[实用新型]一种光固化膜分散聚合物微胶囊制备装置

说明书

本实用新型公开了一种光固化膜分散聚合物微胶囊制备装置，包括分散相进料系统、连续相循环系统和光固化室系统，其中：光固化室系统中设置有紫外光源和管路；连续相循环系统包括连续相管路和处理室，处理室设置在光固化室系统上方；连续相管路一端和光固化室系统的管路连接，另一端连接处理室的入口；分散相进料系统包括分散相储罐和气瓶，分散相储罐和气瓶通过管路连接，分散相储罐的底部通过管路与处理室的膜组件连接，且该管路中设置有止逆阀门。本实用新型操作简便，适用范围广，可用于各种聚合物微胶囊的实验室制备及工业化生产。

技术领域

本实用新型涉及微胶囊的制备技术领域，尤其涉及一种光固化膜分散聚合物微胶囊制备装置。

背景技术

微胶囊是指由天然或人工合成高分子材料作为外壁材料制成的微型容器。由于微胶囊可以实现保护、隔离、控制释放、增加物质稳定性等功能，已被广泛地应用于生活中的医学、生命科学、涂料、日用化学品、食品、生物制品、化工等领域。

传统的制备方法按照微胶囊形成机制主要可分为物理法、物理化学法和化学法三类制备方法。其中物理法主要包括有喷雾干燥法、喷雾冷却(或冷凝)法、空气悬浮法、包合法、挤压法和超临界流体法；物理化学法主要包括相分离法、干燥浴法(复相乳液法)、粉末床法、熔化分散冷凝法、囊芯交换法。物理化学原理制备微胶囊的技术特点是通过改变条件(降低温度、加入无机盐电解质、非溶剂等)使溶解状态的成膜材料从溶液中凝聚出来，并将芯材包覆形成微胶囊。化学反应法制备微胶囊的工艺，主要是利用单体发生聚合反应，形成高分子壁材将芯材包裹。根据原料和聚合方式的不同，可以把化学法分为界面聚合法、界面配位法、原位聚合法和锐孔-凝固浴法。从形成机制的本质而言物理法和物理化学法属于“由上至下”使用先合成的确定结构和分子量聚合物作为壁材，采用特殊方法将芯材包裹从而形成微胶囊；而化学法属于“由下至上”使用单体与芯材复合后进而引发聚合，生长出具有隔离作用的壁层从而形成微胶囊。

从上分析可知，微胶囊的尺寸与制备方法无关，而化学法原位生长更有利于生长成包封率更好的微胶囊。然而，聚合化学反应的精确控制是较为困难的，例如不能保证单体完全转化成聚合物；聚合物条件较为苛刻，需要较高反应温度和聚合时间；聚合反应会放热破坏芯材等。

光引发聚合具有选择性强、室温下就能快速引发、单体转化率高、操作易于控制、引发剂用量少等优点日益受到人们的重视，并广泛用于涂料工业、胶黏剂工业、印刷工业、微电子工业等领域。

US7629394B2描述了一种在可UV固化的水不混溶相中制备微胶囊的方法，其本质是悬浮聚合与光固化技术相结合；CN101319055A发明了一种环氧树脂微胶囊及其制备方法，其本质是乳液聚合与光固化技术相结合；CN101628218A发明了紫外光引发聚合快速制备相变储能微胶囊的方法；CN102304198B发明了一种表面功能化的高分子微球的制备方法；CN103349949A发明了一种制备微胶囊的流水生产线；CN112829038A发明了利用微流体芯片的特定尺寸陶瓷微颗粒、其制备装置、制备方法和应用，其设计“十”字交叉处的上方设置有光固化光源。在微通道内微胶囊的固化更容易控制。

自1988年日本科学家Nakashima等提出膜乳化法以来，该技术被认为是制备均一粒径的单分散液最简单有效的方法(US20040152788)，由于膜具有大量的微孔道，成千上万个微通道混合器的并联操作，因此膜分散混合还具有处理量大、能耗小的特点。膜乳化法可通过简单的增加组件数量而提高处理量，因此尤其适合大规模工业化生产。

然而，膜乳化法本质是物理化学法，即聚合物溶液在膜表面发生微相分离从而生成微胶囊。膜乳化技术与微通道技术相比，多通道并联会导致颗粒形成时，随连续相运动会发生碰撞、黏连和并聚现象。对于聚合物成分的分散相而言，是物理化学过程，壁层析出较快，粒子的并聚程度可控，粒径与孔径比值为2-10。对于单体分散相而言，是化学聚合过程，若聚合速度慢，则会壁层生成慢，液滴更易于并聚成一体，导致膜乳化的过程失效。