[发明专利]制备高内相比乳液的方法及由乳液制得的胶乳

说明书

本发明涉及制备高内相比乳液的方法，以及由此乳液制得的人造胶乳。

对于常规乳液来说，分散相所含球体所占体积分数低于0.74，0.74是半径相等的球体按最紧密排列时的体积分数。然而，对于高内相比(HIPR)乳液，分散相所占的分散相体积分数可高达0.99。在这种情况下，连续相形成一层起隔离多面体液珠作用的薄液膜，并且，通过液珠表面吸附连续相中的表面活性剂从而使HIPR乳液稳定。众所周知，这类HIPR乳液适用作高分子量聚合物、复合物及分离系统用膜的前体。(见Ruckenstein等，胶体界面科学杂志(J.Colloid Interface Science，)Vol，133，No.2，p432(1989)。

以连续法制备HIPR乳液是众所周知的。例如，在美国专利4018426中Mertz等人公开了一种用于连续制备HIPR乳液的系统，其中，将经精确计量的互不相溶的两相(一种内相和一种由外相包内相乳化剂与一种外相形成的倒转相)按预先选定的内相对外相比为95∶5(重量)％至75∶25(重量)％之间混合在一起。该系统提供了一种能分别接受内相和倒转相流体并能使内相以逐步渐增的方式缓缓地分布到倒转相中的混合装置。这种逐步渐增是由一块拥有许多孔径逐渐增大的孔板来实施的，这些孔径不同的孔能在所得混合物达到出口前使内相以总量逐步增加的方式分布在外相中。由Mertz等人公开的系统所提供的乳液是描述为可用于医药、食品、化妆品以及消防工业中。提供制备HIPR乳液的简单装置会推动本领域技术的发展。

上述参考文献没有提出HIPR乳液可用于制备人造胶乳。人造胶乳的常规制备步骤为：1)制备聚合物或共聚物在挥发性有机溶剂中的溶液；2)用水和水性乳化剂乳化该溶液；3)从乳液中除去挥发性有机溶剂及4)根据需要调整固含量。人造胶乳的制备方法已公开在美国专利3360599、3503917、4123403及5037864中。

以相转化方法在乳化作用和添加水制备人造胶乳步骤中，水与乳化剂通常是在高速剪切下缓慢地加入到聚合物溶液中的，直至达到规定的水与聚合物溶液的比率(通常在1∶10-4∶1)。连续法也是众所周知的。例如，欧洲专利申请0283247A2公开了一种在高温高压下将憎水性物质分散在水中制备颗粒尺寸小于0.5微米的人造胶乳的连续方法。

仍然有必要制备出具有亚微米级颗粒尺寸的单分散胶乳，尤其是在涂料应用领域中，希望得到颗粒尺寸能控制的、乳液分层的可能性降至最低的和稳定性高的胶乳。

本发明是一种不经相转化来制备高内相比乳液的方法，该方法包括下列步骤：

a)在起乳化作用和稳定作用量的表面活性剂存在下，将流速为R₁的连续相液流与流速为R₂的分散相液流连续地溶合在分散器中；和

b)借助足够量的剪切作用，并在R₂∶R₁值保持足够稳定到不需通过相转化或内相逐步分布到外相中的方法，能形成高内相比乳液的情况下，混合已溶合的液流；其中R₂∶R₁值处于使高内相比乳液的多分散性不高于3的范围内。

另一方面，本发明是不通过相转化来制备高内相比乳液的方法，包括下列步骤：

a)在起乳化作用和稳定作用量的表面活性剂存在下，将流速为R₁的连续相液流与流速为R₂的分散相液流连续地溶合在分散器中；

b)在混合速率足以稳定到不需通过相转化能形成高内相比乳液的情况下，混合已溶合的液流；其中R₂∶R₁值有一范围，该范围的下限由高内相比乳液的体积平均颗粒尺寸与R₂∶R₁值的关系开始出现逆转时的值所限定，而该范围的上限为正好小于高内相比乳液发生相转化的R₂∶R₁值，但还需以平均颗粒尺寸不大于1.9微米为条件。优选该方法还包括在步骤(b)后用水稀释高内相比乳液以形成胶乳的步骤。

利用本发明方法可制成单分散的亚微米级微粒。