本技術(shù)屬于微球制備，具體是一種用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器。

背景技術(shù)：

1、微球是指直徑在納米級至微米級之間、形狀為球形的高分子復合材料。它具有如下特征：粒徑和體積小，比表面積大，可作為吸附、化學反應等的位點。通常1g尺寸為100nm的聚合物微球有數(shù)十平方米到數(shù)百平方米的表面積；由于尺寸分布窄，并且表面帶有不同的功能性基團，聚合物微球在實際中的應用日益增多。原材料工業(yè)包括石化化工、鋼鐵、有色金屬、建材等行業(yè)，也包括新材料產(chǎn)業(yè)，聚合物微球就是一種新型材料。

2、通常情況下，微球的制作需要配置分散相溶劑和連續(xù)相溶劑。在油-水兩相混合體系中，油溶性一相包圍水溶液的一相，被包圍的水溶液物稱為分散相，而另一種油溶性物質(zhì)稱為連續(xù)相。微球制備過程的工藝原理主要包括溶液中的物質(zhì)擴散、溶劑揮發(fā)和沉積三個過程。其中，溶劑揮發(fā)是微球制備中的一個重要步驟，在溶液中，溶劑有時會通過揮發(fā)的方式逐漸減少，從而使分散相主體的濃度逐漸增加。這種溶劑揮發(fā)的過程可以通過控制溶液的溫度來實現(xiàn)。當溶劑揮發(fā)時，溶液中的物質(zhì)濃度會逐漸超過其溶解度，從而引起物質(zhì)的沉積。這種沉積過程是有機聚合微球形成的關(guān)鍵，微球呈液滴或乳液狀。

3、現(xiàn)有的有機聚合微球制備反應裝置中，一方面，傳統(tǒng)反應器通常受限于兩相流量的精準控制、傳質(zhì)等的影響，導致產(chǎn)品的質(zhì)量差，通常通過傳統(tǒng)方法制備得到的聚合物微球單分散性差、尺寸分布寬、機械性能差而很難滿足于一些高精階的應用；另一方面在微反應裝置中，分散相主體溶液的流量小，且大多在單一反應器中進行，導致大規(guī)模生產(chǎn)困難，同時由于有機聚合微球的制備過程中易受到操作條件，固化方式及后續(xù)分離方法的影響，也導致微球產(chǎn)品的單分散性、尺寸分布及機械強度等性能，這會極大的影響有機聚合微球制備的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。因此發(fā)展一種高通量集成微反應器用于微球的可控制備是十分有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中有機聚合微球制備的效率低的問題，本實用新型的目的是提供一種有機聚合微球高通量的集成微反應器，通過增加溫控件和導流管，能夠?qū)崿F(xiàn)增大溶劑的流量和對溶劑反應溫度的把控，從而達到有機聚合微球高通量制備的效果。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：一種用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，包括流體輸送通道和液滴發(fā)生裝置，流體輸送通道具有上腔室和下腔室，上腔室設(shè)有第一進料管，第一進料管沿其周向連通有若干的第一導管，第一導管上均設(shè)有溫控件，溫控件固定連接于上腔室和下腔室之間；液滴發(fā)生裝置的位置和第一進料管的位置均位于同一豎向水平線上，液滴發(fā)生裝置連通有若干第二導管和第三導管，第一導管均連通第二導管和第三導管；溫控件連通有用于為溫控件提供溫度調(diào)控的溫控系統(tǒng)。

3、基礎(chǔ)方案的原理是：首先將分散相流體從第一進料管進入，然后分散相流體將會通過第一導管流動，隨后分散相流體會流經(jīng)溫控件。操作人員可以通過溫控件連通的溫控系統(tǒng)，結(jié)合環(huán)境設(shè)定一個適合分散相流體反應的溫度。同時，連續(xù)相流體在液滴發(fā)生裝置中分流，通過第二導管流出，然后與第一導管的分散相流體匯合發(fā)生反應，生成微球液滴從第三導管流出。

4、基礎(chǔ)方案的有益效果：1、溫控件的設(shè)計能夠提供一個適合分散相流體反應的溫度，從而有效的減少了溫度對微球制備的影響。同時，穩(wěn)定的溫度環(huán)境不僅可以提高分散相流體的利用率，而且也減少了副產(chǎn)物的沉積，即延長了微反應器的使用壽命。

5、2、多根導管的設(shè)計說明可以同時注入更多的溶劑，相當于可以同時進行多組微球的制備，也就可以實現(xiàn)微球制備效率的提高。

6、進一步，液滴發(fā)生裝置包括有從上至下連通的第二進料管、收集平臺和出料管，第二進料管沿其周向與第二導管連通，收集平臺沿其周向與第三導管連通，第二導管和第三導管連通。

7、基礎(chǔ)方案的有益效果：液滴發(fā)生裝置從上至下連通的第二進料管、收集平臺和出料管，能夠讓連續(xù)相流體在進入第二進料管后，在同等的時間與分散相流體相融合，并且有足夠的時間生產(chǎn)微球，然后再通過收集平臺形成微球群從出料管流出，同時有助于微球液滴的收集。

8、進一步，第一進料管呈漏斗狀。

9、基礎(chǔ)方案的有益效果是：當分散相流體進入漏斗狀的第一進料管后，會通過該第一進料管實現(xiàn)分流。

10、進一步，第一導管有四根，相鄰第一導管之間的角度為90°。

11、基礎(chǔ)方案的有益效果是：可以通過確定第一導管之間的距離，減少溶劑在第一導管中受到的流量、流速等因素的影響，使溶劑能均勻的在導管內(nèi)流動，從而達到充分利用該集成微反應器的效果。

12、進一步，第二進料管呈倒置漏斗狀。

13、基礎(chǔ)方案的有益效果是：倒置的漏斗狀主要是因為第一導管和第二導管中的溶劑會匯合到第三導管，則第三導管可能會無法及時排除產(chǎn)生微球，那么可能會造成第一導管和第二導管產(chǎn)生壓強差，因此，第二進料管的設(shè)置成倒置的漏斗狀主要是防倒吸。

14、進一步，收集平臺呈圓柱狀，收集平臺的周長大于出料管頂部的周長和第二進料管底部的周長。

15、基礎(chǔ)方案的有益效果是：對收集平臺大小的限定，是為了便于收集從第二進料管溢出的溶劑。同時，由于該反應裝置是集成微反應器，那么當反應器工作的同時，就會產(chǎn)生大量微球，為了降低出料管的排放壓力，周長較大的收集平臺會有利于減輕出料管的排放壓力。

16、進一步，下腔室體積大于上腔室。

17、基礎(chǔ)方案的有益效果是：因為下腔室體積大于上腔室的設(shè)計，由此下腔室的重量將會大于上腔室，由此會使該流體輸送通道的重心位于下腔體，可以提高流體輸送通道的穩(wěn)定性。

18、進一步，溫控件呈圓柱體。

19、基礎(chǔ)方案的有益效果是：圓柱體的設(shè)計，可以使溫控件內(nèi)部的第一導管到溫控件外壁距離是均等的，從而當溫控系統(tǒng)對溫控件實施溫度調(diào)控時，第一導管的受熱均勻，從而使溶劑的反應也會更加穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：包括流體輸送通道和液滴發(fā)生裝置，流體輸送通道具有上腔室和下腔室，上腔室設(shè)有第一進料管，第一進料管沿其周向連通有若干的第一導管，第一導管上均設(shè)有溫控件，溫控件固定連接于上腔室和下腔室之間；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：液滴發(fā)生裝置包括有從上至下連通的第二進料管、收集平臺和出料管，第二進料管沿其周向與第二導管連通，收集平臺沿其周向與第三導管連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：第一進料管呈漏斗狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：第一導管有四根，相鄰第一導管之間的角度為90°。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：第二進料管呈倒置漏斗狀。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：收集平臺呈圓柱狀，收集平臺的周長大于出料管頂部的周長和第二進料管底部的周長。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：下腔室的體積大于上腔室。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，其特征在于：溫控件呈圓柱體。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了微球制備技術(shù)領(lǐng)域的一種用于有機聚合微球高通量制備的集成微反應器，包括流體輸送通道和液滴發(fā)生裝置，流體輸送通道具有上腔室和下腔室，上腔室設(shè)有第一進料管，第一進料管沿其周向連通有若干的第一導管，第一導管上均設(shè)有溫控件，溫控件固定連接于上腔室和下腔室之間；液滴發(fā)生裝置的位置和第一進料管的位置均位于同一豎向水平線上，液滴發(fā)生裝置連通有若干第二導管和第三導管，第一導管均連通第二導管和第三導管；溫控件連通有用于為溫控件提供溫度調(diào)控的溫控系統(tǒng)。本技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，通過增加流體輸送通道內(nèi)部的導管和溫控件，能實現(xiàn)溶劑流量增大和把控溶劑的揮發(fā)，從而達到了微球高通量制備的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：郝南京,馬麗,黃磊,姚一龍
受保護的技術(shù)使用者：江陰微化精工科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240510
技術(shù)公布日：2025/1/6