CN106040115B - 一种三孔同轴式双重乳粒发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三孔同轴式双重乳粒发生装置，该装置包括发生器本体和三相管道，发生器本体各部件之间通过凸台、凹孔过盈密封配装，三相管道插入发生器本体形成同轴装置，在装置中注入溶液体系产生双重乳粒。本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置采用同轴剪切方式，成功制备了内径800μm~1000μm、壁厚50μm~300μm单分散的水包油包水的双重乳粒。通过改变三相管道的尺寸，能够制备内径200μm~3000μm的双重乳粒；通过改变三相管道的亲疏水性能，还能够制备油包水包油的双重乳液。本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置操作简单适用范围广，易清洗，控制精度高，可有效解决目前乳液微封装发制备毫米级聚合物微球中直径、壁厚不可控的问题。
Description
技术领域
本发明属于微流体应用领域，具体涉及一种三孔同轴式双重乳粒发生装置。
背景技术
在ICF研究中，常采用聚合物微球作为靶丸燃料容器，聚合物微球的直径从几百微米到几毫米。通常采用乳液法制备聚合物微球，即先生成W/O/W的双重乳液，再除去O相的有机溶剂，得到固化的聚合物球壳，聚合物微球直径一般在几百微米至几毫米。常用的制备双重乳液的方法有机械搅拌法和微流体控制法。机械搅拌法制备的双重乳液尺寸分布宽、试剂使用量大，不适合精密控制。微流体技术是上世纪90年代发展的一种制备多重乳液的方法，根据微流体技术产生液滴的方式可以分为T型剪切、平行剪切和汇聚剪切式微流体装置。Chun-Xia Zhao和Minseok Seo等研究了两相流体中T型剪切、平行剪切、汇聚剪切、膜乳化等方式的作用机理，分析了相参数的影响，得到了各种形态的小尺寸单分散的W/O单乳液；Rhutesh K.Shah等利用同轴剪切方式，制备了单重、双重、多重乳液。但是通常的微流体技术制备的乳液尺寸较小，在微纳米级，主要用于生物、医药、化工、石油等领域。
目前，亟需一种能够制备毫米级单分散的双重乳粒的发生装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三孔同轴式双重乳粒发生装置。
本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置，其特点是，包括发生器本体和三相管道，三相管道插入发生器本体形成同轴装置。
所述的发生器本体包括上端片、上圆筒、圆柱、下圆筒、下端片，从上至下依次叠加，部件之间通过凸台和凹孔的过盈密封配装；配装后，所述的上端片和圆柱之间有中间相溶液池、圆柱和下端片之间有外相溶液池；所述的上端片中心垂直开内相出液口，圆柱中心垂直开中间相出液口，下端片中心垂直开外相出液口；内相出液口、中间相出液口和外相出液口同轴，内径依次增加；所述的上圆筒侧面水平开中间相进液口，下圆筒侧面水平开外相进液口。
所述的三相管道包括内相管道、中间相管道和外相管道；所述的内相管道的外径为D1；所述的中间相管道的内径为d2，外径为D2；所述的外相管道的内径为d3；D1＜d2＜D2＜d3；配装时，所述的内相管道插入内相出液口，中间相管道插入中间相出液口，外相管道插入外相出液口，出液口和管道之间过盈密封配装。
所述的上端片、上圆筒、圆柱、下圆筒、下端片的材料采用聚四氟乙烯，内相管道、中间相管道和外相管道的材料为玻璃。聚四氟乙烯材料能耐有机溶剂腐蚀，具有微弹性，能够利用过盈配合实现密封，玻璃易于进行表面亲疏水处理，耐有机溶剂腐蚀。
所述的内相管道和外相管道经TECH-0试剂亲水处理，中间相管道经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理。
所述的内相管道和外相管道还可经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理，中间相管道经十八烷基三甲氧基硅烷疏水水处理。
溶液体系流经本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置产生双重乳粒，溶液体系包括内相溶液、中间相溶液和外相溶液；由于D1＜d2＜D2＜d3，内相管道、中间相管道和外相管道中留有缝隙，内相溶液进入内相管道，中间相溶液通过中间相进液口流入中间相溶液池后进入中间相管道，外相溶液通过外相进液口流入外相溶液池后进入外相管道。通过改变D1、d2、D2、d3能够产生不同尺寸的双重乳粒。
通过拆卸、清洗上端片、上圆筒、圆柱、下圆筒、下端片可实现三孔同轴式双重乳粒发生装置的重复使用。
本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置的工作过程如下：
a.设定流速，设定内相溶液的流速范围为2 ml/h ~5ml/h、中间相溶液的流速范围为2 ml/h ~5ml/h，外相溶液的流速范围为600 ml/h ~1500ml/h；
b.进样，按外相溶液、中间相溶液、内相溶液的顺序，依次向外相管道输入外相溶液、中间相管道输入中间相溶液、内相管道输入内相溶液；
c.收集，在外相管道的出口处收集产生的双重乳粒。
本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置能够产生单分散大直径双重乳粒，该装置采用同轴剪切方式，成功制备了内径800μm~1000μm、壁厚50μm~300μm单分散的水/PAMS-FB/PVA、水/PS-FB/PVA、水/DPS-FB/PVA的水包油包水的双重乳粒。通过改变三相管道的尺寸，能够制备内径200μm ~3000μm的双重乳粒；通过改变三相管道的亲疏水性能，还能够制备油包水包油(O1/W/O2)的双重乳液。本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置操作简单适用范围广，易清洗，控制精度高，可有效解决目前乳液微封装发制备毫米级聚合物微球中直径、壁厚不可控的问题。
附图说明
图1为本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置结构图；
图2为本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置装配图；
图中，1.上端片 2.上圆筒 3.圆柱 4.下圆筒 5.下端片 6.内相出液口 7.中间相进液口 8.中间相出液口 9.外相进液口 10.外相出液口 11.内相管道 12.中间相管道13.外相管道 14. 中间相溶液池 15. 外相溶液池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
如图1、图2所示，本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置，包括发生器本体和三相管道，三相管道插入发生器本体形成同轴装置。
所述的发生器本体包括上端片1、上圆筒2、圆柱3、下圆筒4、下端片5，从上至下依次叠加，部件之间通过凸台和凹孔的过盈密封配装；配装后，所述的上端片1和圆柱3之间有中间相溶液池14、圆柱3和下端片5之间有外相溶液池15；所述的上端片1中心垂直开内相出液口6，圆柱3中心垂直开中间相出液口8，下端片5中心垂直开外相出液口10；内相出液口6、中间相出液口8和外相出液口10同轴，内径依次增加；所述的上圆筒2侧面水平开中间相进液口7，下圆筒4侧面水平开外相进液口9。
所述的三相管道包括内相管道11、中间相管道12和外相管道13；所述的内相管道11的外径为D1；所述的中间相管道12的内径为d2，外径为D2；所述的外相管道13的内径为d3；D1＜d2＜D2＜d3；配装时，所述的内相管道11插入内相出液口6，中间相管道12插入中间相出液口8，外相管道13插入外相出液口10，出液口和管道之间过盈密封配装。
溶液体系流经本发明的三孔同轴式双重乳粒发生装置产生双重乳粒。
内相管道11和外相管道13经TECH-90试剂亲水处理，中间相管道12经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理，内相溶液为蒸馏水、中间相溶液为聚-α-甲基苯乙烯的氟苯溶液、外相溶液为聚乙烯醇水溶液。
内相管道11的外径为500μm，中间相管道12的内径为750μm，外径为1000μm，外相管道13的内径范围为2200μm。
内相溶液流速为3 .5ml/h、5 ml/h、800 ml/h，产生内径880μm、壁厚170μm的水包油包水双重乳粒。
通过改变中间相管道外径和外相管道内径及三相流速参数，能够制备不同尺寸的水包油包水双重乳粒，具体参数见表1中的实施例2-7。
实施例8
实施例8与实施例1的三孔同轴式双重乳粒发生装置结构基本相同，主要区别在于内相管道11和外相管道13经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理，中间相管道12经十八烷基三甲氧基硅烷疏水水处理，内相溶液为硅油、中间相溶液为正硅酸乙酯水解物和外相溶液为硅油，
内相溶液流速为2 .5ml/h、3ml/h、700 ml/h，产生内径820μm、壁厚160μm的油包水包油双重乳粒。
表1
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种三孔同轴式双重乳粒发生装置，其特征在于，包括发生器本体和三相管道，三相管道插入发生器本体形成同轴装置；
所述的发生器本体包括上端片 （1）、上圆筒（2）、圆柱（3）、下圆筒（4）、下端片（5），从上至下依次叠加，部件之间通过凸台和凹孔的过盈密封配装；配装后，所述的上端片（1）和圆柱（3）之间有中间相溶液池（14）、圆柱（3）和下端片（5）之间有外相溶液池（15）；所述的上端片（1）中心垂直开内相出液口（6），圆柱（3）中心垂直开中间相出液口（8），下端片（5）中心垂直开外相出液口（10）；内相出液口（6）、中间相出液口（8）和外相出液口（10）同轴，内径依次增加；所述的上圆筒（2）侧面水平开中间相进液口（7），下圆筒（4）侧面水平开外相进液口（9）；
所述的三相管道包括内相管道（11）、中间相管道（12）和外相管道（13）；所述的内相管道（11）的外径为D1；所述的中间相管道（12）的内径为d2，外径为D2；所述的外相管道（13）的内径为d3；D1＜d2＜D2＜d3；配装时，所述的内相管道（11）插入内相出液口（6），中间相管道（12）插入中间相出液口（8），外相管道（13）插入外相出液口（10），出液口和管道之间过盈密封配装；
所述的内相管道（11）和外相管道（13）经TECH-90试剂亲水处理，中间相管道（12）经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理；
或者所述的内相管道（11）和外相管道（13）经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理，中间相管道（12）经十八烷基三甲氧基硅烷疏水处理；
所述的上端片（1）、上圆筒（2）、圆柱（3）、下圆筒（4）、下端片（5）的材料采用聚四氟乙烯，内相管道（11）、中间相管道（12）和外相管道（13）的材料为玻璃；
所述的内相管道（ 11） 的外径为500μm，中间相管道（ 12） 的内径为750μm，外径为1000μm，外相管道（13）的内径为2200μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181009 |