專利名稱：一種基于超臨界流體梧桐球狀空心膠囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于梧桐球狀空心膠囊制備的方法，這種高比表面積空心膠囊在催化、傳感、藥物緩釋等領(lǐng)域有著廣闊的前景，屬于制備梧桐球狀空心膠囊的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微流控是指一種精確操控微尺度流體的技術(shù)，并在20世紀(jì)80年代興起，并在DNA芯片，芯片實(shí)驗(yàn)室，微進(jìn)樣技術(shù)，微熱力學(xué)技術(shù)得到了快速發(fā)展。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多科研組利用微流控技術(shù)，設(shè)計(jì)制作了各種結(jié)構(gòu)的微通道系統(tǒng)，用于微膠囊的制備。2004年Shingo Okushima等人提出通過(guò)雙T通道制備雙重乳液，從而提供了制備中空微膠囊的新途徑。在純物質(zhì)相圖上，一般流體的氣一液平衡線有一個(gè)終點(diǎn)一臨界點(diǎn)，此處對(duì)應(yīng)的溫度和壓力即是臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)。當(dāng)流體的溫度和壓力處于Tc和Pc之上時(shí)，那么流體就處于超臨界狀態(tài)。超臨界流體(Supercritical Fluid)兼有氣液兩相的雙重特點(diǎn)，既具有與氣體相當(dāng)?shù)母邤U(kuò)散系數(shù)和低粘度，又具有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)良好的溶解能力。與常用的有機(jī)溶劑相比，超臨界流體是一種環(huán)境友好的溶劑?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，超臨界流體萃取分離技術(shù)逐漸得到發(fā)展與應(yīng)用。超臨界流體萃取是一項(xiàng)新型提取技術(shù)，是利用超臨界條件下的氣體作萃取劑，從液體或固體中萃取出某些成分并進(jìn)行分離的技術(shù)。在本計(jì)劃中，我們基于微流控技術(shù)的微通道乳化裝置和超臨界技術(shù)，用聚丙烯腈PAN的N，N- 二甲基甲酰胺DMF溶液與硅油制備梧桐球狀PAN空心膠囊。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明旨在提供一種基于超臨界流體梧桐球狀空心膠囊的制備方法。技術(shù)方案本發(fā)明的一種基于超臨界流體梧桐球狀空心膠囊的制備方法在于使用超臨界干燥儀制備出類似梧桐球狀的中空膠囊，表面具有許多毛刺狀突起，其具體制備方法如下I)以N，N_ 二甲基甲酰胺DMF為溶劑配制聚丙烯腈PAN溶液，PAN濃度為
O.03g · mL—1至O. Ig · mL—1，并加入甲基三辛基氯化銨ALQ作為表面活性劑，ALQ加入量為每 ImL 溶液加入 O. 06mL 至 O. 14mLALQ ；2)利用T通道和導(dǎo)管搭建雙T通道微流控裝置，T通道和導(dǎo)管內(nèi)徑為500 μ m 1500 μ m,其材料應(yīng)同時(shí)具有疏水性和疏油性；T通道三個(gè)接口中處于一條直線上的兩個(gè)接口稱為旁側(cè)接口，另一個(gè)接口稱為中間接口；將一個(gè)T通道A的一個(gè)旁側(cè)接口與另一個(gè)T通道B的中間接口用導(dǎo)管連接，兩個(gè)T通道的其余四個(gè)接口各連接一個(gè)導(dǎo)管；3)將配制好的PAN溶液和硅油分別裝入注射器，裝有中間相PAN溶液的注射器與T通道A的旁側(cè)接口導(dǎo)管相連；裝有內(nèi)相硅油的注射器與T通道A的中間接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為IOcs IOOcs ;裝有外相硅油的注射器與T通道B的一個(gè)旁側(cè)接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為50cs 350cs ;然后將三個(gè)注射器分別置于蠕動(dòng)泵上；
4)通過(guò)設(shè)置蠕動(dòng)泵參數(shù)的方式調(diào)節(jié)中間相、內(nèi)相和外相的流速，生成內(nèi)部為硅油，外層為PAN的雙重乳液，并使雙重乳液持續(xù)產(chǎn)生，將制得的雙重乳液收集于預(yù)裝有粘度為50cs 350cs的硅油的容器中；5)將收集有雙重乳液的容器置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，調(diào)節(jié)水浴溫度和轉(zhuǎn)速，減壓蒸餾除去雙重乳液中的DMF，使其固化從而制得PAN微膠囊；6)用不同粘度的硅油按粘度由高到低依次浸泡固化后的PAN微膠囊至少2小時(shí)，以逐步交換出內(nèi)部的高粘度硅油，從而完成PAN微膠囊內(nèi)部硅油的梯度置換；7)使用超臨界干燥儀直接干燥已完成梯度置換的PAN微膠囊。有益效果本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明制備的梧桐球狀PAN微膠囊具有高比表面積(如圖1、2)，在催化領(lǐng)域有 著廣闊的前景。2.方法簡(jiǎn)單有效，操作簡(jiǎn)便，且所需時(shí)間較短。3.微膠囊前體乳液的制備裝置簡(jiǎn)單，易于裝配。4.可控性強(qiáng)，可以通過(guò)對(duì)流速、溶液濃度和黏度的控制對(duì)制備的微膠囊的粒徑、壁厚等進(jìn)行控制。


圖I是梧桐球狀空心微膠囊整體光學(xué)顯微鏡照片。圖2是梧桐球狀空心微膠囊外表面掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式I)將2. OOg PAN溶于30mL DMF溶液中，并加入3mLALQ作為表面活性劑；2)利用內(nèi)徑為1000 μ m的雙疏T通道和導(dǎo)管搭建雙T通道微流控裝置；T通道三個(gè)接口中處于一條直線上的兩個(gè)接口稱為旁側(cè)接口，另一個(gè)接口稱為中間接口 ；將一個(gè)T通道A的一個(gè)旁側(cè)接口與另一個(gè)T通道B的中間接口用導(dǎo)管連接，兩個(gè)T通道的其余四個(gè)接口各連接一個(gè)導(dǎo)管；3)將配制好的PAN溶液和硅油分別裝入IOmL注射器，裝有中間相PAN溶液的注射器與T通道A的旁側(cè)接口導(dǎo)管相連；裝有內(nèi)相硅油的注射器與T通道A的中間接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為IOcs ;裝有外相硅油的注射器與T通道B的一個(gè)旁側(cè)接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為50cs ;然后將三個(gè)注射器分別置于蠕動(dòng)泵上；4)通過(guò)設(shè)置螺動(dòng)泵參數(shù)的方式調(diào)節(jié)三相流速為Vrt=L OmL/h, V巾=4. OmL/h, V^h =15. OmL/h，從而產(chǎn)生內(nèi)部為硅油，外層為PAN的雙重乳液。將制得的雙重乳液收集于預(yù)裝有350cs硅油的圓底燒瓶中；5)將收集有PAN雙重乳液的圓底燒瓶置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，55rpm減壓蒸餾，開始時(shí)冰水浴保持4h，之后將溫度逐漸升至室溫后，繼續(xù)固化20h，除去PAN雙重乳液中的DMF，使其固化從而制得PAN空心微膠囊；6)用5cs，lcs, O. 65cs的硅油依次浸泡固化后的PAN微膠囊6小時(shí)，以逐步交換出內(nèi)部的高粘度硅油。7)使用超臨界干燥儀直接干燥已完成梯度置換的PAN微膠囊。
權(quán)利要求
1.一種基于超臨界流體梧桐球狀空心膠囊的制備方法，其特征在于使用超臨界干燥儀制備出類似梧桐球狀的中空膠囊，表面具有許多毛刺狀突起，其具體制備方法如下 1)以N，N-二甲基甲酰胺DMF為溶劑配制聚丙烯腈PAN溶液，PAN濃度為O. 03g · mL—1至O. Ig · rnL—1，并加入甲基三辛基氯化銨 ALQ作為表面活性劑，ALQ加入量為每ImL溶液加入 O. 06mL 至 O. 14mLALQ ； 2)利用T通道和導(dǎo)管搭建雙T通道微流控裝置，T通道和導(dǎo)管內(nèi)徑為500μπι ·1500 μ m，其材料應(yīng)同時(shí)具有疏水性和疏油性；T通道三個(gè)接口中處于一條直線上的兩個(gè)接口稱為旁側(cè)接口，另一個(gè)接口稱為中間接口；將一個(gè)T通道A的一個(gè)旁側(cè)接口與另一個(gè)T通道B的中間接口用導(dǎo)管連接，兩個(gè)T通道的其余四個(gè)接口各連接一個(gè)導(dǎo)管； 3)將配制好的PAN溶液和硅油分別裝入注射器，裝有中間相PAN溶液的注射器與T通道A的旁側(cè)接口導(dǎo)管相連；裝有內(nèi)相硅油的注射器與T通道A的中間接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為IOcs IOOcs ;裝有外相硅油的注射器與T通道B的一個(gè)旁側(cè)接口導(dǎo)管相連，硅油粘度為50cs 350cs ;然后將三個(gè)注射器分別置于蠕動(dòng)泵上； 4)通過(guò)設(shè)置蠕動(dòng)泵參數(shù)的方式調(diào)節(jié)中間相、內(nèi)相和外相的流速，生成內(nèi)部為硅油，夕卜層為PAN的雙重乳液，并使雙重乳液持續(xù)產(chǎn)生，將制得的雙重乳液收集于預(yù)裝有粘度為·50cs 350cs的硅油的容器中； 5)將收集有雙重乳液的容器置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，調(diào)節(jié)水浴溫度和轉(zhuǎn)速，減壓蒸餾除去雙重乳液中的DMF，使其固化從而制得PAN微膠囊； 6)用不同粘度的硅油按粘度由高到低依次浸泡固化后的PAN微膠囊至少2小時(shí)，以逐步交換出內(nèi)部的高粘度硅油，從而完成PAN微膠囊內(nèi)部硅油的梯度置換； 7)使用超臨界干燥儀直接干燥已完成梯度置換的PAN微膠囊。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于超臨界流體梧桐球狀空心膠囊的制備方法，利用微流控技術(shù)和超臨界技術(shù)制備梧桐球狀PAN空心膠囊，這種PAN空心膠囊具有高比表面積，在催化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。制備方法是基于微流控技術(shù)的雙T通道裝置，利用PAN的DMF溶液和硅油制備PAN雙重乳液；然后將PAN雙重乳液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上減壓蒸餾，用以除去DMF從而使乳液固化；再將PAN微膠囊用低粘度硅油梯度置換；最后用超臨界干燥儀將其干燥。制得的梧桐球狀PAN空心膠囊。
文檔編號(hào)B01J13/02GK102895924SQ20121040066
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者葛麗芹, 姚翀, 施展, 王瑋辰, 張佳維 申請(qǐng)人:東南大學(xué)