本发明专利技术公开了一种超声粉体流化作用下液体弹珠表面改性装置及方法，属于液体弹珠包覆集表面改性技术领域。根据本发明专利技术的装置包括：进料滴管、防尘盖、第一腔体、液滴中央聚集管、第二腔体及微波强化通道；其中，防尘盖上设置有进粉口和出气微孔，进料滴管通过铁夹夹持并穿过防尘盖连通至第一腔体；第一腔体的内壁附着有电极片，电极片与第一腔体内的液滴中央聚集管之间形成电场；液滴中央聚集管的上端连接至防尘盖，液滴中央聚集管的下端由第二腔体的底端支撑；第二腔体通过凹球阀门连接至微波强化通道。本发明专利技术的装置利用超声驻波将液体弹珠悬浮在流化状态的粉体中，液体弹珠表面附着一层粉体，并通过微波发射装置施加一定强度的微波，使粉体能均匀且紧密包覆在液体弹珠表面，并调控液体弹珠尺寸。并调控液体弹珠尺寸。并调控液体弹珠尺寸。
【技术实现步骤摘要】
一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置及方法，属于液体弹珠包覆及表面改性
技术介绍
[0002]水滴或以水为主体的液滴与微米或纳米级的疏水颗粒接触后，颗粒会转移至液滴表面，形成液体弹珠。液体弹珠不会润湿亲水基底，甚至可以漂浮在水面上。由于液体弹珠在微量流体传输及微型反应器方面表现出了很大的应用潜力，因此具有相当大的科研价值。
[0003]液体弹珠普遍采用的研究方法是：将疏水粉末均匀撒在基底上，然后利用注射器将液滴滴在粉末上，晃动基底，使粉末中的微/纳米颗粒与液滴接触并转移至液滴表面，当液滴被完全包裹后就成为液体弹殊。法国学者Pascale Aussillous和David Qu
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提出了一种液体弹珠制备方法(Nature，2001,411:924
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927)，他们首先在基底表面均匀地铺展一层超疏水微颗粒，然后用微量移液枪在超疏水层上滴加少量液体，再将基底略微倾斜，使液滴在重力作用下自然地在超疏水层上滚动从而包裹一层超疏水微颗粒，进而形成完好的液体弹珠。这些液体弹珠不仅可以在玻璃表面滚动，而且还可以在水面漂浮。但这种由超疏水颗粒包覆液滴形成的液体弹珠也存在一定的不足，其稳定性不好，随着内部液体的蒸发，液体弹珠的体积会缩小，疏水层的厚度相对增加，疏水层对内部液体的压力也随之增加，最终导致液体弹珠的破裂。因此这种液体弹珠的稳定性较差，不易长时间保存。
[0004]目前，传统的液体弹珠制备方法大多是将少量液滴滚入疏水性很强的固体颗粒中，疏水性颗粒会自然地包裹液滴形成液体弹珠。通过在液滴表面附着一层具有特殊性能的粉体，能够使得液滴获得相应的性质，如热敏性、磁特性等。专利CN105361242A公开了一种基于液体弹珠的多功能型香烟爆珠及其制备方法，该方法是一种基于液体弹珠的“固体”香水及其制备方法，以疏水性粉末为稳定剂，在稳定剂上方滴加微液滴，通过滚滴法制备液体弹珠，即“固体”香水，但是此方法获得液体弹珠的尺寸不可控，完全受液滴尺寸的影响。
[0005]专利CN106914196A公开了一种基于液体弹珠制备载水微胶囊的方法，通过在液体表面包裹一层超疏水粉末形成液体弹珠，然后将液体弹珠置于低温环境下冷冻，再在冷冻后的液体弹珠表面浸渍涂布瞬干胶，将液体弹珠进行“封装”，最后在“封装”后的液体弹珠表面浸渍涂布光固化涂层，通过紫外辐射固化，得到载水微胶囊。这种方法制备过程复杂且效率不高。
[0006]以往，液体弹珠改性过程需要通过将液滴移至粉盘上进行粉体附着，形成的液体弹珠尺寸受到出料装置的影响，且存在液滴表面的粉体附着存在不均匀问题，易出现粉体脱落导致液体弹珠失去利用价值；此外，制备过程会出现粉体四处扩散弥漫问题，造成粉尘污染，从而对人体和环境产生较大危害。
技术实现思路
[0007]申请人针对上述现有技术中的缺点，提出一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置及方法，可实现液体弹珠表面粉体均匀附着，实现液体弹珠的表面改性，同时能够调控改性后液体弹珠的尺寸，适应实际生产需求。本专利技术旨在通过粉体超声流化，高效完成液体弹珠的表面改性，解决表面改性过程中粉体在空间任意扩散的问题，减少了环境污染，提高了表面改性的效率。
[0008]本专利技术提出的一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置及方法，可以制备亚微米级的液体弹珠。本专利技术的技术方案利用超声波将粉体悬浮在腔体的中轴线位置，液滴沿中轴线下落，穿过粉体时会在其表面附着一层粉体。通过微波发射装置施加一定强度的微波，使粉体能均匀且紧密附着于液体弹珠表面，使液体弹珠表面得到改性，并且能调控液体弹珠尺寸。整个液体弹珠的表面改性过程清洁无污染且能够提高粉体的利用率。
[0009]本专利技术中，液滴的定义是是从进料滴管中滴出的微小液滴，液体弹珠的定义是液滴表面被包覆粉体改性并微波干燥后的球形颗粒。
[0010]本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0011]本专利技术首先提供一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，所述装置包括：进料滴管(1)、防尘盖(7)、第一腔体(2)、液滴中央聚集管(3)、第二腔体(4)及微波强化通道(6)；其中：所述防尘盖(7)设置于所述第一腔体(2)的上方，所述防尘盖(7)上设置有进粉口(8)和出气微孔(9)；所述进料滴管(1)通过铁夹(10)夹持并穿过所述防尘盖(7)连通至所述液滴中央聚集管(3)；所述液滴中央聚集管(3)位于所述第一腔体(2)的内部；所述液滴中央聚集管(3)上端连接至所述防尘盖(7)，下端由所述第二腔体(4)的底部支撑；所述第一腔体(2)的内壁附着有电极片(21)，所述电极片(21)能够与所述第一腔体(2)内的所述液滴中央聚集管(3)之间形成电场；所述第二腔体(4)与所述第一腔体(2)相连通，并且所述第二腔体(4)通过凹球阀门(5)连接至所述微波强化通道(6)。
[0012]根据本专利技术的装置，在一种实施方式中，所述第二腔体(4)的侧壁间隔设置有进气段(41)及超声发射段(42)，所述进气段(41)设置有进气微孔(411)，并通过进气管路(412)以及进气阀门(413)调节气流速度，所述进气段(41)的内侧设置有“L”型电极板(43)；所述超声发射段(42)的外侧粘贴有第一超声波换能器(421)、第二超声波换能器(422)、第三超声波换能器(423)；所述进气管路(412)内径为8mm～12mm，并采用PVC材质；所述进气微孔(411)的直径为1mm～2mm。
[0013]根据本专利技术的装置，在一种实施方式中，所述第一超声波换能器(421)、所述第二超声波换能器(422、所述第三超声波换能器(423)发射的超声波在第二腔体(4)内形成声场，超声发射段采用金属材质。
[0014]根据本专利技术的装置，在一种实施方式中，所述防尘盖(7)通过螺栓连接于所述第一腔体(2)上端，所述防尘盖(7)上的出气微孔(9)中设置有孔径远小于粉体直径的滤网；所述防尘盖(7)采用绝缘材质；所述进料滴管(1)的上端与微通道注射泵相连，所述进料滴管(1)的内径为0.3mm～0.8mm，并采用绝缘材质。
[0015]根据本专利技术的装置，在一种实施方式中，所述液滴中央聚集管(3)成倒锥型结构，其管壁均匀分布“扩
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缩
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扩”结构孔道，所述液滴中央聚集管(3)上端焊有导线，所述导线与直流电源相连，所述液滴中央聚集管(3)采用可导电金属材质。
[0016]根据本专利技术的装置，在一种实施方式中，所述凹球阀门(5)结构为：左阀门(51)和右阀门(52)配合而成，所述右阀门(52)的右端焊接调节手柄(53)；所述左阀门(51)粘接在所述第二腔体(4)下端以及所述微波强化通道(6)上端，所述右阀门(52)可通过所述调节手柄(53)调整位置；所述凹球阀门(5)凹面最底端与水平面呈7
°
～10
°
。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述装置包括进料滴管(1)、防尘盖(7)、第一腔体(2)、液滴中央聚集管(3)、第二腔体(4)及微波强化通道(6)；其中：所述防尘盖(7)设置于所述第一腔体(2)的上方，所述防尘盖(7)上设置有进粉口(8)和出气微孔(9)；所述进料滴管(1)通过铁夹(10)夹持并穿过所述防尘盖(7)连通至所述液滴中央聚集管(3)；所述液滴中央聚集管(3)位于所述第一腔体(2)的内部；所述液滴中央聚集管(3)的上端连接至所述防尘盖(7)，下端由所述第二腔体(4)的底部支撑；所述第一腔体(2)的内壁附着有电极片(21)，所述电极片(21)能够与所述第一腔体(2)内的所述液滴中央聚集管(3)之间形成电场；所述第二腔体(4)与所述第一腔体(2)相连通，并且所述第二腔体(4)通过凹球阀门(5)连接至所述微波强化通道(6)。2.如权利要求1所述的一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述第二腔体(4)的侧壁间隔设置有进气段(41)及超声发射段(42)，所述进气段(41)设置有进气微孔(411)，并通过进气管路(412)以及进气阀门(413)调节气流速度，所述进气段(41)的内侧设置有“L”型电极板(43)；所述超声发射段(42)的外侧粘贴有第一超声波换能器(421)、第二超声波换能器(422)、第三超声波换能器(423)；所述进气管路(412)的内径为8mm～12mm，并采用PVC材质；所述进气微孔(411)的直径为1mm～2mm。3.如权利要求2所述一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述第一超声波换能器(421)、所述第二超声波换能器(422)、所述第三超声波换能器(423)发射的超声波在所述第二腔体(4)内形成声场，所述超声发射段(42)采用金属材质。4.如权利要求1所述一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述防尘盖(7)通过螺栓连接于所述第一腔体(2)上端，所述防尘盖(7)上的出气微孔(9)中设置有孔径远小于粉体直径的滤网；所述防尘盖(7)采用绝缘材质；所述进料滴管(1)的上端与微通道注射泵相连，所述进料滴管(1)的内径为0.3mm～0.8mm，并采用绝缘材质。5.如权利要求1所述一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述液滴中央聚集管(3)成倒锥型结构，其管壁均匀分布“扩
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扩”结构的孔道，所述液滴中央聚集管(3)的上端焊有导线，所述导线与直流电源相连；并且所述液滴中央聚集管(3)采用可导电金属材质。6.如权利要求1所述一种粉体超声流化作用下的液体弹珠表面改性装置，其特征在于，所述凹球阀门(5)结构为：左阀门(51)和右阀门(52)配合而成，所述右阀门(52)的右端焊接调节手柄(53)；所述左阀门(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄然，俞建峰，彭成韬，熊大双，皮伟，刘智毅，苑熙，化春键，蒋毅，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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