マイクロエマルジョンの滴径分布の制御について

微乳液液滴尺寸分布的控制

基本信息

批准号：
63550698
负责人：
今野幹男
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550698/
关键词：
攪拌液液系マイクロカプセルエマルジョン滴径分裂合一

项目摘要

液液攪拌操作の適用は最近ではエマルジョンやマイクロカプセルの製造にも及んでいる。これらの操作では通常充分な量の界面活性剤を添加し、液滴同士に合一が生じない分散安定な微小液滴が攪拌により形成される。マイクロカプセルはこのエマルジョン表面に固体膜を形成させたものである。従ってこれら製品の物性がエマルジョンの滴径分布に規定されることは言うまでもない。従来より液液攪拌操作は抽出や異相系反応等の化学工業の単位操作として用いられており、滴径と操作条件に関する数々の相関式が報告されているが、それらの多くは液滴の分裂と合一が共存する条件下のものであり、さらには対象としている滴径が比較的大きく、分裂時に滴に作用する外力としては慣性力が支配的な場合を対象としたものである。そこで本研究では滴に合一の生じない条件下でミクロン単位の微小滴に至までの条件下で液液分散実験を行い、滴径分布の測定を行った。この結果滴径分布の形は何れの操作条件でも相似形であり、正規分布で近似されることがわかった。一万攪拌開始後の分散微粒化が完了した後の平均滴径と操作条件の関係を既存の相関式と比較した。その結果以前当研究質で分裂のみが存在する条件下でについて導出した相関式からの計算値と良好に一致することがわかった。ただし本相関式は滴に作用する外力としては慣性力が支配的な場合を対象としているが、一方乱流理論に基づくと本研究で行った滴径範囲の条件下では、外力としては慣性力と粘性力の両者が支配的と考えられる。この両者に矛盾のない説明は、低粘性滴の分裂条件についてのモデルを拡張することにより与えられる。それによると滴の周りでの速度と滴に作用する外力の両者が粘性の影響を受けるが、この両者が相殺するため見掛け上粘性の影響は殆ど現れない。従って今後この点を明確にするためには、さらに液粘性の影響を調べる実験を行う必要のあることがわかった。

液-液搅拌操作的应用最近已扩展到乳液和微胶囊的生产。在这些操作中，通常添加足量的表面活性剂，并通过搅拌形成具有稳定分散且不聚结的细小液滴。微胶囊是通过在该乳液的表面形成固体膜而制成的。因此，不言而喻，这些产品的物理性质是由乳液的液滴尺寸分布决定的。液-液搅拌操作传统上被用作化学工业中的单元操作，例如萃取和多相反应，并且已经报道了许多关于液滴直径和操作条件的相关公式，但大多数都是基于液滴破碎。适用于聚结和聚结共存的情况，且目标液滴直径较大，且破碎过程中作用于液滴的外力以惯性力为主。因此，在本研究中，我们在不会导致液滴聚结的条件下进行了液-液分散实验，并测量了小至微米级液滴的液滴尺寸分布。结果发现，在所有操作条件下，液滴尺寸分布的形状相似，并且近似于正态分布。将开始10,000次搅拌后分散雾化完成后的平均液滴直径与操作条件之间的关系与现有的相关公式进行比较。发现结果与我们之前在仅存在裂变的条件下推导出的相关方程计算出的值非常吻合。然而，该相关式针对的是惯性力是作用于液滴的主要外力的情况，但另一方面，基于湍流理论，在本研究进行的液滴直径范围的条件下，惯性力为主导的外力和粘性力被认为是主导的。通过扩展低粘度液滴破碎条件的模型，可以对两者给出一致的解释。据此，液滴周围的速度和作用在液滴上的外力都受到粘度的影响，但由于这两者相互抵消，因此粘度几乎没有明显的影响。因此，为了将来澄清这一点，我们发现有必要进行进一步的实验来研究液体粘度的影响。