一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法技術

一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，屬于核殼型微膠囊的制備技術領域。為了克服凝膠微球的機械性能差，容易生物降解，不能長期重復使用的問題，本分明公開了一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，包括如下步驟：選擇壁材高分子材料A及溶劑B，制備高聚物溶液；在上述溶液中加入與B不互溶的溶劑C和表面活性劑D，高速攪拌制備乳液；將用天然高聚物制備的溶脹的凝膠微球作為芯材E加入到上述乳液中，繼續(xù)攪拌，使高分子材料A固化在芯材E的壁面；在上述體系中加入一定量的乳液G，繼續(xù)高速攪拌，使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化，中止微囊化過程；將微球過濾出來，深度潤洗后得到A包覆的微囊化微球。本發(fā)明專利技術操作簡單，設備要求低。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法
本專利技術涉及化工、冶金、醫(yī)藥等領域中使用的新型分離材料的制備技術和微膠囊技術，特別涉及一種核殼型微膠囊的制備方法。
技術介紹
微膠囊技術是當今世界發(fā)展迅速、用途廣泛而又比較成熟的一種技術。制備微膠囊的過程稱為微膠囊化。它是將固體、液體或氣體包裹在一個微小的膠囊中。包封用的壁殼稱為壁材；被包的囊芯稱為芯材。近幾年來，微膠囊技術在化工、冶金、醫(yī)藥、食品、肥料、飼料等領域得到了日益廣泛的應用。將芯材物質微囊化后可以使芯材物質與外界環(huán)境相隔離，起到對芯材的保護作用。近幾年來，一些天然高聚物作為分離功能材料得到了廣泛的應用。如殼聚糖和海藻酸鹽制成的凝膠微球(直徑500μm～3000μm)在處理廢水中的重金屬離子方面收到人們廣泛的重視。殼聚糖分子鏈段上含有氨基，而海藻酸鹽分子鏈段上則還有羧基，在一定的條件下，這兩種天然高聚物可以和重金屬離子如銅、鉻、錳、汞、鉛等發(fā)生絡合，形成較為穩(wěn)定的絡合物，從而達到吸附、回收處理重金屬離子的目的。但是現有的技術只能夠將這兩種天然高聚物制成單一的球形凝膠來使用，這種凝膠微球在實際使用中具有一定的缺點，比如容易生物降解、機械強度差，經不起長期連續(xù)的使用等等。常用的微膠囊化技術主要分為化學方法，包括界面聚合、原位聚合等，物理方法，包括水油相分離法、干燥浴法等，以及機械的方法，包括空氣懸浮成膜法(流化床法)、噴霧干燥法、靜電結合法等等。這些技術都有其各自適用的領域，經過對原理的分析，使用這些方法對殼聚糖和海藻酸鹽凝膠微球進行微囊化并沒有太大優(yōu)勢，有的根本不適用，有的則成本太高，操作復雜，對設備要求高。因此發(fā)展一種新的微囊化技術具有重要的意義。
技術實現思路
殼聚糖和海藻酸鹽制成的凝膠微球自身的機械性能差，容易生物降解，不能長期重復使用，因此在實際應用中受到了很大的限制，本專利技術目的就在于克服上述凝膠微球在使用中的諸多缺點。使用一種物理化學性質穩(wěn)定的合成高分子材料將殼聚糖和海藻酸鹽的凝膠微球作為芯材包覆起來。本專利技術公開了一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：1)選擇合適的壁材高分子材料A及其溶劑B，制備高聚物溶液；2)在上述溶液中加入與B不互溶的溶劑C和表面活性劑D，高速攪拌制備油包水型乳-->液；3)將用天然高聚物制備的溶脹的凝膠微球作為芯材E加入到上述乳液中，繼續(xù)攪拌，使乳液中的高聚物溶液液滴和芯材E碰撞，在芯材E中含有的使芯材E溶脹的物質F的作用下發(fā)生相轉移，從而使高分子材料A固化在芯材E的壁面；4)在上述體系中加入一定量的乳液G，繼續(xù)高速攪拌，使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化，中止微囊化過程；5)將微球過濾出來，并經過深度潤洗，最后得到分散性好的A包覆的微囊化微球。本專利技術所述的壁材高分子材料A為合成樹脂。更具體的說，本專利技術所述的壁材高分子材料A為聚砜、聚醚砜或聚丙烯腈。本專利技術所述的溶劑B為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氯乙烷或二氯甲烷。本專利技術所述的溶劑C為庚烷、辛烷或石蠟油。本專利技術所述的表面活性劑D為SPAN80或SPAN85。本專利技術所述的天然高聚物為殼聚糖或海藻酸鹽。本專利技術所述的溶劑F是水、乙醇或甲醇。本專利技術所述的乳液G是由C、D、F制成的穩(wěn)定乳液。本專利技術所述的制乳液方法為現有技術中的制備乳液的方法，如攪拌分散法、超生分散法、膜制乳法等。本專利技術的原理在于：一、壁材高分子材料制成的乳液中大量的乳滴與芯材的凝膠微球碰撞時，乳滴中的高聚物溶劑迅速擴散到芯材凝膠微球中，發(fā)生相轉移，同時乳滴中的高聚物析出，形成微小的小球粘在凝膠微球的壁上。大量的乳滴固化的結果就在微球表面形成了一層高聚物層。二、之后迅速加入大量的乳液G使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化。最后形成分散性好的微囊化微球。本專利技術的有益效果為：本技術應用于天然高聚物凝膠微球的微囊化，具有操作簡便，設備簡單等特點。整個過程不涉及化學反應，宜于控制。壁材高聚物材料可以回收使用。通過控制高聚物乳液的組成、高聚物溶液濃度、包覆時間等參數，可以方便的控制微囊化速度、包覆層壁厚、包覆層壁的結構等參數。利用本技術，可以克服未微囊化的凝膠微球機械性能差、經不起長期使用等缺點。附圖說明圖1為乳液法包覆高聚物凝膠微球的原理示意圖。圖2為包覆時間對包覆層厚度的影響圖。圖3為初始聚砜溶液濃度對包覆層厚度的影響圖。-->具體實施方式本專利技術所述方法能夠在常溫常壓下利用簡單的設備實現，實施步驟包括：1)選擇合適的壁材高分子材料A及其溶劑B，制備高聚物溶液；2)在上述溶液中加入與B不互溶的溶劑C和表面活性劑D，高速攪拌制備油包水型乳液；3)將用天然高聚物制備的溶脹的凝膠微球作為芯材E加入到上述乳液中，繼續(xù)攪拌，使乳液中的高聚物溶液液滴和芯材E碰撞，在芯材E中含有的使芯材E溶脹的物質F的作用下發(fā)生相轉移，從而使高分子材料A固化在芯材E的壁面；4)在上述體系中加入一定量的乳液G，繼續(xù)高速攪拌，使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化，中止微囊化過程；5)將微球過濾出來，并經過深度潤洗，最后得到分散性好的A包覆的微囊化微球。具體的實施例詳述如下。實施例1：A為聚砜，B為N，N-二甲基甲酰胺，C為石蠟油，D為Span80，芯材E為用殼聚糖制備的溶脹的凝膠微球，F為水，G由水、石蠟油和Span80制成。稱取10g聚砜，溶于90g的N，N-二甲基甲酰胺中，制成含聚砜10％(W/W)的溶液1；另外稱取2g?Span80，溶于98g石蠟油中得到溶液2。將溶液1和溶液2按照質量比6∶4混合，攪拌制成較為穩(wěn)定的乳液。然后將溶脹的殼聚糖微球加入到上述乳液中，低速攪拌10s后，迅速加入由水、石蠟油、Span80按70∶28∶2的比例制成的乳液G，高速攪拌，10分鐘后過濾，分別用乙醚、乙醇、去離子水對微囊化的微球進行深度潤洗，最終得到聚砜包覆的殼聚糖微膠囊。再分別調整上述步驟中低速攪拌的時間(即包覆時間)為20s，30s，40s，120s；其余原料、步驟同上，做比較試驗。將不同包覆時間下得到的殼聚糖微膠囊的包覆層厚度對包覆時間作圖，如圖2所示，隨包覆時間的增加，包覆層厚度增加。實施例2：A為聚砜，B為N，N-二甲基甲酰胺，C為石蠟油，D為Span80，芯材E為用殼聚糖制備的溶脹的凝膠微球，F為水，G由水、石蠟油和Span80制成。首先制成含聚砜7％(W/W)的N，N-二甲基甲酰胺溶液1；另外稱取2g?Span80，溶于98g石蠟油中得到溶液2。將溶液1和溶液2按照質量比7∶3混合，攪拌制成較為穩(wěn)定的乳液。然后將溶脹的殼聚糖微球加入到這種乳液中，低速攪拌30s后迅速加入由水、石蠟油、Span80按70∶28∶2的比例制成的乳液G，高速攪拌，10分鐘后過濾，分別用乙醚、乙醇、去離子水對微囊化的微球進行深度潤洗，最終得到聚砜包覆的殼聚糖微膠囊。再分別制成含聚砜10％、14％(W/W)的N，N-二甲基甲酰胺溶液1；其余原料、步驟同上，-->做比較試驗。不同初始聚砜溶液濃度對包覆層厚度的影響如圖3所示，隨著聚砜溶液濃度升高，得到的微膠囊包覆層厚度增加。實施例3：A為聚砜，B為N，N-二甲基甲酰胺，C為石蠟油，D為Span80，芯材E為用海藻酸鈣制備的溶脹的凝膠微球，F為水，G由水、石蠟油和Span80本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：1)選擇合適的壁材高分子材料A及其溶劑B，制備高聚物溶液；2)在上述溶液中加入與B不互溶的溶劑C和表面活性劑D，高速攪拌制備油包水型乳液；3)將用天然高聚物制備的溶脹的凝膠微球作為芯材E加入到上述乳液中，繼續(xù)攪拌，使乳液中的高聚物溶液液滴和芯材E碰撞，在芯材E中含有的使芯材E溶脹的物質F的作用下發(fā)生相轉移，從而使高分子材料A固化在芯材E的壁面；4)在上述體系中加入一定量的乳液G，繼續(xù)高速攪拌，使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化，中止微囊化過程；5)將微球過濾出來，并經過深度潤洗，最后得到分散性好的A包覆的微囊化微球。

【技術特征摘要】
1.一種乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：1)選擇合適的壁材高分子材料A及其溶劑B，制備高聚物溶液；2)在上述溶液中加入與B不互溶的溶劑C和表面活性劑D，高速攪拌制備油包水型乳液；3)將用天然高聚物制備的溶脹的凝膠微球作為芯材E加入到上述乳液中，繼續(xù)攪拌，使乳液中的高聚物溶液液滴和芯材E碰撞，在芯材E中含有的使芯材E溶脹的物質F的作用下發(fā)生相轉移，從而使高分子材料A固化在芯材E的壁面；4)在上述體系中加入一定量的乳液G，繼續(xù)高速攪拌，使微球表面粘連的未固化的乳滴全部固化，中止微囊化過程；5)將微球過濾出來，并經過深度潤洗，最后得到分散性好的A包覆的微囊化微球。2.根據權利要求1所述的乳液法包覆高聚物凝膠微球的方法，其特征在于：所述的壁材高分子材料A為合成樹脂。3.根據權利要求1或2所述的乳液法包覆高聚物凝膠微...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：駱廣生，陳飛，王玉軍，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11