[發(fā)明專利]一種高品質(zhì)聚苯乙烯微球的制備裝置及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010115127.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111185128A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇琳;尹強(qiáng);李娃;王麗雄;張帥;盧春林;張云望;初巧妹;李潔;朱方華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01D3/08
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賈曉燕

本發(fā)明公開了一種高品質(zhì)聚苯乙烯微球的制備裝置及制備方法，包括：旋轉(zhuǎn)軸，其通過上下兩個凸卡連接在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；固化瓶，其上下對稱設(shè)置有凸柱通孔Ⅰ和凸柱通孔Ⅱ；凸柱通孔Ⅰ上設(shè)置有密封塞Ⅰ；凸柱通孔Ⅱ上設(shè)置有密封塞Ⅱ；固化瓶通過接口夾與旋轉(zhuǎn)軸連接；固化溶劑釋放組件，其包括通過軟管可連接在凸柱通孔Ⅰ上的控制閥和廢水瓶；固化溶劑補(bǔ)充組件，其包括通過軟管可連接在控制閥上的注射器；恒溫水浴鍋，固化瓶在旋轉(zhuǎn)時放置在恒溫水浴鍋內(nèi)。本發(fā)明操作簡單方便，條件平和，易于控制，避免了由于氣液界面張力影響固化瓶內(nèi)流場的均勻性和穩(wěn)定性，從而高效的制備了球形度高、表面粗糙度低的聚苯乙烯空心微球。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空心聚苯乙烯微球制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高品質(zhì)聚苯乙烯微球的制備裝置及制備方法。

背景技術(shù)

由于流體力學(xué)界面不穩(wěn)定性的原因，微球的表面光潔度對內(nèi)爆效率的影響十分嚴(yán)重。由于外表面CH燒蝕層的表面光潔度的降低，Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致內(nèi)層靶殼與燃料混合度增加，引起燃料溫度下降，從而降低了內(nèi)爆效率。目前塑料微球粗糙度中影響中低模數(shù)段的主要因素有微球的球形度和殼壁內(nèi)氣泡等缺陷。因此，制備高球形度和低表面粗糙度的高品質(zhì)PS微球?qū)τ谝种苾?nèi)爆壓縮過程中的Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性是十分重要的。

目前，聚苯乙烯微球的制備采用同軸式乳液發(fā)生器生成W₁/O/W₂雙重乳粒，再將生成的復(fù)合乳粒收集于圓柱形旋蒸瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上以恒定轉(zhuǎn)速、恒定溫度下緩慢固化得到聚苯乙烯空心微球。然而在固化過程中由于油相中FB溶劑的揮發(fā)，W₁/O/W₂雙重乳粒的直徑、W₁/O乳液密度、油相粘度、擴(kuò)散速率、外水相密度、O/W₂界面張力等都處于不斷變化，這些因素均不同程度的影響著微球的球形度和表面粗糙度，制備的微球如圖8和9所示。同時固化瓶中的外水相處于部分充滿旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，氣液界面張力嚴(yán)重影響了固化瓶內(nèi)流場的均勻性和穩(wěn)定性，這些都不利于高品質(zhì)微球的制備。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中固化過程變量因素多導(dǎo)致固化體系密度不匹配，氣液界面張力影響固化瓶內(nèi)流場的均勻性和穩(wěn)定性本發(fā)明提供一種高品質(zhì)聚苯乙烯微球的制備裝置及制備方法，可以高效的制備出球形度高、表面粗糙度低的聚苯乙烯空心微球。

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種高品質(zhì)聚苯乙烯微球的制備裝置，包括：

旋轉(zhuǎn)軸，其上設(shè)置有上下兩個凸卡；所述旋轉(zhuǎn)軸通過上下兩個凸卡連接在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；

用于容納W1/O/W2雙重乳粒的固化瓶，其上下對稱設(shè)置有凸柱通孔Ⅰ和凸柱通孔Ⅱ；所述凸柱通孔Ⅰ上設(shè)置有密封塞Ⅰ；所述凸柱通孔Ⅱ上設(shè)置有密封塞Ⅱ；所述固化瓶通過接口夾與旋轉(zhuǎn)軸連接；

固化溶劑釋放組件，其包括通過軟管可連接在凸柱通孔Ⅰ上的控制閥和廢水瓶；

固化溶劑補(bǔ)充組件，其包括通過軟管可連接在控制閥上的注射器；

恒溫水浴鍋，所述固化瓶在旋轉(zhuǎn)時放置在恒溫水浴鍋內(nèi)。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主機(jī)轉(zhuǎn)速范圍是10rpm～150rpm；主機(jī)上下升降距離為0mm～140mm。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)軸為密封軸，采用玻璃材質(zhì)，所述旋轉(zhuǎn)軸的一端為磨口梯形結(jié)構(gòu)；所述固化瓶上設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)軸的磨口梯形結(jié)構(gòu)相匹配的磨口梯形腔體。

優(yōu)選的是，所述固化瓶采用透明玻璃材質(zhì)，腔體直徑150mm；凸柱通孔Ⅰ和凸柱通孔Ⅱ的孔徑范圍是2-5mm，瓶口為磨口設(shè)計。