳化设备由于剪切力太强，容易破坏水-水界面，容易破坏体系的分相行为，难以制备稳定的乳液。对于具有极低表面张力和较大界面厚度的水包水乳液体系，现有的乳化装备以及乳化方法难以满足其制备要求。

鉴于水包水乳液难稳定的特性，大大制约了水包水乳液各项应用研究的进程，因此许多研究学者都在研究攻克这一难题。Shum等人用玻璃管同轴环管型装置通过高频震动注入管的方式制备水包水(W/W)双水相乳液(Shum等Biomicrofluidics,2012,1,012808)，但是由于双水相界面之间低的表面张力导致乳液非常容易聚并，不易收集和储存。Ziemecka等人用粘贴有压电陶瓷片的PDMS制备水包水包水(W/W/W)乳液(Ziemecka等，SoftMatter,2011,7,9878)；Serhii等人通过PDMS装置制备水包水包水(W/W/W)乳液(Mytnyk等，RSC Advances,2017,7,11331)，这两个工作都使用昂贵复杂的PDMS装置，一般需要设计特殊通道，装置构成复杂。

撞击流方法采用特殊的流动结构，即两股很靠近的等量流体沿同轴相向流动，并在中点处撞击，相向流体碰撞的结果产生一个较窄的高度湍动区，为强化热质传递提供极好的条件，如图1所示。专利CN101665727A提出了一种利用撞击流的方法连续制备甲醇乳化柴油的装置，直接通过两种液体的液面撞击来形成乳液，但是撞击面边缘混合不理想。专利CN104226179A改变了两相流的撞击形式，提高了两相流的撞击效果，提高了甲醇乳化柴油的效果，两相互不相溶的特征是采用该方法的前提。

但是需要指出的是，上述专利文献针对的是甲醇乳化柴油领域，属于涉及油-水界面的乳液体系，而水包水(W/W)乳液体系存在的是水-水界面，采用这种传统的撞击流方式无法用来构建水包水乳液体系。此外，与油-水乳液体系不同，水包水(W/W)乳液体系由于大的界面厚度不允许小分子表面活性剂跨越整个相界面，因此水包水(W/W)乳液本身也不能使用表面活性剂分子来稳定。

发明内容