[發明專利]一種自修復微膠囊的微流控制備裝置及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811093680.0
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109126652A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 陳永平;趙遠錦;孫美美;高崴
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01L3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種自修復微膠囊的微流控制備裝置及其制備方法和應用，所述裝置包括注射泵系統、微流控芯片和uv固化燈；微流控芯片采用多通道組裝方式，包括修復劑液滴生成腔室、催化劑液滴生成腔室、中間相液滴生成腔室和雙重乳液收集管，其中，修復劑液滴生成腔室和催化劑液滴生成腔室平行設置于中間相液滴生成腔室中，各液滴生成腔室的出液口伸入雙重乳液收集管的進液口內；注射泵系統通過進液管分別連接至各液滴生成腔室和雙重乳液收集管的進液口；uv固化燈照射部位為雙重乳液收集管的進液口的后部。該裝置具有高度集成性，構造簡單，易于操作，且能夠制備一定粒徑范圍的微膠囊并能有效提高其穩定性，進而提高微膠囊的自修復性能。

技術領域

本發明屬于微膠囊制備領域，具體涉及一種自修復微膠囊的微流控制備裝置及其制備方法和應用。

背景技術

自修復材料是一種能夠模擬生物體自動修復損傷的新型智能材料，通過對材料加工或使用過程中出現的內部損傷或肉眼難以發現的微觀裂紋進行自主修復和愈合，從而使其應用性能不受或僅受極小影響。自修復過程通常在材料體系中內置微膠囊、中空纖維或微脈管，當材料出現損壞時，填充物中的修復劑釋放而實現材料修復。其中，微膠囊復合材料的制備工藝簡單，可修復的基體廣泛，對材料的多種損傷均可修復，成為自修復材料的熱點和重點。

當前的微膠囊自修復機理為：聚合物基體材料中的裂紋擴展使含有修復劑和催化劑的不同微膠囊破裂，釋放出的修復劑在毛細作用下向裂紋處擴散，在催化劑的作用下修復劑發生聚合反應修復裂紋。由于破裂修復需要修復劑和催化劑達到一定的比例，所以在破裂時對膠囊中修復劑及催化劑的破裂量要求較高。通常會產生某一組分破裂較多，導致多余比例的部分未能發生固化的現象。此外，目前常用的微膠囊制備方式，包括界面聚合法、原位聚合法、復凝聚法、單凝聚法、噴霧干燥法等，通常存在制備工藝復雜、不易控制、不能成批量連續化生產、制備的微膠囊穩定性低、粒徑分布范圍窄、包埋率低等問題。

微流控是一種精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結構的技術。微流控芯片具有微型化、便攜化、強大的集成性等特征，分析速度快，效率高，能耗低，物耗少，污染小，能夠以非常高的通量制備高度單分散性的液滴乳液，在生物醫學等生命科學的各個領域，特別是臨床檢驗和藥物篩選均有廣泛應用。

發明內容

針對現有技術中的微膠囊制備方法在裝置控制的難易程度、液滴的尺寸控制、液滴的連續化的生產、生成的微膠囊的穩定性等方面的不足，本發明提供了一種自修復微膠囊的微流控制備裝置及其制備方法和應用。該裝置具有高度集成性，構造簡單，易于操作，通過精準控制微流控系統四個注射泵中的流體的流速，可生成不同粒徑范圍的具有高度單分散性的雙重乳液液滴微膠囊供不同要求的基體材料填充修復使用，能夠有效提高微膠囊的穩定性進而提高其自修復性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種自修復微膠囊的微流控制備裝置，包括注射泵系統、微流控芯片和uv固化燈；所述微流控芯片采用多通道組裝方式，包括修復劑液滴生成腔室、催化劑液滴生成腔室、中間相液滴生成腔室和雙重乳液收集管，其中，修復劑液滴生成腔室和催化劑液滴生成腔室平行設置于中間相液滴生成腔室中，所述各液滴生成腔室的出液口伸入所述雙重乳液收集管的進液口內；所述注射泵系統通過進液管分別連接至所述各液滴生成腔室和所述雙重乳液收集管的進液口；所述uv固化燈照射部位為所述雙重乳液收集管的進液口的后部。

進一步地，所述修復劑液滴生成腔室和所述催化劑液滴生成腔室的內徑比R₁/R₂≥1.5。

進一步地，所述注射泵系統包括四個注射泵，所述四個注射泵分別注有修復劑流體、催化劑流體、中間相流體和外相流體，并通過進液管分別連接至修復劑液滴生成腔室、催化劑液滴生成腔室、中間相液滴生成腔室和雙重乳液收集管的進液口。

進一步地，所述微流控芯片還包括方管，所述中間相液滴生成腔室的后部和所述雙重乳液收集管的前部均置于所述方管中。