聚异戊二烯胶乳的制备方法与流程

本发明属于胶乳制备，具体涉及一种聚异戊二烯胶乳的制备方法。

背景技术：

1、聚异戊二烯胶乳的制备方法主要有乳液聚合法和溶液乳化法两种，乳液聚合法由于最终产品中微凝胶含量较高，产品质量不稳定，难以满足高规格产品的生产要求；而溶液乳化法因其具有分子量及结构可控、纯度高和无异戊二烯单体残留的优点，是目前制备聚异戊二烯胶乳的常用方法。

2、溶液乳化法是以聚异戊二烯橡胶为原料，依次经过溶解、乳化、溶剂脱除和浓缩等步骤，最终制得聚异戊二烯胶乳。其中在乳化过程中制备聚异戊二烯的水包油型乳液时，乳液的分散性和稳定性，将直接影响后续溶剂脱除和浓缩的效果，并最终影响聚异戊二烯胶乳的品质；同时，聚异戊二烯胶乳应用场景多为医疗、食品等领域，对于生物相容性等方面也有较高的要求。

3、目前，由于单一乳化剂在油水相界面处的膜堆砌密度较低，会导致乳化层强度不足，在高剪切力或高温的影响下容易导致乳滴的聚集和破乳，从而影响乳液的稳定性和分散性。因此，针对单一乳化剂的缺点，如何选择多种合适的乳化剂进行复配，以最大限度地发挥不同乳化剂之间的协同效果，是当前本领域技术人员的主要研究课题之一。

4、中国专利申请cn104292473ａ公开一种聚异戊二烯胶乳的制备方法，其乳化剂体系为阴离子乳化剂和非离子乳化剂，其中阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和异构醇醚羧酸盐的一种或两种，非离子乳化剂为tween80、平平加o-20和十六烷基酚聚氧乙烯醚的一种或多种，乳化剂总的用量为干胶质量的10-20%，其中助乳化剂所占比例在20%以下。采用饱和烷烃溶解橡胶制备胶液，胶液中橡胶浓度为9.0-12.0%，油水比为1.0-1.5。

5、该专利申请针对单一乳化剂的缺点，选用阴离子乳化剂和非离子乳化剂按一定比例进行复配，以提高乳液的机械稳定性；但阴离子乳化剂与非离子乳化剂协同机理为利用阴离子乳化剂形成电荷屏障，阻止油滴相互聚集；同时利用非离子乳化剂的高渗透性，将大油滴分散成更细小、更均匀的油滴，进一步提高乳液的机械稳定性。因此相比乳化剂直接交联机制，该乳液面对更高剪切力作用时，稳定性和分散性仍然不足。

6、中国专利申请cn112022729a公开一种以雷米邦a为乳化剂的o/w型乳液及其制备方法，具体包括以毛发中的天然蛋白质为原料制备雷米邦a，将制成的雷米邦a作为乳化剂制备o/w型乳液后，乳液再通过h2o2处理进行巯基交联。

7、该专利申请利用化学交联机制，在油滴表面形成更稳固的界面膜，提高了乳液稳定性。但该专利申请使用h2o2作为交联剂，如果将该专利申请得到乳化剂用于异戊二烯胶乳的制备，那么在后续溶剂脱除时h2o2难以完全去除，交联剂残留容易导致生物体产生过敏反应，尤其是在医用植入物等需要高生物相容性的场景中；同时根据交联剂的交联机理，高分子链之间相互交联形成复杂的网状结构，会导致反应体系的扩散阻力增大，一方面影响反应速率，另一方面会导致交联反应不均一或出现未交联的聚合物链段等问题，影响乳液的稳定性和分散性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚异戊二烯胶乳的制备方法，通过对乳化剂进行合理地选择和复配，以解决现有制备方法中乳液在高剪切力作用下的稳定性仍然不足，以及胶乳生物相容性较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，包括如下步骤：

4、（1）将主乳化剂、助乳化剂、亲油亲水调节剂加入水中，得到乳化剂水溶液，其中，主乳化剂为长链烷基季铵盐；

5、（2）将聚异戊二烯橡胶加入饱和烷烃中并加热，得到聚异戊二烯橡胶溶液；

6、（3）将聚异戊二烯橡胶溶液与乳化剂水溶液混合后，剪切乳化，得到水包油型乳液；

7、（4）将水包油型乳液依次经第一闪蒸器和第二闪蒸器，进行溶剂脱除；

8、（5）溶剂脱除后，再依次经mvr蒸发器和离心机，进行蒸发浓缩和离心浓缩后，得到聚异戊二烯胶乳。

9、其中：

10、所述的步骤（1）中，主乳化剂为硬脂基(二羟乙基)甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵或十六烷基甲基二羟乙基溴化铵中的一种或多种；助乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

11、所述的步骤（1）中，亲油亲水调节剂为丙二醇与山梨酸乙酯按（0.1-1）:1的质量比配制而成。

12、所述的步骤（1）中，将主乳化剂、助乳化剂、亲油亲水调节剂、稳定剂和增稠剂加入水中，得到乳化剂水溶液；稳定剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种或多种，增稠剂为阿拉伯胶、海藻酸钠或三聚磷酸钠中的一种或多种。

13、所述的乳化剂水溶液中的主乳化剂质量分数为3-5%，助乳化剂质量分数为0.35-1.5%，亲油亲水调节剂质量分数为1-2%，稳定剂质量分数为0.05-0.1%，增稠剂质量分数为0.1-0.5%。

14、所述的步骤（2）中，加热温度为45-55℃，加热时间为30-50min，聚异戊二烯橡胶溶液中的聚异戊二烯橡胶的质量分数为8-15%，饱和烷烃为正己烷或环己烷。

15、所述的主乳化剂与聚异戊二烯橡胶的质量比为1：（6-12）。

16、所述的步骤（3）中，混合时间为15-45min，剪切乳化温度为40-65℃，剪切乳化速率为8-14m/s，剪切乳化时间为25-40min。

17、所述的步骤（4）中，第一闪蒸器的闪蒸温度为75-85℃，第一闪蒸器的闪蒸压力为0.3-0.5mpa，第二闪蒸器的闪蒸温度为80-90℃，第二闪蒸器的闪蒸压力为0.01-0.05mpa。

18、所述的步骤（5）中，蒸发浓缩温度为85-100℃，蒸发浓缩时间为70-90min，离心浓缩速率为2500-3500rad/min，离心浓缩时间为20-30min。

19、本发明的有益效果如下：

20、（1）主乳化剂的正电荷与油滴表面的负电荷形成强吸附作用，同时助乳化剂中的醚键与主乳化剂的羟乙基存在氢键作用，使其能够游离在主乳化剂分子之间，形成动态吸附平衡，当受到高剪切力作用时，助乳化剂倾向于吸附在主乳化剂上，能够形成更均匀、更稳固的界面膜，减少破乳和分层的现象，促进乳液稳定性。

21、（2）主乳化剂的长链烷基与助乳化剂的烷基苯酚基均为大基团，且均为电中性，存在更大的疏水效应；两者相互吸引，促进主乳化剂与助乳化剂聚团，从而降低临界胶束浓度，促进乳液的分散性。

22、（3）由于主乳化剂的阳离子季铵盐部分和助乳化剂的聚氧乙烯链部分空间位阻均较小，两者在油滴表面会交织形成复合网络结构。提供相比单一乳化剂或现有复配方式更大的空间位阻，从而进一步防止乳滴的聚并，使乳液在受到外界剪切力时能够保持较好的稳定性。

23、（4）主乳化剂的长链烷基之间相互交缠，形成稳定网状结构，进一步隔离乳滴，减少乳滴的聚并，长期储存时，乳液的稳定性和均匀性更好。

24、（5）由于主乳化剂与助乳化剂的交联作用为可逆的物理作用，存在动态平衡，不会产生乳化剂絮团，因此有效避免了化学交联体系中乳化剂交联不均匀、交联效率较低的缺点；同时不使用过氧化物交联剂，生物相容性更好。

25、（6）通过加入亲油亲水调节剂，从而对主乳化剂和助乳化剂协同体系的亲水亲油平衡值范围进行灵活调节，使聚异戊二烯胶乳能够满足不同的应用场景；同时亲油亲水调节剂为丙二醇与山梨酸乙酯配制而成，丙二醇亲水，且其也能与主乳化剂的羟乙基、助乳化剂中的醚键存在氢键作用，山梨酸乙酯为长链，吸附在乳滴表面，且其也能与主乳化剂的长链烷基之间相互交缠，从而使乳化剂分子界面膜更稳定，乳滴粒径大小更均匀，乳液的均匀性和稳定性更好。

技术特征：

1.一种聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，主乳化剂为硬脂基(二羟乙基)甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵或十六烷基甲基二羟乙基溴化铵中的一种或多种；助乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，亲油亲水调节剂为丙二醇与山梨酸乙酯按（0.1-1）:1的质量比配制而成。

4.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将主乳化剂、助乳化剂、亲油亲水调节剂、稳定剂和增稠剂加入水中，得到乳化剂水溶液；稳定剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种或多种，增稠剂为阿拉伯胶、海藻酸钠或三聚磷酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，乳化剂水溶液中的主乳化剂质量分数为3-5%，助乳化剂质量分数为0.35-1.5%，亲油亲水调节剂质量分数为1-2%，稳定剂质量分数为0.05-0.1%，增稠剂质量分数为0.1-0.5%。

6.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加热温度为45-55℃，加热时间为30-50min，聚异戊二烯橡胶溶液中的聚异戊二烯橡胶的质量分数为8-15%，饱和烷烃为正己烷或环己烷。

7.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，主乳化剂与聚异戊二烯橡胶的质量比为1：（6-12）。

8.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，混合时间为15-45min，剪切乳化温度为40-65℃，剪切乳化速率为8-14m/s，剪切乳化时间为25-40min。

9.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，第一闪蒸器的闪蒸温度为75-85℃，第一闪蒸器的闪蒸压力为0.3-0.5mpa；第二闪蒸器的闪蒸温度为80-90℃，第二闪蒸器的闪蒸压力为0.01-0.05mpa。

10.根据权利要求1所述的聚异戊二烯胶乳的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，蒸发浓缩温度为85-100℃，蒸发浓缩时间为70-90min，离心浓缩速率为2500-3500rad/min，离心浓缩时间为20-30min。

技术总结
本发明属于胶乳制备技术领域，具体涉及一种聚异戊二烯胶乳的制备方法，包括五个步骤：将主乳化剂、助乳化剂、亲油亲水调节剂加入水中，得到乳化剂水溶液，其中，主乳化剂为长链烷基季铵盐；将聚异戊二烯橡胶加入饱和烷烃中并加热，得到聚异戊二烯橡胶溶液；之后将聚异戊二烯橡胶溶液与乳化剂水溶液混合后，剪切乳化，得到水包油型乳液；将水包油型乳液依次经第一闪蒸器和第二闪蒸器，进行溶剂脱除；溶剂脱除后，再依次经MVR蒸发器和离心机，进行蒸发浓缩和离心浓缩后，得到聚异戊二烯胶乳。本发明通过对乳化剂进行合理地选择和复配，以解决现有制备方法中乳液在高剪切力作用下的稳定性仍然不足，以及胶乳生物相容性较差的问题。

技术研发人员：崔广军,李辉阳,杨明健,祁鹏聪,王锦昌,王斌,韩春杰,宋伟楠,张文文,曹冶,贾翔昊
受保护的技术使用者：辽宁鲁华泓锦新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23