[发明专利]一种凝胶小球的制备方法

说明书

本发明涉及新材料及新结构研发领域，一种凝胶小球的制备方法，制备装置包括腔体、气流罩、出气管、喷嘴、注射泵、储液池、进气管、流量计、恒温器和输液管，将待制备的凝胶小球的液态的原始材料置于储液池I中，开启恒温器以将腔体内温度保持在30摄氏度；调节流量计的流速至2升/分钟，使得空气从进气管依次通过储液池II、出气管后从气流罩向下吹出；通过注射泵将储液池I中的液体传输至喷嘴，所述液体在喷嘴下端形成液滴；气流罩中的一部分空气流通过喷嘴上的四个狭缝进入主管，并对喷嘴下端的液滴产生拉拽力；喷嘴下端的液滴与喷嘴分离并滴入到储液池III中的油类液体中，并在重力的作用下向下运动，在此过程中逐渐固化从而形成凝胶小球。

技术领域

本发明涉及新材料及新结构研发领域，尤其是一种能够制备单个分布的毫米尺度的凝胶小球的一种凝胶小球的制备方法。

背景技术

凝胶颗粒在许多科学领域有重要应用，比如其多孔的结构特别适用于药物释放，又如许多凝胶具有较低的摩擦系数，能够用于材料机械性能的基础研究中，一种制备凝胶颗粒的方法是将预先制备的液滴进行固化处理，最终得到所需尺寸的凝胶颗粒，但是目前的技术较难通过直径1毫米左右的单个分布的液滴来制备溶胶颗粒。现有技术缺陷是：传统的乳化技术采用高能量输入来得到较为分散的液滴，但是液滴的尺寸范围通常相差几个量级；近些年的微流体技术能够产生单个分布的液滴，但是其通常仅能够用于产生直径小于几百微米的液滴，且装置较难持续几个小时的工作以制备大量颗粒。另外一个技术上的难点是：液滴的重力会导致其在固化的过程中形成非球形，所述一种凝胶小球的制备方法能够解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用喷嘴与同轴空气流结合的方法将凝胶的液滴滴到油类液体中，能够得到单个分布的毫米量级尺寸的凝胶小球。

本发明所采用的技术方案是：

凝胶小球的制备装置包括腔体、气流罩、出气管、喷嘴、注射泵、储液池I、储液池II、进气管、流量计、恒温器、储液池III和输液管，xyz为三维坐标系，注射泵、储液池I和储液池II均位于腔体的内部，恒温器位于腔体的上面，能够保持腔体内的温度范围为10到60摄氏度，储液池II中具有去离子水，进气管的一端位于储液池II内去离子水下面、另一端位于腔体外部，流量计安装于位于腔体外部的进气管上；气流罩位于腔体的外部，气流罩的开口向下，气流罩的顶部通过出气管连接至储液池II上面；喷嘴位于气流罩内，喷嘴包括主管和四个狭缝，四个狭缝均布于主管的侧壁，形成四个通孔；储液池I中具有待制备的凝胶小球的液态的原始材料，注射泵连接储液池I，输液管的一端贯穿气流罩的侧面并连接至喷嘴的顶部、另一端连接于注射泵，注射泵能够将储液池I中的液体传输至喷嘴，储液池II中的被湿润后的气体能够通过出气管传输至气流罩顶部，并从气流罩下方排出，能够防止喷嘴喷出的液滴在形成的过程中固化，能够防止在喷嘴处形成丝状的固体；储液池III位于喷嘴正下方，储液池III中具有油类液体；喷嘴的主管的内径为1.2毫米；喷嘴的每个狭缝的高度均为0.8毫米、宽度均为0.5毫米；储液池I中待制备的凝胶小球的液态的原始材料为丙烯酰胺与亚甲基双丙烯酰胺的混合物；储液池III由疏水材料制成，储液池III的深度为20厘米，能够使得从喷嘴滴下的液滴不会与储液池III黏连，且液滴在到达储液池III底部之前已经部分固化，以防止液滴之间的黏连。

所述一种凝胶小球的制备方法的步骤为：

步骤一，将待制备的凝胶小球的液态的原始材料置于储液池I中，开启恒温器以将腔体内温度保持在30摄氏度；

步骤二，调节流量计的流速至2升/分钟，使得空气从进气管依次通过储液池II和出气管后从气流罩向下吹出；

步骤三，通过注射泵将储液池I中的液体传输至喷嘴，液体流速60微升/分钟，所述液体在喷嘴下端形成液滴；

步骤四，气流罩中的一部分空气流通过喷嘴上的四个狭缝进入主管，并对喷嘴下端的液滴产生拉拽力；