專利名稱：一種單分散多組分多重乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于單分散多重乳液制備領(lǐng)域，特別涉及一種利用微流控技術(shù)制備單分散多組分多重乳液的方法。
背景技術(shù)：
多重乳液(MultipleEmulsions),又稱乳液中的乳液(Emulsions ofEmulsions),是一種將水包油(Oil-1n-Water, Ο/ff)型和油包水(Water-1n-Oil, ff/Ο)型乳液進(jìn)一步乳化在另外一種連續(xù)相中形成的復(fù)合型乳液。含有水滴的油滴被懸浮分散在水相中形成的乳狀液稱為水包油包水(W/0/W)型雙重乳液，含有油滴的水滴被懸浮在油相中所形成的乳狀液則為油包水包油(0/W/0)型雙重乳液，均為三相體系。將W/0/W型乳液再次分散到油中則形成油包水包油包水(W/0/W/0)型三重乳液，將0/W/0型乳液再次分散到水中則形成水包油包水包油(0/W/0/W)型三重乳液。同理，還可形成四重、五重甚至更多重的乳液。多組分多重乳液具有多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可保護(hù)包埋于其中的活性物質(zhì)，因而被廣泛用于營養(yǎng)物質(zhì)和食品添加劑的包埋、藥物傳送系統(tǒng)、化學(xué)分離、模板合成及微反應(yīng)器等領(lǐng)域。目前報(bào)道的多重乳液的制備方法有如下幾種:(1)整體多步乳化法，如利用機(jī)械攪拌、膠體磨、超聲波及均化器等通過剪切力和油水兩相間界面張力的差異來實(shí)現(xiàn)乳化。該方法操作比較簡單、可快速并大批量的制備多重乳液，但由于在整個(gè)系統(tǒng)中的剪切力是不均勻的，難以進(jìn)行精細(xì)控制，因此該方法制備的多重乳液粒徑分布較廣，且難以控制多重乳液的結(jié)構(gòu)和尺寸。(2)多步膜乳化法，即對(duì)分散相液體加壓，使其透過具有均等孔徑的多孔膜，形成微液滴分散到連續(xù)相中形成初級(jí)乳化液，將初級(jí)乳化液作為分散相，加壓使之透過多孔膜制得多重乳液。該方法可大批量制備多重乳液，制備得到的多重乳液的分散相較整體多步乳化法制備的好，但仍不能精確控制多重乳液的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如包含液滴的個(gè)數(shù)等。微流控技術(shù)乳化法，即利用多相流體在微通道內(nèi)進(jìn)行多次剪切乳化形成多重乳液，該方法可精確控制多重乳液的尺寸和結(jié)構(gòu)， 制備的多重乳液具有良好的單分散性，但難以制備具有超薄壁結(jié)構(gòu)的多組分乳液，同時(shí)該方法需要微通道內(nèi)進(jìn)行多次剪切乳化，穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過乳液液滴間相互浸潤制備單分散多組分多重乳液的方法，該方法不僅能精確控制多重乳液的尺寸與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且能制備具有超薄壁結(jié)構(gòu)的多組分乳液。本發(fā)明所述單分散多組分多重乳液的制備方法，工藝步驟如下:( I)配制分散相和連續(xù)相流體第一分散相流體的配制:在常壓、室溫下將水溶性乳化劑加入去離子水中攪拌均勻形成第一分散相流體，所述水溶性乳化劑與去離子水的質(zhì)量比為0.005 0.01:1 ；第二分散相流體的配制:在常壓、室溫下將油溶性乳化劑加入大豆油中攪拌均勻形成第二分散相流體，所述油溶性乳化劑的量為每Iml大豆油中0.005 0.02 g ;
第三分散相流體的配制:在常壓、室溫下將正辛醇和大豆油按體積比1:3混合均勻得混合液，然后向所述混合液中加入油溶性乳化劑，攪拌均勻形成第三分散相流體，所述油溶性乳化劑的量為每Iml正辛醇和大豆油的混合液中0.005 0.02 g ;第四分散相流體的配制:與所述第三分散相流體的配制方法相同；第五分散相流體的配制:與所述第二分散相流體的配制方法相同；第六分散相流體的配制:在常壓、室溫下將光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基苯丙酮加入乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA，其數(shù)均分子量Mn為692)中，攪拌均勻形成第六分散相流體，所述2-羥基-2-甲基苯丙酮與ETPTA的體積比為1:100 ;連續(xù)相流體的配制:在常壓、室溫下將表面活性劑加入二甲基硅油中攪拌均勻形成連續(xù)相流體，所述表面活性劑與二甲基硅油的質(zhì)量比為0.005 0.01:1 ；(2)制備單分散多組分多重乳液液滴采用如下方法之一制備單分散多組分多重乳液液滴:方法一:制備單分散多組分油包油包水乳液液滴將步驟(I)配制的第二分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的油包油乳液液滴、油包水乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包油乳液液滴與油包水乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包油乳液液滴即鋪展到油包水乳液液滴上形成單分散多組分油包油包水乳液液滴；
·
所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ300 μ L/h，所述第二分散相流體的流量(Qai)為2(Γ80 μ L/h，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(Qa)為4(Γ200μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qe2)為200 500 μ L/h ；方法二:制備單分散多組分油包水包油乳液液滴將步驟(I)配制的第三分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包水乳液液滴與油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水乳液液滴即鋪展到油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流體的流量(Qa2)為5(Γ90 μ L/h，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(Qa)為10(Tl50μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc2)為20(Γ400 μ L/h ；方法三:制備單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴將步驟(I)配制的第三分散相流體、第四分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中同時(shí)形成兩種單分散油包油乳液液滴，同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的兩種單分散油包油乳液液滴、單分散油包水乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包水乳液液滴與兩種油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水乳液液滴即鋪展到兩種油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴；所述第三分散相流體的流量(Qa2)為20 μ L/h，所述第四分散相流體的流量(Qa3)為20 μ L/h，所述第一分散相流體的流量(Qb)S 150 μ L/h，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(Qa)為200 μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc2)為400 μ L/h ；或者采用以下方法制備單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴:將步驟(I)配制的第四分散相流體、連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第三分散相流體作為內(nèi)相、第一分散相流體作為中間相、連續(xù)相流體作為外相分別注入微流體裝置的兩級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包水包油乳液液滴；所形成的油包水包油乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包油包水乳液液滴與油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水包油乳液液滴的水層即鋪展到油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴；所述第一分散相流體的流量(Qb)S 150 μ L/h，所述第三分散相流體的流量(Qa2)為150 μ L/h，所述第四分散相流體的流量(Qa3)為5(Γ200 μ L/h，所述連續(xù)相流體在單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc4)為10(Γ300 μ L/h、在兩級(jí)液滴生成器中的流量(Qra)為300μ L/h ；方法四:制備單分散多組分油包油包水包油乳液液滴將步驟(I)配制的第五分散相流體、連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第三分散相流體作為內(nèi)相、第一分散相流體作為中間相、連續(xù)相流體作為外相分別注入微流體裝置的兩級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包水包油乳液液滴；所形成的油包水包油乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體 一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包油乳液液滴與油包水包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包油乳液液滴即鋪展到油包水包油乳液液滴上形成單分散多組分油包油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流體的流量(Qa2)為150 4 1711，所述第五分散相流體的流量(044)為150 200 yL/h，所述連續(xù)相流體在單級(jí)液滴生成器中的流量(Qm)為20(Γ220 μ L/h、在兩級(jí)液滴生成器中的流量(Qra)為300^500 μ L/h ；(3)收集單分散多組分多重乳液將步驟(2)形成的單分散多組分多重乳液液滴連同連續(xù)相一起由微流體裝置的輸出管引入收集容器中，即得到相應(yīng)類型的單分散多組分多重乳液。上述方法中，所述水溶性乳化劑為十二烷基硫酸鈉或聚丙二醇與環(huán)氧乙烷的加聚物。上述方法中，所述油溶性乳化劑為聚蓖麻酸甘油酯或烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物。上述方法中，所述表面活性劑為三甲基硅氧烷和環(huán)甲基硅氧烷組成的混合物(DowCorning)，三甲基硅氧烷與環(huán)甲基硅氧烷的體積比為1:1。
上述方法中，步驟所述第四分散相流體及第五分散相流體中還可以含有染料，所述染料的作用是給液滴染色，其添加量以便于觀察為限，可以使用各種溶于大豆油的染料，優(yōu)先選用 Lumogen F Red 300。上述方法制備的單分散多組分多重乳液中乳液液滴的外徑為100 500 μπι。本發(fā)明所述單分散多組分多重乳液的制備方法為微流控技術(shù)乳化-浸潤法，形成多重乳液基于兩個(gè)或兩個(gè)以上乳液液滴間相互浸潤的原理:單分散多組分雙重乳液的形成示意圖見

圖1，不互溶的第一乳液液滴I和第二乳液液滴2分散在另一種不與之互溶的連續(xù)相流體3中，當(dāng)鋪展系數(shù)S1X)時(shí)，第一乳液液滴I就會(huì)鋪展到第二乳液液滴2上形成1/2/3型乳液；當(dāng)鋪展系數(shù)S2>0時(shí)，第二乳液液滴2就會(huì)鋪展到第一乳液液滴 I 上形成 1/2/3 型乳液；鋪展系數(shù) S1=Y23-U I.Y 13+ Y 12), S2=Y13-U2.Y 23+ Y 12),
Y ij是i相和j相間的界面張力(i關(guān)j=l，2, 3),
權(quán)利要求
1.一種單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于工藝步驟如下: (1)配制分散相和連續(xù)相流體 第一分散相流體的配制:在常壓、室溫下將水溶性乳化劑加入去離子水中攪拌均勻形成第一分散相流體，所述水溶性乳化劑與去離子水的質(zhì)量比為0.005 0.01:1 ； 第二分散相流體的配制:在常壓、室溫下將油溶性乳化劑加入大豆油中攪拌均勻形成第二分散相流體，所述油溶性乳化劑的量為每Iml大豆油中0.005 0.02 g ; 第三分散相流體的配制:在常壓、室溫下將正辛醇和大豆油按體積比1:3混合均勻得混合液，然后向所述混合液中加入油溶性乳化劑，攪拌均勻形成第三分散相流體，所述油溶性乳化劑的量為每Iml正辛醇和大豆油的混合液中0.005 0.02 g ; 第四分散相流體的配制:與所述第三分散相流體的配制方法相同； 第五分散相流體的配制:與所述第二分散相流體的配制方法相同； 連續(xù)相流體的配制:在常壓、室溫下將表面活性劑加入二甲基硅油中攪拌均勻形成連續(xù)相流體，所述表面活性劑與二甲基硅油的質(zhì)量比為0.005 0.01:1 ； (2)制備單分散多組分多重乳液液滴 采用如下方法之一制備單分散多組分多重乳液液滴: 方法一:制備單分散多組分油包油包水乳液液滴 將步驟(I)配制的第二分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的油包油乳液液滴、油包水乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包油乳液液滴與油包水乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包油乳液液滴即鋪展到油包水乳液液滴上形成單分散多組分油包油包水乳液液滴；所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ300 μ L/h，所述第二分散相流體的流量(Qai)為2(Γ80 μ L/h，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(Qa)S 4(Γ200 μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qe2)為20(Γ500 μ L/h ； 方法二:制備單分散多組分油包水包油乳液液滴 將步驟(I)配制的第三分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包水乳液液滴與油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水乳液液滴即鋪展到油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流體的流量(Qa2)為5(Γ90 4 1711，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(0。1)為100 150 μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc2)為20(Γ400 μ L/h ； 方法三:制備單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴 將步驟(I)配制的第三分散相流體、第四分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第一單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中同時(shí)形成兩種單分散油包油乳液液滴，同時(shí)將步驟(I)配制的第一分散相流體和連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的第二單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成單分散油包水乳液液滴；所形成的兩種單分散油包油乳液液滴、單分散油包水乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包水乳液液滴與兩種油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水乳液液滴即鋪展到兩種油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴； 所述第三分散相流體的流量(Qa2)為20 μ L/h，所述第四分散相流體的流量(Qa3)為20μ L/h，所述第一分散相流體的流量(Qb)為150 μ L/h，所述連續(xù)相流體在第一單級(jí)液滴生成器中的流量(Qa)為200 μ L/h、在第二單級(jí)液滴生成器中的流量(Qe2)為400 μ L/h ； 或者采用以下方法制備單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴: 將步驟(I)配制的第四分散相流體、連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第三分散相流體作為內(nèi)相、第一分散相流體作為中間相、連續(xù)相流體作為外相分別注入微流體裝置的兩級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包水包油乳液液滴；所形成的油包水包油乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體裝置的收集管，當(dāng)油包油包水乳液液滴與油包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包水包油乳液液滴的水層即鋪展到油包油乳液液滴上形成單分散多組分油包水包不同油核乳液液滴； 所述第一分散相流體的流量(Qb)為150 μ L/h,所述第三分散相流體的流量(Qa2)為`150 μ L/h，所述第四分散相流體的流量(Qa3)為5(Γ200 μ L/h，所述連續(xù)相流體在單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc4)為10(Γ300 μ L/h、在兩級(jí)液滴生成器中的流量(Qc3)為300 μ L/h ； 方法四:制備單分散多組分油包油包水包油乳液液滴 將步驟(I)配制的第五分散相流體、連續(xù)相流體分別注入微流體裝置的單級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包油乳液液滴，與此同時(shí)將步驟(I)配制的第三分散相流體作為內(nèi)相、第一分散相流體作為中間相、連續(xù)相流體作為外相分別注入微流體裝置的兩級(jí)液滴生成器的不同進(jìn)液口中形成油包水包油乳液液`滴；所形成的油包水包油乳液液滴、油包油乳液液滴隨連續(xù)相流體一起進(jìn)入微流體`裝置的收集管，當(dāng)油包油乳液液滴與油包水包油乳液液滴在所述收集管的擴(kuò)大腔室中接觸，油包油乳液液滴即鋪展到油包水包油乳液液滴上形成單分散多組分油包油包水包油乳液液滴； 所述第一分散相流體的流量(Qb)為10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流體的流量(Qa2)為150 4 1711，所述第五分散相流體的流量(044)為150 200 μ L/h，所述連續(xù)相流體在單級(jí)液滴生成器中的流量(Qc4)為200^220 μ L/h、在兩級(jí)液滴生成器中的流量(Qc3)為30(Γ500μ L/h ； (3)收集單分散多組分多重乳液 將步驟(2)形成的單分散多組分多重乳液液滴連同連續(xù)相一起由微流體裝置的輸出管引入收集容器中，即得到相應(yīng)類型的單分散多組分多重乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于所述水溶性乳化劑為十二烷基硫酸鈉或聚丙二醇與環(huán)氧乙烷的加聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于所述油溶性乳化劑為聚蓖麻酸甘油酯或烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為三甲基硅氧烷和環(huán)甲基硅氧烷組成的混合物，三甲基硅氧烷與環(huán)甲基硅氧烷的體積比為 1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于所述第四分散相流體及第五分散相流體中還含有染料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于該方法制備的單分散多組分多重乳液中乳液液滴的外徑為100 500 μ 。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述單分散多組分多重乳液的制備方法，其特征在于該方法制備的單分散多組分多重乳液 中乳液液滴的外徑為100 500 μ 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備單分散多組分多重乳液的方法，其工藝步驟(1)配制分散相和連續(xù)相流體；(2)制備單分散多組分多重乳液液滴將步驟(1)配制的各組分流體注入微流體裝置的不同液滴生成器中形成乳液液滴，不同液滴生成器中形成的乳液液滴在擴(kuò)大腔室中接觸，一個(gè)液滴生成器中形成的乳液液滴鋪展至另一個(gè)液滴生成器中形成的乳液液滴上即形成多重乳液液滴；(3)收集單分散多組分多重乳液。
文檔編號(hào)B01J19/00GK103240043SQ201310169399
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者鄧楠楠, 褚良銀, 汪偉, 巨曉潔, 謝銳, D·A·威茨 申請(qǐng)人:四川大學(xué)