本发明专利技术公开一种具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置及利用其进行制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒方法。所述装置包括注射器1、轴流注射泵1、注射器2、轴流注射泵2、高压电源、粉末接收板及红外辐射源；注射器1通过高弹软硅胶管与注射器2的注射针头的前端形成同轴纺丝喷头；高压电源通过鳄鱼钳与注射器2的注射针头的后端相连接，高压电源与粉末接收板共同接地，红外辐射源置于注射器针头的喷口和粉末接收板中间。制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒方法包括溶液的配制、喷雾，同时用红外辐射源照射进行辅助干燥等2个步骤。本发明专利技术制备方法简单，适于工业化生产；所得核壳结构聚合物纳米粒干燥充分、直径小、并可调控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属聚合物微纳米颗粒的制备领域，特别是涉及一种具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置及其在制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒的应用。
技术介绍
高压静电喷雾技术是一种自上而下(top-down)的微纳米制造技术，通过外加电场力克服喷头尖端液滴的液体表面张力和粘弹力而形成射流，在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频分裂，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到微纳米级颗粒。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的微纳米颗粒，应用该技术制备聚合物基功能微纳米体系具有良好的应用前景。但是到目前为止，文献报道都是高压静电喷雾技术所用的装置，一般用于喷涂制备二维微纳米平面。而在制备三维微纳米颗粒上，一般都需要都过反向热气流辅助干燥，或者通过接受端的凝固浴作用获得分散的微纳米颗粒。这些反向热气流或者凝固浴的使用不仅使得高压静电喷雾装置复杂化，而且使得喷雾工艺过程的调节控制难度增大。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了解决现有技术中存在的技术问题而提供一种红外辐射辅助高压静电喷雾装置。本专利技术的目的之二利用上述的一种具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒。本专利技术的技术方案一种具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾，如图1所示，包括将芯液注射器2、芯液轴流注射泵1、鞘液注射器4、鞘液轴流注射泵3、高压电源9、粉末接收板8及红外辐射源7 ；所述的鞘液注射器4与高弹软硅胶管5的一端相连，芯液注射器2的注射针头的前端从高弹软硅胶管5的侧面插入到高弹硅胶软管5内并与其另一端形成同轴纺丝喷头6 ；其中芯液注射器2固定在芯液轴流注射泵1上，鞘液注射器4固定在鞘液轴流注射泵 3上，高压电源9通过鳄鱼钳与芯液注射器2的注射针头的后端相连接，高压电源9与粉末接收板8共同接地，红外辐射源7置于同轴纺丝喷头6的喷口和粉末接收板8中间的高压电场内，可以移动，辐射方向为朝向粉末接收板8。所述的高压电源9提供电压为0 60kV; 所述的红外辐射源7的功率300 1000W，可调节；所述的芯液注射器2的注射针头的外径为0. 1 1. 0mm，壁厚为0. 1 0. 2mm,同轴纺丝喷头6的喷口，即芯液注射器2的注射针头的喷口与粉末接收板8的距离为15 30cm，所述的高弹硅胶软管5的内径为2mm，壁厚1mm。一种利用上述的具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒的方法，包括如下步骤(1)、内芯、外鞘溶液的配制；内芯溶液的配制将核聚合物溶解于其良性溶剂进行直接配制； 所述的核聚合物为聚丙烯腈(PAN)或尼龙； 外鞘溶液的配置将壳聚合物溶解于其良性溶剂进行直接配制； 所述的壳聚合物为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸树脂；(2)、用上述的红外辐射辅助高压静电喷雾装置，将外鞘溶液装入鞘液注射器4内，内芯溶液装入芯液注射器2内，在高压电场于从同轴纺丝喷头6的喷口处一起进行高压静电喷雾，同时采用功率范围为300 1000W的红外辐射源照射粉末接收板8的雾化区，进行辅助干燥，最终制备出具有核壳结构聚合物微纳米颗粒。由于所述的红外辐射源的功率可调，即根据喷雾溶液情况，增大或减小红外辐射源照射功率，辅助聚合物微纳米颗粒迅速干燥；由于所述的红外辐射源在同轴纺丝喷头与粉末接收端之间的高压电场内可以移动，以调控聚合物微纳米粒的尺寸；高压静电喷雾过程控制同轴纺丝喷头6的喷口与粉末接收板8距离为15 30cm，电压为5 20Kv，鞘液注射器4内的外鞘溶液流速为1 :3ml/h，芯液注射器4内的内芯溶液流速为 0. 2 0. 6 ml/ho本专利技术的有益技术效果本专利技术的利用一种红外辐射辅助高压静电喷雾装置制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒额方法，由于简单有效地将静电高压雾化液滴的作用与红外辐射相结合，可以单步直接制备出具有核壳结构的聚合物微纳米粒子，因此本专利技术的制备方法具有制备工艺简单，且适合于工业化生产。再有，由于红外辐射源的功率可调，根据喷雾溶液情况，增大或减小红外辐射源照射功率，可以辅助具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒迅速干燥，从而缩短干燥所用的时间。另外，还由于红外辐射源在同轴纺丝喷头与接收端之间的高压电场内可以移动， 从而可以调控具有核壳结构的聚合物微纳米粒的尺寸，即制备出直径可调的具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒。附图说明图1、具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置示意图1为芯液轴流注射泵、2为芯液注射器、3为鞘液轴流注射泵、4为鞘液注射器、5为高弹软硅胶管、6为同轴纺丝头、7为红外辐射源、8为粉末接收板、9为高压电源；图2a、未加红外辐射的具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒的FESEM图； 图2b、加红外辐射的具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒的FESEM图。具体实施例方式下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。即这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。另外，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术所用的仪器偏光显微镜，XP-700型(上海长方光学仪器厂)。偏光显微镜与数码相机(Powera1Qt 640，日本佳能)直接相连。本专利技术实施例中制备具有核壳结构的聚合物微纳米颗粒方法所用的装置，即红外辐射辅助高压静电喷雾装置中采用削平的针头(5号不锈钢注射针头，内径0. 5mm)作为芯液喷射细流的毛细管，即注射针头；高压电源，ZGF2000型，上海苏特电器有限公司生产； 微量注射泵，KDS100型，美国Cole-Parmer 公司生产； 粉末接收板采用铝箔包裹板，长宽高为200cmX200cmX200cm，厚Imm ； 红外辐射源，JD010型，功率300 1000W，上海杰顿机械有限公司。实施例1聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包裹聚丙烯腈(PAN)的核壳结构微纳米球制备方法，包括如下步骤(1)、将3.0g PAN粉末在4°C下分散于100毫升DMAc中，然后在60°C水浴摇床中振摇过夜成淡黄色均勻透明溶液，作为内芯溶液；将20.0 g PVP K17粉末在常温下溶解于100毫升乙醇中，作为外鞘溶液；(2)、将步骤(1)所得的内芯溶液和外鞘溶液分别加入到芯液注射器及鞘液注射器中通过红外辐射辅助高压静电喷雾装置进行高压静电喷雾；高压静电喷雾过程控制鞘液注射器内的外鞘溶液流速为1 :3ml/h，芯液注射器内的内芯溶液流速为0. 2 0. 6 ml/h ；芯液注射器的注射器针头的喷口与粉末接收板距离为25cm，电压18 kV，环境温度为 (12士 1) °C，环境湿度为67士4%，最终得到PVP包裹PAN的核壳结构微纳米颗粒，颗粒直径为 1. 6士0. 7μπι。所述的红外辐射辅助，即以红外辐射源直接照射在射流雾化区域，红外辐射光线可以与射流成直角，也可以以大于30°以上锐角对着接收板照射。所述红外辐射辅助高压静电喷雾装置的芯液注射器的注射针头内孔径0. 5 mm，外径为1mm，所述的高弹硅胶软管的内径为2. 0mm，所述的粉末接收板采用铝箔包裹板，长宽高为 200cmX200c本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有同轴纺丝喷头的红外辐射辅助高压静电喷雾装置，包括轴流注射泵１、轴流注射泵２、注射器１、注射器２、高压电源、粉末接收板，其特征在于还包括红外辐射源；其中注射器１固定在轴流注射泵１上，注射器２固定在轴流注射泵２上，注射器１通过高弹软硅胶管与注射器２的注射针头的前端形成同轴纺丝喷头；高压电源通过鳄鱼钳与注射器２的注射针头的后端相连接，红外辐射源位于同轴纺丝喷头的喷口和粉末接收板中间，位置可调，辐射方向为朝向粉末接收板；高压电源与粉末接收板共同接地。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余灯广，王霞，李颖，钱微，李晓燕，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31
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