【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用混合反应器和新型设备制备颗粒材料的新方法，例如用于反应结晶。更具体地说，本专利技术涉及一种混合反应器和使用这种反应器的方法，例如，用于生产微/纳米颗粒或金属有机框架或无机材料等颗粒。
技术介绍
1、当化学反应导致结晶化合物过饱和时，就会产生反应性结晶。
2、这些类型的结晶反应会导致局部高度过饱和，从而产生高成核率和亚微米至几微米范围内的小尺寸晶体。
3、化学制造加工业在生产小尺寸晶体方面投入巨大，以改善化学反应性、溶解速率、生物利用度等特性，并避免额外的下游操作，如研磨以减小颗粒尺寸。
4、反应结晶将材料合成和受控结晶步骤结合起来，以影响晶体尺寸、晶体尺寸分布(csd)和材料纯度。
5、在化学生产行业，人们对将化学反应和受控结晶结合到一个混合工艺中相当感兴趣。
6、传统的化工生产厂都是先进行化学反应，然后再分别进行再结晶。然而，在反应结晶过程中，最终的化学反应和受控结晶是同时进行的，前者是为了得到所需的产品，后者是为了得到所需的尺寸和形态。
7、工业中的化学反应过程往往涉及多步反应，其中试剂混合在一起以获得所需的产品。这些反应往往需要在特定的条件下进行，如温度、ph值范围、压力等。反应步骤结束后，还需要通过副产品或残留溶剂进行进一步的分离和提纯。固态材料的结晶工艺就是其中一种。
8、工业中的结晶工艺设计旨在控制晶体的大小、形状、纯度和多晶型。为了直接生产平均尺寸较小的晶体，需要采用能产生均匀高过饱和度(即高成核率)的分离技术
9、让这两个过程同时进行，可以避免单独的反应和重结晶步骤，这不仅增加了时间和成本，还需要额外的试剂和能源。
10、在化合物的生产过程中，生产小尺寸晶体对于改善和获得所需的性能非常重要。例如，对于药物化合物来说，改善药物的溶解速率、生物利用度和制片等特性，并避免额外的下游操作，如研磨以减小粒度。此外，许多新药的水溶性较低。据估计，在新发现的活性药物成分(api)中，约有一半不溶于水或溶解度很低。因此，解决生物药效率问题是制药业面临的一大挑战。
11、对水溶性较差的药物进行的研究表明，将粒度减小到亚微米范围可提高溶解率和生物利用率。此外，反应性结晶还能形成api特有的可变型多晶体。
12、微米到纳米级尺寸的金属、金属氧化物和金属盐颗粒应用广泛，包括(但不限于)催化剂、颜料、抛光剂、紫外线吸收剂和陶瓷。
13、金属盐水溶液在加热、加压或超临界水等条件下发生化学反应，可形成此类微粒。
14、这种金属盐在水溶液中发生反应的方法在成本和可行性方面比其他微/纳米粒子制造方法(如(但不限于)喷射研磨法)具有明显优势。这是因为这种反应方法和结晶可以作为一个连续过程进行。
15、然而，由于现有的反应器结构无法有效控制沉淀反应，导致反应器经常堵塞，对颗粒大小、形状和产品纯度的控制不足，因此很难利用现有方法在商业规模上进行此类反应工艺。
16、因此，反应器的设计，例如水和盐溶液的混合，对于所生产的纳米颗粒的尺寸和特性至关重要。
17、无机材料通常被认为是指非碳基材料，也可以使用反应结晶技术进行结晶。
18、欧洲专利申请no.3071320号(诺丁汉大学/普罗米修斯粒子)介绍了一种用于形成固体纳米颗粒的逆流混合反应器。该反应器包括一个带有内通道、第一入口、第二入口和出口的主体，内通道与第一入口相连。本体还具有一个从第二入口流出的外通道，其中外通道以90度角进入内通道，因此在使用时，混合反应器引入的第二流体与第一流体的流向垂直。反应器利用湍流混合，不使用膜。
技术实现思路
1、需要一种改进的反应结晶方法，即化学反应与受控结晶，以及改进的反应结晶设备。如果需要，该方法应能扩大规模，并可选择连续生产。
2、因此，本专利技术可以通过传统的反应技术，如盐向所需材料的沉淀，来扩大和/或连续生产小的非聚集固体颗粒。熟悉本领域的人都知道，化学反应中使用的试剂和溶剂会引起过饱和，从而实现材料的可控结晶。
3、我们惊奇地发现，膜乳化装置可用于产生液体反应物的层流混合，从而创造一个反应混合环境。
4、此外，我们还惊奇地发现，利用管状膜的横流膜乳化装置(axf)可适用于固体颗粒的反应生产。
5、根据本专利技术的第一方面，提供了一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括通过膜的第一种材料的溶液，所述膜限定了多个孔；以及控制第二液相的提供，其中所述第二液相包括第二种材料的溶液；使第一种材料和第二种材料反应生成包括第三种材料的溶液的第三液相；以及使第三液相过饱和以形成第三种材料的固体颗粒。
6、可以理解的是，当第一种材料的溶液通过膜并与第二种材料的溶液接触时，第一种材料和第二种材料之间会发生反应。
7、根据本专利技术的另一方面，提供了一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括第一种材料的溶液，沿第一流动方向流向膜，所述膜限定了多个孔；控制第二液相的提供，其中所述第二液相包括第二种材料的溶液，第二液相的引入与第一液相的引入基本垂直；使第一和第二种材料发生反应，生成包括第三种材料溶液的第三液相；以及使第三液相过饱和，形成第三种材料的固体颗粒。
8、本专利技术的方法可包括反应制备晶体状或无定形状或其组合的材料固体颗粒。
9、在本专利技术的一个方面，该方法包括反应制备材料的固体结晶颗粒。在本专利技术的另一方面，该方法包括反应制备材料的固体无定形颗粒。
10、根据本专利技术的另一方面，提供了一种反应制备第三种材料的固体颗粒的方法，所述方法包括通过在第二液相中分散第一液相，使第一液相与第二液相反应；
11、其中所述第一液相包括第一种材料的溶液，所述第二液相包括第二种材料的溶液；
12、所述方法包括控制将第一液相沿第一流动方向提供给膜，所述膜定义了多个孔；
13、以及控制将第二液相沿与第一流动方向的交叉流(axf)通过多个孔提供给膜，以反应形成第三种材料的溶液；以及
14、选择性地使第三种材料的溶液过饱和，以产生第三种材料的颗粒。
15、本领域技术人员可以理解，此处使用的术语“交叉流”应指基本垂直，即与第一流动方向成90度角，正负45度角。因此，根据本专利技术的这一方面，提供了一种如本文所述的方法，其中第二液相的"交叉流"与第一液相的流动方向成90度角，正负45度。
16、根据本专利技术的另一方面，提供了一种反应制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括在第二液相(包括第二种材料的溶液)中分散第一液相(包括第一种材料的溶液)；
17、其中所述方法使用一种横流反应混合装置；所述横流反应混合装置包括：
18、一个外管状套筒，其第一端设有一个第一入口；一个材料出口；以及一个第二入口，该第二入口远离第一入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括通过膜的第一种材料的溶液，所述膜定义了多个孔；以及控制第二液相的提供，其中所述第二液相包括第二种材料的溶液；使所述第一种材料和所述第二种材料发生反应以产生包括第三种材料的溶液的第三液相；以及使所述第三液相过饱和以形成所述第三种材料的固体颗粒。
2.一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括第一种材料的溶液，沿第一流动方向流向膜，所述膜限定了多个孔；以及
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括反应制备结晶形式或无定形形式或其组合形式的材料的固体颗粒。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括反应制备材料的固体结晶颗粒。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中所述方法包括反应制备材料的固体无定形颗粒。
6.一种反应制备第三种材料的固体颗粒的方法，所述方法包括通过在第二液相中分散第一液相，使第一液相与所述第二液相发生反应；
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第
8.一种反应制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括将包含第一种材料溶液的第一液相分散在包含第二种材料溶液的第二液相中；
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二液相的“交叉流”与所述第一液相的流动方向成90度的角度，正负45度角。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括制制备由两种或两种以上组分组成的一种以上材料的固体颗粒，例如作为共晶体。
11.根据前述权利要求任一项的方法，其中制备的反应性溶液(即反应后)包括一种或多种溶解的材料。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述溶解的材料包括一种或多种有机化合物，其可以包括例如药学活性化合物、生物活性剂、营养制品、聚合物等；金属-有机框架；或无机材料。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括反应性制备结晶形式或无定形形式或其组合的材料的固体颗粒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括材料的固体结晶颗粒的反应性制备。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括材料的固体无定形颗粒的反应性制备。
16.根据前述权利要求任一项的方法，其中溶解的制备材料(即反应后)包含低溶解度材料。
17.根据前述权利要求任一项的方法，其中制备的反应溶液(即反应后)包括溶解的材料，其中所述材料是有机化合物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述溶液包含一种或多种有机化合物，所述一种或多种有机化合物包含药学活性化合物或药物、生物活性剂、营养制品、聚合物等。
19.权利要求18的方法，其中所述溶液包含药学活性化合物。
20.权利要求19的方法，其中所述化合物具有低生物利用度。
21.权利要求1-16任一项的方法，其中所述制备的反应溶液(即反应后)包括溶解的材料，其中所述材料是无机材料。
22.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述溶液溶剂可另外包含一种或多种表面活性剂或助表面活性剂。
23.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂可以选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂中的一种或多种；及其组合。
24.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述装置包括插入件。
25.根据权利要求1-24任一项所述的方法，其中所述装置不包括插入件。
26.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述颗粒出口大体上在所述管状套筒的第二端处。
27.根据权利要求8所述的方法，其中所述颗粒出口大致在所述管状套筒的侧分支处。
28.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一入口是第二相第一入口，并且所述第二入口是第一相入口。
29.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一入口是第一相入口并且所述第二入口是第二相入口。
30.根据权利要求8所述的方法，其中管状膜位于外套筒内的中心位置，使得膜与套筒之间的间距包括一个环形空间，在管状膜周围任何一点的尺寸相等或基本相等。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述间距为约0.05至约10mm。
32.根据权利要求24所述的方法，其中所述插入件是锥形的。
33.根据权利要求24所述的方法，其中管状膜位于外套筒的中心位置，使膜与插入物之间的间...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括通过膜的第一种材料的溶液，所述膜定义了多个孔；以及控制第二液相的提供，其中所述第二液相包括第二种材料的溶液；使所述第一种材料和所述第二种材料发生反应以产生包括第三种材料的溶液的第三液相；以及使所述第三液相过饱和以形成所述第三种材料的固体颗粒。
2.一种制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括控制第一液相的提供，其中所述第一液相包括第一种材料的溶液，沿第一流动方向流向膜，所述膜限定了多个孔；以及
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括反应制备结晶形式或无定形形式或其组合形式的材料的固体颗粒。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括反应制备材料的固体结晶颗粒。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中所述方法包括反应制备材料的固体无定形颗粒。
6.一种反应制备第三种材料的固体颗粒的方法，所述方法包括通过在第二液相中分散第一液相，使第一液相与所述第二液相发生反应；
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二液相的“交叉流”与所述第一液相的流动方向成90度角，正负45度角。
8.一种反应制备材料固体颗粒的方法，所述方法包括将包含第一种材料溶液的第一液相分散在包含第二种材料溶液的第二液相中；
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二液相的“交叉流”与所述第一液相的流动方向成90度的角度，正负45度角。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括制制备由两种或两种以上组分组成的一种以上材料的固体颗粒，例如作为共晶体。
11.根据前述权利要求任一项的方法，其中制备的反应性溶液(即反应后)包括一种或多种溶解的材料。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述溶解的材料包括一种或多种有机化合物，其可以包括例如药学活性化合物、生物活性剂、营养制品、聚合物等；金属-有机框架；或无机材料。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括反应性制备结晶形式或无定形形式或其组合的材料的固体颗粒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括材料的固体结晶颗粒的反应性制备。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括材料的固体无定形颗粒的反应性制备。
16.根据前述权利要求任一项的方法，其中溶解的制备材料(即反应后)包含低溶解度材料。
17.根据前述权利要求任一项的方法，其中制备的反应溶液(即反应后)包括溶解的材料，其中所述材料是有机化合物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述溶液包含一种或多种有机化合物，所述一种或多种有机化合物包含药学活性化合物或药物、生物活性剂、营养制品、聚合物等。
19.权利要求18的方法，其中所述溶液包含药学活性化合物。
20.权利要求19的方法，其中所述化合物具有低生物利用度。
21.权利要求1-16任一项的方法，其中所述制备的反应溶液(即反应后)包括溶解的材料，其中所述材料是无机材料。
22.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述溶液溶剂可另外包含一种或多种表面活性剂或助表面活性剂。
23.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂可以选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂中的一种或多种；及其组合。
24.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述装置包括插入件。
25.根据权利要求1-24任一项所述的方法，其中所述装置不包括插入件。
26.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述颗粒出口大体上在所述管状套筒的第二端处。
27.根据权利要求8所述的方法，其中所述颗粒出口大致在所述管状套筒的侧分支处。
28.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一入口是第二相第一入口，并且所述第二入口是第一相入口。
29.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一入口是第一相入口并且所述第二入口是第二相入口。
30.根据权利要求8所述的方法，其中管状膜位于外套筒内的中心位置，使得膜与套筒之间的间距包括一个环形空间，在管状膜周围任何一点的尺寸相等或基本相等。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述间距为约0.05至约10mm。
32.根据权利要求24所述的方法，其中所述插入件是锥形的。
33.根据权利要求24...
【专利技术属性】
技术研发人员：马特·贝内特，埃琳娜·贝韦尼乌，亚历克斯·科尔，大卫·海沃德，
申请(专利权)人：微孔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。