二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术.pdf

第22卷第9期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．22。No．9 HIGH LASER BEAMS 2010年9月 POWER ANDPARTICLE Sep．，2010 文章编号： 1001—4322(2010)09—2082—05 二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术+ 崔 轶1’2， 范勇恒1， 罗 炫1， 刘 磊2， 常冠军1’2， 张 林1， 林润雄2 (1．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳6219000； 2．青岛科技大学高性能聚合物及成型技术教育部工程技术研究中心，山东青岛266042) 摘要：基于微流体成型技术。设计开发了一套用于微胶囊制备的T型微通道乳粒发生器，并利用该装 置实现了二乙烯基苯空心泡沫微球的连续制备。以二乙烯基苯的邻苯二甲酸二丁酯溶液为油相，以聚乙烯醇 的水溶液为外水相，去离子水为内水相，成功制备出二乙烯基苯双重微乳液，并采用水平旋转加热装置使其凝 200 胶固化，再经过溶剂交换、OQ超临界干燥等过程，制备出直径700～1Nn、壁厚60～100Nn、密度90～120mg· anl的二乙烯基苯空心泡沫微球。利用光学显微镜、扫描电镜和X-透射显微镜表征，结果显示：微胶囊球形 度、同心度和壁厚均匀性较好，成活率较高，直径单分散性较好，外表面较粗糙。 关键词：微胶囊；微流体；二乙烯基苯；单分散 中图分类号：TB324 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP2082 球壳结构中被激光能量压缩到高密度直至实现点火[1]。实验研究中所需要的泡沫靶材料具有多孔、高比表面 积的特点。靶丸的设计者认为泡沫材料的元素组成以只含有C，H为最好。无论是R／F气凝胶空心微球心1还 是多元异丙烯酸酯空心微球n]，元素组成中都含有O，而0的存在会降低靶丸的能量吸收率[4]。二乙烯基苯 (DVB)是苯环上连接两个活性乙烯基的化合物，它不含有O，密度可调范围较好，可以用于制造泡沫材料。二 乙烯基苯泡沫多孔聚合物作为一种可以获得能量高增益的靶型正在得到越来越多的关注，并开始作为低温冷 冻靶应用于ICF实验[5]。ZhangLin等采用高内相乳液法制备出靶用苯乙烯类低密度泡沫材料¨J。 目前制作空心微球时，多采用三喷嘴双重微乳液生成装置[7]。由于其体积较大，组装复杂，通常一个人很 难完成实验，并且由于调节的参数过多，很难一次性获得理想的聚变靶丸。微流体技术是目前新兴的实验室技 术，将原先的多步实验步骤简化到一块面积几cm2的平台上，不仅减小了实验仪器所占空间，也提高了实验精 度。本文根据微流体技术原理设计了一套可用于制备双重乳液的T型微通道乳粒发生器。利用该装置实现 了低密度二乙烯基苯泡沫空心微球的制备，对凝胶固化过程做了优化改进，并对制得的二乙烯基苯空心微球粒 径、壁厚、蜂窝尺寸粒径、单分散性等进行了表征和讨论。 1 实 验 1．1化学试剂与仪器 主要原料有：二乙烯基苯(质量分数约为55％的对二乙烯基苯，质量分数约为45％的间二乙烯基苯)，成都 化学试剂公司提供，进口分装，减压蒸馏以除掉其中的阻聚剂和溶剂；偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯、聚乙 烯醇、司班一80，天津市科密欧化学试剂有限公司生产，分析纯。 公司生产；KDS100单通道注射泵，美国KSD公司生产。 1．2二乙烯基苯空心微球的制备过程 实验原理：双T通道是指，在微流体芯片上设计两个T型通道，第一个T型通道的出口是第二个T型通 第二个T型通道形成水／油／水(W，／o／wz)双重微乳液，两步乳化分开进行。 mm、内 根据以上原理，本实验设计开发了T型微通道乳粒发生器，如图2所示。管道均为外径约为1．6 *收稿日期：2009—05—31；修订日期：2009—12—20 基金项目：中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(200880302032)