[发明专利]一种脉冲电场辅助膜分散装置及聚合物微胶囊制备方法

说明书

本发明公开了一种脉冲电场辅助膜分散装置及聚合物微胶囊制备方法，包括分散相进料系统、连续相循环系统和脉冲电场系统，其中：分散相进料系统包括分散相储罐和气瓶，气瓶的出口通过管路连接分散相储罐；连续相循环系统包括处理室和连续相储罐，处理室的出口与连续相储罐的上端通过管路连接，连续相储罐上设置有温度传感器或温度计和连续相进料阀门，连续相储罐的底部通过连续相管路与处理室的入口连接，连续相管路中沿连续相流向依次设置有连续相管路热交换器、出料阀门、阀门、连续相输送泵、流量计；所述处理室与分散相储罐通过管路连接；脉冲电源系统与处理室连接。本发明操作简便，利于各种聚合物微胶囊的实验室及工业化生产。

技术领域

本发明涉及微胶囊的制备技术领域，尤其涉及一种脉冲电场辅助膜分散装置及聚合物微胶囊制备方法。

背景技术

微胶囊是指聚合物作为壁材，将一些具有反应活性、敏感性或挥发性的液体或固体(芯材)包封形成的微型容器或包装物，其尺寸粒径在纳米、微米，甚至毫米的范围。聚合物可将芯材与周围环境隔开，避免了光、O2、温度、pH等的影响，也避免了由于不同组分间相互作用而产生化学反应，失去其特有的性质而导致产品的品质劣变，保护了芯材。另外，由于微胶囊可以根据需要在恰当的时间和恰当的位置以一定的速率进行释放的特点，在食品、医药、化妆品、纺织品、涂料以及液晶等领域得到了广泛的应用。微胶囊的制备最早可追溯到Wurster提出的空气悬浮药物包衣技术(US2648609)；Green发明了凝聚法微胶囊化的方法(US2730456)，该方法是首次将液体材料进行微胶囊化的方法。随后，Huste将喷雾干燥工艺用于微胶囊制造(US2824807)；Hiestand首次提出相分离的方法制备微胶囊(US3242051)；Brynko采用化学法自由基加成聚合手段制备微胶囊(US2969330)；Henn采用活性单体界面聚合反应的工艺制备微胶囊(US3429827)。然而如何快速高效地制备粒径均一可控，囊芯结构和物质可控的微胶囊一直是项挑战。近年来发展起来的微通道技术(US9677064B2)，其实现了几十到几百微米的通道内的流体进行系统地操控，控制流体参数就可以制备出预定粒径的微胶囊。自1988年日本科学家Nakashima等提出膜乳化法以来，该技术被认为是制备均一粒径的单分散液最简单有效的方法(US20040152788)，由于膜具有大量的微孔道，成千上万个微通道混合器的并联操作，因此膜分散混合还具有处理量大、能耗小的特点。膜乳化法可通过简单的增加组件数量而提高处理量，因此尤其适合大规模工业化生产。

膜乳化技术在展示巨大技术优势的同时，也还存在着一些制约因素，与微通道技术相比，多通道并联会导致微胶囊颗粒形成时会发生并聚现象，导致粒径与孔径偏差较大，一般会增大2-10倍。前期的发明公开了一种超声辅助循环式膜分散装置及聚合物水分散液制备方法(CN201910840118.8)，该技术为超声技术与膜乳化技术的结合，对膜孔处聚合物溶液额外施加超声作用，能进一步减少并聚的发生，从而实现了尺寸更小的聚合物分散颗粒的高效制备。

电喷技术是一种利用电流体动力学射流技术制备纳米微胶囊的有效方法(US20100038830)。在外加电场作用下发生喷射流，由于受到电场力的诱导使得聚合物流体内部聚集大量同种电荷而产生排斥，当斥力超过液滴受表面张力时会发生分裂从而产生粒径更加细小的微胶囊。在微通道领域(US20040231990)施加电场也会对微胶囊的形态和粒径产生影响，Tan S H,Semin B,Baret J C.Microfluidic flow-focusing in acelectric fields[J].Lab on a Chip,2014,14(6):1099-1106.研究了交流电场场强、频率及电导率对微胶囊制备的影响。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种脉冲电场辅助膜分散装置及聚合物微胶囊制备方法，将脉冲电场和膜乳化技术相结合，实现高效、高产聚合物微胶囊制备。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种脉冲电场辅助膜分散装置，包括分散相进料系统、连续相循环系统和脉冲电场系统，其中：