CN1264603C - 核－壳粒子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种含有粒子的颗粒组合物，所述粒子有一个位于壳内的、包含疏水聚合物的核心，其特征在于壳含有一种半透膜。颗粒组合物可被用于制备粒子均匀分布于第一疏水液体中的稳定分散体，其中粒子包含一个位于壳内的核心，且核心含有一种浸透了第二疏水液体的疏水聚合物。组合物可用于将活性物质胶囊化，也可用于持续释放机理。

Description

核-壳粒子及其制备方法

本发明涉及一种含有粒子的颗粒组合物，粒子有一个位于包含了膜的壳内的疏水聚合物核心，以及制备所述粒子的方法。本发明还涉及聚合物粒子的稳定、均匀的分散体和制备所述分散体的方法。本发明还进一步涉及到控制活性物质从粒子中逸出的方法。

制备具有核壳结构的粒子的方法是公知的。一种方法涉及到在核心周围让聚合物团聚。在例如EP-A-356239和WO-A-92/20771中，叙述了一种由包围着水性核心的聚合物溶液形成团聚涂层的方法，该方法适于制造可包含在洗涤剂浓缩液中的微胶囊。通过这种技术难以获得其中的酶能令人满意地保留在粒子中及浓缩液中、而在浓缩液被稀释为洗涤用水时能可靠地从粒子中逸出的产品。

WO-A-97/24179描述了一种含有粒子的颗粒组合物，所述粒子有一个位于包含了膜的壳内的亲水核心，包含以下(a)与(b)的缔合产物，(a)一种由带有至少两个第一缩合基团的第一IFC反应物与带有至少两个第二缩合基团的第二IFC反应物之间的反应形成的IFC缩合产物，(b)一种聚集在油/水界面处的带有与第二缩合基团缔合的再生疏水基团以及再生反应性亲水基团的两亲聚合稳定剂。

US-A-4708816描述了一种制备微胶囊的方法，该微胶囊之所以稳定，是因为微胶囊的密度被调节得与其所要分散于其中的水性漂白液十分接近。微胶囊包含一个内核和一个聚合物外壳，该外壳被用来改变密度以使其与用来分散粒子的液体介质相匹配。因而该方法需要壳壁被精确合成以使微胶囊的密度与给定的液体介质相匹配。事实上，通过仅靠外壳中的密度调节用聚合物的量来确定微胶囊密度的微胶囊方法，可能难以始终如一地制备出具有精确密度的微胶囊。因此载体相必然比成壁物质的密度更大。

US-A-3676363描述了一种通过在胶囊材料中混入细分的加重化合物来制备加重的微胶囊的方法。所混入的加重化合物的量将取决于由液体比重决定的胶囊所需的重量。该参考文献似乎专门涉及增加粒子的密度以用于诸如盐水的高密度液体。

US-A-5723059描述了通过改变液体的密度以使其与被分散粒子的密度相匹配，从而对微胶囊相改变物质在聚α烯烃电子冷却液中的分散体进行改进。这仅适用于油基连续相的密度可变的体系。

制备具有预定密度的微粒以在烃类液体中形成均匀的分散体是已知的。

然而，现在需要一种可以在液体中容易地、始终如一地形成均匀分散体的粒子。还需要一种形成此种分散体的改进方法，其中粒子或微胶囊均匀分布，并能避免粒子的表面分层、“形成乳状液”，还能避免粒子的沉积。尤其对于在非水性液体、特别是烃类中的分散体而言更需要满足这些。

此外还需要对含有活性物质的粒子加以改进，并改进释放所述活性物质的方法。

按照本发明的第一方面，我们提供了一种含有粒子的颗粒组合物，粒子有一个位于壳内的含有疏水聚合物的核心，其特征在于外壳含有一种半透膜。

核心至少含有一些疏水聚合物对于本发明粒子的功能而言是重要的。在本发明的一种形式中，核心含有一种水性液体，它包含了散布于其中的疏水聚合物粒子。在另一种形式中，核心可以含有疏水聚合物粒子的附聚物。在另一种形式中，核心含有疏水聚合物的基体。在本发明的所用这些形式中，核心被认为是一种疏水聚合物核心。

粒子可以含有一种核心，其本质上是一个独立而完整的聚合物核心物质的基体。或者，核心物质含有遍布于基体聚合物中的空隙或空穴。此外，核心还有可能含有其它成分，例如它们遍布于疏水聚合物核心中。

理想的是，疏水聚合物核心是任何能够吸收、浸透或溶解在疏水的或与水不混溶的液体中的适宜物质。

在本发明的一种形式中，核心也含有疏水的液体。理想的是，疏水液体已被疏水聚合物核心物质所吸收或浸透。

本发明的优选形式涉及到以下粒子，该粒子包含一个含有被吸收或浸透的疏水液体的核心和一个半透膜外壳，其中核心含有i)含有分散的疏水聚合物粒子的水性液体，ii)疏水聚合物粒子的附聚物，或iii)疏水聚合物基体。在每种情形中，疏水液体优选被疏水聚合物吸收或浸透在疏水聚合物中。本发明的这种优选形式可以这样获得：将粒子分散到所述的疏水液体中足够长的时间，以使疏水液体穿过半透膜并进入疏水聚合物核心。

在一种优选形式中，粒子含有活性物质。活性物质可以是任何按照受控释放机理的作用而缓慢释放、或者保留在粒子中执行某些功能的活性成分。留在粒子中的此种活性物质可以是颜料、染料或成色剂，而且粒子可以被用于成色应用中。一般，活性物质可以是选自芳香油、润滑油、精油、蜡抑制剂、防腐剂、着色剂、氧清除剂、抗氧剂和维生素的任何物质。

疏水聚合物核心物质可以是任何表现出疏水特性的聚合物。可以是天然聚合物，但优选是合成的聚合物。理想的聚合物可以是缩聚物，例如聚酯或聚酰胺。聚合物可以是甲醛的缩聚物，例如酚醛树脂。其它适宜的聚合物包括聚氨酯。优选地，疏水聚合物核心由烯属不饱和单体或这些单体的混合物聚合形成。通常，单体或单体混合物是疏水的，但可以包括一些亲水单体，只要所得的聚合物是疏水的即可。“疏水”是指疏水单体在100cm³ 25℃的去离子水中的水中溶解度小于5g。“亲水单体”是指该亲水单体在100cm³ 25℃的去离子水中的水中溶解度至少为5g。一般，单体包括不具有离子型或亲水性官能团的单体。适宜的单体例如是丙烯腈、烯属不饱和羧酸酯、苯乙烯、不饱和羧酸的乙烯基酯(例如醋酸乙烯酯)。优选地，疏水聚合物核心由包含烯属不饱和羧酸的C₄-C₃₀烷基酯、更优选(甲基)丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯的疏水性单体或单体混合物形成。特别理想的单体包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸异丁酯，或这些单体的混合物。单体混合物还可以包含用于交联聚合物核心物质的多烯属不饱和单体。或者，理想的是用包含两个或多个官能团的其它交联剂进行交联，所述官能团可以桥接两个或多个聚合物链。然而优选的是，在使用交联剂时，它们是与单体混合物相容的、在聚合期间引起交联的多烯属不饱和单体。适宜的交联单体包括二乙烯基苯，二丙烯酸乙二醇酯或三丙烯酸季戊四醇酯等。疏水聚合物在25℃的去离子水中不溶解或膨胀。

聚合物核心物质可以通过任何适宜的产生疏水聚合物粒子的聚合方法来形成。疏水聚合物粒子可以通过如EP-A-697423或US-A-5070136所述的水乳液聚合而方便地制备。在典型的聚合方法中，将单体或单体混合物添加到含有适量乳化剂的水相中。一般，乳化剂可以是任何市售的适于形成水乳液的乳化剂。理想的是这些乳化剂在水相中比在与水不混溶的单体相中更易溶，因而表现出较高的亲水亲油平衡(HLB)。乳液聚合的机理涉及到单体经水相转移而在胶束中聚合，因此乳化不是很关键。然后通过使用(如果合适)引发剂体系，如UV引发剂或热引发剂，聚合反应得以进行。引发聚合反应的适宜的技术有，将单体水乳液的温度升高至70或80℃以上，然后根据单体的重量，加入50-1000ppm的过硫酸铵。

或者，疏水聚合物核心也可以从市售商品中获得，如Alcomer 274(CibaSpecialty Chemicals的商标)。

理想地，疏水聚合物呈聚合物粒子分散在液体介质中的形式，其中聚合物粒子的平均粒径分布小于10微米。优选平均粒径分布小于2微米。一般，平均粒径高于100nm，往往介于200nm与1微米之间，如500-750纳米的范围内。

本发明的粒子可被制成任何适宜的尺寸。然而通常粒子的平均粒径小于30微米，经常在0.5-30微米的范围内。优选粒子的粒径小于10或20微米，如750纳米到2微米的范围内，最优选的是1微米左右。

本发明的组合物可以通过在疏水聚合物核心物质周围形成壳来制备，其中壳包含一种半透膜。优选地，壳通过界面缩聚反应形成。该反应可以这样进行：将第一界面缩聚反应物混入疏水聚合物粒子在第一液体介质中的分散体中，然后形成第一液体的分散体，使所述的聚合粒子包含在与第一液体不混溶的第二液体介质中。界面缩聚反应可以这样进行：加入能与第一反应物反应的第二界面缩聚反应物来进行界面缩聚反应。所形成的壳基本上由包裹着核心物质的单层膜构成，或者可以由数层界面缩聚产物形成，而且可以呈较坚固的聚合物壳的形式。对于本发明而言必需的是壳含有一种半透膜。优选的是，整个壳是一种半渗透阻挡层，并可以被称为半透膜。

半渗透阻挡层或半透膜是指小分子可以通过并能阻止大分子通过的阻挡层或膜。因而在本发明中，较小的分子，例如油和其它疏水液体可以通过半渗透阻挡层进入核心，但聚合物核心材料却被防止脱逸。因而本发明设想出这样的粒子，它含有被半渗透壳包围的疏水核心，其中疏水液体溶剂对聚合物核心有高的渗透势。即使浸透了较大量的疏水液体时，渗透势优选仍应当较高。因而在一个更优选的形式中，半渗透壳允许小分子(如疏水液体)通过，而阻止核心物质的损失，也起到了限制核心所能溶胀和膨胀的量的物理阻挡层的作用。因此在这种情形下，粒子被认为是充分胀满的。

也可以预计到，疏水聚合物核心物质可以包含不止一种的特定聚合材料。一种实现方法是，在包囊过程中使用不同的水乳液疏水聚合物的混合物。这样乳液聚合物的混合物可以包含一种、两种或多种不同的疏水聚合物，因而疏水核心物质含有不同的疏水聚合物的混合物。可以对包含在核心中的不同疏水物的选择进行设计，以使不同疏水液体的混合物可以被浸透。这对于诸如精油、石油、柴油和原油的疏水液体而言可能是重要的。因此可以选择特定疏水聚合物质的混合体以给特定的疏水液体混合物提供最大的吸收容量。对特定核心物质的选择及其比例取决于有待吸收的疏水液体的组成和特性。

按照本发明的第二方面，我们提出了制备粒子的方法，该粒子有一个位于壳内的含有疏水聚合物的核心，其中壳含有一种半透膜。该方法主要包括以下步骤：

a)将疏水聚合物的水乳液分散到含有乳化剂的与水不混溶的液体中，形成由包含疏水聚合物的水分散相构成的逆相乳液，

b)诱发至少一种界面缩聚反应物进行界面缩聚反应以形成包围着疏水聚合物的聚合壳，从而形成粒子的分散体，

c)非必需地将粒子的分散体脱水以除去粒子中残留的水。

这样，当不采用脱水步骤(c)时，这样形成的粒子将包含一个包裹着水性液体核心的壳，水性液体中分散有疏水聚合物粒子。通常水乳液聚合物导致平均粒径低于1微米，例如50-750nm，通常100-600nm，优选200-500nm，尤其是300-400nm。通常，包含在核心中的疏水聚合物粒子具有相同的平均粒径。

当采用脱水步骤(c)时，水性液体可以被部分地或基本上除去。由于除去了水，疏水聚合物粒子会聚结为一个基本完整的疏水基体核心。或者，疏水聚合物粒子可以部分地聚结或粘在一起形成疏水聚合物粒子的一个或多个附聚物。附聚物的主要粒子通常具有与由水乳液聚合生成的粒子相同的尺寸。疏水聚合物可以依据是否需要固态的基体或附聚物来选择。因此，具有较高软化温度的疏水聚合物倾向于形成附聚物，而具有较低软化温度的疏水聚合物倾向于基本上完全聚结为一个单独的完整基体。

在本发明的一个可替换方式中，活性成分存在于本发明的第二方面所述的与水不混溶的液体中。在本发明的这种方式中，含有活性成分的与水不混溶的液体被吸收或浸透入疏水聚合物中。因此，壳在含有与水不混溶的液体和活性成分的疏水聚合物周围形成。壳壁形成以后，可以采用脱水步骤，其中水被从核心脱除，产生了含有完整的疏水聚合物基体或疏水聚合物的附聚粒子的核心，其中核心含有活性成分。

在该可替换方式中，活性成分可以溶解在与水不混溶的液体中，这种情况下活性成分也可以被浸透入疏水聚合物中，导致活性成分遍布于疏水聚合物中。而活性成分也可以分散在而非溶解在与水不混溶的液体中。在这种情形下，活性成分可以是溶于水的，因此将不会被疏水聚合物吸收，而是倾向于被壳所环绕的核心中的疏水聚合物捕获。这种水溶性活性成分反而会溶解在疏水聚合物水乳液的水相中。因此当实施脱水步骤时活性成分会沉淀，因而活性成分被捕获在疏水聚合物粒子之间的空隙中。当疏水聚合物核心形成一个固态基体时，水溶性活性成分遍布于基体中，例如作为被疏水聚合物物理束缚的固体。

本发明的第二方面的一个优选方式中，壳由基本油溶性的带有至少两个第一缩合基团的第一界面缩聚反应物与基本水溶性的带有至少两个第二缩合基团的第二界面缩聚反应物的界面缩聚反应形成，该方法包括在实施步骤(a)之前，将第二界面缩聚反应物与疏水聚合物水乳液混合，然后再混入到第一界面缩聚反应物中以诱发步骤(b)的界面缩聚反应，并使第一与第二界面缩聚反应物之间发生反应以形成壳。

理想的是，与水不混溶的液体是适于乳液聚合的油。优选的与水不混溶的液体是一种烃。典型的液体例如可以是EP-A-150933中所述的那些。然而，理想的是使用特别纯的与水不混溶的液体。理想的是使用高纯度的医用级白油。特别优选的一种医用级白油是Kristol M 14(RTM)。选择与水不混溶的液体以使其容易被疏水聚合物所吸收。然而，较有利的是在成壳阶段疏水聚合物吸收或浸透与水不混溶的液体。

正如对本发明第一方面进行的讨论，疏水聚合物核心物质可以是任何具有疏水特性的聚合材料。理想的是，疏水聚合物核心能够吸收疏水液体。通常，单体或单体混合物是疏水的，但也可以包括一些亲水的单体，只要最终的聚合物是疏水的即可。通常，单体包括不具有离子型或亲水性官能团的单体。适宜的单体例如有丙烯腈、烯属不饱和羧酸酯、苯乙烯、不饱和羧酸的乙烯基酯(例如醋酸乙烯酯)。优选地，疏水聚合物核心由以下的疏水性单体或单体混合物形成，所述的单体或单体混合物包含烯属不饱和羧酸的C₄-C₃₀烷基酯，更优选的是(甲基)丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯。特别理想的单体包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸异丁酯，或这些单体的混合物。疏水聚合物中所含单体的选择和比例应使聚合物吸收某一种疏水液体比吸收别的疏水液体更容易。

该方法中步骤(a)中所用的乳化剂可以是任何合适的乳化剂，特别是通常用于逆相乳液聚合反应中的乳化剂。优选的乳化剂是同时带有亲水部分和亲油部分的聚合乳化稳定剂，以使其与界面缔合，帮助稳定分散相，防止粒子的附聚。特别优选的聚合乳化剂是油溶性或油溶胀性的两亲聚合稳定剂。

除了稳定分散相和防止粒子附聚外，理想的是稳定剂实际参与成壳过程。这种反应性稳定剂含有能使其参与界面缩聚反应、同时又不损害其作为稳定剂的功能的活性基团。因此乳化剂可以是一种稳定剂，它包含再生疏水基团和再生反应性亲水基团，这些基团在第一界面缩聚反应物与第二界面缩聚反应物混合之前，与第二界面缩聚反应物的第二缩合基团缔合。

第一界面缩聚反应物应当以任何允许形成膜而不损害稳定性的适宜方法混入分散体中。这可以通过混合第一界面缩聚反应物来实现，方法是将分散体与第一界面缩聚反应物在分散体与第一界面缩聚反应物的重量比在混合过程中基本保持恒定的条件下混合。在该方法中，成壳过程倾向于恒定，其倾向于产生尺寸更一致的粒子和可避免发生附聚的更稳定的体系。非常理想的是，本发明的粒子保持单个的自由分散粒子的形式，该粒子含有包裹着核心的完整的壳。

在本发明的其它优选方法中，对所得的粒子在水不混溶性液体中的分散体进行以下处理：向分散体中加入水混溶性有机液体(例如可以是表面活性剂)，将水不混溶性液体蒸馏掉，从而形成粒子在水混溶性有机液体中的分散体。假如需要，在水不混溶性液体和/或水混溶性液体中的分散体可以被蒸馏，以使其基本无水。

本发明的方法、尤其是那些使用乳化剂(它是一种聚合稳定剂，它在第一与第二反应物之间发生反应之前以某种方式与第二反应物缔合)的方法，可以制备出浓度令人满意的更均匀的粒子，尤其是可以制备出基本稳定的小胶囊化粒子的分散体(至少有90重量％低于30μm)。它们可以通过界面缩聚而有利地影响壳的制备。例如，通过对聚合物稳定剂及其量进行优化来降低获得具有指定特性的壳所需的一种或两种反应物的量。另外，使用稳定剂制备的粒子可以稳定地分散在别的液体中。

本发明的方法可以包含以下后续步骤：从核心成分中蒸馏掉大部分或所有的水，直至粒子包含一种基本无水的包裹在界面缩聚聚合物外壳内的疏水聚合物核心。蒸馏步骤优选在减压条件下进行。这种蒸馏通常称为共沸蒸馏，因为一些有机液体往往与水一起蒸馏掉，尽管水与有机液体不必形成一种共沸物。

优选的是将本发明用于制备微粒子，通常至少90重量％的粒子的干尺寸低于30μm。本发明不仅允许制备较高浓度(例如终产物的25-50重量％)的这种粒子，也允许制备呈基本独立的形式并基本稳定地分散在与水不混溶的液体中的粒子。

关于粒子的干尺寸，是指分散体蒸馏后所测量的粒子尺寸，蒸馏是为了产生基本无水的核心，例如总含水量(基于粒子的总重)低于20重量％，通常低于10重量％。但是如果在某些特殊过程中无法干燥分散体，那么干尺寸可以通过测量湿尺寸而推测出来。

本发明的方法适于制备任何尺寸适当的粒子。然而通常粒子的平均粒径低于30微米，经常在0.5-30微米的范围内。优选地，粒子的粒径低于10或20微米，例如在750纳米到2微米的范围内，最优选的是1微米左右。

我们所说的“粒子基本上独立且稳定地分散在水不混溶性液体中”是指大于30微米的粒子的总数(包括附聚粒子)低于10重量％，粒子优选不发生沉降，但如果发生，那么沉降的粒子通过轻微的搅拌就可以很容易地再分散。优选地，至少80重量％(优选至少90％)的粒子的干尺寸低于15微米或20微米，这样尺寸大于15微米或20微米的附聚体的数目也应当低。优选地，至少70重量％(优选至少80重量％或90重量％)的粒子的干尺寸低于10微米。粒子可以小到，例如有50重量％低于1微米，但优选至少有50重量％、更优选至少有70重量％的尺寸在1-5微米范围内。

另一种定义尺寸的方法是平均粒径(基于重量平均)优选低于20微米，最优选低于10微米，经常是在1-5微米的范围内。

粒子必须最初被制成处在水不混溶性液体中的油包水型分散体。这种液体优选不含卤代烃(例如氯仿)，并且优选是一种烃。

当开始制备具有一个含有分散的疏水聚合物粒子的含水核心的粒子时，将用于提供核心物质的水性组合物分散在水不混溶性的非水性液体中。向分散体中加入一种低油溶性或非油溶性的基本为水溶性的界面缩聚反应物。在某些情况下，有待添加到粒子的壳或核心中的某些成分(例如某些IFC反应物或pH调节剂)可以在胶囊化之前、之中或之后加入。如需要，基本为水溶性的反应物可以在分散到水不混溶性液体之前混入水性核心组合物中。

反应物以及非必需的其它合适成分(例如pH调节剂，如氢氧化钠)可以混入到预先形成的水性组合物在水不混溶性液体中的分散体中。在某些情况下，界面缩聚反应物可以是水性核心组合物中的水。在某些情况下，成壳可以通过两个或多个连续反应来完成。

通常优选的是，水溶性反应物在油相中应当具有足够的溶解度，以使其少部分溶于油相，或者使其至少迁移至油相与水相间的界面处。这促进了所希望的稳定剂与基本为水溶性的反应物间的缔合。

优选地，水溶性界面缩聚反应物是胺，油溶性界面缩聚反应物是酸或酸的衍生物，而缩聚物为聚酰胺。更优选地，水溶性界面缩聚反应物是二亚乙基三胺。

优选的油溶性界面缩聚反应物是对苯二酰氯。在另一个优选的体系中，该方法中包括带有侧羧基的聚合乳化剂，水溶性的第二界面缩聚反应物是胺。

通常，当乳化剂为聚合物时，其优选是由烯属不饱和亲水单体和烯属不饱和疏水单体的混合物经共聚反应生成的无规共聚物。特别理想的是，聚合乳化剂是至少一种离子型烯属不饱和单体与至少一种非离子型水不溶性烯属不饱和单体的无规共聚物。理想的是，离子型单体可以是选自丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸(或酸酐)的阴离子型单体。非离子型单体可以是水不溶性的或相对不溶于水的单体，优选选自苯乙烯类和烯属不饱和羧酸的脂肪族烷基酯。

特别有益的聚合乳化剂是与粒子的外表面共价键合的一种。因此对于这种聚合稳定剂而言，含有适宜的反应基团是重要的。通常这种聚合乳化剂可以含有选自环氧化物或羟基且共价键是醚的反应基团，或者反应基团是氨基且共价健是酰胺，或者反应基团是游离羧酸或酸酐或酰基卤(或盐)且共价键是酯或酰胺。

聚合乳化剂可以是含有二羧酸酐单元的亲水性单体单元与疏水性单体单元的共聚物。通常，聚合乳化剂是疏水性单体单元与亲水性单体单元的加聚物，其中疏水性单体单元含有游离羧酸或羧酸盐单元以及选自缩水甘油基单体单元和酐单体单元的反应性单体单元。

本发明的第三方面涉及一种粒子均匀地分布在第一疏水液体中的稳定分散体，其中粒子包含位于壳内的核心，核心含有浸透了第二疏水液体的疏水聚合物，其特征在于壳含有一种半透膜。

现已发现，浸有第二疏水液体的本发明第一方面的粒子能够在第一疏水液体中形成粒子被均匀分散的稳定分散体。已经发现，当粒子含有浸透的疏水液体、尤其当粒子呈胀满的胶囊形式时，能够形成长时间内不会附聚或沉降的稳定分散体。粒子可以具有任何适宜的尺寸，但优选的是粒子的平均粒径小于30微米，经常在0.5-30微米的范围内。更优选的是粒子的粒径低于10或20微米，例如在750mm至2微米的范围内，最优选的是1微米左右。

当第一与第二液体具有大致相同的密度时，可以按照本发明的该第三方面形成特别稳定的分散体。优选的是第一与第二疏水液体相同。

本发明的这方面特别用于液基体系，对于这种体系而言粒子的稳定均匀分布是重要的。例如存在许多应用，其中粒子或胶囊在液体介质中被用作活性物质的载体。因此在本发明的一种优选方式中，提供了一种含有活性物质的粒子的稳定分散体。

活性物质可以是任何活性成分，它们或者按照受控释放机理的作用缓慢释放，或者保留在粒子中执行某些功能。留在粒子中的这种活性物质可以是颜料、染料或成色剂，而且粒子可以被用于成色应用中。通常，活性物质例如包括芳香油、润滑油、精油、成色化学物质、香味化学物质、化学信息素、除草剂、杀虫剂、抗菌剂和催化剂。可以包含用于无炭复印纸的印刷和成像活性物质，例如油墨、色调剂和着色剂。其它活性物质包括工业粘合剂、密封剂、填料、涂料、催化剂、发泡剂、溶剂。适宜的活性物质还包括抗氧剂和/或氧清除剂。一种专用于润滑油的特别适合的抗氧剂为Irganox L57(RIM)。另一种活性物质是染料传递催化剂或漂白促进剂，例如用于洗涤剂组合物。农用化学品，例如除草剂、杀虫剂、防污剂、驱避剂、肥料也可以使用该技术胶囊化。食物和饲料活性物质如芳香剂、调味剂、防腐剂、营养素也可以进行胶囊化，用于以后的控释。本发明也适用于药物的胶囊化和可控释放，以便维持或延长药物的释放或疫苗的释放。本发明可以适用于化妆品以及各种健康和美容产品，也可适用于日用品例如肥皂、洗涤剂和增亮剂的生产。

当活性成分为着色剂时，可以是任何着色剂，例如染料、颜料或色淀。通常，合适的着色剂包括CTFA和FDA许可用于化妆品的任何有机或无机颜料或着色剂，例如色淀、氧化铁、二氧化钛、硫化铁或其它用于化妆配方的常用颜料。颜料的例子包括无机颜料，例如碳黑、D&C Red 7、钙色淀、D&C Red30、滑石色淀、D&C Red 6、钡色淀、红褐色氧化铁、黄色氧化铁、褐色氧化铁、滑石、高岭土、云母、云母钛、红色氧化铁、硅酸镁和氧化钛；有机颜料，例如Red No 202、Red No 204、Red No 205、Red No 206、Red No 219、RedNo 228、Red No 404、Yellow No 205、Yellow No 401、Orange No 401和BlueNo 404。油溶性的染料的例子包括Red No 505、Red No 501、Red No 225、YellowNo 404、Yellow No 405、Yellow No 204、Orange No 403、Blue No 403、GreenNo 202和Purple No 201。还原染料的例子为Red No 226、Blue No 204和BlueNo 201。色淀染料的例子包括各种与铝、钙或钡沉淀的酸性染料。

也可以使用传统染料，而且可以是油溶性的或水溶性的。优选的着色剂是水溶性染料的水溶液。本发明适用的染料包括FD&C Blue No 11，FD&C BlueNo 12，FD&C Green No 13，FD&C Red No 13，FD&C Red No 140，FD&CYellow No.15，FD&C Yellow No.16，D&C Blue No.14，D&C Blue No.19，D&C Green No.15，D&C Green No.16，D&C Green No.18，D&C Orange No.14，D&C Orange No.15，D&C Orange No.110，D&C Orange No.111，D&COrange No.117，FD&C Red No.14，D&C Red No.16，D&C Red No.17，D&C Red No.18，D&C Red No.19，D&C Red No.117，D&C Red No.119，D&CRed No.121，D&C Red No.122，D&C Red No.127，D&C Red No.128，D&CRed No.130，D&C Red No.131，D&C Red No.134，D&C Red No.139，FD&C Red No.140，D&C Violet No.12，D&C Yellow No.17，Ext.D&C Yellow No.17，D&C Yellow No.18，D&C Yellow No.111，D&C Brown No.11，Ext.D&C Violet No.12，D&C Blue No.16和D&C Yellow No.110。这些染料是已知的、市售的材料，它们的化学结构例如在21 C.F.R.Part 74(1988.04.01修订)以及由Cosmetics，Toiletry and Fragrancy Association，Inc.出版的CTFA化妆品成分手册(1998)中已加以阐述。本文引用这些出版物。

正如本发明第一方面所讨论的，疏水聚合物核心物质可以是任何具有疏水特性的聚合材料。理想的是疏水聚合物核心能够吸收疏水液体。通常，单体或单体混合物是疏水的，但也可以包括一些亲水的单体，只有所得聚合物是疏水的即可。通常，单体包括不具有离子型或亲水性官能团的单体。适宜的单体例如有丙烯腈、烯属不饱和羧酸酯、苯乙烯、不饱和羧酸的乙烯基酯(例如醋酸乙烯酯)。优选地，疏水聚合物核心由包含烯属不饱和羧酸的C₄-C₃₀烷基酯、更优选包含(甲基)丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯的疏水性单体或单体混合物形成。特别理想的单体包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸异丁酯，或这些单体的混合物。

本发明的组合物可以通过在疏水聚合物核心材料周围形成壳来制备，其中壳包含了一种半透膜。优选地，壳通过界面缩聚反应形成。这优选通过本发明的第二方面来实现。

在本发明这方面的一种优选方式中，粒子具有与第一疏水液体基本相同的密度。

如前所述，我们还考虑到疏水聚合物核心物质可以含有不止一种的特定聚合物。因此在本发明的这种方式中，提供了一种粒子的稳定分散体，该粒子含有经选择的至少两种不同的核心聚合物的核心，其中核心物质的数量及种类的选择应使其可以吸收含有两种或多种成分的疏水液体成分。因此含有一系列不同的(甲基)丙烯酸C₆-C₁₀烷基酯聚合物的粒子容易吸收石油液体的所有成分。因此吸收了所述石油液体的粒子可以容易地在石油中形成粒子均匀分布的稳定分散体。

具体核心物质的选择和比例取决于有待被吸收的疏水液体的组成和特性以及用来分散粒子的疏水液体的组成和特性。

按照本发明的第四方面，提供了一种粒子均匀分布于第一疏水液体中的稳定分散体的制备方法，包括以下步骤，

(a)形成一种含有粒子的颗粒组合物，其中粒子有一个位于壳内的包含疏水聚合物的核心；

(b)将粒子分散到第二疏水液体中，其中疏水聚合核心是可溶解或可溶胀的，其密度与第一疏水液体大致相同；

(c)经足够长的时间以使第二疏水液体浸透入核心中的疏水聚合物中；

(d)将步骤(c)中形成的含有第二疏水液体的粒子转移到第一疏水液体中，

其特征在于壳含有一种半透膜。优选的是第一与第二液体是基本相同的物质。

按照本发明的第五方面，提供了一种控制活性物质释放的方法，包括向活性物质有待释放入的基质或环境中加入一种含有粒子的颗粒组合物，所述粒子有一个位于壳内的包含疏水聚合物的核心，所述核心含有该活性物质，其特征在于壳含有一种半透膜。

理想的是，活性物质可选自任何前述的活性物质。

在本发明的一种方式中，活性物质被溶解或分散在一种疏水液体中，而且疏水液体和活性物质都被核心所吸收。因此在该情形下，疏水液体应当选择得与活性物质相匹配。根据具体活性物质及应用的不同，有可能需要选择一种能增强或阻止活性物质释放的、具有特定挥发性的疏水液体。在本发明的另一种方式中，活性物质是一种疏水液体。

在本发明的一种优选方式中，核心所含的疏水聚合物可以含有不止一种的特定聚合物。因此在本发明的这种方式中，提供了一种稳定的粒子分散体，所述粒子含有一个由经选择的至少两种不同的核心聚合物构成的核心，其中核心物质的数量及种类的选择应使其能够吸收含有两种或多种成分的疏水液体成分。因此含有一系列不同的(甲基)丙烯酸C₃-C₁₀烷基酯聚合物的粒子容易吸收精油的所有成分。因此吸收了所述精油的粒子可用于特定的基质，并能以可控的方式释放。具体核心物质的选择及其比例取决于有待被吸收的疏水液体的组成和特性以及活性成分的组成和特性。

以下是用于说明本发明的实施例。

实施例1

通过用44.5份的去离子水稀释5.9份市售的42.6％的聚(丙烯酸-2-乙基己酯)的胶乳来制备水相。向该水性混合物中加入1.0份的二亚乙基三胺(DETA)。

另制备一种含有5份20％的两亲稳定剂和145份非挥发性油的油相。

在高剪切的Silverson混合器中将水相缓慢加入油相中，使混合物均匀化，形成平均水滴尺寸为5微米的油包水型乳液。

在该油包水型乳液中加入溶解在44g非挥发性油中的1.0g对苯二酰氯(TPC)，通过界面聚合反应形成聚酰胺囊壳。将所得的微胶囊混合物再机械搅拌60分钟以完成囊壁形成反应。

然后，将油中的微胶囊转移到蒸馏烧瓶中，加入40g挥发性溶剂。对混合物进行真空蒸馏以除去水/挥发性溶剂混合物。在蒸馏过程中，起始温度为25℃，升高到最高温度100℃。在除去所有挥发性溶剂后，最终产物是一种微胶囊在非挥发性油中的悬浮液。该微胶囊由含有浸透了油的溶胀的聚合物核心和外部的聚酰胺壳构成。

实施例2

重复实施例1，区别在于用聚(甲基丙烯酸月桂酯)的乳液聚合物代替聚(丙烯酸-2-乙基己酯)的乳液聚合物。

实施例3

重复实施例1，区别在于用聚(甲基丙烯酸十八酯)的乳液聚合物代替聚(丙烯酸-2-乙基己酯)的乳液聚合物。

实施例4

本实施例说明了当将实施例1-3的微胶囊加入石蜡油(Kristol M14油)中并储存一段时间后，微胶囊通过自动调节其密度而分散并悬浮在油中。

对上述实施例1-3的每一个进行单独测试。

在试管内，将0.1g微胶囊加入到10g Kristol M14油中，并混合至均匀。

在室温下储存一个月，监测装有微胶囊的试管对沉降或乳化液分层的稳定性，从而监测其密度自动调节性。

在此期间，微胶囊的大部分还保持悬浮在液体油介质中。而且，每个样品都用光学显微镜进行了观察，证实了存在不连续的溶胀的微胶囊。

实施例5

本实施例说明了微粒状物质被捕获在疏水粒子的核心中。C-749是一种用于洗涤剂组合物的曼陀罗碱(锰氧化)催化剂。

将C-749催化剂(5.0g)分散在含有45.5g 35％的Alcomer 274和45.5g水的乳液聚合物的含水混合物中。通过加入1.0M氢氧化钠溶液将形成的混合物的pH值调节到10.0。

然后，在高剪切的Silverson搅拌器中，将以上水性混合物加入到含有10g两亲性稳定剂和290g Isopar G溶剂的油混合物中。将所得混合物均化10分钟，以制备平均水滴尺寸为5微米的稳定的油包水型乳液。

将所得的乳液转移到装有机械桨式搅拌器的树脂烧瓶中。向其中加入1.3g二亚乙基三胺，即第一成壁单体。将乳液混合物搅拌10分钟后，加入溶解在100gIsopar G溶剂中的1.3g对苯二酰氯，即第二成壁单体。然后将所形成的胶囊混合物加热到30℃并搅拌2小时以完成成壁反应。

然后对微胶囊混合物进行真空蒸馏以除去水。

最终产物是微胶囊在油中的悬浮液。该聚酰胺壳微胶囊有一个包有固体C-749催化剂的疏水聚合物核心。

Claims (41)

1.一种含有粒子的颗粒组合物，其中粒子有一个位于壳内的核心，该核心包含一种疏水聚合物，其特征在于壳含有一种半透膜。

2.一种如权利要求1所述的组合物，其中核心所含的疏水聚合物能够吸收疏水液体。

3.一种如权利要求1或2所述的组合物，其中核心中的疏水聚合物含有疏水液体。

4.一种如权利要求2所述的组合物，其中疏水液体含有活性物质。

5.一种如权利要求4所述的组合物，其中活性物质是选自芳香油、润滑油、精油、蜡抑制剂、防腐剂、着色剂、维生素、抗氧剂和染料转移催化剂的一种物质。

6.一种如权利要求1或2所述的组合物，其中核心含有一种由疏水性单体或单体混合物形成的疏水聚合物，所述的疏水性单体或单体混合物包括烯属不饱和羧酸的C₄-C₃₀烷基酯。

7.一种如权利要求6所述的组合物，其中所述的疏水性单体或单体混合物包括丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯或甲基丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯。

8.一种如权利要求1或2所述的组合物，其中核心含有至少两种不同的聚合物。

9.一种如权利要求1或2所述的组合物，其中壳是通过界面缩聚反应形成的。

10.一种如权利要求1或2所述的组合物，其中粒子的平均粒径为0.5-30微米。

11.一种通过以下步骤制备粒子的方法，该粒子具有一个位于壳内的、含有疏水聚合物的核心，

a)将疏水聚合物的水乳液分散到含有乳化剂的与水不混溶的液体中，形成一种由含有疏水聚合物的水分散相构成的逆相乳液，

b)诱发至少一种界面缩聚反应物的界面缩聚反应，形成环绕疏水聚合物的聚合壳，从而形成粒子的分散体，

c)任选地对粒子的分散体进行脱水，以从粒子中除去任何残留的水，

其特征在于壳含有一种半透膜。

12.一种如权利要求11所述的方法，其中，步骤a)中的水乳液或与水不混溶的液体中含有活性成分，而且与水不混溶的液体被疏水聚合物所吸收，所得的粒子含有被捕获在核心中的活性成分。

13.一种如权利要求11或12所述的方法，其中壳是由油溶性的带有至少两个第一缩合基团的第一界面缩聚反应物与水溶性的带有至少两个第二缩合基团的第二界面缩聚反应物的界面缩聚反应形成的，该方法包括：在实施步骤(a)之前将第二界面缩聚反应物与疏水聚合物的水乳液混合，然后再混入第一界面缩聚反应物中，从而诱发步骤(b)的界面缩聚反应，使得在第一与第二界面缩聚反应物之间发生反应以形成壳

14.一种如权利要求11或12所述的方法，其中核心含有一种由疏水性单体或单体混合物形成的疏水聚合物，所述的疏水性单体或单体混合物包括烯属不饱和羧酸的C₄-C₃₀烷基酯。

15.一种如权利要求14所述的方法，其中所述的疏水性单体或单体混合物包括丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯或甲基丙烯酸的C₄-C₃₀烷基酯。

16.一种如权利要求11或12所述的方法，其中核心含有至少两种不同的聚合物。

17.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是油溶性或油溶胀性的两亲聚合稳定剂。

18.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是聚合物，并含有在与第一界面缩聚反应物混合之前与第二界面缩聚反应物的第二缩合基团缔合的再生疏水基团和再生反应性亲水基团。

19.一种如权利要求11或12所述的方法，其中与水不混溶的液体是烃类液体，不含卤代烃。

20.一种如权利要求13所述的方法，其中水溶性界面缩聚反应物是胺，油溶性界面缩聚反应物是酸或酸的衍生物，而核心是聚酰胺。

21.一种如权利要求13所述的方法，其中水溶性界面缩聚反应物是二亚乙基三胺。

22.一种如权利要求13所述的方法，其中油溶性界面缩聚反应物是对苯二酰氯。

23.一种如权利要求11或12所述的方法，其中粒子的平均粒径为0.5-30微米。

24.一种如权利要求13所述的方法，其中乳化剂是聚合物，并带有侧羧基，第二界面缩聚反应物是胺。

25.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是由烯属不饱和亲水单体与烯属不饱和疏水单体的混合物共聚形成的无规共聚物。

26.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是至少一种离子型烯属不饱和单体与至少一种非离子型水不溶性烯属不饱和单体的无规共聚物。

27.一种如权利要求26所述的方法，其中离子型单体是选自丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸或酸酐的一种物质，非离子型单体是选自苯乙烯和烯属不饱和羧酸的脂肪族烷基酯的一种物质。

28.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂与粒子的外表面共价键合。

29.一种如权利要求28所述的方法，其中乳化剂含有的反应基团是环氧化物或羟基且共价键是醚，或者反应基团是氨基且共价键是酰胺，或者反应基团是游离羧酸或酸酐或酰基卤或盐且共价键是酯或酰胺。

30.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是含有二羧酸酐单元的亲水性单体单元与疏水性单体单元的共聚物。

31.一种如权利要求11或12所述的方法，其中乳化剂是亲水性单体单元与疏水性单体单元的加聚物，其中疏水性单体单元包括游离羧酸或酸盐单元以及反应性单体单元，该反应性单体单元是选自缩水甘油基单体单元和酸酐单体单元的一种物质。

32.一种如权利要求11或12所述的方法，其中疏水聚合物核心能够吸收疏水液体。

33.一种粒子均匀分布在第一疏水液体中的稳定分散体，其中粒子包含一个位于壳内的核心，且该核心含有浸透了第二疏水液体的疏水聚合物，其特征在于壳含有一种半透膜。

34.一种如权利要求33所述的分散体，其中第一疏水液体与第二疏水液体具有相同的密度。

35.一种如权利要求33或34所述的分散体，其中粒子含有活性物质。

36.一种如权利要求35所述的分散体，其中活性物质是选自芳香油、润滑油、精油、蜡抑制剂、着色剂、防腐剂、维生素、无炭复印纸的印刷和成像活性物质、工业粘合剂、密封剂、填料、涂料、催化剂、发泡剂、溶剂、农用化学品、食物和饲料活性物质、药物、抗氧剂、染料转移催化剂和化妆品的一种物质。

37.一种如权利要求33或34所述的分散体，其中第二疏水液体含有两种或多种成分，且核心含有至少两种不同的疏水聚合物。

38.一种如权利要求33或34所述的分散体，其中粒子由权利要求11-32中任一项的方法形成。

39.一种制备粒子均匀分布于第一疏水液体中的稳定分散体的方法，包括以下步骤，

(a)形成一种含有粒子的颗粒组合物，所述粒子有一个位于壳内的包含疏水聚合物的核心；

(b)将粒子分散到第二疏水液体中，其中疏水聚合物是可溶解或可溶胀的，第二疏水液体的密度与第一疏水液体相同；

(c)经足够长的时间以使第二疏水液体被浸透入核心中的疏水聚合物中；

(d)将步骤(c)中形成的包含第二疏水液体的粒子转移到第一疏水液体中，

其特征在于壳含有一种半透膜。

40.一种如权利要求39所述的方法，其中第一疏水液体与第二疏水液体是相同的物质。

41.一种控制活性物质释放的方法，包括向活性物质有待释放入的基质或环境中加入一种含有粒子的颗粒组合物，所述粒子有一个位于壳内的包含疏水聚合物的核心，所述核心含有所述活性物质，其特征在于壳含有一种半透膜。