热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法及聚合物毛细弯管技术

本发明专利技术公开了一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，通过对聚合物毛细管进行预处理、模具设置、温度梯度处理、热拉伸处理以及冷却成型的步骤实现热拉伸聚合物毛细弯管的制备。本发明专利技术通过在目标加热位置的管路产生温度梯度，进而控制成型管道两侧的温差调节热拉伸管道冷却定型后自然弯曲的角度大小，可形成大角度的毛细弯管，且能够避免强制弯曲造成折痕影响管道流阻，实现了微流道三维管路设计的可行性，可广泛应用于液滴微流控技术领域。可广泛应用于液滴微流控技术领域。可广泛应用于液滴微流控技术领域。

【技术实现步骤摘要】
热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法及聚合物毛细弯管


[0001]本专利技术涉及液滴微流控
，尤其是热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法及聚合物毛细弯管。

技术介绍

[0002]微流控技术：是指在尺寸为数十至数百微米的微管道中处理或操纵流体的技术，涉及物理、化学、生物、电子、新材料等多种学科领域，具有微型化、集成化等显著优势，在生物医学研领域包括体外诊断仪器和体外仿生模型方面具有非常大的发展潜力和广阔的应用前景。
[0003]聚合物毛细管在材料疏水性、结构灵活性、抗压强度、生产使用成本等方面具有天然优势，可作为微流道应用于微流控技术。例如市面上商业化的毛细管中，聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)及氟化乙烯丙烯(FEP)等，具有拒水、拒油、透光性好等优点，还可以进行二次加工塑性，具有不错的开发潜力。
[0004]但是现有技术中，热拉伸成型的聚合物毛细管只能进行小角度的弯曲，弯曲角度过大时易产生折痕，在微流道内形成不规则的褶皱结构，影响流阻稳定性。因此，现有技术不能满足微流道管路布局灵活的设计要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法及聚合物毛细弯管，能够实现大角度的毛细弯管，且避免强制弯曲造成折痕影响管道流阻。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，包括：
[0007]预处理：对目标毛细管进行清洗处理和干燥处理；
[0008]模具设置：将目标模具设置于所述目标毛细管的目标加热位置，启动所述目标模具加热至成型温度；所述目标模具包括单模具和双模具；
[0009]温度梯度处理：设置所述单模具与所述目标毛细管的相对位置，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度；或，设置所述双模具的模具温度差，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度；
[0010]热拉伸处理：对形成温度梯度的所述目标毛细管进行热拉伸，所述目标加热位置发生颈缩；
[0011]冷却成型：对所述目标加热位置进行冷却处理，通过管路的温度梯度在所述目标加热位置产生的收缩率差异，完成毛细弯管成型。
[0012]可选地，所述模具设置这一步骤中，所述单模具为通孔模具，所述目标毛细管穿过所述通孔模具的通孔，所述通孔模具的通孔设置于所述目标加热位置。
[0013]可选地，所述模具设置这一步骤中，所述双模具沿所述目标毛细管的轴向设置于所述目标加热位置两侧。
[0014]可选地，所述模具设置这一步骤中，所述目标模具设置于电驱动加热管和温度传
感器的加热模块外。
[0015]可选地，所述温度梯度处理这一步骤中，所述设置所述单模具与所述目标毛细管的相对位置，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度，包括：
[0016]将所述目标毛细管与所述通孔模具的通孔保存同轴；
[0017]对所述目标毛细管进行拉直固定处理；
[0018]调整所述通孔模具沿所述目标加热位置的截面方向位移，对所述目标加热位置的管路一侧进行接触加热、另一侧进行辐射加热；
[0019]根据所述接触加热和所述辐射加热在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度。
[0020]可选地，所述温度梯度处理这一步骤中，所述设置所述双模具的模具温度差，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度，包括：
[0021]对所述目标毛细管进行拉直固定处理；
[0022]将所述双模具直接接触于所述目标加热位置的管路两侧；
[0023]设置所述双模具的各模具温度，其中一侧温度高于另一侧温度；
[0024]根据双模具的模具温度差，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度。
[0025]可选地，所述冷却成型这一步骤中，所述对所述目标加热位置进行冷却处理，通过管路的温度梯度在所述目标加热位置产生的收缩率差异，完成毛细弯管成型，包括：
[0026]将所述目标毛细管沿轴向移动，使目标加热位置移出所述目标模具；
[0027]通过低于成型温度的环境温度进行自然冷却，在形成温度梯度的管路的两侧产生收缩率差异；
[0028]根据收缩率差异形成两侧不同程度的收缩，完成毛细弯管成型；
[0029]其中，形成温度梯度的管路的温度较高一侧的收缩率大于温度较低另一侧的收缩率，所述目标毛细管向温度较高一侧弯曲。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提供了一种聚合物毛细弯管，根据本专利技术第一方面所述的方法制备得到，所述聚合物毛细弯管为颈缩毛细管，所述聚合物毛细弯管在中间颈缩部位弯曲。
[0031]本专利技术实施例提出了一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，通过在目标加热位置的管路产生温度梯度，进而控制成型管道两侧的温差调节热拉伸管道冷却定型后自然弯曲的角度大小，可形成大角度的毛细弯管，且能够避免强制弯曲造成折痕影响管道流阻，实现了微流道三维管路设计的可行性。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法的流程示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的一种聚合物毛细弯管的结构整体及局部示意图；
[0035]图3为本专利技术提供的一种毛细直管强制弯曲时产生折痕的结构示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的双模具加热的原理示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例提供的通孔模具加热的原理示意图；
[0038]图6为本专利技术实施例提供的通孔模具与毛细管相对位置的外观示意图
[0039]图7为本专利技术实施例提供的通孔模具与毛细管相对位置的截面示意图；
[0040]图8为本专利技术实施例提供的聚合物毛细弯管的实物对比图。
具体实施方式
[0041]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0042]为了使本申请内容及技术方案更加清楚明白，对相关术语及含义进行说明：
[0043]曲率：曲线在某一点处密切圆半径的倒数，表示曲线弯曲的程度。
[0044]毛细管：凡内径很细的管子叫“毛细管”。通常指的是内径等于或小于1毫米的细管，因管径有的细如毛发故称毛细管。目前主要应用在医学和建筑材料上。
[0045]第一方面，参照图1，本专利技术实施例提供了一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，包括：
[0046]预处理：对目标毛细管进行清洗处理和干燥处理；
[0047]模具设置：将目标模具设置于所述目标毛细管的目标加热位置，启动所述目标模具加热至成型温度；所述目标模具包括单模具和双模具；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，其特征在于，包括：预处理：对目标毛细管进行清洗处理和干燥处理；模具设置：将目标模具设置于所述目标毛细管的目标加热位置，启动所述目标模具加热至成型温度；所述目标模具包括单模具和双模具；温度梯度处理：设置所述单模具与所述目标毛细管的相对位置，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度；或，设置所述双模具的模具温度差，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度；热拉伸处理：对形成温度梯度的所述目标毛细管进行热拉伸，所述目标加热位置发生颈缩；冷却成型：对所述目标加热位置进行冷却处理，通过管路的温度梯度在所述目标加热位置产生的收缩率差异，完成毛细弯管成型。2.根据权利要求1所述的一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，其特征在于，所述模具设置这一步骤中，所述单模具为通孔模具，所述目标毛细管穿过所述通孔模具的通孔，所述通孔模具的通孔设置于所述目标加热位置。3.根据权利要求1所述的一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，其特征在于，所述模具设置这一步骤中，所述双模具沿所述目标毛细管的轴向设置于所述目标加热位置两侧。4.根据权利要求1所述的一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，其特征在于，所述模具设置这一步骤中，所述目标模具设置于电驱动加热管和温度传感器的加热模块外。5.根据权利要求2所述的一种热拉伸聚合物毛细管的曲率调控方法，其特征在于，所述温度梯度处理这一步骤中，所述设置所述单模具与所述目标毛细管的相对位置，在所述目标加热位置的管路上形成温度梯度，包括：将所述目标毛细管与所述通孔模具的通孔保存...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚尧，伊翔，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：