专利名称：一种单分散多组分多重乳液的制备方法
技术领域：
本发明属于单分散多重乳液制备领域，特别涉及一种利用微流控技术制备单分散多组分多重乳液的方法。
背景技术：
多重乳液(MultipleEmulsions),又称乳液中的乳液(Emulsions ofEmulsions),是一种将水包油(Oil-1n-Water, Ο/ff)型和油包水(Water-1n-Oil, ff/Ο)型乳液进一步乳化在另外一种连续相中形成的复合型乳液。含有水滴的油滴被悬浮分散在水相中形成的乳状液称为水包油包水(W/0/W)型双重乳液，含有油滴的水滴被悬浮在油相中所形成的乳状液则为油包水包油(0/W/0)型双重乳液，均为三相体系。将W/0/W型乳液再次分散到油中则形成油包水包油包水(W/0/W/0)型三重乳液，将0/W/0型乳液再次分散到水中则形成水包油包水包油(0/W/0/W)型三重乳液。同理，还可形成四重、五重甚至更多重的乳液。多组分多重乳液具有多种复杂的结构，可保护包埋于其中的活性物质，因而被广泛用于营养物质和食品添加剂的包埋、药物传送系统、化学分离、模板合成及微反应器等领域。目前报道的多重乳液的制备方法有如下几种:(1)整体多步乳化法，如利用机械搅拌、胶体磨、超声波及均化器等通过剪切力和油水两相间界面张力的差异来实现乳化。该方法操作比较简单、可快速并大批量的制备多重乳液，但由于在整个系统中的剪切力是不均匀的，难以进行精细控制，因此该方法制备的多重乳液粒径分布较广，且难以控制多重乳液的结构和尺寸。(2)多步膜乳化法，即对分散相液体加压，使其透过具有均等孔径的多孔膜，形成微液滴分散到连续相中形成初级乳化液，将初级乳化液作为分散相，加压使之透过多孔膜制得多重乳液。该方法可大批量制备多重乳液，制备得到的多重乳液的分散相较整体多步乳化法制备的好，但仍不能精确控制多重乳液的内部结构，如包含液滴的个数等。微流控技术乳化法，即利用多相流体在微通道内进行多次剪切乳化形成多重乳液，该方法可精确控制多重乳液的尺寸和结构， 制备的多重乳液具有良好的单分散性，但难以制备具有超薄壁结构的多组分乳液，同时该方法需要微通道内进行多次剪切乳化，稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过乳液液滴间相互浸润制备单分散多组分多重乳液的方法，该方法不仅能精确控制多重乳液的尺寸与内部结构，而且能制备具有超薄壁结构的多组分乳液。本发明所述单分散多组分多重乳液的制备方法，工艺步骤如下:( I)配制分散相和连续相流体第一分散相流体的配制:在常压、室温下将水溶性乳化剂加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散相流体，所述水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005 0.01:1 ；第二分散相流体的配制:在常压、室温下将油溶性乳化剂加入大豆油中搅拌均匀形成第二分散相流体，所述油溶性乳化剂的量为每Iml大豆油中0.005 0.02 g ;
第三分散相流体的配制:在常压、室温下将正辛醇和大豆油按体积比1:3混合均匀得混合液，然后向所述混合液中加入油溶性乳化剂，搅拌均匀形成第三分散相流体，所述油溶性乳化剂的量为每Iml正辛醇和大豆油的混合液中0.005 0.02 g ;第四分散相流体的配制:与所述第三分散相流体的配制方法相同；第五分散相流体的配制:与所述第二分散相流体的配制方法相同；第六分散相流体的配制:在常压、室温下将光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮加入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA，其数均分子量Mn为692)中，搅拌均匀形成第六分散相流体，所述2-羟基-2-甲基苯丙酮与ETPTA的体积比为1:100 ;连续相流体的配制:在常压、室温下将表面活性剂加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述表面活性剂与二甲基硅油的质量比为0.005 0.01:1 ；(2)制备单分散多组分多重乳液液滴采用如下方法之一制备单分散多组分多重乳液液滴:方法一:制备单分散多组分油包油包水乳液液滴将步骤(I)配制的第二分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的油包油乳液液滴、油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包油乳液液滴与油包水乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包油乳液液滴即铺展到油包水乳液液滴上形成单分散多组分油包油包水乳液液滴；
·
所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ300 μ L/h，所述第二分散相流体的流量(Qai)为2(Γ80 μ L/h，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(Qa)为4(Γ200μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qe2)为200 500 μ L/h ；方法二:制备单分散多组分油包水包油乳液液滴将步骤(I)配制的第三分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包水乳液液滴与油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水乳液液滴即铺展到油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流体的流量(Qa2)为5(Γ90 μ L/h，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(Qa)为10(Tl50μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qc2)为20(Γ400 μ L/h ；方法三:制备单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴将步骤(I)配制的第三分散相流体、第四分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中同时形成两种单分散油包油乳液液滴，同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的两种单分散油包油乳液液滴、单分散油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包水乳液液滴与两种油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水乳液液滴即铺展到两种油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴；所述第三分散相流体的流量(Qa2)为20 μ L/h，所述第四分散相流体的流量(Qa3)为20 μ L/h，所述第一分散相流体的流量(Qb)S 150 μ L/h，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(Qa)为200 μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qc2)为400 μ L/h ；或者采用以下方法制备单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴:将步骤(I)配制的第四分散相流体、连续相流体分别注入微流体装置的单级液滴生成器的不同进液口中形成油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第三分散相流体作为内相、第一分散相流体作为中间相、连续相流体作为外相分别注入微流体装置的两级液滴生成器的不同进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、油包油乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包油包水乳液液滴与油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水包油乳液液滴的水层即铺展到油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴；所述第一分散相流体的流量(Qb)S 150 μ L/h，所述第三分散相流体的流量(Qa2)为150 μ L/h，所述第四分散相流体的流量(Qa3)为5(Γ200 μ L/h，所述连续相流体在单级液滴生成器中的流量(Qc4)为10(Γ300 μ L/h、在两级液滴生成器中的流量(Qra)为300μ L/h ；方法四:制备单分散多组分油包油包水包油乳液液滴将步骤(I)配制的第五分散相流体、连续相流体分别注入微流体装置的单级液滴生成器的不同进液口中形成油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第三分散相流体作为内相、第一分散相流体作为中间相、连续相流体作为外相分别注入微流体装置的两级液滴生成器的不同进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、油包油乳液液滴随连续相流体 一起进入微流体装置的收集管，当油包油乳液液滴与油包水包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包油乳液液滴即铺展到油包水包油乳液液滴上形成单分散多组分油包油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流体的流量(Qa2)为150 4 1711，所述第五分散相流体的流量(044)为150 200 yL/h，所述连续相流体在单级液滴生成器中的流量(Qm)为20(Γ220 μ L/h、在两级液滴生成器中的流量(Qra)为300^500 μ L/h ；(3)收集单分散多组分多重乳液将步骤(2)形成的单分散多组分多重乳液液滴连同连续相一起由微流体装置的输出管引入收集容器中，即得到相应类型的单分散多组分多重乳液。上述方法中，所述水溶性乳化剂为十二烷基硫酸钠或聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物。上述方法中，所述油溶性乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯或烷基酚与环氧乙烷的缩合物。上述方法中，所述表面活性剂为三甲基硅氧烷和环甲基硅氧烷组成的混合物(DowCorning)，三甲基硅氧烷与环甲基硅氧烷的体积比为1:1。
上述方法中，步骤所述第四分散相流体及第五分散相流体中还可以含有染料，所述染料的作用是给液滴染色，其添加量以便于观察为限，可以使用各种溶于大豆油的染料，优先选用 Lumogen F Red 300。上述方法制备的单分散多组分多重乳液中乳液液滴的外径为100 500 μπι。本发明所述单分散多组分多重乳液的制备方法为微流控技术乳化-浸润法，形成多重乳液基于两个或两个以上乳液液滴间相互浸润的原理:单分散多组分双重乳液的形成示意图见
图1，不互溶的第一乳液液滴I和第二乳液液滴2分散在另一种不与之互溶的连续相流体3中，当铺展系数S1X)时，第一乳液液滴I就会铺展到第二乳液液滴2上形成1/2/3型乳液；当铺展系数S2>0时，第二乳液液滴2就会铺展到第一乳液液滴 I 上形成 1/2/3 型乳液；铺展系数 S1=Y23-U I.Y 13+ Y 12), S2=Y13-U2.Y 23+ Y 12),
Y ij是i相和j相间的界面张力(i关j=l，2, 3),
权利要求
1.一种单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于工艺步骤如下: (1)配制分散相和连续相流体 第一分散相流体的配制:在常压、室温下将水溶性乳化剂加入去离子水中搅拌均匀形成第一分散相流体，所述水溶性乳化剂与去离子水的质量比为0.005 0.01:1 ； 第二分散相流体的配制:在常压、室温下将油溶性乳化剂加入大豆油中搅拌均匀形成第二分散相流体，所述油溶性乳化剂的量为每Iml大豆油中0.005 0.02 g ; 第三分散相流体的配制:在常压、室温下将正辛醇和大豆油按体积比1:3混合均匀得混合液，然后向所述混合液中加入油溶性乳化剂，搅拌均匀形成第三分散相流体，所述油溶性乳化剂的量为每Iml正辛醇和大豆油的混合液中0.005 0.02 g ; 第四分散相流体的配制:与所述第三分散相流体的配制方法相同； 第五分散相流体的配制:与所述第二分散相流体的配制方法相同； 连续相流体的配制:在常压、室温下将表面活性剂加入二甲基硅油中搅拌均匀形成连续相流体，所述表面活性剂与二甲基硅油的质量比为0.005 0.01:1 ； (2)制备单分散多组分多重乳液液滴 采用如下方法之一制备单分散多组分多重乳液液滴: 方法一:制备单分散多组分油包油包水乳液液滴 将步骤(I)配制的第二分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的油包油乳液液滴、油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包油乳液液滴与油包水乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包油乳液液滴即铺展到油包水乳液液滴上形成单分散多组分油包油包水乳液液滴；所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ300 μ L/h，所述第二分散相流体的流量(Qai)为2(Γ80 μ L/h，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(Qa)S 4(Γ200 μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qe2)为20(Γ500 μ L/h ； 方法二:制备单分散多组分油包水包油乳液液滴 将步骤(I)配制的第三分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的油包水乳液液滴、油包油乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包水乳液液滴与油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水乳液液滴即铺展到油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包油乳液液滴；所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流体的流量(Qa2)为5(Γ90 4 1711，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(0。1)为100 150 μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qc2)为20(Γ400 μ L/h ； 方法三:制备单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴 将步骤(I)配制的第三分散相流体、第四分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第一单级液滴生成器的不同进液口中同时形成两种单分散油包油乳液液滴，同时将步骤(I)配制的第一分散相流体和连续相流体分别注入微流体装置的第二单级液滴生成器的不同进液口中形成单分散油包水乳液液滴；所形成的两种单分散油包油乳液液滴、单分散油包水乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包水乳液液滴与两种油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水乳液液滴即铺展到两种油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴； 所述第三分散相流体的流量(Qa2)为20 μ L/h，所述第四分散相流体的流量(Qa3)为20μ L/h，所述第一分散相流体的流量(Qb)为150 μ L/h，所述连续相流体在第一单级液滴生成器中的流量(Qa)为200 μ L/h、在第二单级液滴生成器中的流量(Qe2)为400 μ L/h ； 或者采用以下方法制备单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴: 将步骤(I)配制的第四分散相流体、连续相流体分别注入微流体装置的单级液滴生成器的不同进液口中形成油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第三分散相流体作为内相、第一分散相流体作为中间相、连续相流体作为外相分别注入微流体装置的两级液滴生成器的不同进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、油包油乳液液滴随连续相流体一起进入微流体装置的收集管，当油包油包水乳液液滴与油包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包水包油乳液液滴的水层即铺展到油包油乳液液滴上形成单分散多组分油包水包不同油核乳液液滴； 所述第一分散相流体的流量(Qb)为150 μ L/h,所述第三分散相流体的流量(Qa2)为`150 μ L/h，所述第四分散相流体的流量(Qa3)为5(Γ200 μ L/h，所述连续相流体在单级液滴生成器中的流量(Qc4)为10(Γ300 μ L/h、在两级液滴生成器中的流量(Qc3)为300 μ L/h ； 方法四:制备单分散多组分油包油包水包油乳液液滴 将步骤(I)配制的第五分散相流体、连续相流体分别注入微流体装置的单级液滴生成器的不同进液口中形成油包油乳液液滴，与此同时将步骤(I)配制的第三分散相流体作为内相、第一分散相流体作为中间相、连续相流体作为外相分别注入微流体装置的两级液滴生成器的不同进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、油包油乳液液滴随连续相流体一起进入微流体`装置的收集管，当油包油乳液液滴与油包水包油乳液液滴在所述收集管的扩大腔室中接触，油包油乳液液滴即铺展到油包水包油乳液液滴上形成单分散多组分油包油包水包油乳液液滴； 所述第一分散相流体的流量(Qb)为10(Γ150 μ L/h，所述第三分散相流体的流量(Qa2)为150 4 1711，所述第五分散相流体的流量(044)为150 200 μ L/h，所述连续相流体在单级液滴生成器中的流量(Qc4)为200^220 μ L/h、在两级液滴生成器中的流量(Qc3)为30(Γ500μ L/h ； (3)收集单分散多组分多重乳液 将步骤(2)形成的单分散多组分多重乳液液滴连同连续相一起由微流体装置的输出管引入收集容器中，即得到相应类型的单分散多组分多重乳液。
2.根据权利要求1所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于所述水溶性乳化剂为十二烷基硫酸钠或聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物。
3.根据权利要求1所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于所述油溶性乳化剂为聚蓖麻酸甘油酯或烷基酚与环氧乙烷的缩合物。
4.根据权利要求1所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于所述表面活性剂为三甲基硅氧烷和环甲基硅氧烷组成的混合物，三甲基硅氧烷与环甲基硅氧烷的体积比为 1:1。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于所述第四分散相流体及第五分散相流体中还含有染料。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于该方法制备的单分散多组分多重乳液中乳液液滴的外径为100 500 μ 。
7.根据权利要求5所述单分散多组分多重乳液的制备方法，其特征在于该方法制备的单分散多组分多重乳液 中乳液液滴的外径为100 500 μ 。
全文摘要
本发明涉及一种制备单分散多组分多重乳液的方法，其工艺步骤(1)配制分散相和连续相流体；(2)制备单分散多组分多重乳液液滴将步骤(1)配制的各组分流体注入微流体装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扩大腔室中接触，一个液滴生成器中形成的乳液液滴铺展至另一个液滴生成器中形成的乳液液滴上即形成多重乳液液滴；(3)收集单分散多组分多重乳液。
文档编号B01J19/00GK103240043SQ201310169399
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月9日 优先权日2013年5月9日
发明者邓楠楠, 褚良银, 汪伟, 巨晓洁, 谢锐, D·A·威茨 申请人:四川大学