CN103736432B

CN103736432B - 基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法

Info

Publication number: CN103736432B
Application number: CN201410006195.0A
Authority: CN
Inventors: 葛丽芹; 彭昊; 徐泽英
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: CN103736432A

Abstract

本发明公开了一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，利用空气、聚丙烯腈溶液、硅油通过双T通道微流控装置制备聚丙烯腈气泡微球。这种聚丙烯腈气泡制备使得聚丙烯腈微球的制备更加简化，提高了效率。制备方法是使用蠕动泵分别推动空气、聚丙烯腈溶液、硅油，通过调节三相流速，形成聚丙烯腈气泡双重乳液，再进行固化、干燥后得到聚丙烯腈气泡微球。与之前的聚丙烯腈微球制备相比较，聚丙烯腈气泡微球的固化和干燥步骤简单，缩短了生产时间，提高了生产效率。

Description

基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，这种方法制备的聚丙烯腈气泡进一步简化了聚丙烯腈靶丸制备过程，属于聚合物空心微球制备的技术领域。

背景技术

聚合物空心微球是当前的研究热点，其可以做到相当大的直径分布范围，而且其每层的材料和厚度都可以改变，因此其应用范围越来越广。目前有机聚合物空心微球已广泛应用于涂料、建材、化工、造纸、化妆品、皮革等行业，同时在航空航天、航海、药物控制释放、基因治疗、生物活性分子保护、催化剂载体等领域具有非常广阔的应用前景。

微流控技术，是采用微米级的通道对微量(10^-9-10^-18L)液体进行控制的技术。近年国内外大量的研究者采取微流控技术，成功地设计加工了多种结构的微通道系统，用来制备微球，极大地扩展了微流体技术的应用范围。基于微流控技术的微通道乳化装置具有下面的特点：

1)液滴尺寸易于调节，具有高单分散性，液滴大小的标准差(CV)一般小于5％；

2)微滴体积小，范围变化从几百纳升到几纳升；

3)能够对不同性质的化学、生物样品实现封装。

与传统的制备方法相比，微流控方法制得的靶丸单分散性好、同心度和球形度高，且制备效率高、装置简单，易于对单个液滴进行控制。

研究显示，利用基于微乳液技术设计的双重微乳液生成装置，通过两步乳化制备出双重乳液，再固化乳液并去除内部溶剂，便制备出直径、壁厚可控、同心度较好的聚丙烯腈空心微球。（基于微流控装置制备聚丙烯腈靶用微胶囊，《强激光与粒子束》，2013,8（25），1979-1983）

本发明拟采用微流控技术，搭建双T通道制备空气/聚丙烯腈/硅油的微球。

发明内容

本发明旨在进一步简化聚丙烯腈气泡的制备，通过微流体装置制备出聚丙烯腈气泡，采用空气作为内相，无需去除内部溶剂，有效地简化了制备方法，提高了制备效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，使用空气作为内相，聚丙烯腈溶液剪切空气形成连续单个的气泡，然后再经由硅油剪切形成连续单分散的乳液，再通过固化、干燥、去除微球表面的硅油，最终制备聚丙烯腈气泡微球。

所述的聚丙烯腈溶液是以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂配置的浓度为180g/L的聚丙烯腈溶液，在该聚丙烯腈溶液中再加入体积比为10%的表面活性剂。

所述的表面活性剂为甲基三辛基氯化铵。

进一步地，所述方法的具体步骤如下：

1）将空气、聚丙烯腈溶液、硅油吸入不同的注射器内，将注射器分别连接微通道乳化系统的三相入口，使用蠕动泵调节三相的流速，三相流速达到平衡产生聚丙烯腈气泡微球的双重乳液；

2）收集上述乳液进行固化；

3）将上述固化后的聚丙烯腈气泡微球干燥处理，去除微球表面的硅油。

本发明利用空气、聚丙烯腈、硅油通过双T通道装置的微流控装置制备聚丙烯腈气泡微球，具有以下优点：

1）采用空气作为内相，原料易得，节约了生产成本。

2）相比目前聚丙烯腈微球制备其干燥过程更加简单、便捷，无需置换出内部的溶剂，大大缩短了制备所需时间。

3）制备出的气泡微球具有良好的稳定性，能够在室温条件下长时间储存。

4）制备装置简单，不需要特殊的设备。

附图说明

图1是通过双T通道微流控装置得到的聚丙烯腈气泡双重乳液。

图2是制备的聚丙烯腈气泡微球电镜图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行进一步说明。

一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，制备方法如下：

1）用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)配置聚丙烯腈溶液，并加入表面活性剂：30mL的DMF+5.4g的聚丙烯腈+3mL表面活性剂甲基三辛基氯化铵，使用电磁搅拌器进行约6~8h搅拌，直至充分搅拌均匀。

2）使用PEEK管道及T型通道搭建双T通道微流控装置，双T通道是指设计两个T型通道，第一个T型通道的出口是第二个T型通道的入口。

3）分别将空气、聚丙烯腈溶液、500cst硅油吸入注射器内，使用蠕动泵调节三相的流速，空气与聚丙烯腈溶液在第一个T型通道形成G/W（空气/聚丙烯腈）微乳液，再通过第二个T型通道形成G/W/O（空气/聚丙烯腈/硅油）双重微乳液；由于三相中任一相流速的不同都对双重乳液的形成有影响，故需三相流速达到一个平衡，直至产生聚丙烯腈气泡双重乳液。

4）收集聚丙烯腈气泡双重乳液至烧瓶并进行固化，在室温条件下使用旋转蒸发仪进行约24h的旋转固化。

5）将固化后的聚丙烯腈气泡微球干燥处理，直接用乙醇去除微球表面的硅油即可。

Claims

1.一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，其特征在于，使用空气作为内相，聚丙烯腈溶液剪切空气形成连续单个的气泡，然后再经由硅油剪切形成连续单分散的乳液，再通过固化、干燥、去除微球表面的硅油，最终制备聚丙烯腈气泡微球；

所述方法具体步骤如下：

1)将空气、聚丙烯腈溶液、硅油吸入不同的注射器内，将注射器分别连接微通道乳化系统的三相入口，使用蠕动泵调节三相的流速，三相流速达到平衡产生聚丙烯腈气泡微球的双重乳液；

2)收集上述乳液进行固化；

3)将上述固化后的聚丙烯腈气泡微球干燥处理，去除微球表面的硅油。

2.根据权利要求1所述的一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯腈溶液是以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂配置的浓度为180g/L的聚丙烯腈溶液，在该聚丙烯腈溶液中再加入体积比为10％的表面活性剂。

3.根据权利要求2所述的一种基于微流体装置的聚丙烯腈气泡制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为甲基三辛基氯化铵。