[发明专利]微通道中多相乳液动态界面张力测算方法

说明书

本发明提出一种微通道中多相乳液动态界面张力测算方法，结合了表面活性剂吸附平衡下的结构变化规律与表面活性剂的动态吸附效应，提出了一个根据瞬时乳液结构的变化，推导瞬时的动态界面张力的方法。为了测量由于表面活性剂的动态吸附效应导致的动态界面张力值，以乳液结构作为研究对象，通过对比乳液模拟图像与高速摄像显微照片和扫描电镜得到的乳液实验图像，得到微通道中多相乳液的动态界面张力。

技术领域

本发明属于多相乳液动态界面张力测量技术领域，尤其涉及一种微通道中多相乳液动态界面张力测算方法，具体地说涉及一种由多相乳液的结构出发，通过对于模拟结构与扫描电镜图像核高速显微摄像得到的实验照片，反推动态界面张力的方法。

背景技术

多相乳液是包裹着一个或者多个微液滴的液滴悬浮在一个连续相中。由于多相乳液能够同时包含多种活性物质及其多样化的结构，在物质的可控释放、物质分离、食品、化妆品、药物控缓释和增加生物相溶性等诸多方面也有大量应用：专利CN111763292A公开了一种雪人状Janus颗粒及其制备方法，得到的产品强度和韧性高，耐油、耐化学品性能好。专利CN110639444A公开了一种基于微流控技术制备芳香植物油微胶囊的方法，可以通过pH响应实现突释，对芳香植物油微胶囊产品的高效封装，可控结构，可控释放有着重要的意义。

多相乳液的制备方法有两步乳液乳化法和膜乳化法，但是两种方法仍然存在分布粒径较宽，可控性差与制作过程较为复杂的缺点。微流控技术拥有单分散性良好，高度可控，且操作简易等优点，弥补了传统方法的不足，因此成为了制备多相乳液的重要方法。

微流控制备乳液的过程中，我们通常加入表面活性剂起到降低界面张力作用使得乳液能够稳定制备，但是表面活性剂的加入同时会带来动态吸附效应。动态吸附效应指的是在乳液生成以及流动过程，不断有新的界面产生，表面活性剂会向新界面富集，使得在这个过程中的界面张力并不是一个固定的值，是一个不断变化的动态值。而这种吸附过程的快慢主要取决于表面活性剂的性质、浓度、扩散系数、胶束解离动力学等。

现阶段对于动态界面张力的研究中，研究者利用玻璃毛细管研究液滴生成过程的动态界面张力，主要方法包括液滴体积法、最大气泡压力法、液滴长大法，但是这些方法的液滴生成时间较长，且毛细管管口直径很大，不适用于微通道中。近年来，有许多学者研究了微通道中动态吸附过程，Wang等通过测量液滴的分散尺寸[Wang K,Lu Y C,Xu J H,etal.Langmuir,2009,25(4):2153-2158]对表面活性剂的吸附动力学进行了研究。研究指出，在微分散过程中，液滴的生成时间均在毫秒级，通过液滴分散尺寸来研究表面活性剂的动态效应只在高浓度表面活性剂存在的情况下较准确，对微量的浓度变化并不敏感，同时液滴尺寸的变化只发生在液滴形成过程，液滴形成后在流动过程中尺寸不变，但乳液的界面张力依然在动态变化，同时尺寸测量法无法对多相乳液的结构变化进行测定，因此亟需开发新的手段用以确定多相乳液流动过程中的动态界面张力。

结构变化是多相乳液的重要特征，有多位研究者对乳液的结构进行了研究与调控，Zarzar等就利用两种表面活性剂对不同界面降低张力效能的不同，通过调节两种表面活性剂的浓度，巧妙地实现了双乳液的结构调控[Zarzar L D,Sresht V,Sletten E M,etal.Nature,2015,518(7540):520-524]。Friberg等使用几何分析方法来预测Janus形态，基于几何形状得到三相的接触角、界面张力以及流量比之间的关系[Hasinovic H,S EFriberg,I Kovach,et al.J Disper Sci Technol,2013.34(12):1683-1689]。但现有的研究中，对于多相乳液结构的研究主要集中在表面活性剂吸附平衡后，对于表面活性剂在多相乳液生成过程的动态吸附过程鲜有研究。

发明内容