CN107353429A - 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法 - Google Patents

利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107353429A
CN107353429A CN201710600209.5A CN201710600209A CN107353429A CN 107353429 A CN107353429 A CN 107353429A CN 201710600209 A CN201710600209 A CN 201710600209A CN 107353429 A CN107353429 A CN 107353429A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow microsphere
flow field
aqueous phase
polymer hollow
dimensional random
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710600209.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107353429B (zh
Inventor
陈强
陈素芬
潘大伟
刘梅芳
漆小波
李波
张占文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201710600209.5A priority Critical patent/CN107353429B/zh
Publication of CN107353429A publication Critical patent/CN107353429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107353429B publication Critical patent/CN107353429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06Polystyrene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,利用三维无规流场制备高同心度、球形度的聚合物空心微球。该方法采用聚四氟半透明材料加工成球形容器,利用四轴旋转仪器搭载该球形容器,通过调整主动轴转速,实现稳定且取向无规则的流场。将该流场与W1/O/W2复合乳粒固化相结合,提高内水相液滴与中间层薄膜同心化能力以及球形调整能力。该高同心度、高几何球形的聚合物空心微球可用于激光惯性约束聚变物理实验。

Description

利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法
技术领域
本发明属于聚合物加工成型领域,具体涉及一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法。
背景技术
随着煤炭、石油、天然气三大传统化石燃料的日益枯竭,人们把目光越来越多的投向新能源的开发,其中核能资源被认为是最具有潜力的新能源。核能源的利用方式有两种:一种是重核元素的裂变另一种是轻核元素的聚变。其中,核裂变在生产中已得到实际应用,但是核裂变反应中,裂变燃料在自然界中的储量并不多,且裂变燃料具有放射性和危险性,因此核裂变的优势无法完全发挥出来。相比之下,核聚变优势明显,其燃料在自然界储量丰富且为绿色燃料,更为重要的是聚变能释放比裂变更高的能量。因此,实现受控核聚变对整个人类社会都具有极其重要的意义。目前,最有希望实现可控核聚变的方式是惯性约束聚变(ICF)。ICF是通过内爆对核燃料进行压缩,利用内爆运动的惯性对高温高密度态的核燃料进行约束,以实现热核聚变从而获取聚变能的一种方法。
成功实现上述过程的条件是对核燃料的对称压缩,而流体力学不稳定性对此构成了最大的威胁,由于流体力学不稳定性产生不对称压缩,引起核燃料与推进层之间的混合,降低燃料区的温度,导致压缩效率的降低甚至点火失败。ICF物理实验对燃料容器的几何形状以及表面光洁度具有近乎严苛的要求。聚合物空心微球作为制备燃料容器的模板,其几何形状和表面光洁度直接影响燃料容器几何形状和表面光洁度。
目前,采用基于微流控技术的乳液微封装法制备聚合物空心微球。在微流控制备W1/O/W2乳粒的过程中,将内水相W1注入油相O中,形成油包水(W1/O)液滴,再利用外水相W2将W1/O乳粒冲刷形成W1/O/W2双重乳粒,利用固化容器收集双重乳粒,进行固化得到微球,但是现有的固化方法得到的聚合物空心微球的球形化程度差、壁厚不均匀,并且很大部分均有裂纹产生。这些有裂纹聚苯乙烯类空心微球的表面粗糙度会增大、力学性能会降低、应用领域将变窄。
双重乳液油相薄膜在固化过程中前期为具有牛顿流体特征的粘性有机溶液;固化过程中有机溶剂不断挥发,形成具有非牛顿流体特征的粘性高分子凝胶;最后形成具有固体特征的弹性高分子薄膜。为减弱常规固化流场方式中外水相流场对双重乳粒的剪切变形作用,使外水相流场对双重乳液的剪切作用较小,乳粒在流场中产生的非球形化和非同心化可以完全恢复,实现固化聚合物微球的同心化,采用盛满外水相W2的半球形容器接收W1/O/W2,将两个半球通过螺纹合闭,形成装满W2相和W1/O/W2乳粒的固化容器,将球形容器固定于四轴旋转研磨仪上,调节转速与转向频率,实现无轨旋转方式下的乳粒固化,得到最终高同心度的聚合物微球。该四轴研磨仪有四个转动轴,四轴研磨仪工作时,四轴中的任意两个为主动轴,其他两个为从动轴,四轴保持转速相同,使得球形容器可固定在四周之间;设定固定的转换周期实现四周随机转换,进而可实现固化过程中的无轨旋转。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;
步骤二、利用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器封装形成球形容器;
步骤四、将球形容器置于四轴研磨仪上,开启四轴研磨仪,带动球形容器无规旋转,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,去除内水相,得到聚合物空心微球。
优选的是,所述半球形容器的尺寸为外径为5~6cm,内径为3~4cm,容器壁厚为0.5~1.5cm。
优选的是,所述W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒W1/O/W2复合乳粒的产生过程中,W1内水相为蒸馏水;O油相为浓度为8wt%~18wt%的聚苯乙烯类聚合物溶液;W2外水相为聚丙烯酸水溶液或聚乙烯醇水溶液,浓度为0.04wt%~4wt%。
优选的是,所述聚苯乙烯类聚合物溶液为聚苯乙烯,聚α甲基苯乙烯,氘代聚苯乙烯溶液中的任意一种,聚苯乙烯类聚合物溶液中采用的溶剂为苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氟苯中的任意一种。
优选的是,所述四轴研磨仪的主动轴转速为30~300rpm,随机转变频率为10~20s。
优选的是,所述W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒的内径为1800μm~2100μm,外径为2300μm~2600μm。
优选的是,所述步骤五中,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为40~60℃。
优选的是,所述聚合物空心微球的球壳外径为1900μm~2100μm,壁厚为20μm~30μm。
优选的是,所述步骤五中,干燥采用冷冻干燥,其过程为:将冲洗后的聚合物微球置于真空冷冻干燥机内进行预冷冻,设定预冷冻温度为-10~-15℃,干燥机内温度下降的速度为1~2℃/min,到达设定温度后保温1~2小时;然后进行抽真空处理,使干燥机内的气压介于20~50Pa,且将干燥机的干燥温度设定在-60~-80℃,保温2~3小时;保持干燥机的真空压力,开启干燥机的加热装置,使干燥温度以0.5~2℃/min的速度上升到50~70℃,保温1~2小时;停止抽真空处理,向干燥机内缓慢充入氮气,直至干燥机内的气压介于0.105~0.11MPa之间并保压10~20分钟,再释放至常压完成干燥过程。
优选的是,在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以0.5~1℃/min的速度升温至80~100℃,保温20~50min,然后以1~1.5℃/min的速度升温至120℃,保温1~2h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温1~2h,得到聚合物空心微球。
优选的是,所述旋转炉的旋转速度为5~10r/min。
本发明至少包括以下有益效果:本发明公开了一种实现三维无规流场的方法,并利用该流场制备高同心度和高几何球形的聚合物空心微球。该方法制备大尺寸高同心度聚合物微球将传统的有规旋转固化法进行有效改进,通过四轴无规旋转装置(四轴研磨仪)搭载球形容器,实现球形容器中的无规则旋转固化。将密封球形容器通过四轴研磨仪的四个支撑轴进行固定,调节四轴转动速率、以及主动与从动轴之间转换周期,实现外加流场的无轨取向。该方式克服了传统有轨旋转固化外水相流场取向一定的不足,传统流场存在固定取向,导致流场中的双重乳粒不能产生随机自旋的运动方式,因此同心化的动力不足,与此同时,取向固定的传统流场会导致乳粒椭球化,使得最终的聚合物微球球形度下降。该方法克服了传统流场的固定取向问题,实现了无固定取向旋转固化,大幅度增加双重乳粒固化过程中同心化动力、降低外流场产生的非球形化趋势,从而显著提高聚合物微球的球形度和壁厚均匀性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明:
图1为本发明制备聚合物空心微球过程中采用的装置结构示意图;
其中,1、四轴研磨仪的转轴;2、球形容器;3、W2外水相溶液;4、W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;图中弯曲箭头代表转轴不同的旋转方向。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明公开了一种三维无规则流场的实现方法,并利用该流场制备高同心度、球形度的聚合物空心微球。该方法采用聚四氟半透明材料加工成球形容器,利用四轴旋转仪器(四轴研磨仪)搭载该球形容器,通过调整主动轴转速,实现稳定且取向无规则的流场。将该流场与W1/O/W2复合乳粒固化相结合,提高内水相液滴与中间层薄膜同心化能力以及球形调整能力。该高同心度、高几何球形的聚合物空心微球可用于激光惯性约束聚变物理实验。
实施例1:
一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,包括以下步骤:
步骤一、配制0.05wt%的聚丙烯酸水溶液,利用5μm的滤膜进行过滤,得到W2外水相溶液;利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;半球形容器的尺寸为外径为5cm,内径为3cm,容器壁厚为1cm;
步骤二、将聚α甲基苯乙烯溶于氟苯中,配制12wt%的O油相溶液;以蒸馏水为W1内水相,采用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器拧紧,形成封装W2外水相和双重复合乳粒的球形容器;
步骤四、将球形容器固定于四轴研磨仪的四个转轴之间如图1所示,设置转轴转速为200rpm,主动轴与从动轴转换周期为15s,室温固化,至油相溶剂挥发,聚合物硬化成球,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为45℃,去除内水相,得到聚合物空心微球。
实施例2:
一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,包括以下步骤:
步骤一、配制1wt%的聚丙烯酸水溶液,利用5μm的滤膜进行过滤,得到W2外水相溶液;利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;半球形容器的尺寸为外径为6cm,内径为4cm,容器壁厚为1cm;
步骤二、将聚苯乙烯溶于甲苯中,配制15wt%的O油相溶液;以蒸馏水为W1内水相,采用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器拧紧,形成封装W2外水相和双重复合乳粒的球形容器;
步骤四、将球形容器固定于四轴研磨仪的四个转轴之间,设置转轴转速为100rpm,主动轴与从动轴转换周期为10s,室温固化,至油相溶剂挥发,聚合物硬化成球,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为45℃,去除内水相,得到聚合物空心微球。
实施例3:
一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,包括以下步骤:
步骤一、配制1.5wt%的聚乙烯醇水溶液,利用5μm的滤膜进行过滤,得到W2外水相溶液;利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;
步骤二、将氘代聚苯乙烯溶于1,2-二氯乙烷中,配制10wt%的O油相溶液;以蒸馏水为W1内水相,采用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器拧紧,形成封装W2外水相和双重复合乳粒的球形容器;
步骤四、将球形容器固定于四轴研磨仪的四个转轴之间,设置转轴转速为150rpm,主动轴与从动轴转换周期为15s,室温固化,至油相溶剂挥发,聚合物硬化成球,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为45℃,去除内水相,得到聚合物空心微球。
实施例4:
一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,包括以下步骤:
步骤一、配制2wt%的聚丙烯酸水溶液,利用5μm的滤膜进行过滤,得到W2外水相溶液;利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;
步骤二、将聚苯乙烯溶于1,2-二氯乙烷中,配制15wt%的O油相溶液;以蒸馏水为W1内水相,采用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器拧紧,形成封装W2外水相和双重复合乳粒的球形容器;
步骤四、将球形容器固定于四轴研磨仪的四个转轴之间,设置转轴转速为100rpm,主动轴与从动轴转换周期为15s,室温固化,至油相溶剂挥发,聚合物硬化成球,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为45℃,去除内水相,得到聚合物空心微球。
实施例5:
一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,包括以下步骤:
步骤一、配制1wt%的聚乙烯醇水溶液,利用5μm的滤膜进行过滤,得到W2外水相溶液;利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;
步骤二、将聚苯乙烯溶于1,2-二氯乙烷中,配制12wt%的O油相溶液;以蒸馏水为W1内水相,采用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器拧紧,形成封装W2外水相和双重复合乳粒的球形容器;
步骤四、将球形容器固定于四轴研磨仪的四个转轴之间,设置转轴转速为100rpm,主动轴与从动轴转换周期为15s,室温固化,至油相溶剂挥发,聚合物硬化成球,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为45℃,去除内水相,得到聚合物空心微球。
实施例6:
所述步骤五中,干燥采用冷冻干燥,其过程为:将冲洗后的聚合物微球置于真空冷冻干燥机内进行预冷冻,设定预冷冻温度为-10℃,干燥机内温度下降的速度为1℃/min,到达设定温度后保温1小时;然后进行抽真空处理,使干燥机内的气压介于20Pa,且将干燥机的干燥温度设定在-60℃,保温2小时;保持干燥机的真空压力,开启干燥机的加热装置,使干燥温度以0.5℃/min的速度上升到50℃,保温1小时;停止抽真空处理,向干燥机内缓慢充入氮气,直至干燥机内的气压介于0.105MPa~0.11MPa之间并保压10分钟,再释放至常压完成干燥过程。通过该冷冻干燥过程,由于干燥在冻结状态下完成,与其他干燥方法相比,聚合物微球的物理结构和分子结构变化极小,其组织结构和外观形态被较好地保存,巩固并提高了聚合物微球的球形度;其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例7:
所述步骤五中,干燥采用冷冻干燥,其过程为:将冲洗后的聚合物微球置于真空冷冻干燥机内进行预冷冻,设定预冷冻温度为-12℃,干燥机内温度下降的速度为1.5℃/min,到达设定温度后保温1.5小时;然后进行抽真空处理,使干燥机内的气压介于40Pa,且将干燥机的干燥温度设定在-70℃,保温2.5小时;保持干燥机的真空压力,开启干燥机的加热装置,使干燥温度以1.5℃/min的速度上升到60℃,保温1.5小时;停止抽真空处理,向干燥机内缓慢充入氮气,直至干燥机内的气压介于0.105MPa~0.11MPa之间并保压15分钟,再释放至常压完成干燥过程。其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例8:
所述步骤五中,干燥采用冷冻干燥,其过程为:将冲洗后的聚合物微球置于真空冷冻干燥机内进行预冷冻,设定预冷冻温度为-15℃,干燥机内温度下降的速度为2℃/min,到达设定温度后保温2小时;然后进行抽真空处理,使干燥机内的气压介于50Pa,且将干燥机的干燥温度设定在-80℃,保温3小时;保持干燥机的真空压力,开启干燥机的加热装置,使干燥温度以2℃/min的速度上升到70℃,保温2小时;停止抽真空处理,向干燥机内缓慢充入氮气,直至干燥机内的气压介于0.105~0.11MPa之间并保压20分钟,再释放至常压完成干燥过程。其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例9:
在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以0.5℃/min的速度升温至80℃,保温20min,然后以1℃/min的速度升温至120℃,保温1h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温1h,得到聚合物空心微球;所述旋转炉的旋转速度为5r/min。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同;通过程序升温高温处理以后可以消除细微裂纹以获得无裂纹的聚合物空心微球。
实施例10:
在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以1℃/min的速度升温至100℃,保温50min,然后以1.5℃/min的速度升温至120℃,保温2h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温2h,得到聚合物空心微球;所述旋转炉的旋转速度为10r/min。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例11:
在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以1℃/min的速度升温至90℃,保温30min,然后以1.5℃/min的速度升温至120℃,保温1.5h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温1.5h,得到聚合物空心微球;所述旋转炉的旋转速度为6r/min。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例12:
在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以1℃/min的速度升温至90℃,保温30min,然后以1.5℃/min的速度升温至120℃,保温1.5h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温1.5h,得到聚合物空心微球;所述旋转炉的旋转速度为6r/min。
其余工艺参数和过程与实施例8中的完全相同。
分别随机取实施例1~11中制备的聚苯乙烯类空心微球各100颗进行检测球形度和观察有无裂纹产生,得到球形度高于99.9%的微球产率和裂纹微球产生几率,其结果如表1所示;
表1
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、利用聚四氟材料加工带螺纹的半球形容器;将W2外水相溶液加入半球形容器中;
步骤二、利用微流控技术产生W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒;
步骤三、利用装有W2外水相溶液的半球形容器收集双重复合乳粒,通过螺纹将两个半球形容器封装形成球形容器;
步骤四、将球形容器置于四轴研磨仪上,开启四轴研磨仪,带动球形容器无规旋转,实现双重复合乳粒的无规旋转固化;得到内封装有W1内水相的聚合物微球;
步骤五、将内封装有W1内水相的聚合物微球置于蒸馏水中冲洗,冲洗后进行干燥,去除内水相,得到聚合物空心微球。
2.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述半球形容器的尺寸为外径为5~6cm,内径为3~4cm,容器壁厚为0.5~1.5cm。
3.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒W1/O/W2复合乳粒的产生过程中,W1内水相为蒸馏水;O油相为浓度为8wt%~18wt%的聚苯乙烯类聚合物溶液;W2外水相为聚丙烯酸水溶液或聚乙烯醇水溶液,浓度为0.04wt%~4wt%。
4.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述聚苯乙烯类聚合物溶液为聚苯乙烯,聚α甲基苯乙烯,氘代聚苯乙烯溶液中的任意一种,聚苯乙烯类聚合物溶液中采用的溶剂为苯、1,2-二氯乙烷、甲苯、氟苯中的任意一种。
5.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述四轴研磨仪的主动轴转速为30~300rpm,随机转变频率为10~20s。
6.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述W1内水相/O油相/W2外水相双重复合乳粒的内径为1800μm~2100μm,外径为2300μm~2600μm。
7.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述步骤五中,干燥采用在真空干燥中干燥,温度为40~60℃。
8.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述聚合物空心微球的球壳外径为1900μm~2100μm,壁厚为20μm~30μm。
9.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,所述步骤五中,干燥采用冷冻干燥,其过程为:将冲洗后的聚合物微球置于真空冷冻干燥机内进行预冷冻,设定预冷冻温度为-10~-15℃,干燥机内温度下降的速度为1~2℃/min,到达设定温度后保温1~2小时;然后进行抽真空处理,使干燥机内的气压介于20~50Pa,且将干燥机的干燥温度设定在-60~-80℃,保温2~3小时;保持干燥机的真空压力,开启干燥机的加热装置,使干燥温度以0.5~2℃/min的速度上升到50~70℃,保温1~2小时;停止抽真空处理,向干燥机内缓慢充入氮气,直至干燥机内的气压介于0.105~0.11MPa之间并保压10~20分钟,再释放至常压完成干燥过程。
10.如权利要求1所述的利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法,其特征在于,在所述步骤五之后还包括以下过程:将聚合物空心微球加入旋转炉中,抽真空后充惰性气体保护,以0.5~1℃/min的速度升温至80~100℃,保温20~50min,然后以1~1.5℃/min的速度升温至120℃,保温1~2h,然后以2℃/min的速度升温至150℃,保温1~2h,得到聚合物空心微球;所述旋转炉的旋转速度为5~10r/min。
CN201710600209.5A 2017-07-21 2017-07-21 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法 Active CN107353429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710600209.5A CN107353429B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710600209.5A CN107353429B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107353429A true CN107353429A (zh) 2017-11-17
CN107353429B CN107353429B (zh) 2020-03-24

Family

ID=60284349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710600209.5A Active CN107353429B (zh) 2017-07-21 2017-07-21 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107353429B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109988323A (zh) * 2018-01-02 2019-07-09 山东省科学院能源研究所 一种常温下快速制备单分散聚乙烯醇微球的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104151597A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种高球形度聚苯乙烯类空心微球的制备方法
CN104759241A (zh) * 2015-03-16 2015-07-08 上海交通大学 一种具有非对称结构的碳中空微球制备方法
US9260311B1 (en) * 2010-06-15 2016-02-16 Stc.Unm Monodispersed particles fabricated by microfluidic device
CN106040116A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种制备大直径高球形度聚合物空心微球的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9260311B1 (en) * 2010-06-15 2016-02-16 Stc.Unm Monodispersed particles fabricated by microfluidic device
CN104151597A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种高球形度聚苯乙烯类空心微球的制备方法
CN104759241A (zh) * 2015-03-16 2015-07-08 上海交通大学 一种具有非对称结构的碳中空微球制备方法
CN106040116A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种制备大直径高球形度聚合物空心微球的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109988323A (zh) * 2018-01-02 2019-07-09 山东省科学院能源研究所 一种常温下快速制备单分散聚乙烯醇微球的方法
CN109988323B (zh) * 2018-01-02 2021-10-08 山东省科学院能源研究所 一种常温下快速制备单分散聚乙烯醇微球的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107353429B (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109135683B (zh) 一种制备熔盐-陶瓷相变储热材料的方法
CN104477882B (zh) 一种涡流式石墨烯剥离装置、石墨烯生产系统及生产方法
CN105236385B (zh) 一种高密度活化碳气凝胶及其制备方法
CN105344334B (zh) 一种聚乙烯醇/二氧化硅复合微球的制备方法
JP2009240605A (ja) 細胞工学用支持体及びその製造方法
BR112018000354B1 (pt) Cápsula contendo bebida, em particular para o preparo de café por infusão
CN107353429A (zh) 利用三维无规流场制备聚合物空心微球的方法
CN106040116B (zh) 一种制备大直径高球形度聚合物空心微球的方法
KR20110106247A (ko) 나노입자 제조방법
CN107999780A (zh) 一种制备金属球形粉末的装置及方法
CN109183173B (zh) 一种含艾草微胶囊的丝素蛋白中空纤维及其制备方法
He et al. Application of poly (N-isopropylacrylamide) as thermosensitive smart materials
CN103881424A (zh) 一种纳米碳酸钙合成插层蒙脱土复合无机物的制备方法
CN107512994A (zh) 3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮纳米多孔炸药及其制备方法
CN102492164B (zh) 多孔丝素支架的制备方法
CN106543446A (zh) 一种先驱体聚合物微球及其制备方法
CN106637969A (zh) 一种含三维孔洞结构的柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法
CN105056301A (zh) 一种椎间盘纤维环组织工程支架的制备方法
CN102489230A (zh) 一种生物可降解聚合物微囊的制备方法
CN105148271A (zh) 一种具有热疗/化疗双重作用的近红外光刺激可控响应性光致热微胶囊及其制备方法
CN109232919A (zh) 一种丝素-凹土复合气凝胶的制备方法
CN105125493B (zh) 一种雷公藤甲素纳米脂质体的制备方法
CN104800851B (zh) 一种生物可降解三维有序大孔材料的制备方法与应用
CN108046256A (zh) 洁净度高的超级活性炭的制备方法
CN107325320A (zh) 避免聚苯乙烯类空心微球干燥过程开裂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant