一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置，該裝置包括發(fā)生器本體和三相管道，發(fā)生器本體各部件之間通過凸臺、凹孔過盈密封配裝，三相管道插入發(fā)生器本體形成同軸裝置，在裝置中注入溶液體系產(chǎn)生雙重乳粒。本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置采用同軸剪切方式，成功制備了內(nèi)徑800μm~1000μm、壁厚50μm~300μm單分散的水包油包水的雙重乳粒。通過改變?nèi)喙艿赖某叽?，能夠制備?nèi)徑200μm~3000μm的雙重乳粒；通過改變?nèi)喙艿赖挠H疏水性能，還能夠制備油包水包油的雙重乳液。本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置操作簡單適用范圍廣，易清洗，控制精度高，可有效解決目前乳液微封裝發(fā)制備毫米級聚合物微球中直徑、壁厚不可控的問題。
【專利說明】
一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微流體應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在ICF研究中，常采用聚合物微球作為靶丸燃料容器，聚合物微球的直徑從幾百微 米到幾毫米。通常采用乳液法制備聚合物微球，即先生成W/0/W的雙重乳液，再除去0相的有 機溶劑，得到固化的聚合物球殼，聚合物微球直徑一般在幾百微米至幾毫米。常用的制備雙 重乳液的方法有機械攪拌法和微流體控制法。機械攪拌法制備的雙重乳液尺寸分布寬、試 劑使用量大，不適合精密控制。微流體技術(shù)是上世紀(jì)90年代發(fā)展的一種制備多重乳液的方 法，根據(jù)微流體技術(shù)產(chǎn)生液滴的方式可以分為T型剪切、平行剪切和匯聚剪切式微流體裝 置。Chun-Xia Zhao和Minseok Seo等研究了兩相流體中T型剪切、平行剪切、匯聚剪切、膜乳 化等方式的作用機理，分析了相參數(shù)的影響，得到了各種形態(tài)的小尺寸單分散的W/0單乳 液;Rhutesh K. Shah等利用同軸剪切方式，制備了單重、雙重、多重乳液。但是通常的微流體 技術(shù)制備的乳液尺寸較小，在微納米級，主要用于生物、醫(yī)藥、化工、石油等領(lǐng)域。
[0003] 目前，亟需一種能夠制備毫米級單分散的雙重乳粒的發(fā)生裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置。
[0005] 本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置，其特點是，包括發(fā)生器本體和三相管道， 三相管道插入發(fā)生器本體形成同軸裝置。
[0006] 所述的發(fā)生器本體包括上端片、上圓筒、圓柱、下圓筒、下端片，從上至下依次疊 加，部件之間通過凸臺和凹孔的過盈密封配裝;配裝后，所述的上端片和圓柱之間有中間相 溶液池、圓柱和下端片之間有外相溶液池;所述的上端片中心垂直開內(nèi)相出液口，圓柱中心 垂直開中間相出液口，下端片中心垂直開外相出液口；內(nèi)相出液口、中間相出液口和外相出 液口同軸，內(nèi)徑依次增加;所述的上圓筒側(cè)面水平開中間相進(jìn)液口，下圓筒側(cè)面水平開外相 進(jìn)液口。
[0007] 所述的三相管道包括內(nèi)相管道、中間相管道和外相管道;所述的內(nèi)相管道的外徑 為Dl;所述的中間相管道的內(nèi)徑為d2,外徑為D2;所述的外相管道的內(nèi)徑為d3;Dl<d2<D2 <d3;配裝時，所述的內(nèi)相管道插入內(nèi)相出液口，中間相管道插入中間相出液口，外相管道 插入外相出液口，出液口和管道之間過盈密封配裝。
[0008] 所述的上端片、上圓筒、圓柱、下圓筒、下端片的材料采用聚四氟乙烯，內(nèi)相管道、 中間相管道和外相管道的材料為玻璃。聚四氟乙烯材料能耐有機溶劑腐蝕，具有微彈性，能 夠利用過盈配合實現(xiàn)密封，玻璃易于進(jìn)行表面親疏水處理，耐有機溶劑腐蝕。
[0009] 所述的內(nèi)相管道和外相管道經(jīng)TECH-O試劑親水處理，中間相管道經(jīng)十八烷基三甲 氧基硅烷疏水處理。
[0010]所述的內(nèi)相管道和外相管道還可經(jīng)十八烷基三甲氧基硅烷疏水處理，中間相管道 經(jīng)十八烷基三甲氧基硅烷疏水水處理。
[0011]溶液體系流經(jīng)本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置產(chǎn)生雙重乳粒，溶液體系包 括內(nèi)相溶液、中間相溶液和外相溶液；由于Dl<d2<D2<d3,內(nèi)相管道、中間相管道和外相 管道中留有縫隙，內(nèi)相溶液進(jìn)入內(nèi)相管道，中間相溶液通過中間相進(jìn)液口流入中間相溶液 池后進(jìn)入中間相管道，外相溶液通過外相進(jìn)液口流入外相溶液池后進(jìn)入外相管道。通過改 變01、(12、02、(13能夠產(chǎn)生不同尺寸的雙重乳粒。
[0012] 通過拆卸、清洗上端片、上圓筒、圓柱、下圓筒、下端片可實現(xiàn)三孔同軸式雙重乳粒 發(fā)生裝置的重復(fù)使用。
[0013] 本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置的工作過程如下： a. 設(shè)定流速，設(shè)定內(nèi)相溶液的流速范圍為2 ml/h~5ml/h、中間相溶液的流速范圍為2 ml/h~5ml/h，外相溶液的流速范圍為600 ml/h~1500ml/h; b. 進(jìn)樣，按外相溶液、中間相溶液、內(nèi)相溶液的順序，依次向外相管道輸入外相溶液、中 間相管道輸入中間相溶液、內(nèi)相管道輸入內(nèi)相溶液； c. 收集，在外相管道的出口處收集產(chǎn)生的雙重乳粒。
[0014] 本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置能夠產(chǎn)生單分散大直徑雙重乳粒，該裝置 采用同軸剪切方式，成功制備了內(nèi)徑800μπι~1000μπι、壁厚50μL?~300μπι單分散的水/PAMS-FB/ PVA、水/PS-FB/PVA、水/DPS-FB/PVA的水包油包水的雙重乳粒。通過改變?nèi)喙艿赖某叽纾?能夠制備內(nèi)徑200μπι~3000μπι的雙重乳粒;通過改變?nèi)喙艿赖挠H疏水性能，還能夠制備油 包水包油(01/W/02)的雙重乳液。本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置操作簡單適用范 圍廣，易清洗，控制精度高，可有效解決目前乳液微封裝發(fā)制備毫米級聚合物微球中直徑、 壁厚不可控的問題。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置裝配圖； 圖中，1.上端片2.上圓筒3.圓柱4.下圓筒5.下端片6.內(nèi)相出液口 7.中間相進(jìn)液 口 8.中間相出液口 9.外相進(jìn)液口 10.外相出液口 11.內(nèi)相管道12.中間相管道13.外 相管道14.中間相溶液池15.外相溶液池。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0017] 實施例！ 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置，包括發(fā)生器本體和三相管 道，三相管道插入發(fā)生器本體形成同軸裝置。
[0018] 所述的發(fā)生器本體包括上端片1、上圓筒2、圓柱3、下圓筒4、下端片5,從上至下依 次疊加，部件之間通過凸臺和凹孔的過盈密封配裝;配裝后，所述的上端片1和圓柱3之間有 中間相溶液池14、圓柱3和下端片5之間有外相溶液池15;所述的上端片1中心垂直開內(nèi)相出 液口6，圓柱3中心垂直開中間相出液口 8，下端片5中心垂直開外相出液口 10;內(nèi)相出液口 6、 中間相出液口 8和外相出液口 10同軸，內(nèi)徑依次增加;所述的上圓筒2側(cè)面水平開中間相進(jìn) 液口 7，下圓筒4側(cè)面水平開外相進(jìn)液口 9。
[0019]所述的三相管道包括內(nèi)相管道11、中間相管道12和外相管道13;所述的內(nèi)相管道 11的外徑為Dl;所述的中間相管道12的內(nèi)徑為d2,外徑為D2;所述的外相管道13的內(nèi)徑為 d3;Dl<d2<D2<d3;配裝時，所述的內(nèi)相管道11插入內(nèi)相出液口6,中間相管道12插入中間 相出液口8,外相管道13插入外相出液口 10,出液口和管道之間過盈密封配裝。
[0020] 溶液體系流經(jīng)本發(fā)明的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置產(chǎn)生雙重乳粒。
[0021] 內(nèi)相管道11和外相管道13經(jīng)TECH-90試劑親水處理，中間相管道12經(jīng)十八烷基三 甲氧基硅烷疏水處理，內(nèi)相溶液為蒸餾水、中間相溶液為聚-α-甲基苯乙烯的氟苯溶液、外 相溶液為聚乙烯醇水溶液。
[0022]內(nèi)相管道11的外徑為500μπι，中間相管道12的內(nèi)徑為750μπι，外徑為ΙΟΟΟμπι，外相管 道13的內(nèi)徑范圍為2200μηι。
[0023] 內(nèi)相溶液流速為3 .5ml/h、5 ml/h、800 ml/h，產(chǎn)生內(nèi)徑880μπι、壁厚170μπι的水包 油包水雙重乳粒。
[0024] 通過改變中間相管道外徑和外相管道內(nèi)徑及三相流速參數(shù)，能夠制備不同尺寸的 水包油包水雙重乳粒，具體參數(shù)見表1中的實施例2-7。
[0025] 實施例8 實施例8與實施例1的三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別在于內(nèi)相 管道11和外相管道13經(jīng)十八烷基三甲氧基硅烷疏水處理，中間相管道12經(jīng)十八烷基三甲氧 基硅烷疏水水處理，內(nèi)相溶液為硅油、中間相溶液為正硅酸乙酯水解物和外相溶液為硅油， 內(nèi)相溶液流速為2 .5ml/h、3ml/h、700 ml/h，產(chǎn)生內(nèi)徑820μπι、壁厚160μπι的油包水包油 雙重乳粒。
[0026] 表 1
本發(fā)明不局限于上述【具體實施方式】，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng) 過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置，其特征在于，包括發(fā)生器本體和三相管道，三相 管道插入發(fā)生器本體形成同軸裝置； 所述的發(fā)生器本體包括上端片（1)、上圓筒(2)、圓柱(3)、下圓筒(4)、下端片（5)，從上 至下依次疊加，部件之間通過凸臺和凹孔的過盈密封配裝;配裝后，所述的上端片（1)和圓 柱(3)之間有中間相溶液池（14)、圓柱(3)和下端片(5)之間有外相溶液池（15);所述的上端 片（1)中心垂直開內(nèi)相出液口（6)，圓柱3中心垂直開中間相出液口（8)，下端片(5)中心垂直 開外相出液口（ 1 〇 );內(nèi)相出液口（ 6 )、中間相出液口（ 8 )和外相出液口（ 10 )同軸，內(nèi)徑依次增 加;所述的上圓筒(2)側(cè)面水平開中間相進(jìn)液口（7)，下圓筒(4)側(cè)面水平開外相進(jìn)液口（9); 所述的三相管道包括內(nèi)相管道（11)、中間相管道（12)和外相管道（13);所述的內(nèi)相管 道（11)的外徑為D1;所述的中間相管道（12)的內(nèi)徑為d2,外徑為D2;所述的外相管道（13)的 內(nèi)徑為d3;Dl<d2<D2<d3;配裝時，所述的內(nèi)相管道（11)插入內(nèi)相出液口（6)，中間相管道 (12)插入中間相出液口（8)，外相管道（13)插入外相出液口（10)，出液口和管道之間過盈密 封配裝； 所述的內(nèi)相管道（11)和外相管道（13)經(jīng)TECH-90試劑親水處理，中間相管道（12)經(jīng)十 八烷基三甲氧基硅烷疏水處理； 所述的內(nèi)相管道（11)和外相管道（13)經(jīng)十八烷基三甲氧基硅烷疏水處理，中間相管道 (12)經(jīng)十八烷基三甲氧基硅烷疏水處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三孔同軸式雙重乳粒發(fā)生裝置，其特征在于，所述的上端 片（1)、上圓筒(2)、圓柱(3)、下圓筒(4)、下端片(5)的材料采用聚四氟乙烯，內(nèi)相管道(11)、 中間相管道(12)和外相管道(13)的材料為玻璃。
【文檔編號】B01J13/02GK106040115SQ201610516579
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】陳素芬, 劉梅芳, 付志兵, 李波, 漆小波, 史瑞廷, 張占文, 劉楊, 劉一楊, 蘇琳, 初巧妹, 李潔, 李婧, 黃勇
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心