CN110090605B - 一种功能性纳米微球的制备设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功能性纳米微球的制备设备，它包括雾化器和用于使雾化器产生的雾滴带上电荷的直流电压施加装置。本发明可克服高压静电纺丝制备纳米材料产能低的缺点，通过喷雾制备和静电场综合作用制备功能性的纳米微球。本发明结构简单，通过喷雾制备纳米微球，可大幅提高产能，制备的纳米微球比表面积大。
Description
技术领域
本发明涉及功能性纳米微球的制备，特别是纳米微球的制备设备。
背景技术
化学反应和化学分析中，为增加功能性基团如巯基、羧基、苯环、烯烃等活性基团与其它化合物接触几率，常用含化学活性基团化合物利用高压静电纺丝设备制备成纳米纤维，发挥纳米材料小尺寸效应等和功能团高活性优势，但现有高压静电纺丝需要样品粘度高，否则无法在粘度的维持下，在有效时间内用电场力拉伸到单丝尺寸需要达到的纳米级，从而达到增加比表面积的效果，因而制备效率较低，产量低一直是限制高压静电纺丝制备纳米材料应用的主要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为克服高压静电纺丝制备纳米材料产能低的缺点，提供一种纳米功能性微球的制备设备，它可以通过喷雾制备和静电场综合作用制备功能性的纳米微球。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：
一种功能性纳米微球的制备设备，它包括雾化器和用于使雾化器产生的雾滴带上电荷的直流电压施加装置。
上述方案中，所述雾化器的液体输入管路上的一段为金属毛细管，所述直流电压施加装置向金属毛细管施加电压。
上述方案中，所述雾化器内包括金属部件，所述直流电压施加装置向金属部件施加电压。
上述方案中，所述直流电压施加装置施加的电压为10-30千伏电压。
上述方案中，所述的制备设备还包括气流通道，所述雾化器设置在气流通道内，雾化器的喷射方向与气流通道中的气流方向同向。
上述方案中，所述气流通道内还设有纳米微球收集板，收集板设置在雾化器的喷射方向的前方。
上述方案中，所述收集板上带电荷，收集板上所带电荷与雾化液体所带电荷的极性相异。
上述方案中，所述气流通道内还设有聚焦环，聚焦环上带直流电压，聚焦环上所带直流电压与雾化液体所带电荷的极性相同；聚焦环设置在雾化器与收集板之间，雾化器产生的雾化液体从聚焦环中穿过。
上述方案中，所述气流通道内还设有过滤网，过滤网设置在雾化器与聚焦环之间，雾化器产生的雾滴从过滤网中穿过。
上述方案中，所述输入管路的管径为0.1-1mm。
本发明的工作原理为：雾化器使液体雾化形成雾滴，直流电压施加装置使雾化器生成的雾滴带电荷，静电使雾滴表面活度增加，液体表面分子定向排列，表面张力下降，从而有利于雾滴破裂；同时同种电荷排斥力使液体表面形成一个内外压力差，该力与表面张力方向相反。随着雾滴空中运动，雾滴中的溶剂快速蒸发，雾滴变小，电荷聚集，局部电场高度变强，使得雾滴爆裂，雾滴进一步缩小，使到尺寸缩小至微米甚至纳米级。
本发明结构简单，通过喷雾制备纳米微球，可大幅提高产能，制备的纳米微球比表面积大。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图。
图2为本发明实施例2结构示意图。
图3-7为本发明实施例2制备的纳米微球的电镜照片。
图8-12为本发明实施例2制备的几种纳米微球颗粒物大小统计图。
图中：1-雾化器，2-金属毛细管，3-输入管路，4-金属部件，5-气流通道，6-收集板，7-聚焦环，8-绝缘过滤网，9-空压机，10-恒流器，11-蠕动泵，12-直流高压。
图中空心箭头方向为高压气体方向，实心箭头方向为喷雾液体方向。
具体实施方式
如图1所示的本发明纳米微球的制备设备实施例1，它包括雾化器1和用于使雾化器产生的雾滴带上电荷的直流电压施加装置。所述雾化器1内包括输入管路3旁的金属部件4，所述直流电压施加装置为用于向金属部件4施加电压(直流高压12)的装置。所述直流电压施加装置施加的电压为20-30千伏电压。雾化器1喷射方向前方设有收集板6。
如图2所示的本发明纳米微球的制备设备实施例2，它包括雾化器1、气流通道5和用于使雾化器产生的雾滴带上正电荷的直流电压施加装置。所述直流电压施加装置包括用于施加电压的金属毛细管2，金属毛细管2套在雾化器的液体输入管路3上。气流通道5内的湿度控制在30％以下，温度控制在45-50℃。
雾化器1的进气管路通过恒流器10与空压机9连通，气流量控制在0.8-1.2升每分钟。雾化器1的液体输入管路3上设有蠕动泵11，喷雾液体控制在0.2-1毫升每分钟。
所述雾化器1设置在气流通道5内，雾化器1的喷射方向与气流通道5中的气流方向同向。所述气流通道5内还设有纳米微球收集板6，收集板6设置在雾化器1的喷射方向的前方。所述收集板6上带负电荷，收集板6上所带直流电压与雾化液体所带电荷的极性相异。雾化器1的喷嘴与收集板6之间的距离为30-50厘米，距离太近溶剂来不及挥发，距离太远电场强度下降。
所述气流通道5内还设有聚焦环7，聚焦环7上带直流电压，聚焦环7上所带直流电压与雾化液体所带电荷的极性相同；聚焦环7设置在雾化器1与收集板6之间，雾化器1产生的雾化液体从聚焦环7中穿过，利用同性相斥的原理，对雾滴进行聚焦,。
所述气流通道5内还设有绝缘过滤网8，绝缘过滤网8上带正电荷，绝缘过滤网8在雾化器1与聚焦环7之间，雾化器1产生的雾滴从绝缘过滤网8中穿过，大的雾滴被截留，使得纳米颗粒更均匀。
所述输入管路3为毛细管，输入管路3和金属毛细管2的管径均为0.1-1mm。
用本发明实施例2制备富集汞纳米微粒，其功能通过十二硫醇达到，载体使用醋酸纤维素，并通过N,N-二甲基乙酰胺，丙酮溶解，干燥后十二硫醇的烷烃部分与醋酸纤维素靠近而将巯基暴露在混合物的外表面。
以45微升十二硫醇、0.1克醋酸纤维素、1:2的N,N-二甲基乙酰胺丙酮溶液1.5毫升稀释至15毫升制备的纳米微球结构如图3-7所示。
用本发明实施例2制备纳米微粒，输入雾化器的液体为稀释液DMAC/丙酮(1:2)14ml+原液1ml，直流电压施加装置施加的电压为20kv，喷雾时间为24min，制备的纳米微球颗粒物大小统计如图8所示，此条件下收集的颗粒物粒径大都小于500nm。
用本发明实施例2制备纳米微粒，输入雾化器的液体为稀释液丙酮14ml+原液1ml，直流电压施加装置施加的电压为20kv，喷雾时间为15min，制备的纳米微球颗粒物大小统计如图9所示，此条件下收集的颗粒物粒径大都小于500nm。
用本发明实施例2制备纳米微粒，输入雾化器的液体为稀释液丙酮14ml+原液1ml，直流电压施加装置施加的电压为30kv，喷雾时间为15min，制备的纳米微球颗粒物大小统计如图10所示。此条件下收集的颗粒物粒径大都小于100nm。
用本发明实施例2制备纳米微粒，输入雾化器的液体为稀释液DMAC/丙酮(1:2)14ml+原液1ml，直流电压施加装置施加的电压为10kv，喷雾时间为21min，制备的纳米微球颗粒物大小统计如图11所示，此条件下收集的颗粒物粒径大都小于500nm。
用本发明实施例2制备纳米微粒，输入雾化器的液体为稀释液丙酮14ml+原液1ml，直流电压施加装置施加的电压为10kv，喷雾时间为15min，制备的纳米微球颗粒物大小统计如图12所示，此条件下收集的颗粒物粒径大都大于500nm。
由此可以得出，为得到比较小的颗粒物，提高制备效率，选择纯丙酮做稀释液，在20kv以上的电压喷雾即可。
Claims (4)
1.一种功能性纳米微球的制备设备，其特征在于:它包括雾化器(1)和用于使雾化器产生的雾滴带上电荷的直流电压施加装置；雾化器的液体输入管路(3)上的一段为金属毛细管(2)，雾化器(1)内包括金属部件(4)，所述直流电压施加装置向金属毛细管(2)和金属部件(4)施加电压；还包括气流通道(5)，所述雾化器(1)设置在气流通道(5)内，雾化器(1)的喷射方向与气流通道(5)中的气流方向同向；气流通道(5)内还设有纳米微球收集板(6)，收集板(6)设置在雾化器(1)的喷射方向的前方；
雾化器(1)的进气管路通过恒流器(10)与空压机(9)连通，雾化器(1)的液体输入管路(3)上设有蠕动泵(11)；
所述收集板(6)上带电荷，收集板(6)上所带电荷与雾化液体所带电荷的极性相异；所述气流通道(5)内还设有聚焦环(7)，聚焦环(7)上带直流电压，聚焦环(7)上所带直流电与雾化液体所带电荷的极性相同；聚焦环(7)设置在雾化器(1)与收集板(6)之间，雾化器(1)产生的雾化液体从聚焦环(7)中穿过。
2.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于:所述直流电压施加装置施加的电压为10-30千伏电压。
3.如权利要求1或2所述的制备设备，其特征在于:所述气流通道(5)内还设有过滤网(8)，过滤网(8)设置在雾化器(1)与聚焦环(7)之间，雾化器(1)产生的雾滴从过滤网(8)中穿过。
4.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于:所述输入管路(3)的管径为0.1-1mm。
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