SPG膜

SPG膜介绍

 

SPG膜（Shirasu Porous Glass）是日本SPG公司在1981年开发出来的新型无机膜，SPG膜具有一致的、均匀的微小孔径，而且孔径的大小很容易改变，SPG膜在生产过程中，首先是将火山灰、玻璃、石灰在1350℃下硼酸化成型，然后再加热到700℃左右产生相变化和分离：CaO·B₂O₃和Al₂O₃·SіO₂，制成具有微小相分离的玻璃质，最后将其放在酸中处理，除出可溶性物质，经过手工处理后，含有Al₂O₃·SіO₂的多孔玻璃就最终形成了；材料被加工成一定的厚度和形状，即为SPG膜。通过制备条件的改变，可以获得不同孔径的SPG膜管和膜片。

 

 

1.原材料---〉

 

 

 

 

                                  

 2. 经过1350℃后成型     

 

 

 

 

3. 650C-750℃再处理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 50-90℃酸处理后，得到成品

 

 

 

 5. 显微镜下的SPG膜表面                 

 

                     

  

 

SPG膜的形状

                

 

1. 管状SPG膜                                  2. 片状SPG膜

 

   SPG膜规格  

 

孔径 (微米)	SPG管状膜（毫米） 外径 x 壁厚 x 长度	SPG片状膜（毫米） 直径 x 厚度
0.05 - 0.1	Φ5 x t 0.4 x L20 …L250	-
0.2 - 20	Φ10 x t 0.8 x L20 …L500	Φ5 …Φ20 x t0.4 … t0.7
20 - 50	Φ10 x t 0.8 x L20 …L500	Φ5 …Φ20 x t0.4 … t0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SPG膜乳化方式 

 

 

1、直接乳化

分散相和连续相分别准备在不同的容器中，分散相穿过SPG膜产生均匀的乳化液，连续相要求轻微的流动，乳化液的粒子大小是3-4倍的SPG膜的孔径。

                                                              

               

 

   孔径=1微米(乳化液=3.0微米)                       孔径=2微米(乳化液=7.6微米)                   孔径=5微米(乳化液=14.3微米)

                   

   

     

   

    

              孔径=10微米(乳化液=31.3微米)                        孔径=15微米(乳化液=43.1微米)                 孔径=20微米(乳化液=66.2微米)

 

2、混合乳化

分散相和连续相溶液混合在一起，穿透过SPG膜获得均匀的乳化液，乳化液的粒子大小是1-2倍的SPG膜的孔径。（图中左侧为直接乳化、右侧为混合乳化）

   

 

SPG膜的再生和重复使用

 

1. 经过柴油发动机油乳化后SPG膜

 

        

 

     

 

2. 在400℃高温下处理2小时后的SPG膜

 

 

 

 

   

3. 在500℃高温下处理4小时后的SPG膜  

 

 

 

 

4. 在400℃高温下处理6小时后的SPG膜

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SPG膜乳化

将两种不相溶的液体在适量表面活性成份的作用下，通过搅拌混合可以制成乳化液，但乳化液滴是多分散性的，直径可以相差数倍甚至数十倍。

原理：分散相在氮气压力的作用下透过微孔膜的膜孔，而在膜表面形成液滴，在沿膜表面流动的连续相的冲洗作用下，液滴的直径达到一定值后，就从膜表面剥离，从而形成乳液。利用孔径大小均一的SPG膜，可较好实现乳液粒径大小及其分布的控制。因膜的微孔直径比较均匀，制成乳化液的液滴也比较均匀，只要调整好水相的组成，保持液滴的稳定，就能制得单分散性很好的乳化液滴，聚合后则得到相应的聚合物微粒子。

应用：主要用于制备尺寸均一的乳液、乳珠、微球、微胶囊等，可以制备W/O、O/W、W/O/W、O/W/O型不同乳液。实现乳液的尺寸均一性；微球表面功能的可控；多孔微球结构的稳定性；均一乳液的制备；多孔微球或缓释胶囊孔道的控制等。

 

SPG膜乳化液的粒子分布

  

高压均质机乳化液的粒子分布

粒径大小及其分布：上图是SPG膜乳化后的粒子特征分布图，以及和高压均质机的比较，图形显示出SPG膜乳化后获得了均匀大小的乳化液，这正是我们所希望的；考虑到在生产过程中对产品不同的使用要求，SPG膜能够实现获得不同粒径大小的乳化液，颗粒分布均一，且产品90%粒径的都在此范围内；然而使用高压均质机获得的样品，存在不同大小的粒子，意味着高压均质机不可能获得稳定的、均匀的产品。例如膜乳化可以实现90%的粒子在0.8μm，而高压均质机在6.0μm以上的粒子还有20%。