本发明专利技术提供了一种可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，包括旋转平台、注射管、收集容器和注射泵；旋转平台包括电机和水平设置的转盘，电机驱动转盘绕转盘的圆心匀速旋转；收集容器水平固定在所述转盘上，收集容器的圆心与转盘的圆心重合；注射管的进口与注射泵连通，注射管的出口位于收集容器的圆心外且注射管的出口位于收集容器所盛装流体的液面以下。本发明专利技术还以该装置为基础提供了单分散乳液可控制备方法。本发明专利技术可使制备单分散乳液的微流控装置及其构建更加简易、单分散乳液的制备和产量放大更加便捷和高效。产量放大更加便捷和高效。产量放大更加便捷和高效。
【技术实现步骤摘要】
一种可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置及方法
[0001]本专利技术属于乳液制备领域，涉及制备单分散乳液的微流控装置及方法。
技术介绍
[0002]乳液在化工、医药、食品以及化妆品等诸多领域具有重要作用。近年来兴起的微流控技术由于可在微通道中精确操控流体的流动和分散，因而在乳液液滴可控制备方面展现出了独特的优势。微流控制乳技术通常依赖于具有同轴共流动型、流动聚焦型以及交叉流动型等复杂几何结构微通道的微流控装置，其复杂微通道结构的构建往往需要精密复杂的微制造工艺以及表面改性技术。同时，在微流控制乳过程中，通常涉及到分散相流体和连续相流体在不同微通道中的流动操控，以及这两相流体在微通道交汇处的剪切过程，这往往需要专业技术人员进行精确熟练的流体操控，以防止出现分散相贴壁、连续相倒流等现象而阻碍乳液液滴的形成，因而对各液相的流动操控具有很高要求。此外，当涉及多重微通道的构建以放大乳液制备产量时，多重微通道的构建更是对现有微流控装置的微制造工艺和表面改性技术、以及复杂多重微通道中两相流体的操控提出了更高要求。
[0003]为了简化微流控制乳技术，虽然有研究者开发出了基于离心机和旋转圆锥转子等结构的微流控装置，但其仍存在装置结构及构建过程复杂等问题，且其装置结构和流体操控方式难以有效实现乳液制备的产量放大。上述情况限制了微流控乳液制备技术的进一步发展和应用。因而，开发更加简便而有效的微流控装置和方法以用于乳液的可控制备和产量放大具有非常重要的科学意义和应用前景。
技术实现思路
[0004]针对现有微流控制乳技术存在的装置结构复杂及其构建过程繁琐、对流体操控要求高、难以有效放大等问题，本专利技术提出了一种可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，并以该装置为基础提出了单分散乳液的可控制备方法，以使得制备单分散乳液的微流控装置及其构建更加简易、单分散乳液的制备和产量放大更加便捷和高效。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，包括旋转平台、注射管、收集容器和注射泵；
[0007]旋转平台包括电机和水平设置的转盘，电机驱动转盘绕转盘的圆心匀速旋转；收集容器水平固定在所述转盘上，收集容器的圆心与转盘的圆心重合；注射管的进口与注射泵连通，注射管的出口位于收集容器的圆心外且注射管的出口位于收集容器所盛装流体的液面以下。
[0008]进一步地，为了实现单分散乳液产量的放大，在上述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的技术方案中，还包括用于流体分配的流体分布板，流体分布板上设有一个流体入口以及若干流体出口，流体入口与各流体出口之间的距离相等，流体入口与各流体出口之间由流体通道连通，流体分布板水平设置，流体入口与注射泵连通，各流体出口分别
与各注射管的进口连通，各注射管的出口与收集容器圆心之间的距离相等。更进一步地，流体分布板的各流体出口围绕流体入口均匀分布。
[0009]例如，上述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的技术方案中，流体分布板可以呈圆形，流体入口设置在流体分布板的圆心处，各流体出口围绕流体入口均匀分布于与流体分布板共圆心的同一圆上。
[0010]上述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的技术方案中，所述注射管可为金属、聚合物、或者玻璃等材质，注射管出口处的内径优选为10～1000μm。
[0011]上述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的技术方案中，注射管的出口与收集容器的圆心之间的距离至少为1cm。
[0012]上述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的技术方案中，收集容器的横截面呈圆形。
[0013]本专利技术还提供了一种基于上述旋转式微流控装置的单分散乳液可控制备方法，包括以下步骤：
[0014]将连续相流体盛装于收集容器中，通过电机驱动转盘带动收集容器以及其中的连续相流体绕收集容器的圆心匀速旋转；然后，通过注射泵将分散相流体由注射管注入收集容器内的连续相流体中，即可经液相剪切制备得到单分散乳液液滴，或者通过注射泵将分散相流体由流体分布板的流体入口注入并分配至各注射管中，再经注射管流入收集容器内的连续相流体中，即可经液相剪切制备得到单分散乳液液滴；
[0015]在制备过程中控制电机的转速和分散相流体的流量使连续相流体能通过旋转剪切将分散相流体从注射管出口处剪切脱离以形成乳液液滴。
[0016]上述单分散乳液可控制备方法的技术方案中，分散相流体和连续相流体为互不相溶或相互微溶的两相流体。
[0017]进一步地，以水相溶液作为分散相流体、油相溶液作为连续相流体；或者，以油相溶液作为分散相流体、水相溶液作为连续相流体；或者，以液态金属为分散相流体，以水相溶液或油相溶液作为连续相流体；或者，以互不相溶或相互微溶的两种水相溶液分别作为分散相流体和连续相流体；或者，以互不相溶或相互微溶的两种油相溶液分别作为分散相流体和连续相流体。
[0018]更进一步地，连续相流体中可以含有稳定界面的试剂，例如，稳定界面的试剂包括表面活性剂或用于稳定界面的纳米颗粒等，表面活性剂溶解于连续相流体中，用于稳定界面的纳米颗粒均匀分散于连续相流体中。
[0019]更进一步地，水相溶液或/和油相溶液中可以含有能在水相溶液或油相溶液溶解的功能聚合物、单体、增稠剂、盐、以及功能纳米颗粒中的至少一种。例如，当分散相流体中含有功能聚合物或单体时，经过上述方法制备的单分散乳液液滴固化后，可得到功能化的单分散聚合物微球；当分散相流体中含有功能纳米颗粒以及功能聚合物或单体时，经过上述方法制备的单分散乳液液滴固化后，可得到含纳米颗粒的功能化单分散聚合物微球。
[0020]在实际应用中，根据具体的应用需求确定分散相流体及连续相流体的配方，分散相流体和连续相流体的配方可参照现有技术进行确定。
[0021]在实际应用中，在可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置的结构、分散相流体和连续相流体的配方确定的情况下，可通过实验确定合适的电机的转速和分散相流体的流
量，以确保连续相流体能通过旋转剪切将分散相流体从注射管出口处剪切脱离形成液滴。
[0022]上述单分散乳液可控制备方法的技术方案中，通过调整收集容器绕收集容器的圆心匀速旋转的转速、注射管的出口与收集容器的圆心之间的距离、注射管出口处的内径，分散相流体的流量等，可以灵活调节所制得的单分散乳液液滴的直径。通常，上述方法制得的单分散乳液液滴的直径为20～1000μm之间的任意值。
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案产生了以下有益的技术效果：
[0024]1.本专利技术提供了用于可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其结构简单，且装置构建不需要复杂的微制造工艺和表面改性技术；同时，通过引入流体分布板即可增加注射管数量，进而方便地实现微通道数量的放大，因而在单分散乳液可控制备方面具有独特优势。
[0025]2.本专利技术提供的基于旋转式微流控装置的单分散乳液可控制备方法，巧妙利用了分散相流体在开放式收集容本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其特征在于，包括旋转平台(1)、注射管(2)、收集容器(3)和注射泵(4)；旋转平台(1)包括电机和水平设置的转盘，电机驱动转盘绕转盘的圆心匀速旋转；收集容器(3)水平固定在所述转盘上，收集容器(3)的圆心与转盘的圆心重合；注射管(2)的进口与注射泵(4)连通，注射管(2)的出口位于收集容器(3)的圆心外且注射管(2)的出口位于收集容器所盛装流体的液面以下。2.根据权利要求1所述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其特征在于，该装置还包括流体分布板(6)，流体分布板上设有一个流体入口(6
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1)以及若干流体出口，流体入口与各流体出口之间的距离相等，流体入口与各流体出口之间由流体通道(6
‑
2)连通，流体分布板水平设置，流体入口与注射泵连通，各流体出口分别与各注射管(2)的进口连通，各注射管的出口与收集容器圆心之间的距离相等。3.根据权利要求2所述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其特征在于，流体分布板(6)的各流体出口围绕流体入口(6
‑
1)均匀分布。4.根据权利要求1所述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其特征在于，注射管(2)的出口处的内径为10～1000μm。5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述可控制备单分散乳液的旋转式微流控装置，其特征在于，收集容器的横截面呈圆形。6.一种基于旋转式微流控装置的单分散乳液可控制备方法，其特征在于，该方法采用权利要求1至5中任一项权利要求所述旋转式微流控装置制备单分散乳液，包括以下步骤：将连续...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪伟，苏瑶瑶，褚良银，潘大伟，秦聪聪，邓传富，刘壮，巨晓洁，谢锐，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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