一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法技术

本发明专利技术公开一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法，所筛选得到的三元溶剂体系能够实现颗粒在该体系中聚结并形成类球形二次颗粒。利用有序排列组合法列出全部的三元溶剂组合，通过溶剂的溶解度、互溶性、粘附能力和润湿能力筛选符合条件的组合。随后基于被留下的组合的润湿能力差别进行降序排列并进行快速成球实验验证，以确定最终能够成球的溶剂组合。本发明专利技术方法显著提高溶剂筛选的正确率，普适性强，效率大幅提高，工作量少，测量难度低，满足测量要求的设备和方法多，可实现大量物系和溶剂的批量筛选。

A screening method of ternary solvent system for particle coalescence

【技术实现步骤摘要】
一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法
本专利技术属于化学工程工业结晶
，具体涉及一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法。
技术介绍
球形颗粒具有流动性高、可压性高、抗结块性能强、口感独特等特点，制备球形颗粒产品是赋予产品独特功能、提高产品附加值的有效途径，因此在医药、食品、肥料、军工等领域具有广泛的应用价值。然而，固体颗粒，尤其是晶体颗粒具有各向异性，其形状普遍为非球形，制备球形晶体需要开发特殊的强化技术。目前，最为普遍的技术为三元溶剂体系聚结成球技术。该技术由日本的Kawashima于1982年提出，他在一个操作单元中同时完成了水杨酸的结晶析出和聚结成球过程，大大简化了传统操作工艺，同时得到的水杨酸球晶可直接压片，可在制剂过程中省去造粒和干燥环节，从而节省人力物力能源消耗，最终产品的杂质风险也因此得到降低，其诸多优势使这一技术迅速得到了国内外的广泛关注。然而，在后续研究中发现，该技术制备的球形颗粒虽然具备诸多优势，但其开发难度高，周期长。主要原因在于该技术的核心是选择合适的三元溶剂体系进行成球，该溶剂体系包括良溶剂、不良溶剂和架桥剂。良溶剂和不良溶剂引发结晶过程，产生一次颗粒，随后，架桥剂被加入，架桥剂与良溶剂-不良溶剂混合溶剂不互溶，因此在搅拌的作用下形成均匀分散的液滴，晶体进入架桥剂球形液滴中，最终形成球形二次颗粒。由此可见一个合适的三元溶剂组合需要同时满足诸多过程，如结晶、分相、液滴包覆等等。而目前，传统的筛选溶剂的方法是利用溶解度差异来筛选良溶剂和不良溶剂，利用三元相图来筛分出不互溶的架桥剂。但事实证明，这样的筛选方法所获得的三元溶剂组合，很多仍然无法制备出球形颗粒。面对大量的溶剂体系，仍然需要逐一试错，设计过程盲目，无法实现成球过程的理性设计与球形颗粒的可控制备。因此，亟需开发一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法，实现成球体系的高效筛选。
技术实现思路
为了克服现有筛选技术存在的筛选过程盲目试错，效率低，失败率高的缺陷，本专利技术提供了一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法。技术方案如下：一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法，所筛选得到的三元溶剂体系能够实现颗粒在该体系中聚结并形成类球形二次颗粒，包括如下步骤，见图1：(1)在总数为n个待选溶剂中按照有序排列组合法列出全部的三元溶剂组合；(2)在步骤(1)中得到的每一个三元溶剂组合中，满足下述条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除：a.颗粒在良溶剂中的溶解度大于0.01g/g而在不良溶剂中的溶解度小于0.01g/g；b.良溶剂与不良溶剂互溶；c.架桥剂与良溶剂-不良溶剂混合溶剂不互溶；(3)在步骤(2)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂对颗粒具有粘附能力；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；(4)在步骤(3)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂的润湿能力不能为三个溶剂中的最差；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；(5)在步骤(4)中得到的每一个三元溶剂组合，将良溶剂和不良溶剂中润湿能力最小的那个溶剂与架桥剂的润湿能力做差值后取绝对值，按照绝对值大小对步骤(4)中得到的三元溶剂组合进行降序排列，按照此降序排列，每次选取中间序号的组合进行成球验证实验，直到完成全部三元溶剂组合的成功/失败判定；至此，判定为成功的三元溶剂组合为最终筛选到的成功的溶剂组合。所述的步骤(1)的有序排列组合法为：首先在n个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为良溶剂，随后在剩下的n-1个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为不良溶剂，随后在剩下的n-2个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为架桥剂，选出的这个三个溶剂作为一组三元溶剂组合；则溶剂组合的总数为其中A为有序排列组合法算法符号，代表在n个溶剂中选出3个溶剂进行有序排列所能够形成的不重复的组合的总数。所述的步骤(3)中，粘附能力的表征指标包括：粘附能、颗粒在架桥剂中的聚结体平均粒度与单颗粒平均粒度之比；以上两个指标任选一个来进行此步骤的筛选，当选择架桥剂粘附能作为筛选条件时，满足条件为架桥剂粘附能小于0mJ/m2；当选择颗粒在架桥剂中的聚结体平均粒度与单颗粒平均粒度之比作为筛选条件时，满足条件为此比值大于10。所述步骤(4)中，润湿能力的表征指标包括：润湿能、吸附热、Zeta电位、低场核磁迟豫时间；以上四个指标任选一个来进行此步骤的筛选；当选择润湿能作为筛选条件时，满足条件为架桥剂润湿能不能为三个溶剂中的最小值；当选择吸附热作为筛选条件时，满足条件为架桥剂吸附热不是三个溶剂中的最小值；当选择Zeta电位为筛选条件时，满足条件为架桥剂Zeta电位不是三个溶剂中的最大值；当选择低场核磁弛豫时间作为筛选条件时，满足条件为架桥剂的低场核磁迟豫时间不是三个溶剂中的最大值。所述步骤(5)中，润湿能力的表征指标为步骤(4)中选用的那个指标；当润湿能作为此步骤的筛选条件时，将良溶剂和不良溶剂中润湿能最小的那个溶剂与架桥剂的润湿能做差值后取绝对值；当吸附热作为此步骤的筛选条件时，将良溶剂和不良溶剂中吸附热最小的那个溶剂与架桥剂的吸附热做差值后取绝对值；当Zeta电位作为此步骤的筛选条件时，将良溶剂和不良溶剂中Zeta电位最大的那个溶剂与架桥剂的Zeta电位做差值后取绝对值；当低场核磁弛豫时间作为此步骤的筛选条件时，将良溶剂和不良溶剂中低场核磁弛豫时间最大的那个溶剂与架桥剂的低场核磁弛豫时间做差值后取绝对值；按照绝对值大小对步骤(4)中得到的三元溶剂组合进行降序排列时，绝对值相同的组合之间的顺序可随机排列；随后，选取最中间序号的一组三元溶剂组合进行成球验证实验，若验证结果为成球，则比此组合排序靠前的组合全部被判定为成功组合，并在此组合排序靠后的组合中继续选取最中间序号的一组进行成球验证实验；若验证结果为不成球，则比此组合排序靠后的组合全部被判定为失败组合，并在此组合排序靠前的组合中继续选取最中间序号的一组进行成球验证实验；按照以上方法直到完成全部三元溶剂组合的成功/失败判定。具体说明如下：(1)在总数为n个待选溶剂中按照有序排列组合法列出全部的三元溶剂组合。首先在n个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为良溶剂，随后在剩下的n-1个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为不良溶剂，随后在剩下的n-2个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为架桥剂，选出的这个三个溶剂作为一组三元溶剂组合。则溶剂组合的总数为其中A为有序排列组合法算法符号，代表在n个溶剂中选出3个溶剂进行有序排列所能够形成的不重复的组合的总数。(2)在步骤(1)中得到的每一个三元溶剂组合中，颗粒在良溶剂中的溶解度大于0.01g/g，颗粒在不良溶剂中的溶解度小于0.01g/g，良溶剂与不良溶剂互溶，架桥剂与良溶剂-不良溶剂混合溶剂不互溶，满足此条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除。(3)在步骤(2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法，所筛选得到的三元溶剂体系能够实现颗粒在该体系中聚结并形成类球形二次颗粒，其特征在于包括如下步骤：/n(1)在总数为n个待选溶剂中按照有序排列组合法列出全部的三元溶剂组合；/n(2)在步骤(1)中得到的每一个三元溶剂组合中，满足下述条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除：/na.颗粒在良溶剂中的溶解度大于0.01g/g而在不良溶剂中的溶解度小于0.01g/g；/nb.良溶剂与不良溶剂互溶；/nc.架桥剂与良溶剂-不良溶剂混合溶剂不互溶；/n(3)在步骤(2)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂对颗粒具有粘附能力；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；/n(4)在步骤(3)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂的润湿能力不能为三个溶剂中的最差；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；/n(5)在步骤(4)中得到的每一个三元溶剂组合，将良溶剂和不良溶剂中润湿能力最小的那个溶剂与架桥剂的润湿能力做差值后取绝对值，按照绝对值大小对步骤(4)中得到的三元溶剂组合进行降序排列，按照此降序排列，每次选取中间序号的组合进行成球验证实验，直到完成全部三元溶剂组合的成功/失败判定；至此，判定为成功的三元溶剂组合为最终筛选到的成功的溶剂组合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种针对颗粒聚结成球技术的三元溶剂体系筛选方法，所筛选得到的三元溶剂体系能够实现颗粒在该体系中聚结并形成类球形二次颗粒，其特征在于包括如下步骤：
(1)在总数为n个待选溶剂中按照有序排列组合法列出全部的三元溶剂组合；
(2)在步骤(1)中得到的每一个三元溶剂组合中，满足下述条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除：
a.颗粒在良溶剂中的溶解度大于0.01g/g而在不良溶剂中的溶解度小于0.01g/g；
b.良溶剂与不良溶剂互溶；
c.架桥剂与良溶剂-不良溶剂混合溶剂不互溶；
(3)在步骤(2)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂对颗粒具有粘附能力；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；
(4)在步骤(3)中得到的每一个三元溶剂组合，架桥剂的润湿能力不能为三个溶剂中的最差；满足条件的三元溶剂组合被保留而进入下一步筛选，不满足此条件的三元溶剂组合被排除；
(5)在步骤(4)中得到的每一个三元溶剂组合，将良溶剂和不良溶剂中润湿能力最小的那个溶剂与架桥剂的润湿能力做差值后取绝对值，按照绝对值大小对步骤(4)中得到的三元溶剂组合进行降序排列，按照此降序排列，每次选取中间序号的组合进行成球验证实验，直到完成全部三元溶剂组合的成功/失败判定；至此，判定为成功的三元溶剂组合为最终筛选到的成功的溶剂组合。


2.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于步骤(1)的有序排列组合法为：首先在n个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为良溶剂，随后在剩下的n-1个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为不良溶剂，随后在剩下的n-2个待选溶剂中随机选出一个溶剂作为架桥剂，选出的这个三个溶剂作为一组三元溶剂组合；则溶剂组合的总数为其中A为有序排列组合法算法符号，代表在n个溶剂中选出3个溶剂进行有序排列所能够形成的不重复的组合的总数。


3.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于步骤(3)中，粘附能力的表征指标包括：粘附能、颗粒在架桥剂中的聚结体平均粒度与单颗粒平均粒度之比；以上两个指标任选一个来进行此步骤的筛选，当选择架桥剂粘附能作为筛选条件时，满足条件为架桥剂粘附能小于0mJ/m2；当选择颗粒在架桥剂中的聚结体平均粒度与单颗粒平均粒度之比作为筛选条件时，满足条件为此比值大于10。

【专利技术属性】
技术研发人员：龚俊波，陈明洋，余畅游，姚孟惠，刘岩博，汤伟伟，吴送姑，杜世超，高振国，侯宝红，尹秋响，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12