一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，包括制样系统、进样系统和测量系统；制样系统包括第一进样泵、第一储水器、第二进样泵、第二储水器、第一中间容器、第二中间容器、第一搅拌室、第二搅拌室、第三进样泵、第四进样泵、第四储水器、第四中间容器、机械搅拌机、电磁加热搅拌器和磁子；进样系统包括第六进样泵、第六储水器、第六中间容器、第七中间容器、阀门一、阀门二、第五进样泵和多通阀一；测量系统包括毛细管束、多通阀二、多通阀三、压力传感器一、压力传感器二、数据采集系统、数据处理系统和计量容器。本发明专利技术还提供利用上述装置进行纳米乳液用毛细管束流动的测量方法，提高了流动实验数据的再现性、准确性和可用性。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置及测量方法
本专利技术涉及毛细管束中流体流动的测试
，尤其是一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置及测量方法。
技术介绍
纳米乳液是指两种不相溶的液体形成的胶体分散体系，液滴粒径尺寸范围一般在50～500nm之间。纳米乳液液滴尺寸小、粒径均一，与微乳液相比乳化剂用量大大降低；与普通乳液相比，纳米乳液又具有分散均匀和稳定性好的优势。纳米乳液可应用于药物、催化、食品、石油及化妆品等众多领域，具有非常好的应用前景。目前，对乳状液流动性的研究主要集中在微米级乳状液体系，而且是在多孔介质中的流动。普通乳状液容易发生分层、聚结及絮凝等导致乳状液不稳定的过程，使得其流动过程非常复杂，而纳米乳液由于其较小的粒径，具有良好的动力学稳定性，能够克服普通乳状液体系中的不稳定因素，可以得到稳定性好的乳状液体系。多孔介质具有结构的多样性及复杂性，当纳米乳液在多孔介质中流动时，研究得到的纳米乳液流动规律往往反映出的是多种孔道、喉道的综合影响，这种多孔介质对研究孔道性质对纳米乳液流动性的影响方面存在局限性，所以，本申请中提出了一种新的毛细管束模型来弥补多孔介质的缺陷，通过毛细管束模型来简化多孔介质结构，并且能够对孔道性质进行量化。纳米乳液中含有的纳米粒子不同于一般的纳米颗粒，在一定条件下，其粒径与分布会发生变化，而纳米粒子的粒径与分布对纳米乳液在毛细管束中的流动规律会起至关重要的作用。但是目前由于纳米乳液粒径的热力学不稳定性容易造成纳米乳液的流动规律测量难以重复、难以再现，使得纳米乳液的应用受到很大限制。专利CN201310130666通过反相乳化方法制得了聚合物稳定的纳米乳液，其提供的方法是将乳化剂和水相逐滴加入，通过这种方式制备纳米乳液需要比较长的时间，而制备时间的延长也会导致纳米粒子的粒径和分布发生改变。此外，对制备的纳米乳液测量过程中进行的容器间的转移，会对纳米乳液颗粒产生剪切作用，外在的剪切应力对纳米乳液的粒径等性质同样存在很大的影响，进而导致测量结果的不准确性和不可再现性，进而影响应用效果的评价。因此，需寻找一种能够在线的、精确的制备纳米乳液并有效减少测定误差的装置和方法，为完善乳液在毛细管束中流动规律评价提供技术支撑，具有十分现实的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能够避免人为操作误差的，使纳米乳液在毛细管束中流动规律能够重复再现的，纳米乳液用毛细管束流动测量装置及测量方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，包括制样系统、进样系统和测量系统；所述制样系统包括第一进样泵、第一储水器、第二进样泵、第二储水器、第一中间容器、第二中间容器、第一搅拌室、第二搅拌室、第三进样泵、第四进样泵、第四储水器、第四中间容器、机械搅拌机、电磁加热搅拌器和磁子。所述第一进样泵连接第一储水器，第一进样泵与第一中间容器相连通，第二进样泵连接第二储水器，第二进样泵与第二中间容器相连通；所述第一中间容器和第二中间容器同时与第一搅拌室相连通。所述第一搅拌室中设置机械搅拌电机，所述第一搅拌室与第二搅拌室相连通，所述第一搅拌室与第二搅拌室之间设置第三进样泵；所述第二搅拌室中设置搅拌磁子，所述第二搅拌室下方设置电磁加热搅拌器；所述第四进样泵连第四储水器，第四进样泵与第四中间容器相连通，第四中间容器与第二搅拌室相连通。所述进样系统包括第六进样泵、第六储水器、第六中间容器、第七中间容器、阀门一、阀门二、第五进样泵和多通阀一。所述第六进样泵连接第六储水器，第六进样泵与第六中间容器和第七中间容器相连通，第六进样泵与第六中间容器之间设置阀门一，第六进样泵与第七中间容器之间设置阀门二，第六中间容器与第七中间容器通过多通阀一与第二搅拌室相连，多通阀一与第二搅拌室之间设置第五进样泵。所述测量系统包括毛细管束、多通阀二、多通阀三、压力传感器一、压力传感器二、数据采集系统、数据处理系统、计量容器。所述第二搅拌室通过多通阀一、多通阀二与毛细管束一端相连，计量容器通过多通阀三与毛细管束另一端相连，所述毛细管束两端分别设置压力传感器一、压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二通过导线与数据采集系统相连，数据采集系统通过导线与数据处理系统相连。优选的，所述第一进样泵、第二进样泵、第三进样泵、第四进样泵、第五进样泵、第六进样泵的流速为0.01～9.99mL/min，压力为0-20MPa。优选的，所述机械搅拌电机的速率为10～5000转/min，所述电磁搅拌的速率为100～1000转/min，所述电磁搅拌的加热温度为20～200℃。优选的，所述的一种纳米乳液用毛细管流动测量装置，其装置的耐温范围为0-200℃。本专利技术是纳米乳液专用装置，用于对其在毛细管中的流动行为进行测量。本装置可以有效解决经典毛细管流动评价方法用于纳米乳液测量结果难以再现的问题。纳米乳液属于热力学不稳定体系，其粒径与静置时间有密切关系。静置时间过长会发生失稳现象，主要造成聚结和奥氏熟化现象，从而导致纳米乳液的不稳定性和粒径分布不均一性。纳米乳液在测量前进行混合和转移的过程中，也会有若干因素影响其粒径的大小，包括静置的时间，与不同材质的容器接触，转移过程的温度压力条件、转移的速度等。这些条件都可能带来粒子的变形、破裂及粒子之间的碰撞引起聚集等，从而造成粒径的改变，使得粒径分布不均匀，对其流动性为产生影响，使实验结果产生误差，造成实验的可重复性差，实验结果无法再现。因此本装置采用制样系统连接进样系统和测量系统，成为一个有机整体，使纳米乳液在制备之后能够在线的、连续的快速转移，减少静置时间，减少转移步骤，减小纳米乳液接触其他容器的几率，使纳米乳液的整个制样、进样过程中的实验条件和影响因素一致、统一，过程可控，减少人为干预，降低粒径改变的误差，减少影响因素，确保实验的单一性，使实验结果能够再现。纳米乳液在毛细管中的流动性与粒径有关，而粒径又与纳米乳液的稳定性有关。反相乳化过程对搅拌的速率要求不高，但对水相的加入速率及用量十分敏感。因此通常采用先后逐滴加水相或油相的方法来制备，这样的优点在于可以控制纳米粒子粒径慢慢增大，但缺点是制备时间较长，变相的增加了影响粒径的不稳定因素，重复再现性差。本专利技术采用二次搅拌的方法，进行分步加水。先将部分水与油和乳化剂的混合物通过机械搅拌混合均匀，得到粗乳液，通过对油相、水相和乳化剂量的精确控制，水相的量远小于形成纳米乳液的用量，因此不需要考虑粗乳液中粒径的问题，之后再利用第二搅拌的电磁加热搅拌，通过逐滴加入水进行反相乳化，此时由于水的加入，乳化剂的质量分数下降，使得乳化剂的增溶油的能力下降，然而单相过饱和反而导致纳米粒子均匀成核，有利于形成分布狭窄、粒径均匀的粒子，通过精确控制乳液的粒径增长，避免粒径急剧增大，使乳液从油包水相到双连续相转变，当双连续相形成后，乳液变得稳定，继续添加水相不会影响粒径的大小，调整滴加速率，快速稀释，达到所需纳米乳液的浓度，比将乳化剂和水相先后滴加至油相中搅拌所需的时间更短，减少总体的制样时间，避免人工滴加溶剂快慢的不稳定性，减少不稳定因素，因此得到的纳米乳液粒径更均匀，重复性更好。本专利技术第一搅拌器采用机械搅拌。机械搅拌的力度大，混合效果好。由于是水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，包括制样系统、进样系统和测量系统；所述制样系统包括第一进样泵、第一储水器、第二进样泵、第二储水器、第一中间容器、第二中间容器、第一搅拌室、第二搅拌室、第三进样泵、第四进样泵、第四储水器、第四中间容器、机械搅拌机、电磁加热搅拌器和磁子；所述第一进样泵连接第一储水器，第一进样泵与第一中间容器相连通，第二进样泵连接第二储水器，第二进样泵与第二中间容器相连通；所述第一中间容器和第二中间容器同时与第一搅拌室相连通；所述第一搅拌室中设置机械搅拌电机，所述第一搅拌室与第二搅拌室相连通，所述第一搅拌室与第二搅拌室之间设置第三进样泵；所述第二搅拌室中设置搅拌磁子，所述第二搅拌室下方设置电磁加热搅拌器；所述第四进样泵连第四储水器，第四进样泵与第四中间容器相连通，第四中间容器与第二搅拌室相连通。

【技术特征摘要】
1.一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，包括制样系统、进样系统和测量系统；所述制样系统包括第一进样泵、第一储水器、第二进样泵、第二储水器、第一中间容器、第二中间容器、第一搅拌室、第二搅拌室、第三进样泵、第四进样泵、第四储水器、第四中间容器、机械搅拌电机、电磁加热搅拌器和磁子；所述第一进样泵连接第一储水器，第一进样泵与第一中间容器相连通，第二进样泵连接第二储水器，第二进样泵与第二中间容器相连通；所述第一中间容器和第二中间容器同时与第一搅拌室相连通；所述第一搅拌室中设置机械搅拌电机，所述第一搅拌室与第二搅拌室相连通，所述第一搅拌室与第二搅拌室之间设置第三进样泵；所述第二搅拌室中设置搅拌磁子，所述第二搅拌室下方设置电磁加热搅拌器；所述第四进样泵连第四储水器，第四进样泵与第四中间容器相连通，第四中间容器与第二搅拌室相连通。2.如权利要求1所述的一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，所述进样系统包括第六进样泵、第六储水器、第六中间容器、第七中间容器、阀门一、阀门二、第五进样泵和多通阀；所述第六进样泵连接第六储水器，第六进样泵与第六中间容器和第七中间容器相连通，第六进样泵与第六中间容器之间设置阀门一，第六进样泵与第七中间容器之间设置阀门二，第六中间容器与第七中间容器通过多通阀与第二搅拌室相连，多通阀与第二搅拌室之间设置第五进样泵。3.如权利要求2所述的一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，所述测量系统包括毛细管束、多通阀二、多通阀三、压力传感器一、压力传感器二、数据采集系统、数据处理系统、计量容器；所述第二搅拌室通过多通阀一、多通阀二与毛细管束一端相连，计量容器通过多通阀三与毛细管束另一端相连，所述毛细管束两端分别设置压力传感器一、压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二通过导线与数据采集系统相连，数据采集系统通过导线与数据处理系统相连。4.如权利要求3所述的一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，所述第一进样泵、第二进样泵、第三进样泵、第四进样泵、第五进样泵、第六进样泵的流速为0.01～9.99mL/min，压力为0-20MPa。5.如权利要求3所述的一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，所述机械搅拌电机的速率为10～5000转/min，电磁加热搅拌器的速率为10～1000转/min，电磁加热搅拌器的加热温度为20～200℃。6.如权利要求3所述的一种纳米乳液用毛细管束流动测量装置，其特征是，所述测量装置的耐温范围为0-200℃。7.如权利要求3所述的装置用于测量纳米乳液在毛细管束中流动规律中的用途。8.如权利要求3所述的一种测量装置的测量方法，其特征是，包括下述步骤：(1)所述第一中间容器盛放水相介质，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫厚健，王步娥，徐龙，董明哲，李亚军，桑茜，朱腾，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37