一種粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球及其制備方法和所用的微流體控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球及其制備方法和所用的微流體控制裝置，其特征在于：配制極性、非極性的兩種分散相溶液和連續(xù)相溶液，在連續(xù)相溶液的剪切作用下，兩種分散相溶解接觸形成兩半球極性不同的Janus液滴，通過調(diào)控極性分散相溶液中表面活性劑濃度、極性分散相溶液和非極性分散相溶液的流量比，及極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，調(diào)控Janus液滴的形貌和尺寸；對液滴進行固化，即得尺寸范圍在200～500um、分散系數(shù)CV小于5%單分散極性異性Janus微球。本發(fā)明的微流體控制裝置結(jié)構(gòu)簡單、裝拆簡便，能夠方便地獲得不同尺寸及形貌的極性異性Janus微球。
【專利說明】一種粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球及其制備方法和所用的微流體控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及極性異性Janus微球的制備領(lǐng)域，具體地說涉及一種粒徑、形貌可控的單分散極性異性Janus微球及其制備方法和所用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]Janus微粒指的是含有兩種不同化學(xué)成分或表面具有不同性質(zhì)的非對稱微粒，表現(xiàn)在微球兩面的力學(xué)性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能、電學(xué)性能、表面親疏水性能(極性)的不同。Janus微粒因兩面的性質(zhì)不對稱，具有附加的定向作用力，借助這一定向作用力，就可以實現(xiàn)粒子在空間上的組裝。例如極性異性的Janus微粒，微粒兩面分別是親水部分和疏水部分，具有比一般表面活性劑更強的功能，可以充當(dāng)水包油或者油包水乳液的穩(wěn)定劑。同時，通過對極性異性的Janus微粒親水和疏水部分比例的調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)微球在空間的控制性組裝。由于Janus微粒特殊的物理化學(xué)性質(zhì)給自組裝功能材料帶來的新思路，使這類材料在諸如功能表面活性劑、自組裝和分子識別、電子紙、光學(xué)上午傳感器、光子晶體等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]合成Janus微粒的方法有微流體合成法、拓撲選擇表面改性法、模板導(dǎo)向自組裝法、可控相分離發(fā)等。這些合成方法各有優(yōu)缺點:微流體合成法是唯一一種可以一次成型制備Janus粒子的方法，流程簡單、產(chǎn)率較大；拓撲表面選擇改性法方式多樣，制備過程簡單、但是產(chǎn)率較低；模板導(dǎo)向自組裝法過程復(fù)雜，成本過高。目前已有的方法尚不能實現(xiàn)對Janus微粒單分散的控制以及尺寸和形貌的精確的調(diào)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種粒徑、形貌可控的單分散極性異性Janus微球的制備方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種粒徑、形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
[0006]本發(fā)明的第三個目的在于提供制備上述粒徑、形貌可控的單分散極性異性Janus微球所用的裝置。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球的制備方法，其特征在于:分別配制極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液，將所述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別通入兩個并排固定、流出端口相貼靠且流出端口端面相平齊的毛細管，在所述毛細管的流出端口處，極性分散相溶液和非極性分散相溶液相接觸，并被連續(xù)相溶液剪切，形成單分散極性異性Janus液滴；
[0009]通過調(diào)控極性分散相溶液中表面活性劑濃度、極性分散相溶液和非極性分散相溶液的流量比，調(diào)控單分散極性異性Janus液滴的形貌，通過調(diào)節(jié)極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，調(diào)控單分散極性異性Janus液滴的粒徑；[0010]依次經(jīng)過紫外燈照射及加熱對所述單分散極性異性Janus液滴進行固化，即得粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
[0011]優(yōu)選的，本發(fā)明的制備方法按如下步驟進行:
[0012]a、選擇低極性液態(tài)化合物作為連續(xù)相溶液；
[0013]b、配制極性分散相溶液:以丙烯酰胺、雙丙烯酰胺(甲叉)、過硫酸銨以及表面活性劑為溶質(zhì)、以去離子水為溶劑配制所述極性分散相溶液；
[0014]C、配制非極性分散相溶液:以光引發(fā)劑為溶質(zhì)、以二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)為溶劑配制非極性分散相溶液；
[0015]d、將極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別通入兩個并排固定、流出端口相貼靠且流出端口端面相平齊的毛細管，在毛細管的流出端口處，極性分散相溶液和非極性分散相溶液相接觸，并被連續(xù)相溶液剪切，形成形貌可控的單分散極性異性Janus液滴；
[0016]e、調(diào)控形貌:通過在極性分散相溶液中添加不同濃度的表面活性劑，改變極性分散相溶液與非極性分散相溶液以及極性分散相溶液與連續(xù)相溶液之間的界面張力，并調(diào)控極性分散相溶液和非極性分散相溶液的流量比，進而改變單分散極性異性Janus液滴的形貌；調(diào)控表面活性劑濃度可以改變Janus液滴中極性分散性和非極性分散相界面的曲率；通過調(diào)控流量比可以改變Janus液滴中極性分散相和非極性分散相的體積比。
[0017]f、調(diào)控粒徑:通過調(diào)控極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，實現(xiàn)單分散極性異性Janus液滴粒徑的調(diào)控；
[0018]g、依次經(jīng)過紫外燈照射及加熱對所述形貌可控的單分散極性異性Janus液滴進行固化，即得所述粒徑形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
[0019]優(yōu)選的，步驟a所述低極性液態(tài)化合物為二甲基硅油、十二烷或煤油。
[0020]所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)。表面活性劑起著降低表面張力的作用。
[0021]所述極性分散相溶液中各原料的質(zhì)量百分比為:
[0022]丙烯酰胺5%?20% ；
[0023]雙丙烯酰胺(甲叉)1.5%?3% ；
[0024]過硫酸銨0.5%?1% ；
[0025]表面活性劑蘭1%;
[0026]余量為去離子水。
[0027]所述光引發(fā)劑為紫杉醇或1-羥基環(huán)己基苯基甲酮(HCPK)，所述光引發(fā)劑在非極性分散相溶液中的質(zhì)量濃度為3%?4%。
[0028]本發(fā)明制備的粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球，其特點在于:所述極性異性Janus微球的尺寸范圍在200?500um，分散系數(shù)CV小于5%。
[0029]本發(fā)明所述制備方法所用的微流體控制裝置，其結(jié)構(gòu)特點在于:包括極性分散相注射器、非極性分散相注射器、連續(xù)相注射器、極性分散相注射泵、非極性分散相注射泵、連續(xù)相注射泵、T型三通、紫外燈、水浴鍋及回收容器；
[0030]所述極性分散相注射器、非極性分散相注射器和連續(xù)相注射器分別安裝在極性分散相注射泵、非極性分散相注射泵和連續(xù)相注射泵上；
[0031]所述連續(xù)相注射器通過連續(xù)相導(dǎo)管與T型三通的第一端口相連通；[0032]所述T型三通的第二端口連通有輸出導(dǎo)管；
[0033]所述T型三通的第三端口與第二端口處在同一直線上；并列設(shè)置在T型三通中的極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管的流出端口經(jīng)第二端口插入在輸出導(dǎo)管中，流入端口經(jīng)第三端口分別與極性分散相注射器和非極性分散相注射器相連通；極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管的流出端口相貼靠、并且流出端口端面相平齊；
[0034]在所述輸出導(dǎo)管的流道上設(shè)置有紫外燈，在所述輸出導(dǎo)管的輸出端口設(shè)置有回收容器；
[0035]所述回收容器放置在水浴鍋內(nèi)。
[0036]優(yōu)選的，所述T型三通第一端口和第二端口分別與連續(xù)相導(dǎo)管及輸出導(dǎo)管螺紋連接;
[0037]所述極性分散性毛細管和非極性分散相毛細管與T型三通的第三端口的接口處通過密封套管密封，所述密封套管與T型三通(6)通過螺紋連接。
[0038]優(yōu)選的，所述連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管優(yōu)選為聚四氟乙烯管；
[0039]更優(yōu)選的，所述連續(xù)相注射器與T型三通連接的連續(xù)相導(dǎo)管外徑為1600um，內(nèi)徑為IOOOum ;極性分散性毛細管和非極性分散相毛細管的外徑為160?750um，內(nèi)徑為20?540um ;所述T型三通的第二個端口連通的輸出導(dǎo)管外徑為1600?3200 μ m，內(nèi)徑為500?1600 μ mD
[0040]上述裝置制備形貌可控的單分散極性異性Janus微球的原理如下:將配制好的兩種分散相溶液和連續(xù)相溶液分別裝入分散相和連續(xù)相注射器中，并分別置于分散相和連續(xù)相注射泵上，通過調(diào)整注射泵的推進速度，控制分散相和連續(xù)相的流速、流量，可獲得粒徑均一且形貌不同的極性異性Janus液滴。
[0041]本發(fā)明采用微流體控制裝置制備粒徑、形貌可控的單分散極性異性Janus微球，作為分散相的極性和非極性溶液在注射泵的推動下流入微流體控制器中的兩根毛細管中，在毛細管的流出端口，當(dāng)分散相液體流出時，流動的連續(xù)相的粘滯力與液體之間的表面張力相互作用結(jié)果導(dǎo)致分散相液體在流出端口處被剪切成液滴，在界面張力的作用下，兩種分散相液滴會形成一定的結(jié)構(gòu)，當(dāng)界面張力滿足一定的條件時，能夠形成Janus結(jié)構(gòu)。液滴的直徑受分散相和連續(xù)相的表面張力、粘度、流速、毛細管出口端尺寸等因素的影響，在固定上述制備參數(shù)下可以連續(xù)獲得尺寸均一的Janus液滴，經(jīng)過交聯(lián)固化反應(yīng)后即可獲得單分散的極性異性Janus微球。當(dāng)極性分散相中添加的表面活性劑濃度不同時，各相的界面張力不同，Janus微球的形貌也不一樣。通過控制泵改變兩種分散相的流量比，可以獲得極性與非極性體積比不同的Janus微球，通過這兩種手段可以實現(xiàn)極性異性Janus微球形貌的控制。
[0042]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0043]1、本發(fā)明制備的單分散極性異性Janus微球表面形態(tài)較好,粒徑均一,微球形貌和粒徑控制簡便，通過調(diào)控表面活性劑濃度可以改變Janus微球中極性分散性和非極性分散相界面的曲率，通過控制兩種分散相的流量比，可以精確地操控極性部分與非極性部分的體積比，通過調(diào)控極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，可以調(diào)控單分散極性異性Janus液滴的粒徑；
[0044]2、本發(fā)明的微流體控制裝置裝配和拆卸簡便，成本低，產(chǎn)率高，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為實施例1制備的單分散極性異性Janus液滴的光學(xué)顯微圖片；
[0046]圖2為實施例2制備的單分散極性異性Janus液滴的光學(xué)顯微圖片；
[0047]圖3為實施例3制備的單分散極性異性Janus微球的光學(xué)顯微圖片；
[0048]圖4為實施例4制備的單分散極性異性Janus微球的光學(xué)顯微圖片；
[0049]圖5為實施例5制備的單分散極性異性Janus微球的光學(xué)顯微圖片；
[0050]圖6為本發(fā)明微流體控制裝置示意圖；
[0051]圖7為本發(fā)明微流體控制裝置A部位放大示意圖；
[0052]圖中標(biāo)號:1-1連續(xù)相注射泵；1_2極性分散相注射泵；1_3非極性分散相注射泵；2-1連續(xù)相注射器'2-2極性分散相注射器；2-3非極性分散相注射器；3連續(xù)相導(dǎo)管；4極性分散相毛細管；5非極性分散相毛細管；6T型三通；7紫外燈；8輸出導(dǎo)管；9回收容器；10封閉套管；11極性異性Janus液滴；12水浴鍋。
具體實施例
[0053]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明相關(guān)內(nèi)容。需要指出的是，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，而且，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出各種改動或修改，這些等價形式同樣落入本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0054]實施例1
[0055]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力攪拌溶解，配成非極性分散相溶液。
[0056]取六組的Ig丙烯酰胺、0.15g雙丙烯酰胺、0.05g過硫酸銨混合，再分別向六組混合物中加入0.006g、0.01g、0.015g、0.02g、0.06g、0.1g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，再分別加水至20g，磁力攪拌溶解，配成六組極性分散相溶液，編號分別為a、b、C、d、e。
[0057]將上述a組極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別裝入ImL的極性分散相注射器和非極性分散相注射器中，再取二甲基硅油作為連續(xù)相溶液裝入20mL的連續(xù)相注射器，將三個注射器分別安裝在相應(yīng)的注射泵上，控制極性分散性溶液和非極性分散相溶液的流量為2 μ L.mirT1，連續(xù)相溶液的流量為100 μ L.mirT1，極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管尺寸為:外徑/內(nèi)徑245/98 μ m;連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管尺寸為:外徑/內(nèi)徑1600/1000 μ m0開啟微流體控制裝置，制備單分散極性異性Janus液滴。生成的液滴在顯微鏡下觀察其形貌結(jié)構(gòu)并拍照，如圖1a所示。
[0058]分別取b、C、d、e、組極性分散相溶液，重復(fù)上述操作，獲得圖lb、lc、ld、le。
[0059]由圖1可見，在極性分散相溶液與非極性分散相溶液的流量比為I的情況下，隨著表面活性劑SDBS的濃度增加，所得單分散極性異性Janus液滴中極性部分與非極性部分的界面曲率減小，各曲率的比值為1:0.91:0.80:0.69:0.58:0.49。曲率的改變導(dǎo)致單分散極性異性Janus液滴的形貌發(fā)生變化，進而導(dǎo)致固化后單分散極性異性Janus微球的形貌發(fā)生變化，實現(xiàn)形貌的調(diào)控。
[0060]實施例2[0061]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力攪拌溶解，配成非極性分散相溶液。
[0062]取Ig丙烯酰胺、0.15g雙丙烯酰胺、0.05g過硫酸銨、0.01g十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，加水至20g，磁力攪拌溶解，配成極性分散相溶液。
[0063]將上述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別裝入ImL的極性分散相注射器和非極性分散相注射器中，再取二甲基硅油作為連續(xù)相溶液裝入20mL的連續(xù)相注射器，將三個注射器分別安裝在相應(yīng)的注射泵上，連接微流體控制器。設(shè)置極性分散相溶液的流量為I μ L.mirT1，非極性分散相溶液的流量為3 μ L.mirT1，連續(xù)相溶液的流量為100 μ L.min \極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管尺寸為:外徑/內(nèi)徑245/98 μ m,連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管尺寸為:外徑/內(nèi)徑1600/1000μπι。開啟微流體控制裝置，制備單分散極性異性Janus液滴。生成的液滴在顯微鏡下觀察其形貌結(jié)構(gòu)并拍照，如圖2a所示。
[0064]再分別設(shè)置極性分散相溶液/非極性分散相溶液的流量為1/2 μ L.min 1、2/2 μ L.min'2/l μ L.min'3/l μ L.mirT1，重復(fù)上述操作，獲得圖 2b、2c、2d、2e。
[0065]由圖2可見，在表面活性劑濃度一定的情況下，隨著極性分散相溶液與非極性分散相溶液的流量比的不同，所得單分散極性異性Janus液滴中極性與非極性兩半球的體積比不同，圖2a、2b、2c、2d、2e中極性半球與非極性半球的體積比分別是1/3、1/2、1/1、2/1、3/1。極性半球與非極性半球的體積比的不同使所得單分散極性異性Janus液滴的形貌不同。
[0066]比較實例1、2可知，通過改變表面活性劑的濃度是調(diào)整單分散極性異性Janus液滴中極性與非極性部分的界面曲率來控制形貌的變化，改變極性與非極性分散相流量比是調(diào)整單分散極性異性Janu s液滴中極性與非極性兩半球的體積比來控制形貌的變化。兩種手段調(diào)整的方式不一樣，實際情況中可以結(jié)合使用，實現(xiàn)對單分散極性異性Janus液滴形貌多方面的調(diào)控。
[0067]實施例3
[0068]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力攪拌溶解，配成非極性分散相溶液。
[0069]取Ig丙烯酰胺、0.15g雙丙烯酰胺、0.05g過硫酸銨、0.06g十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，加水至20g，磁力攪拌溶解，配成極性分散相溶液。
[0070]將上述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別裝入ImL的極性分散相注射器2-2和非極性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作為連續(xù)相溶液裝入20mL的連續(xù)相注射器2-1，將三個注射器分別安裝在相應(yīng)的注射泵上。設(shè)置極性分散相溶液的流量為2 μ L 非極性分散相溶液的流量為2 μ L連續(xù)相溶液的流量為50 μ L極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管尺寸為:外徑/內(nèi)徑245/98 μ m,連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管尺寸為:外徑/內(nèi)徑1600/1000 μ m。開啟微流體控制裝置，制備單分散極性異性Janus液滴，待液滴的生成穩(wěn)定后，開啟紫外燈7照射輸出導(dǎo)管8，對單分散極性異性Janus液滴非極性部分進行固化，紫外燈7強度為18W/cm2，波長為范圍為320~500nm，峰值為365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴鍋對回收容器9進行加熱，對單分散極性異性Janus液滴極性部分固化，水浴溫度在65~75°C，加熱時間約為5分鐘。
[0071]圖3為固化后的單分散的極性異性Janus微球。可見微球表面光滑，尺寸均一。微球的平均尺寸為524um，分 散系數(shù)為2.5%。
[0072]實施例4[0073]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力攪拌溶解，配成非極性分散相溶液。
[0074]取Ig丙烯酰胺、0.15g雙丙烯酰胺、0.05g過硫酸銨、0.06g十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，加水至20g，磁力攪拌溶解，配成極性分散相溶液。
[0075]將上述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別裝入ImL的極性分散相注射器2-2和非極性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作為連續(xù)相溶液裝入20mL的連續(xù)相注射器2-1，將三個注射器分別安裝在相應(yīng)的注射泵上。設(shè)置極性分散相溶液的流量為2μ L IirT1,非極性分散相溶液的流量為2μ L.mirT1，連續(xù)相溶液的流量為100 μ L極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管尺寸為:外徑/內(nèi)徑245/98 μ m，連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管尺寸為:外徑/內(nèi)徑1600/1000 μ m。開啟微流體控制裝置，制備單分散極性異性Janus液滴，待液滴的生成穩(wěn)定后，開啟紫外燈7照射輸出導(dǎo)管8，對單分散極性異性Janus液滴非極性部分進行固化，紫外燈7強度為18W/cm2，波長為范圍為320~500nm，峰值為365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴鍋對回收容器9進行加熱，對單分散極性異性Janus液滴極性部分固化，水浴溫度在65~75°C，加熱時間約為5分鐘。
[0076]圖4為固化后的單分散的極性異性Janus微球?？梢娢⑶虮砻婀饣叽缇?。微球的平均直徑為370um，分散系數(shù)為2.49%。
[0077]實施例5
[0078]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力攪拌溶解，配成非極性分散相溶液。
[0079]取Ig丙烯酰胺、0.15g雙丙烯酰胺、0.05g過硫酸銨、0.06g十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，加水至20g，磁力攪拌溶解，配成極性分散相溶液。
[0080]將上述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別裝入ImL的極性分散相注射器2-2和非極性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作為連續(xù)相溶液裝入20mL的連續(xù)相注射器2-1，將三個注射器分別安裝在相應(yīng)的注射泵上。設(shè)置極性分散相溶液的流量為2μ L ?mirT1，非極性分散相溶液的流量為2μ L.mirT1，連續(xù)相溶液的流量為225 μ L極性分散相毛細管和非極性分散相毛細管尺寸為:外徑/內(nèi)徑245/98 μ m，連續(xù)相導(dǎo)管和輸出導(dǎo)管尺寸為:外徑/內(nèi)徑1600/1000 μ m。開啟微流體控制裝置，制備單分散極性異性Janus液滴，待液滴的生成穩(wěn)定后，開啟紫外燈7照射輸出導(dǎo)管8，對單分散極性異性Janus液滴非極性部分進行固化，紫外燈7強度為18W/cm2，波長為范圍為320~500nm，峰值為365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴鍋對回收容器9進行加熱，對單分散極性異性Janus液滴極性部分固化，水浴溫度在65~75°C，加熱時間約為5分鐘。
[0081]圖5為固化后的單分散的極性異性Janus微球。可見微球表面光滑，尺寸均一。微球平均直徑為243um，分散系數(shù)為3.24%。
[0082]由實例3、4、5可知，在極性和非極性分散相流量保持不變的情況下，增加連續(xù)相的流量，所得極性異性Janus微球的直徑減小，且在這三種情況下，極性異性Janus微球的粒徑均一，分散系數(shù)均小于4%。因此通過控制連續(xù)相的流量來控制單分散極性異性Janus微球的粒徑是可行的。
[0083]實施例6
[0084]如圖6和圖7所示，本實施例的微流體控制裝置包括極性分散相注射器2-2、非極性分散相注射器2-3、連續(xù)相注射器2-1、極性分散相注射泵1-2、非極性分散相注射泵1-3、連續(xù)相注射泵1-1、T型三通6、紫外燈7、水浴鍋12及回收容器9 ；[0085]極性分散相注射器2-2、非極性分散相注射器2-3和連續(xù)相注射器2-1分別安裝在極性分散相注射泵1-2、非極性分散相注射泵1-3和連續(xù)相注射泵1-1上；
[0086]連續(xù)相注射器2-1通過連續(xù)相導(dǎo)管3與T型三通6的第一端口相連通；
[0087]T型三通6的第二端口連通有輸出導(dǎo)管8 ；
[0088]T型三通6的第三端口與第二端口處在同一直線上；并列設(shè)置在T型三通6中的極性分散相毛細管4和非極性分散相毛細管5的流出端口經(jīng)第二端口插入在輸出導(dǎo)管8中，流入端口經(jīng)第三端口分別與極性分散相注射器2-2和非極性分散相注射器2-3相連通；極性分散相毛細管4和非極性分散相毛細管5的流出端口相貼靠、并且流出端口端面相平齊；
[0089]在輸出導(dǎo)管8的流道上設(shè)置有紫外燈7，在輸出導(dǎo)管8的輸出端口 9設(shè)置有回收容器9 ；
[0090]回收容器9放置在水浴鍋12內(nèi)。
[0091]T型三通6第一端口和第二端口分別與連續(xù)相導(dǎo)管3及輸出導(dǎo)管8螺紋連接；
[0092]具體實施中，T型三通6的三個端口內(nèi)分別設(shè)置有內(nèi)螺紋；連續(xù)相導(dǎo)管3及輸出導(dǎo)管8連接在T型三通6的端頭外側(cè)設(shè)置有與T型三通6內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋；
[0093]極性分散性毛細管4和非極性分散相毛細管5與T型三通6的第三端口的接口處通過密封套管10密封，密封套管10與T型三通6通過螺紋連接；
[0094]具體實施中，密封套管10與T型三通6連接的一端外側(cè)設(shè)有與T型三通6內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋；密封套管10的2個底面為帶有通孔的密封面，2個通孔在同一軸線上，通孔的直徑與第一毛細管4和第二毛細管5并排固定后的尺寸相匹配；極性分散性毛細管4和非極性分散相毛細管5穿過通孔并以輸入端口分別連接到相應(yīng)的注射器上，以輸出端口插入到輸出導(dǎo)管8中。
[0095]使用時，將極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液分別裝入極性分散相注射器、非極性分散相注射器和連續(xù)相注射器中，通過相應(yīng)的注射泵控制流量，在輸出導(dǎo)管中形成極性異性Janus液滴11，通過紫外燈照射后，進入回收容器，在回收容器中利用水浴鍋進一步固化，即得單分散極性異性Janus微球。
[0096]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球的制備方法，其特征在于:分別配制極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液，將所述極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別通入兩個并排固定、流出端口相貼靠且流出端口端面相平齊的毛細管，在所述毛細管的流出端口處，極性分散相溶液和非極性分散相溶液相接觸，并被所述連續(xù)相溶液剪切，形成單分散極性異性Janus液滴； 通過調(diào)控極性分散相溶液中表面活性劑濃度、極性分散相溶液和非極性分散相溶液的流量比，調(diào)控單分散極性異性Janus液滴的形貌，通過調(diào)節(jié)極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，調(diào)控單分散極性異性Janus液滴的粒徑； 依次經(jīng)過紫外燈照射及加熱對所述單分散極性異性Janus液滴進行固化，即得粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于按如下步驟進行: a、選擇低極性液態(tài)化合物作為連續(xù)相溶液； b、配制極性分散相溶液:以丙烯酰胺、雙丙烯酰胺、過硫酸銨以及表面活性劑為溶質(zhì)、以去離子水為溶劑配制所述極性分散相溶液； C、配制非極性分散相溶液:以光引發(fā)劑為溶質(zhì)、以二縮三丙二醇二丙烯酸酯為溶劑配制非極性分散相溶液； d、將極性分散相溶液和非極性分散相溶液分別通入兩個并排固定、流出端口相貼靠且流出端口端面相平齊的毛細管，在毛細管的流出端口處，極性分散相溶液和非極性分散相溶液相接觸，并被連續(xù)相溶液剪切，形成形貌可控的單分散極性異性Janus液滴； e、調(diào)控形貌:通過在極性分·散相溶液中添加不同濃度的表面活性劑，改變極性分散相溶液與非極性分散相溶液以及極性分散相溶液與連續(xù)相溶液之間的界面張力，并調(diào)控極性分散相溶液和非極性分散相溶液的流量比，進而改變單分散極性異性Janus液滴的形貌； f、調(diào)控粒徑:通過調(diào)控極性分散相溶液、非極性分散相溶液和連續(xù)相溶液的流量，實現(xiàn)單分散極性異性Janus液滴粒徑的調(diào)控； g、依次經(jīng)過紫外燈照射及加熱對所述形貌可控的單分散極性異性Janus液滴進行固化，即得所述粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟a所述低極性液態(tài)化合物為二甲基硅油、十二烷或煤油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于: 所述極性分散相溶液中各原料的質(zhì)量百分比為: 丙烯酰胺5%~20% ； 雙丙烯酰胺(甲叉)1.5%~3% ； 過硫酸銨0.5%~1% ； 表面活性劑S 1% ； 余量為去尚子水。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述光引發(fā)劑為紫杉醇或1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，所述光引發(fā)劑在非極性分散相溶液中的質(zhì)量濃度為3%~4%。
7.權(quán)利要求1~6任意一項所述制備方法制備的粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粒徑和形貌可控的單分散極性異性Janus微球，其特征在于:所述極性異性Janus微球的尺寸范圍在200~500um，分散系數(shù)CV小于5%。
9.權(quán)利要求1~6任意一項所述制備方法所用的微流體控制裝置，其特征在于:包括極性分散相注射器(2-2)、非極性分散相注射器(2-3)、連續(xù)相注射器(2-1)、極性分散相注射泵(1-2)、非極性分散相注射泵(1-3)、連續(xù)相注射泵(1-1)、T型三通(6)、紫外燈(7)、水浴鍋(12)及回收容器(9)； 所述極性分散相注射器(2-2 )、非極性分散相注射器(2-3 )和連續(xù)相注射器(2-1)分別安裝在極性分散相注射泵(1-2)、非極性分散相注射泵(1-3)和連續(xù)相注射泵(1-1)上； 所述連續(xù)相注射器(2-1)通過連續(xù)相導(dǎo)管(3)與T型三通(6)的第一端口相連通； 所述T型三通(6)的第二端口連通有輸出導(dǎo)管(8); 所述T型三通(6)的第三端口與第二端口處在同一直線上；并列設(shè)置在T型三通(6)中的極性分散相毛細管(4)和非極性分散相毛細管(5)的流出端口經(jīng)第二端口插入在輸出導(dǎo)管(8)中，流入端口經(jīng)第三端口分別與極性分散相注射器(2-2)和非極性分散相注射器(2-3)相連通；極性分散相毛細管(4)和非極性分散相毛細管(5)的流出端口相貼靠、并且流出端口端面相平齊； 在所述輸出導(dǎo)管(8)的流道上設(shè)置有紫外燈(7)，在所述輸出導(dǎo)管(8)的輸出端口(9)設(shè)置有回收容器(9); 所述回收容器(9)放置在水浴鍋(12)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微流體控制裝置，其特征在于: 所述T型三通(6)第一端口和第二端口分別與連續(xù)相導(dǎo)管(3)及輸出導(dǎo)管(8)螺紋連接；所述極性分散性毛細管(4)和非極性分散相毛細管(5)與T型三通(6)的第三端口的接口處通過密封套管(10)密封，所述密封套管(10)與T型三通(6)通過螺紋連接。
【文檔編號】B01L3/00GK103846068SQ201410103886
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】常振旗, 吳林軍 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)