专利名称：控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺。
背景技术：
微胶囊实际上是一些小的粒子，这些小的粒子是由一种称之为壁材的物质包裹住另一种称之为芯材的物质所组成。在此基础上，还有一些特殊类型的微胶囊，诸如复核微胶囊、复壁微胶囊和基体型微胶囊等。被包裹物与囊壁为分离的两相，这是微胶囊的特征。微胶囊不但可以包封固体粉末，也可以包封液体材料。如采用特殊的制备方法，微胶囊还可以包封气体。此外。疏水材料和亲水材料都可被包封在微胶囊里。微胶囊的技术研究大概开始于上世纪30年代，取得重大成果是在50年代。在微胶囊技术的发展历史过程中，美国对它的研究一直处于领先地位，日本在60 70年代也逐渐赶了上来。我国在研究微胶囊技术方面起步较晚，但在医药、农药、化妆品、食品等方面都已有实际应用和较深入的研究。最初制备的微胶囊粒径在5 2000微米之间，称为微米级的微胶囊。随着微胶囊技术的发展，制备的微胶囊的粒径可小于I微米，可达I 1000纳米之间，常被称为纳米胶囊。随着微胶囊技术的不断进步，微胶囊将会给人类带来更大的益处。微胶囊按不同的划分标准，可以有多种分类方法。本文按照微胶囊的壳材料与芯材料性能的不同，可以将微胶囊按用途主要分为下列几种类型1.缓释型微胶囊该微胶囊的壁相当于一个半透膜，在一定条件下允许芯材物质透过，以延长芯材物质的作用时间。根据壁材来源的不同，可分为天然高分子缓释材料(明胶和羧甲基纤维素)及合成高分子缓释材料。而对于合成高分子缓释材料，按其生物降解性能不同，又可分为生物降解型和非生物降解型两大类。2.压敏型微胶囊此种微胶囊包裹了一些待反应的芯材物质，当压力作用于微胶囊超过一定极限后，微胶囊囊壁破裂而流出芯材物质，由于外界环境的变化，芯材物质产生化学反应而显出颜色或是发生别的现象。3.热敏型微胶囊由于温度升高使囊壁软化或破裂释放出芯材物质，有时是芯材物质由于温度的改变发生分子重排或几何异构而产生颜色的变化。4.光敏型微胶囊囊壁破裂后，芯材中的光敏物质选择吸收特定波长的光，发生感光或分子能量跃迁而产生相应的反应或变化。5.膨胀型微胶囊囊壁为热塑性的高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，当温度高于溶剂的沸点后，溶剂蒸发而使微胶囊膨胀，冷却后微胶囊依旧维持膨胀前的状态。
一般任何一种包裹了一定物质的类似小型容器的物质形态都可称之为微胶囊，所以除上述5种类型外，微乳浊液、脂质体和非离子表面活性剂微泡也可称为微胶囊。Burnham早在80年代初就报道了制备微胶囊破胶剂可达到延迟破胶的目的。此后，Nolte和Walles也分别报道了各自的胶囊破胶剂制备技术。80年代末，Halliburton和Dowell, Schlumberger等公司都相继开展了胶囊延迟破胶剂的室内研究和现场应用工作。从1989年4季度首次在现场使用胶囊破胶剂以来，延迟破胶技术曾在包括加利福尼亚，新墨西哥，西德克萨斯等地区的几百口油气井中使用，与常规破胶剂相比，排液率增加，需要抽汲的井大为减少，累计产量和初始产量都明显增加。芯壁投料比对微胶囊的性能有很大的影响。对于一些场合，如包覆染料，希望芯材能长时间地包覆在壁材中，对微胶囊的致密性要求较高，那么就应该降低芯壁投料比，使芯材尽可能完全地被包覆；而另一些场合，如包覆药物、香精，则希望微胶囊具有缓释功能，这时就应该提高芯壁投料比。另外，芯壁比的降低会提高微胶囊的承压能力。对于液体石蜡的微胶囊破胶剂来说，一方面，我们希望胶囊中的芯材含量尽可能的大，提高破胶效率，这就需要提高芯壁比，但是过大的芯壁比会使微胶囊强度降低且囊壳致密性变差，芯材释放速率过快，会使压裂液提前破胶；因此合适的芯壁比对于液体石蜡微胶囊破胶剂来说显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术的不足与缺陷，提供一种控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，该制备工艺通过控制制备过程中的芯壁比，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。本发明的目的通过下述技术方案实现控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，包括以下步骤(a)壁材溶液的制备称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，将明胶浸泡溶胀后，力口热，搅拌使其溶解，并且在一定温度下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热，轻轻搅拌使其溶解，在一定温度下保温，备用，将上述两种溶液混合制的壁材溶液，并控制壁材溶液中的壁材浓度为1. 0% 4. 0% ;(b)芯材的乳化取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，并控制芯壁比为3 I 5 1，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；(c)微胶囊的形成调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10%醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的PH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；(d)微胶囊的固化将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，力口入冰块，继续搅拌，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50°C，静置待微囊沉降；(e)微胶囊的干燥微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤，抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。所述步骤(a)中，明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀。
所述步骤(a)中，加热到50°C。所述步骤(a)中，保温温度为40 V。所述步骤(a)中，加热至80 V。所述步骤(a)中，保温温度为60 V。所述步骤(d)中，待温度为32 35°C时加入冰块。所述步骤(b)中，控制芯壁比为4 I。综上所述，本发明的有益效果是通过控制制备过程中的芯壁比，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例本发明涉及控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，包括以下步骤(a)壁材溶液的制备称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，并控制明胶-阿拉伯胶的质量比为5 : 5 6 : 4;将明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀后，加热，搅拌使其溶解，并且在40°C下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热到80°C，轻轻搅拌使其溶解，在60°C下保温，备用，将上述两种溶液混合，即得壁材溶液；(b)芯材的乳化取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，并控制芯壁比为3 I 5 1，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；(c)微胶囊的形成调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10%醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的PH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；(d)微胶囊的固化将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，待温度为32 35°C时加入冰块，继续搅拌至温度为10°C以下，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用20% NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50°C，静置待微囊沉降；(e)微胶囊的干燥微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤，抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。试验考察了不同芯壁比对产品性能的影响，本发明做了如下实验试验方案(I)制备质量分数为4. O %的明胶、阿拉伯胶溶液，保温备用。(2)称取液体石蜡，分别使芯壁比为1: 1、2 1、3 :1和4 : 1，再称取相对于芯材质量2. 0%的Tween80和Span80复配乳化剂(HLB = 10. O)，混合搅拌溶解，倒入明胶、阿拉伯胶溶液中，在60°C水浴、搅拌速度800r/min条件下乳化7min,形成稳定乳状液。(3)调节转速至500r/min,温度至5(TC,缓慢滴加10%醋酸溶液,调节pH至4. O左右，反应一段时间，使芯材充分被壁材包覆。(4)将烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，待温度为32 35°C时，加入冰块，继续搅拌至温度为10°c以下，加入甲醛，搅拌反应一段时间，再用20% NaOH溶液调其pH至9. 0，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50°C，静置待微囊沉降。(5)过滤，洗涤，在60°C下干燥，即得到产品。对所制备的五组产品进行性能测试，结果如下表所示
A2粒径(％)7!69727479
钇埤率(％)6966676752
吁抆率 R, (.%)7577848593由上表可知，随着芯壁比的增加，所得微胶囊的目标粒径百分数呈增大趋势。因为随着芯材的增加，在相同乳化转速和乳化时间下，芯材所受的剪切力不足以将其分散成足够小的颗粒，芯材液滴会随之增大，因此胶囊颗粒必然变大。但是从表3-7也可看出，芯壁比为1:1所得微胶囊的目标粒径百分数大于芯壁比为2 I的。原因在于合成微胶囊的囊芯用量较少时，壁材对液滴的平均包覆量增加，粒径变大。包埋率随着芯材浓度的增加，一开始变化不大，说明其他条件相同情况下，芯壁比从1:1增加到4 1，壁材对芯材的包覆程度基本一致。在5 I处包埋率降低幅度较大，原因可能是芯材浓度过大，乳化不够彻底，有些芯材易聚集成大液滴，未能被包覆。随着芯壁比的增加，胶囊的释放率呈增大趋势。因为一方面芯材的增加导致颗粒增多，平均包覆在颗粒表面的壁材量减少；另一方面，芯材增加，相同的乳化条件，芯材颗粒较大，形成的胶囊强度必然降低，在相同的压力下，释放率就会增大。考虑到微胶囊的强度可以通过固化剂和后期条件提高，我们选择制备该微胶囊破胶剂的芯壁比为4 I。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，包括以下步骤(a)壁材溶液的制备称取一定量的明胶和阿拉伯胶粉末，将明胶浸泡溶胀后，加热， 搅拌使其溶解，并且在一定温度下保温，备用；取一定量蒸馏水置小烧杯中，加入阿拉伯胶粉末，加热，轻轻搅拌使其溶解，在一定温度下保温，备用，将上述两种溶液混合制的壁材溶液，并控制壁材溶液中的壁材浓度为1. 0% 4. 0% ;(b)芯材的乳化取所需量的芯材，滴加适量的乳化剂，振荡溶解，与上述阿拉伯胶、明胶溶液混合，并控制芯壁比为3 :1 5 : 1，置恒温水浴上，机械搅拌乳化一段时间，即得乳剂；(C)微胶囊的形成调节机械搅拌速度和水浴温度，在不断搅拌下，缓慢滴加10%醋酸溶液于混合液中，调节反应体系的PH值，此时体系粘度将增大，在显微镜下可以观察到微胶囊的形成；(d)微胶囊的固化将含微胶囊液的烧杯自水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，加入冰块，继续搅拌，加入固化剂适量，搅拌一段时间，再用NaOH溶液调其pH，继续搅拌，将体系从凝胶化温度缓慢升高至50°C，静置待微囊沉降；(e)微胶囊的干燥微囊沉降完全后，倾去上清液，过滤(或甩干)，微囊用蒸馏水洗涤， 抽干，置于恒温箱干燥，即得产品。
2.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，明胶用适量蒸馏水浸泡溶胀。
3.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，加热到50。。。
4.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，保温温度为40°C。
5.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，加热至80°C。
6.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(a)中，保温温度为60°C。
7.根据权利要求1所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，待温度为32 35°C时加入冰块。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(b)中，控制芯壁比为4 I。
全文摘要
本发明公开了一种控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺。该控制芯壁比的液体微胶囊破胶剂制备工艺主要包括壁材溶液的制备、芯材的乳化、包囊、微胶囊固化和微胶囊干燥五个阶段，且在制备过程中控制芯壁比为3∶1～5∶1。本发明通过控制制备过程中的芯壁比，从而制备出来的液体微胶囊破胶剂各项性能优异，且生产工艺简单，生产效率高，大大降低了生产成本。
文档编号B01J13/02GK102989389SQ20111029025
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者唐宿彬 申请人:唐宿彬