[发明专利]在连续法中再循环制备的高内相乳状液

说明书

本申请涉及在制备高内相乳状液的连续法中的改进方法，通常将该乳状液聚合以制备能够吸收含水流体，尤其是含水体液例如尿液的微孔、开孔聚合物泡沫体材料。本申请特别涉及用连续法制备高内相乳状液的方法，其中再循环部分制备好的乳状液，以改进形成的这类乳状液的均匀性。

具有较高水相与油相比的油包水乳状液在现有技术中作为高内相乳状液(在下文中称之为“HIPE”或HIPEs)是已知的。HIPEs所具有的特性基本上与具有较低或中等内相比类型的乳状液不同。由于HIPEs具有这些基本不同的特性，使得它们已经在各种应用中使用，例如燃料，油勘探，农业喷洒，织物印花，食品，家用洗涤剂和工业用洗涤剂，固体运输，灭火器和密集控制，这些仅仅是举出的几个例子。已经发现油包水乳状液型HIPEs在下面几个领域中得到使用，例如化妆品和药品以及食品，例如饮食品，调味品和酱汁。油包水HIPEs还在乳状液聚合中使用，以制备多孔、聚合物泡沫体材料。例如，参见1976年10月26日公布的美国专利US3988508(Lissant)；1992年9月22日公布的美国专利US5149720(DesMarais等人)；1993年11月9日公布的美国专利US5260345(DesMarais等人)；和1993年2月23日公布的美国专利US5189070(Brownscombe等人)。

HIPEs中存在的分散液滴从通常的球形变成多面体形，并被固定在原位上。正是由于这个原因，HIPEs有时被称之为“结构”体系，并具有独特的流变特性，而该特性通常是由于存在的多面体液滴造成的。例如，当使HIPEs经受足够低的剪切应力时，它们具有弹性固体的性质。当剪切应力量增加时，在多面体液滴开始互相滑动，致使HIPE开始流动时，达到一个点。该点被称之为塑变值。当使这类乳状液经受越来越高的剪切应力时，它们具有非牛顿性质，并且有效粘度迅速降低。

制备HIPEs的难点，部分是由于这些独特的流变性质。HIPEs的内相和外相本身具有比较低的粘度，但是，当有乳状液形成时，其粘度变得极高。如果向该高粘度液体中加入少量低粘度液体，那么它们难以与常规的混合体系均匀混合。如果不进行适当地混合，并且不加入更多的低粘度液体，那么高粘性相易于分散，并在稀释液体中形成粗分散体。正是由于这个原因，很难制备HIPEs。

但是，借助于混合的正确类型和程度，当加入低粘度液体时，它们被充分地分散在高粘度液体中，形成稳定的乳状液。制备HIPEs的原始方法是间断法，这种方法在工业化生产的情况下是经济的。这些间断法一般包括制备具有少部分内相的分散液，随后加入更多的内相，直到HIPEs含有75％以上的内相。这种方法虽然繁琐，但可以成功地采用常规混合设备。

在制备低内相比和中等内相比乳状液中使用的大多数连续设备不适合于制备HIPEs。这是因为这种设备：(1)对结构体系不能提供足够的变形力，以多面体液滴相互运动，因此不能实施所要求的混合；或(2)所产生的剪切速率超过了固有剪切稳定点。更重要的是这类设备不能提供充分的混合，尤其是在两相的粘度很不相同时。

在1971年2月23日公布的美国专利US3565817(Lissant)中公开了一种制备HIPEs连续方法的偿试，在该专利中，通过施加高剪切速率，足以使乳化物质的有效粘度降低到接近低粘性的外相和内相的粘度，来实现充分的混合。但是，对于某些类型的乳状液来说，不可能施加足够高的剪切力以实施表观粘度接近外相和内相粘度，而不超过乳状液的剪切稳定点。这类乳状液的实例是低脂肪涂覆乳状液(人造奶油)。尽管各种结构化部件可以达到这样的剪切速率，足以使乳状液相的有效粘度降低到接近外相和内相粘度(从而使这些要混合的相达到一定的程度)，但是由HIPE中存在的一些未乳化的液体而表明，这类部件不总是能提供完全地混合。