用于控制乳液中乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法和装置的制作方法

专利名称：：用于控制乳液中乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于控制包含分散在分散介质中的微粒的乳液中的疏水材料的微粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法和装置，并且更具体地，涉及一种以连续且稳定的方式量产具有微粒狭窄颗粒直径分布的均勻乳液的乳化方法和乳化装置。本发明还涉及一种利用上述方法和装置生产的乳液制备的微胶囊和聚合物微粒。
背景技术：
：乳液包括连续液相以及不与连续相相混合且作为颗粒分散在其中的液相材料。公知乳液的例子包括其中油滴分散在水基连续相中的O-W型乳液以及其中与O-W型乳液相反水基液滴分散在油基连续相中的W-O型乳液。生产这些乳液的已知方法的例子包括使用乳化剂的表面化学方法和使用特殊乳化装置的机械方法。通常，稳定乳液利用这两种类型的方法的组合来生产。公知的是，在使用机械方法时，使用不同乳化装置会引起所获得乳液性质的显著差异(分散相的液滴尺寸和液滴的颗粒直径分布)。目前，乳液是涉及各种产品比如化妆品、食品、涂料、纸品、胶片和记录材料的工业领域中的重要原材料和产品。用作乳液分散相的液滴的颗粒直径和颗粒直径分布是影响乳液稳定性和成品性质的重要因素。更具体地，在用于化妆品的乳液中，乳化和分散液滴的平均颗粒直径和颗粒直径分布的差异导致在皮肤上的可扩展性的差异。而且，上述差异大大地影响产品的稳定性。微胶囊通过在乳液的连续分散相之间的界面上形成聚合体膜等来获得，并且聚合体微粒通过将乳液的可聚合分散相聚合来获得。这些微胶囊或聚合体微粒通过使用包括聚合、过滤冲洗、干燥、筛选、粉碎等步骤的方法让乳液经受处理来生产。这些微胶囊和聚合体微粒也用于各种工业领域中。微胶囊用作信息记录材料，比如用于复印机和打印机的色粉，其利用微胶囊的压敏性、热敏性和光敏性。微胶囊还用作显示材料比如电子纸，以及用作药物、农药、杀虫剂、芳香剂、蓄热材料等。聚合体微粒用作塑料薄膜的防粘剂、用来赋予光漫射和反射防止功能以及用于间隔应用的光学材料、用来亚光或着色建筑材料或汽车内部零件以改进其触摸或赋予其它功能的涂层和墨水、用来给化妆品粉底等赋予光滑度的材料、用来提高树脂的热阻性和耐溶性或给其赋予各种性质比如低收缩性的添加剂、以及用于医疗领域中的诊断试剂和微粒制剂。微胶囊和聚合体微粒还用于其它应用，比如颜料、燃料、传导性成分、热记录纸、用于树脂的增强材料、油脂中的添加剂、人造石、以及色谱学。在微胶囊和聚合体微粒中，所生产颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布都基本上在乳化阶段确定。因此，毫不夸张地说，所生产乳液的性质决定了成品的性能。因此，需要开发一种能容易地制造具有期望平均颗粒直径和颗粒直径分布(尤其是狭窄的颗粒直径分布)的产品而与产品何时用作乳液、微胶囊或聚合体微粒无关的乳化装置。已经建议了各种制造乳液的机械方法。在最一般的方法中，原材料被装入批量型容器并且通过使用快速旋转的搅拌叶片搅拌容器中的材料而乳化。在这种方法中，分散介质和分散液体以适合的比率混合以制备预备乳液。然后使用乳化设备比如高速搅拌器(溶解器)、均质器或在线混合器来进一步减小预备乳液的颗粒直径并乳化，从而生产稳定的乳液。在这种方法中，在油基液体分散于水基介质中时，能将高能量应用于油基液体。这些方法对于获得颗粒直径小于IOym的乳液是特别有效的。然而，在上述方法中，在油基液体的分散期间，频繁出现其液体的聚结，并且分散和聚结反复进行。因此，在油基液体包含微粒时，这些微粒会迁移入水基介质，并且这会引起油基液体中微粒数量的减少。而且，水基介质会被迁移的微粒玷污。当油基液体的液滴形成为乳液时，迁移的微粒会在微胶囊的形成期间粘着至微胶囊的外壳表面，因此微胶囊本身会被玷污。另外，由于乳化所必需的剪切力仅在搅拌叶片附近的区域中施加，根据距离搅拌叶片的距离，剪切力是不均勻的。这会引起分散液滴的颗粒直径分布的宽展。而且，不幸的是难以按比例扩大。在一些装置中，例如，用于允许溶液在整个容器上方流动的搅拌单元与搅拌叶片分开地附着以防止上述问题。然而，非常难以彻底消除这些问题。而且，在按比例扩大时，搅拌叶片及其驱动单元的尺寸增大并且变得很昂贵。高速驱动的旋转元件具有精密的结构，并且这对于维护而言是缺点。在必须乳化大量材料时，乳化操作需要较长时间。在这种情况下，材料会在乳化操作期间变性。为了解决批量乳化方法中的问题，已经建议了连续乳化方法。例如，日本专利申请公开No.平5-49912公开了一种乳化方法，其中乳化用的原材料通过在其内壁上具有突出边缘的圆柱形定子内旋转其外壁上具有突出边缘的圆柱形转子来将剪切力应用于原材料同时允许原材料穿过定子和转子之间的间隙而乳化。在这种方法中，剪切力的强度由转子的旋转速度确定。因此，在需要很大的剪切力时，即在生产包含较小分散相液滴的乳液时，需要非常大的驱动单元。而且，在每单位时间生产的乳液的量增大时，乳化用的原材料在乳化装置中的驻留时间降低。这导致了没有获得包括具有均勻颗粒直径分布的分散相的乳液的问题。另外，由于突起的形状很复杂并且定子的内壁和转子的外壁之间的间隙非常小，装置的匹配和维护非常困难。日本专利申请公开No.平6-142492(美国专利No.5554323)公开了一种制造微胶囊的方法。在这种方法中，在搅拌之下执行初步乳化。然后使用双重圆筒型连续乳化装置来生产具有宽泛颗粒直径分布的乳液。更具体地，装置的内圆筒的旋转速度连续或阶梯状地改变。其中描述了能使用这种方法生产具有宽泛颗粒直径分布的乳液。这种方法的特点在于乳液不包含过大的颗粒和过小的颗粒。然而，在这种方法中，必须控制原材料的装入量和乳化装置的内圆筒的旋转速度，并且因此操作很复杂。另外，在待乳化的材料是反应性的时，装置会被堵塞。日本专利申请公开No.平9-029091(美国专利No.5785423)公开了一种连续乳化方法，其包括从包括搅拌叶片的乳化容器连续地供给油相溶液，从乳化容器的下侧部连续地供给水相溶液，并从乳化容器的上部连续地排出乳液。其中描述了，这种方法能防止乳化装置的堵塞，即使在乳化用的原材料是反应性化合物时。然而，在乳化速率增大时，在这种方法中分散相的颗粒直径分布也变劣。在最坏的情况下，未乳化的原材料会通过短路径排出ο日本专利申请公开No.平5-212270公开了一种使用多孔玻璃管的连续乳化方法。在这种方法中，所使用装置很昂贵。当原材料是反应性的时，多孔玻璃管可能会被堵塞。而且，乳液的颗粒直径由用来从多孔玻璃管挤出待乳化原材料的压力以及形成连续相的流体的流态决定。因此，用来控制颗粒直径的操作状况很复杂。另一问题在于，由于多孔玻璃管很昂贵，按比例扩大就需要额外的成本。日本专利申请公开No.平2-261525和No.平9-201521公开了用于通过在超高压力和高速下碰撞来将乳化用原材料即时地乳化的方法和装置。在这些装置中，其操作压力非常高，因此装置本体必须具有刚性结构。另一问题在于装置的磨损度很高。上述装置中的乳化基于乳化用原材料的碰撞的冲击力并且难以控制。这些方法和装置的一个缺点在于乳液中分散相液滴的颗粒直径分布非常不均勻。日本专利申请公开No.2000-254469(美国专利No.6379035)公开了一种静态混合和搅拌装置，其结构为其中具有多个孔部的多个盘形元件(例如具有截头多棱锥形状或截头圆锥形形状)在其厚度方向上以预定间隔布置于圆柱形壳体上。日本专利申请公开No.2002-28463公开了一种流体混合器，其包括具有矩形横截面的柱形本体以及安装在柱形本体内的多对第一和第二组装板体。第一组装板体包括四边形基板和连续地布置于其上的坚固空心五边体并且在中心处具有通孔，并且第二组装板体在中心处具有任何形状的凹陷部。这些装置是用于液体的混合器但是能用作乳化装置。然而，这些装置的一些问题包括，不仅所使用元件的形状很复杂，而且元件在装置中的布置必须精密地调节。日本专利申请公开No.2002-159832(US2002/060950A1)公开了一种乳液生产装置，其包括用于将多种液体彼此混合的混合设备、用于对混合液体加压的加压泵、以及用于将由加压泵加压并从加压泵输送的混合液体带至乳化状态的乳化设备。乳化设备包括多个由隔壁分开的腔，每个隔壁具有至少一个小孔，并且混合液体流入所述多个腔。在这种装置中，乳化用的原材料从小孔在高速高压下喷射入邻近空间。乳化用的原材料在喷射时由强烈的冲击力粉碎和破坏并且从而被乳化。更具体地，仅是由冲击引起的破坏现象用作乳化原理。由于由冲击引起的破坏现象难以控制，所获得乳液的颗粒直径倾向于是不均勻的。而且，由于使用高压来喷射，乳化装置必须具有刚性结构。如已经描述的，以前建议的连续乳化方法和装置不是令人满意的，因为所获得乳液中分散相液滴的均勻性不好，难以按比例扩大，装置及其维护复杂以及其它原因。
发明内容本发明解决了常规连续乳化方法和装置中的问题。本发明提供了一种用来获得包含液滴的乳液的连续乳化方法和装置，所述液滴具有期望的平均颗粒直径和期望的颗粒直径分布，尤其是狭窄(均勻)的颗粒直径分布，适合于上述各种应用。所述方法和装置易于控制并且具有简单结构，并且其按比例扩大和维护很容易。而且，所述方法和装置能提供其量足够工业生产的乳化产品。其另一目标是提供各种工业产品，比如具有期望平均颗粒直径和期望颗粒直径分布的微胶囊和聚合体微粒，尤其是狭窄(均勻)的颗粒直径分布，适合于上述各种应用。这些工业产品使用通过上述方法和装置获得的乳液来提供。本发明的第一个方面是一种用于在乳液分散物的生产期间控制乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法，该方法包括使得两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体接连且连续地穿过网体从而控制乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布，网体以5至200mm的间隔布置于圆柱形流路中，网体的数目大于50并且等于或小于200，每个网体等同于根据ASTM标准具有35目至4000目网眼数目的金属丝网，每个网体具有与流路方向相交叉的表面。本发明的第二个方面是一种乳化装置，其包括用于供给两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体的供给泵；圆柱形流路，其具有由供给泵供给的所述两种或更多种类型的液体由此引入的第一端以及穿过圆柱形流路的所述两种或更多种类型的液体被导向至此的第二端；以及以5至200mm的间隔布置于圆柱形流路中的网体，网体的数目大于50且等于或小于200，每个网体等同于根据ASTM标准具有35目至4000目网眼数目的金属丝网，每个网体具有与流路方向相交叉的表面，其中流体接连地穿过网体并且从而被乳化。网体例如是金属丝网。本发明还涉及使用由上述方法和装置获得的乳液来生产的微胶囊或聚合体微粒。在本发明中，使用结构极度简单的乳化装置。该乳化装置包括圆柱形流路和以预定间隔布置于圆柱形流路中并且每个都具有一定网眼尺寸的预定数目的网体。每个网体具有与流路方向相交叉的表面。使得用作乳化用原材料的两种或更多种类型的液体接连地穿过网体从而控制分散相的液滴。这样，能连续地获得大量具有期望平均颗粒直径和期望颗粒直径分布的乳液。尤其，根据本发明，能获得液滴颗粒直径分布比常规产品要窄的均勻乳液。由于本发明具有简单结构，其能易于拆卸并且易于维护。通过使用由该乳化装置获得的乳液，能获得具有期望颗粒直径和期望颗粒直径分布的微胶囊和聚合体颗粒。尤其，根据本发明，能获得液滴颗粒直径分布比常规产品要窄的微胶囊和聚合体颗粒。由本发明的乳化方法获得的乳液能适当地用作工业领域中的原材料和产品，涉及各种产品，比如化妆品、食品、涂料、纸品、薄膜以及记录材料。当乳液用于化妆品中时，能获得在皮肤上的极好扩展性，并且产品的稳定性也很好。使用乳液获得的微胶囊适当地用作信息记录材料，比如用于复印机和打印机的色粉，其利用微胶囊的压敏性、热敏性和光敏性。微胶囊还适当地用作显示材料比如电子纸以及用作药品、农药、杀虫剂、芳香剂、热存储材料等。利用乳液获得的聚合物微粒能适当地用作塑料薄膜的防粘剂、用来赋予光漫射和反射防止功能以及用于间隔应用的光学材料、用来亚光或着色建筑材料或汽车内部零件以改进其触摸或赋予其它功能的涂层和墨水、用来给粉底等赋予光滑度的化妆品材料、用来提高树脂的热阻性和耐溶性或给其赋予各种性质比如低收缩性的添加剂、以及用于医疗领域中的诊断试剂和微粒制剂。微胶囊和聚合体微粒还用于其它应用，比如颜料、染料、传导性成分、热记录纸、树脂的增强材料、油脂中的添加剂、人造石以及色谱学。微胶囊和聚合体微粒可作为具有期望平均颗粒直径和颗粒直径分布的产品，尤其是狭窄的颗粒直径分布。因此，在微胶囊和聚合体微粒用于以上应用中时，它们提供了比常规产品更好的性能。图1是本发明的连续乳化装置的构造的示例的透视图。图2是本发明中使用的间隔件“c，，的透视图。图3是本发明的乳化装置的示意性横截视图。图4是示出包括乳化原材料容器、柱塞泵、乳化装置F以及产品容器的流程的图表。在附图中，参考标识“a”标识壳体、“b”标识金属丝网、“C”标识间隔件、并且“2a”标识塞子。具体实施例方式在本发明的乳化方法中，两种或更多种类型基本上彼此间不混合的液体被供给至其中预定数目的网体以预定间隔布置于圆柱形流路中的乳化装置。每个网体具有预定的网眼尺寸并且包括与流路方向相交叉的表面。液体通过顺序地经过网体而被乳化。将作为乳化用原材料供给至流路的两种或更多种类型流体无需事先混合。乳化用原材料可使用适合的供给泵输送并且可独立地供给。例如，在生产O-W型乳液时，油和水可使用分开的供给泵供给至流路。当然，它们可事先混合。对于引入乳化装置时的混合方式没有特别的限制。无需使用混合用的装置比如搅拌器。通常优选的是引入通过在线混合获得的混合物。如果乳化用原材料处于未混合的分离状态，即形成独立地到达网体的分开流，则难以实现由流体分离通过网体的乳化(这是本发明后述的乳化机构)。因此，优选的是在一定预混合状态下的乳化用原材料到达网体。通过上述在线混合获得的混合程度对于所使用的混合程度而言已足够。适量的分散剂(乳化剂)可事先加入要供给的乳化用原材料。如果需要，分散剂(乳化剂)可独立地直接供给至乳化装置。流过乳化装置的流路的流体的流速无需与引起液滴碰撞和破裂的流速一样高，因为流体流被本发明中用作乳化机构(后述)的网体分开。然而，在流速太低时，通过分开流体流所形成小液滴很可能会再次聚结。因此，维持适合的流速。优选地，线速度为大约0.1至50cm/秒。更具体地，在本发明中，使用具有较大开口面积的网体例如金属丝网，如下所述。尽管使用多个网体，它们以预定间隔布置，并且因而能降低流体系统中的压力损失。因此，流体能具有相对较大的线速度，并且这允许每单位时间的材料流量增大。预定数目的网体以预定间隔布置于流路中。供给的乳化用原材料接连穿过所述多个网体。在这个过程期间，乳化进行并且然后完成。每个网体具有与流路的方向相交叉的表面。对于交叉程度没有特殊限制，只要流体流被本发明的乳化机构(后述)分开即可。优选地，网体的表面大致垂直于流路的方向。本发明人解释本发明中的乳化机构和网体的操作和其它作用如下。在流体接连穿过网体时，其被网体的大量微细孔分为小液滴。小液滴中仅是具有较大颗粒直径的液滴被后续网体进一步分开。这会产生分散相液滴颗粒直径的均勻性。在一个网体至随后网体的距离较长时，由第一网体产生的小液滴会在它们到达第二网体之前聚结。因此，重要的是距离不是太长也不是太短并且适合地设置。根据流路中流体的流速、粘度等，网体之间的间隔是5mm至200mm。优选地，间隔是IOmm至100mm。优选地，长的间隔用于高的流速，并且相反，短的间隔在流体的粘度高时使用。所布置网体的数目是本发明中的重要因素并且大于50且等于或小于200。在数目等于或小于50时，乳液中分散相液滴的颗粒直径的均勻性差。在数目超过200时，乳化操作期间的压力变得显著高，这是不期望的。金属丝网常规地用作网体。这是因为金属丝网具有一定机械强度并且具有各种网眼尺寸的不同类型金属丝网可用。因此，微细孔的开口度、密度等能根据网眼尺寸适当地选择。能适当地使用由任何材料制成的任何网体，只要它们等同于金属丝网即可。网体的网眼数目优选地是35目至4000目(根据ASTM标准)，并且更优选地是150目至3000目。如果需要，所使用网体可具有多层叠层的结构，用于例如增强的目的。具有过大厚度的网体是不期望的。因此，金属丝网的厚度通常是数个毫米或更小，即时在使用多层叠层时也是如此。优选的是金属丝网由适合的间隔件(所描述的层)等支撑以增强金属丝网的机械强度。通常，在各种液体和气体过滤应用中用作过滤器的金属丝网的厚度就已足够。对于乳化操作期间流路中的温度没有特殊限制。然而，为了适当地调节粘度，流路内的空间可被冷却或加热。流路中优选的温度是10至40°C。而且，可适当地改变压力以调节流体的流速。更具体地，能维持上述优选流速的压力就已足够，并且不需要特别高的压力。高压流体不是优选的，因为没有获得用以稳定化所述多个网体之间流体所需的时间。在这情况下，碰撞和粉碎的频率增大，并且流体被过度地分开。这引起不稳定性增大。流路中的压力优选地是0.01至5.OMPa。下面，参照附图详细描述用于本发明方法的装置。图1中的乳化装置包括圆柱形壳体“a”和用于紧固壳体内的单元的塞子2a，每个紧固单元由一对金属丝网“b”和间隔件“c”构成。间隔件“C”用来将多个金属丝网“b”以预定间隔保持。壳体“a”的长度由所述由金属丝网“b”和间隔件“C”构成的单元的长度以及紧固在壳体“a”内的单元的数目决定。壳体“a”的耐压性由供给至紧固单元并流过其中的乳化用原材料的量(压力)决定并且适当地设计。对于单元插入其中的壳体的横截面形状没有特殊限制。然而，从可用性和耐压性或者以防止穿过壳体内部的流体保留在其中的角度来说，图1所示圆柱形形状是优选的。对于壳体“a”、金属丝网“b”、间隔件“C”和塞子2a的材料没有特殊限制，只要材料能抵抗穿过其中的乳化用原材料的腐蚀并且具有足够抵抗乳化操作期间所产生压力的强度即可。在图1中，金属丝网“b”的形状构造为使得其形状和尺寸基本上与圆柱形壳体“a”的内部横截面相同。具有上述形状和尺寸，金属丝网“b”能在不扭曲之下紧固在圆柱形壳体“a”内，并且使得乳化用原材料以可靠的方式穿过由多个单元形成的流路。当金属丝网“b”和间隔件“C”叠置以形成单元时，其接触表面必须被带入彼此间紧密接触。这允许乳化用原材料仅穿过由金属丝网“b”和间隔件“C”形成的流路，从而以可靠的方式将乳化用原材料乳化。优选地，使用根据ASTM标准网眼数目在35至4000目范围内的金属丝网b。网眼数目可根据所使用乳化用原材料以及乳液中分散相液滴的目标尺寸适当地选择。在网眼数目小于35目时，乳化作用显著恶化，这是不期望的。在网眼数目超过4000目时，乳化操作期间的操作压力变得过高。这是不期望的，因为不能实现乳化。金属丝网的网眼数目更优选地是150目至3000目。对于金属丝网的形状没有特殊限制。然而，优选地可使用平织、斜织、平纹荷兰织、斜纹荷兰织以及四重斜织的金属丝网。为了表面保护、强度维持和分散控制的目的，金属丝网可具有其中叠置多层的多层结构。此后，包括在多层结构中并用来乳化的金属丝网称为主金属丝网。对于叠置在主金属丝网上的材料的形式没有特殊限制，只要能用所述材料实现表面保护、强度维持和分散控制即可。优选地，冲压金属、金属丝网等是优选的。在金属丝网(下文中称为“子金属丝网”用于上述目的时，子金属丝网的网眼数目(ASTM标准)必须小于主金属丝网的网眼数目(子金属丝网的网眼必须大于主金属丝网的网眼)。在本发明的用于生产聚合体微粒的乳化装置中，所获得乳液的性质由布置于乳化装置的流路中的金属丝网之中具有最大网眼数目的金属丝网(主金属丝网)所决定。因此，不希望使用网眼数目大于主金属丝网的子金属丝网。当使用包括多个叠层的主金属丝网时，优选的是通过例如焊接来紧固每层，目的是防止主金属丝网在乳化装置的流路中的变形等。在本发明的用于生产聚合体微粒的乳化装置中，如上所述，网体之间的距离涉及乳液中分散相液滴的乳化和稳定化。因此，网体必须以预定间隔紧固在圆柱形流路中的预定位置。例如，间隔件用来实现这个目的。图2示出了间隔件“C”。对于间隔件的长度L没有特殊限制。然而，长度L相应于上述网体之间的优选距离并且优选地是5mm至200mm。长度L更优选地是7mm至IOOmm并且特别优选地是IOmm至IOOmm0在间隔件的长度小于5mm时，乳液中分散相液滴的颗粒变得不均勻，这是不希望的。在间隔件的长度大于200mm时，乳化装置的主体的长度变得太长。在此情况下，乳液中分散相液滴的聚结(聚集)不希望地发生在间隔件部分(网体之间的空间)中，或者不希望地形成死空间。优选地，间隔件的外径dl接近壳体的内径，只要间隔件能插入圆柱形壳体“a”即可。这允许金属丝网完美地紧固在流路内并且允许乳化用原材料以可靠的方式导向至由间隔件和金属丝网形成的流路。优选地，间隔件的内径d2相对于外径dl设置在(dl-d2)/dl=0.01至0.5的范围内。更优选的范围是0.1至0.3。当这个值小于0.01时，金属丝网没有适当地紧固，这是不期望的。当这个值大于0.5时，流路尺寸显著地降低，并且这不期望地导致乳化效率的降低。在使用本发明的乳化装置时，多个每个都由一对金属丝网“b”和间隔件“C”构成的单元插入圆柱形壳体“a”。插入单元的数目大于50且小于等于200。当单元的数目等于或小于50时，乳液中分散相液滴的颗粒直径的均勻性很差，这是不期望的。当数目超过200时，乳化操作期间的压力变得显著过高，这是不期望的。图3是示出本发明的乳化装置的示意性横截视图。在本发明中，单元的数目超过50。然而，在图3中，所示单元的数目是10个，以便易于理解。在图3所示的示例中，除了10个金属丝网和间隔件的单元之外，一个另外的间隔件被插入壳体，从而防止金属丝网的表面由于金属丝网和塞子之间的接触而受损。在这个示例中，每个单元通过将塞子拧入壳体而紧固在壳体内。然而，对于紧固的方式没有特殊限制，只要能实现相同的功能即可。例如，可以使用夹具或凸缘。在本发明的乳化装置中，如果需要，圆柱形壳体可从外面加热或冷却。这样，能控制乳化期间的温度。壳体的温度例如通过使用打开或闭合型管状电炉将带状或条带状加热器附着至壳体外面或者将加热或冷却外套附着至壳体外面来控制。接着，参照图4具体地描述将原材料引入本发明的乳化装置并执行乳化的过程。在图4中，容器A和B是用于乳化用原材料的容器。例如，疏水液体比如烃基溶液存储在容器A中，并且水存储在容器B中。分散剂(乳化剂)装入原材料容器的任何一个。在上述示例中，分散剂作为水溶液存储在容器B中。对于所使用分散剂(乳化剂)的数量和类型没有特殊限制。可使用任何分散剂(乳化剂)，比如阴离子、阳离子、非离子和两性的表面活性剂。例如，为了乳化水中的烃基液体，可使用PVA(聚乙烯醇)作为分散剂(乳化剂)，并且可使用质量百分比为大约的水溶液。搅拌器、加热器等可附接至容器A和B的每一个上，用于制备乳化用原材料的目的。泵C和D是能调节流速的柱塞泵并且用来将乳化用原材料以任何期望比率引入乳化装置。对于供给液体的量没有特殊限制。通常，供给量是大约6至3000ml/cm2/分钟。来自各个泵的乳化用原材料被供给至乳化装置F的入口侧管线并且在线混合，并且将混合物引入乳化装置F。用于防止流体脉动的存储器E可布置于乳化装置F的泵侧(乳化用原材料的入口的上游)。可使用能以目标流速稳定地供应原材料的任何泵将原材料引入乳化装置F。对于泵的类型没有特殊限制。例如，可使用上述柱塞泵。在乳化装置F中乳化之后，产品由容器G接收。容器G用作作为产品的乳液的接收容器。如果需要，搅拌器、加热器等可附接至产品容器G，用于使用乳液执行反应的目的，比如封装或聚合。在乳化操作期间，原材料由泵C和D以任何期望的比率和任何期望的流速从容器A和B引入乳化装置F，并且所产生的乳液被弓I入接收容器G。根据本发明，任何烃基溶液和比如丙烯酸单体(例如MMA)和乙烯基苯之类的单体能在适合的介质比如水中乳化。对于由本发明获得的乳液中的分散溶液的液滴颗粒直径没有特殊限制。通常，颗粒直径在0.1至200μm的范围内(由库特氏计数器方法测量的体积平均颗粒直径)，并且差异系数(后述的CV值(％))在大约60%至大约30%的范围内。然而，根据需要通过调节各种条件比如金属丝网的网眼尺寸和分散剂(乳化剂)的类型能获得具有任何期望体积平均颗粒直径和差异系数的颗粒。如示例所示，能获得颗粒直径为3μm且具有25%或更小CV值(％)的狭窄尺寸分布的颗粒。而且，通过加入单体，比如羟甲基蜜胺(methylolmelamine)，其通过常规方法给所获得的乳液形成胶囊膜片以及在颗粒的界面处聚合单体，能易于封装液滴。所获得胶囊的颗粒状态和分散状态相应于乳液的那些状态。根据本发明的乳液能是诸如甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体或苯乙烯单体之类的单体的水基乳液。通过用常规方法制备这种包含引发剂的乳液并加热乳液以聚合液滴，类似地能获得颗粒(乳化)状态和分散状态与原始乳液相应的聚合体颗粒。在本发明中，使用具有极简单结构的乳化装置，其中仅多个网体比如金属丝网布置于流体的流体中。通过这种装置，能连续地获得大量包含具有均勻直径的分散相液滴的乳液。由于本发明具有简单结构，其能易于拆卸且易于维护。通过使用由本乳化装置获得的乳液，能获得具有均勻颗粒直径的微胶囊和聚合体颗粒。下面，将以示例的方式具体地描述本发明。(生产示例1)乳化装置通过将10个单元插入内径为20mm的圆柱形壳体而生产，所述单元每个由包括1400目主金属丝网的金属丝网和长度为IOmm且内径为15mm的间隔件构成。壳体的长度为大约120mm。作为烃基溶剂的Naphtesol(NIPPON石油公司的产品)和分散剂的水基溶液(1%质量的PVA205，KURARAY有限公司的产品)用作乳化用原材料。使用分开的柱塞泵将原材料以IOOml/分钟和200ml/分钟的流速引入乳化装置以获得O-W型乳液。利用库特氏计数器(MultisizerII，BeckmanCoulter公司的产品)测量乳液的分散相液滴的体积平均直径(下文中称为“体积平均颗粒直径”)以及液滴的颗粒直径分布。所测量颗粒的数目是100,000。结果显示液滴的体积平均颗粒直径是20μm并且CV值是30%。用作液滴尺寸分布指数的CV值利用以下公式计算。CV值=(液滴尺寸分布的标准偏差)/(体积平均颗粒直径)X100相同的方法用来在以下的示例和比较示例中计算体积平均颗粒直径和CV值。(生产示例2)重复与生产示例1相同的过程，除了在壳体中单元的数目是40之外，从而生产乳液。分散相的体积平均颗粒直径是18μm并且CV值是24%。(生产示例3)重复与生产示例1相同的过程，除了使用250目的主金属丝网之外，从而生产乳液。分散相的体积平均颗粒直径是55μm并且CV值是25%。(生产示例4)重复与生产示例1相同的过程，除了使用2400目的主金属丝网之外，从而生产乳液。分散相的体积平均颗粒直径是10μm并且CV值是24%。(生产示例5)重复与生产示例1相同的过程，除了乳化用原材料改变为包含溶解于其中的5%质量比结晶紫内酯的SAS296(NIPP0N石油公司的产品)和分散剂水溶液(5%重量比，Micron8020,NisshoKogyo有限公司)之外，从而生产乳液。羟甲基蜜胺M3(SumikaChemtex有限公司的产品)加入所获得的乳液以使得羟甲基蜜胺的固体含量相对于SAS296为20%质量比，并且混合物在60°C下加热，并搅拌3小时以执行封装。胶囊的体积平均颗粒直径是10μm,并且CV值是28%。所获得的胶囊膏剂稀释四倍，并且稀释溶液供应至商用CF纸。没有观察到着色，并且确认完成封装。(生产示例6)乳化装置通过将50个单元插入内径为15mm的圆柱形壳体而生产，所述单元每个由长度为IOmm且内径为IOmm的间隔件和包括400/3000目主金属丝网的金属丝网构成。壳体的长度为大约330mm。包含溶解在其中的质量比过氧化二苯(作为引发剂)和20%质量比乙二醇二甲基丙烯酸酯(作为交联剂)的甲基丙烯酸乙酯(MMA)以及分散剂的水基溶液(3%质量的PVA217，KURARAY有限公司的产品)用作乳化用原材料。使用分开的柱塞泵将原材料以17ml/分钟和33ml/分钟的流速引入乳化装置来执行乳化操作以获得O-W型乳液。将所获得的乳液在0.3MPa的增大压力下在氮气气氛中在110至115°C加热并搅拌30分钟以获得固体MMA聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的分散相体积平均颗粒直径是4.6μm，并且CV值是22%。(生产示例7)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中单元的数目是100之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是4.1μm，并且CV值是21%。(生产示例8)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中单元的数目是150之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是3.8μm，并且CV值是21%。(生产示例9)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中单元的数目是200之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是3.7μm，并且CV值是20%。(生产示例10)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是3.2μm，并且CV值是25%。(生产示例11)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是100之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是2.9μm，并且CV值是22%。(生产示例12)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是150之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是2.7μm，并且CV值是21%。(生产示例I3)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是200之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是2.5μm，并且CV值是20%。(生产示例14)重复与生产示例5相同的过程，除了乳化用原材料之一改变为包含溶解于其中的质量比过氧化二苯的苯乙烯，从而获得聚苯乙烯颗粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是11μm，并且CV值是24%。(生产示例I5)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中的单元的数目是10之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是9.4μm，并且CV值是51%。(生产示例I6)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中的单元的数目是20之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是5.9μm，并且CV值是31%。(生产示例17)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中的单元的数目是30之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是5.1μm，并且CV值是24%。(生产示例18)重复与生产示例6相同的过程，除了壳体中的单元的数目是40之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是4.7μm，并且CV值是24%。(生产示例19)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是10之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是8.Ιμ，并且CV值是48%。(生产示例20)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是20之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是4.8μm，并且CV值是37%。(生产示例21)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是30之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是3.9μm，并且CV值是29%。(生产示例22)重复与生产示例6相同的过程，除了分散剂(PVA217，KURARAY有限公司的产品)的水溶液的浓度从3%质量比改变至5%质量比并且壳体中的单元的数目是40之外，从而生产聚合体微粒。用与生产示例1相同的方法测量的聚合体微粒的体积平均颗粒直径是3.5μm，并且CV值是26%。生产示例6至13和生产示例15至22中获得的聚合体微粒的体积平均颗粒直径和CV值总结在表1中。在表1中，“生产示例编号”行的左侧栏相应于3%浓度的分散剂(PVA)的结果，并且右侧栏相应于5%浓度的分散剂(PVA)的结果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>生产示例的数据显示，在单元数目超过50时，CV值是25%或更小并且能生产具有锐利尺寸分布的乳液。(比较示例1)作为烃基溶剂的300份naphtesol(NIPPON石油公司的产品)和600份分散剂的水基溶液(1%质量的PVA205，KURARAY有限公司的产品)利用TK均质混合器(TokusuKikaKogyo的产品)乳化和分散，直到分散相的体积平均颗粒直径为20μπι。此时的CV值是42%。(比较示例2)重复与比较示例1相同的过程，除了乳化用原材料改变为包含溶解于其中的5%质量比结晶紫内酯的300份SAS296(NIPPON石油公司的产品)和600份分散剂水溶液(5%重量比的MicrOn8020，NisshoKogyo有限公司)之外，并且执行乳化和分散直到分散相的液滴是10μm。重复与生产示例5相同的处理以封装获得的乳液并评估胶囊。胶囊的体积平均颗粒直径是10μm，并且CV值是42%。利用商用CF纸在评测结果中发现着色。着色的原因可能是胶囊膏剂中出现的具有大直径的胶囊的破裂。(比较示例3)重复与比较示例1相同的过程，除了乳化用原材料改变为包含溶解于其中的质量比过氧化二苯的300份甲基丙烯酸甲酯(MMA)和600份分散剂水溶液(1%重量比，PVA205，KURARAY有限公司的产品)之外，以执行乳化和分散。然后使用示例6的方法来聚合乳液中的MMA以获得MMA聚合颗粒。MMA聚合颗粒的体积平均颗粒直径是9μm，并且CV值是58%。工业实用性由本发明的方法和装置获得的乳液中的液滴具有受控的颗粒直径分布，尤其是比常规产品更窄的均勻分布。因此，这个乳液能适当地用作比如化妆品、食品、涂料、纸品、薄膜和记录材料之类的产品以及涉及这些产品的工业领域中的原材料和产品。当乳液用于化妆品中时，能获得在皮肤上的极好扩展性，并且产品的稳定性也很好。使用乳液获得的微胶囊和聚合体颗粒具有受控的颗粒直径分布，尤其是比常规产品更窄的均勻分布。因此，微胶囊适当地用作信息记录材料，比如用于复印机和打印机的色粉，其利用微胶囊的压敏性、热敏性和光敏性。微胶囊还适当地用作显示材料比如电子纸以及用作药品、农药、杀虫剂、芳香剂、热存储材料等。利用乳液获得的聚合物微粒能适当地用作塑料薄膜的防粘剂、用来赋予光漫射和反射防止功能以及用于间隔应用的光学材料、用来亚光或着色建筑材料或汽车内部零件以改进其触摸或赋予其它功能的涂层和墨水、用来给粉底等赋予光滑度的化妆品材料、用来提高树脂的热阻性和耐溶性或给其赋予各种性质比如低收缩性的添加剂、以及用于医疗领域中的诊断试剂和微粒制剂。微胶囊和聚合体微粒还用于其它应用，比如颜料、染料、传导性成分、热记录纸、树脂的增强材料、油脂中的添加剂、人造石以及色谱学。权利要求一种用于在乳液分散物的生产期间控制乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法，该方法包括使得两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体接连且连续地穿过网体，从而控制乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布，网体以5至200mm的间隔布置于圆柱形流路中，网体的数目大于50并且等于或小于200，每个网体等同于根据ASTM标准具有35目至4000目网眼数目的金属丝网，每个网体具有与流路方向相交叉的表面。2.根据权利要求1的方法，其中网体具有多层结构。3.一种乳化装置，其包括用于供给两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体的供给泵；圆柱形流路，其具有由供给泵供给的所述两种或更多种类型的液体由此引入的第一端以及穿过圆柱形流路的所述两种或更多种类型的液体被导向至此的第二端；以及以5至200mm的间隔布置于圆柱形流路中的网体，网体的数目大于50且等于或小于200，每个网体等同于根据ASTM标准具有35目至4000目网眼数目的金属丝网，每个网体具有与流路方向相交叉的表面，其中流体接连地穿过网体并且从而被乳化。4.根据权利要求3的乳化装置，其中网体具有多层结构。5.根据权利要求3的乳化装置，其中网体由金属丝网构成。6.根据权利要求3的乳化装置，其中为相应的两种或更多种类型的流体提供多个供给泵以分开地供给流体。7.使用由根据权利要求1或2的方法获得的乳液来生产的微胶囊。8.使用由根据权利要求3至6的任意一项的乳化装置获得的乳液来生产的微胶囊。9.使用由根据权利要求1或2的方法获得的乳液来生产的聚合物微粒。10.使用由根据权利要求3至6的任意一项的乳化装置获得的乳液来生产的聚合物微粒。全文摘要本发明提供了一种用于在乳液分散物的生产期间控制乳液颗粒的颗粒直径和颗粒直径分布的方法。该方法包括使得两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体接连且连续地穿过网体。网体以5至200mm的间隔布置于圆柱形流路中，并且网体的数目大于50并且等于或小于200。每个网体等同于根据ASTM标准具有35目至4000目网眼数目的金属丝网并且具有与流路方向相交叉的表面。一种用于这种方法的乳化装置包括用于供给两种或更多种类型的彼此间基本上不相混合的液体的供给泵以及由供给泵供给的所述两种或更多种类型的液体输送至此的圆柱形流路。预定数目的网体以预定间隔布置于圆柱形流路，并且每个网体具有与流路方向相交叉的表面。文档编号B01F5/06GK101815572SQ20088011016公开日2010年8月25日申请日期2008年10月1日优先权日2007年10月5日发明者庄古利克,户上恭男,林照三,高木彰申请人:新日本石油株式会社