制备高粘度微乳化液滴的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了制备微乳化液滴的系统及方法。所述制备微乳化液滴的系统包括：第一收集管、内相流体入射管、外相流体入口以及第二收集管，其中，所述第一收集管和第二收集管的内壁是经过疏水处理的，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒，再分别对所述第一收集管和第二收集管进行干燥处理。本发明专利技术的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。

【技术实现步骤摘要】
制备高粘度微乳化液滴的系统及方法
本专利技术涉及材料领域。具体地，本专利技术涉及制备微乳化液滴的系统及方法。更具体地，本专利技术涉及制备微乳化液滴的系统、利用该系统制备微乳化液滴的方法以及利用该系统制备氧化锆陶瓷微球的方法。
技术介绍
在利用微流体技术制备单分散性良好的液滴时，溶液中往往含有聚合物或纳米颗粒，这样就会造成溶液的粘度增大。在利用溶胶凝胶法制备凝胶微球时，为了防止凝胶过程中微球发生塌缩，需要提高溶胶中溶质的含量，并需要在溶胶中添加聚合物以调节其粘度，这也会造成液相体系粘度的增大。因此，稳定且高效地制备高粘度微乳化液滴的方法在工程、生命医学、材料合成、能源等领域有大量的需求。传统方法诸如振动分散法、搅拌乳化法、流体聚焦法等都被用于制备高粘度微乳化液滴。对于振动分散法，由于高粘度溶液从喷口喷出形成液滴，在下坠过程中，由于重力和空气阻力的影响，很难获得尺寸均一、球形度较好的微球。对于搅拌乳化法，两种不相溶的液相在容器中被搅拌混合，由于容器中各处机械剪切力不均匀，使得之后形成的液滴尺寸相差较大。流体聚焦法是指将流体射流聚焦于另一种介质的某一点或某一层面，通过装置的辅助(微通道的结构和尺寸)而形成微气泡的方法。但是，利用流体聚焦法制备高粘度微乳化液滴时，由于内相流体粘度较大，很难被外相流体剪断，需要外相流量相比内相流量很大时才能稳定形成液滴，这会造成外相溶液消耗大，产率较低。因此，尽管在工程、生命医学、材料合成、能源等领域有着大量的需求，单分散且球形度较高的高粘度微乳化液滴仍然难以高效地制备。然而，目前制备微乳化液滴的方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供制备微乳化液滴的系统、利用该系统制备微乳化液滴的方法以及利用该系统制备氧化锆陶瓷微球的方法。该制备微乳化液滴的系统或方法能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种制备微乳化液滴的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：第一收集管，所述第一收集管具有第一开口和第二开口；内相流体入射管，所述内相流体入射管的出口插入所述第一收集管的第一开口，所述内相流体入射管与所述第一收集管同轴设置；外相流体入口，所述外相流体入口是由所述内相流体入射管与所述第一收集管的第一开口之间的间隙构成的；以及第二收集管，所述第一收集管的第二开口插入所述第二收集管的入口，并且所述第二收集管与所述第一收集管同轴设置，其中，所述第一收集管和第二收集管的内壁是经过疏水处理的，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒，再分别对所述第一收集管和第二收集管进行干燥处理。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，上述制备微乳化液滴的系统还可以具有下列附加技术特征：根据本专利技术的一些实施例，所述第一收集管具有圆形纵截面，所述第二收集管具有正方形纵截面。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述第二收集管管径为400～1000微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为40～150微米，所述内相流体入射管的出口口径为80～270微米，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.2～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1～1.5。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述第二收集管管径为1000微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为140微米，所述内相流体入射管的管口口径为250微米，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.5～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1.05。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述第二收集管管径为400微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为56微米，所述入射管的管口口径为100微米，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.5～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1.05。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的系统能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种利用前面所描述的系统制备微乳化液滴的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：将内相流体由所述内相流体入射管流入所述第一收集管中，同时，将外相流体由所述外相流体入口流入所述第一收集管中，以便在所述第一收集管中形成外相流体包内相流体的液滴；以及将所述液滴由所述第一收集管的第二开口流入所述第二收集管的入口，以便在所述第二收集管中形成内相流体包外相流体的微乳化液滴，其中，所述第一收集管和第二收集管预先进行疏水化处理，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒，再分别对所述第一收集管和第二收集管进行干燥处理。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的方法能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述内相流体流入所述第一收集管的速度高于所述外相流体流入所述第一收集管的速度，根据本专利技术的优选实施例，所述内相流体流入所述第一收集管的速度为1～80微升/分钟，所述外相流体流入所述第一收集管的速度为1～20微升/分钟。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的方法能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述内相流体为油相溶液，所述外相流体为水相溶液，所述内相流体的粘度低于所述外相流体的粘度。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的方法能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、球形度较高、尺寸分布均匀、产率高。根据本专利技术的一些实施例，所述第一收集管和第二收集管预先进行疏水化处理，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒。由此，利用根据本专利技术实施例的制备微乳化液滴的方法能够制备出微乳化液滴，尤其是较高粘度的微乳化液滴，且微乳化液滴的单分散性较好、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备微乳化液滴的系统，其特征在于，包括：第一收集管，所述第一收集管具有第一开口和第二开口；内相流体入射管，所述内相流体入射管的出口插入所述第一收集管的第一开口，所述内相流体入射管与所述第一收集管同轴设置；外相流体入口，所述外相流体入口是由所述内相流体入射管与所述第一收集管的第一开口之间的间隙构成的；以及第二收集管，所述第一收集管的第二开口插入所述第二收集管的入口，并且所述第二收集管与所述第一收集管同轴设置，其中，所述第一收集管和第二收集管的内壁是经过疏水处理的，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒，再分别对所述第一收集管和第二收集管进行干燥处理。

【技术特征摘要】
1.一种制备高粘度微乳化液滴的系统，其特征在于，包括：第一收集管，所述第一收集管具有第一开口和第二开口；内相流体入射管，所述内相流体入射管的出口插入所述第一收集管的第一开口，所述内相流体入射管与所述第一收集管同轴设置；外相流体入口，所述外相流体入口是由所述内相流体入射管与所述第一收集管的第一开口之间的间隙构成的；以及第二收集管，所述第一收集管的第二开口插入所述第二收集管的入口，并且所述第二收集管与所述第一收集管同轴设置，其中，所述第一收集管和第二收集管的内壁是经过疏水处理的，所述疏水处理是通过下列步骤完成的：将疏水剂分别置于所述第一收集管和第二收集管中，并静置处理5～20秒，再分别对所述第一收集管和第二收集管进行干燥处理，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.2～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1～1.5，所述外相流体的粘度为大于100mPa·s且小于1410mPa·s。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一收集管具有圆形纵截面，所述第二收集管具有正方形纵截面。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二收集管管径为400～1000微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为40～150微米，所述内相流体入射管的出口口径为80～270微米。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二收集管管径为1000微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为140微米，所述内相流体入射管的管口口径为250微米，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.5～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1.05。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二收集管管径为400微米，在所述第一收集管的第一开口处，所述内相流体入射管的外壁与第一收集管的内壁的距离为56微米，所述入射管的管口口径为100微米，所述内相流体入射管的出口与所述第一收集管的第一开口的距离为0.5～2厘米，所述第二收集管的管径与第一收集管的管径之比为1.05。6.一种利用权利要求1～5任一项所述的系统制备高粘度微乳化液滴的方法，其特征在于，包括：将内相流体由所述内相流体入射管流入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈皓生，满佳，梁帅帅，刘兵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11