微球材料尺寸和结构控制的过程工程
微流控法制备微球
微流控法制备微球随着微流控技术的快速发展,微流控法制备微球也成为了近年来研究的热点之一。
微球是具有微米级粒径和高表面积的微粒子,广泛应用于生物医学、材料科学、环境工程等领域。
相比传统方法,微流控法具有操作简便、效率高、重复性好等优点,本文将介绍微流控法制备微球的相关知识。
一、微流控技术简介微流控技术是一种在毫升级别的微尺度流体通道中进行流动控制的方法。
它通过微型芯片上的微型通道和微阀门等装置,实现了对微流体的精准控制。
相对于传统的宏观实验室,微流控芯片占用空间小,反应时间短,操作简便,再加上微纳制造技术的成熟,使其在生物医学和化学反应等领域得到了广泛的应用。
二、微流控法制备微球的基本原理微流控法制备微球的基本原理是在微型芯片中利用流体力学原理制备出近乎球形的粒子。
具体地说,微流控芯片中由两个相互垂直的通道组成T形结构,进料通道中注入了一定比例的油相与水相溶液,这两种液相在T形结构中相遇时依靠表面张力产生的作用将油相分成微小的滴状液体,形成高度一致的液滴,液滴之间的空隙会填充稳定剂,使得液滴状态变得更加稳定,经过一系列的微处理后,最终形成了近乎球形的微球。
三、微量控制条件的影响因素微球制备中一些关键的物理化学参数,如液相流速、流体比例、稳定剂浓度、芯片几何形状等都会影响微球的制备效果。
1. 流体速度:流体速度的变化会影响液滴的大小和形状,一般情况下,速度越细液滴越小,速度越快液滴越大。
2. 液相比例:若在进料通道中的油相溶液浓度过高,微滴的大小和数量将不稳定,若溶液浓度过低,液滴子会变大、形变或合并。
3. 稳定剂浓度:稳定剂含量过低时,液滴不易变成微球;稳定剂含量过高时,则容易造成微球不规则甚至结块。
4. 芯片几何形状:借助各种加工工艺,可以制造多种形状的微流控芯片,选择不同形状的微流控芯片会影响到微球的制备效果。
四、微流控法制备微球的应用微流控法制备微球在生物医学、材料科学等领域具有广阔的应用前景。
微囊微球
沉淀聚合
沉淀聚合不使用稳定剂 , 而靠添加一些与分散相有亲和
作用的单体来使微球稳定。例如 , 在乙醇溶剂中制备聚
( 丙烯酰胺- co - 亚甲基双丙烯酰胺 ) 微球时 , 随着聚合 的进行 , 聚合物会从溶剂中沉淀出来而形成集聚体。但如在 聚合时添加少量的丙烯酸 (MAAc) , 因 MAAc 与乙醇有 亲和作用 , 可以使微球稳定。这种技术可以得到1 μ m 左
右的均一亲水性微球。 Kon-do 等用沉淀聚合法制备了温
敏性磁性微球并应用与抗体的免疫亲和分离。
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种子聚合
种子聚合是一种能制备各种功能微球的有用技术。聚合 系统由种子微球 ( 或种子液滴 ) 、单体 ( 或单体液滴 ) 、 分散相、引发剂、稳定剂等组成 , 有时也需添加溶胀助剂。 单体液滴内的单体不断溶解于分散相内继而被微球吸收 , 直
米磁性颗粒上进行。随着初级核的合并和微球的成长 , 能 够得到包埋磁性颗粒并且尺寸均一的高分子微球。
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微乳液聚合
微乳液聚合 , 可以制备非常小的微球 , 最小可制得直
径为 10~ 60 nm 的微球。微乳液分为油 / 水 (O /W ) 型、
两相连续型以及水 / 油 (W /O) 型 ( 也称反向型 ) 微乳 液。所形成的微乳液是根据油相和水相的相对量和乳化剂的 HLB ( 亲水亲油性平衡 ) 值而定。与一般的乳液聚合的不 同之处是 , 在微乳液聚合系统内不存在单体液滴 , 也就是
移动过程的 ; 细乳液聚合的另一优点是 : 与一般的乳液聚 合相比 , 粒径和粒径分布受配方和容器污染的影响不明显。 这是因为 , 细乳液聚合不存在成核和微球成长的竞争聚合。 因此 , 重复性较好 , 在工业上有很好的应用前景。
空心酚醛树脂微球-概述说明以及解释
空心酚醛树脂微球-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在空心微球领域中,空心酚醛树脂微球作为一种新型材料备受研究者们的关注。
空心酚醛树脂微球以其独特的结构和优异的性能在多个领域具有广泛的应用前景。
空心酚醛树脂微球是由酚醛树脂材料制备而成的微球,其表面由一层薄薄的空心壳包裹着。
与传统的实心微球相比,空心酚醛树脂微球具有更大的比表面积和更低的密度,因此具有更好的吸附性能和药物缓释效果。
此外,由于其空心结构的独特性,空心酚醛树脂微球还可以通过注入各种功能性物质实现多功能化修饰,拓展其应用范围。
在制备方法方面,目前常用的方法有模板法、溶剂蒸发法和胶体模板法等。
其中,模板法是一种常用的制备空心微球的方法,通过利用硬模板或软模板进行形状和孔隙结构的控制,可以制备出具有一定孔隙大小和形貌特征的空心微球。
此外,溶剂蒸发法是一种简单高效的制备方法,通过调控溶剂的蒸发速度和溶剂系统的相互作用力,可以实现具有不同孔隙大小和分布的空心酚醛树脂微球的制备。
在性质与应用方面,空心酚醛树脂微球具有许多优越的性质,例如优异的吸附性能、可控的释放性能和较高的生物相容性等。
这些性质使得空心酚醛树脂微球在环境污染治理、生物医学领域以及功能性材料制备等方面展示出广阔的应用潜力。
例如,在环境污染治理中,空心酚醛树脂微球可用于污水处理和有机物吸附等方面。
在医学领域,空心酚醛树脂微球可用于药物缓释、细胞培养和基因传输等方面。
综上所述,空心酚醛树脂微球作为一种新型材料,具有独特的结构和优异的性能,展示出了广泛的应用前景。
通过不同制备方法的选择和功能性物质的修饰,空心酚醛树脂微球可以满足不同领域的需求,并促进相关领域的发展。
未来,我们可以进一步研究空心酚醛树脂微球的制备方法和性质调控,以实现其在更广泛领域的应用,推动相关领域的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构的目的是为读者提供一个整体的概览,从而更好地理解和阅读整篇文章。
炭微球的制备与结构表征
炭微球的制备与结构表征炭微球是一种多孔碳材料,有广泛的应用,它具有良好的热、电、光和化学性能,用于各种电子、光学、能源和环保应用。
随着近年来对炭微球的研究热情越来越高,本文将从制备和结构表征两方面对炭微球的特点和应用进行介绍。
一、炭微球的制备炭微球是通过多过程制备而成,其主要包括以下步骤:原料准备、制备溶液、凝胶成形、烧结和脱模等过程。
1)原料准备:包括两种,一种是天然活性碳,通常为木屑或椰壳;另一种是碱化活性碳,可以通过对底物进行一定的处理和裂解合成而得到。
2)制备溶液:将原料溶于有机溶剂中,以获得相应的溶液。
3)凝胶成形:将溶液放入模具中,然后进行浓缩,当溶液凝胶化后,将得到所需要的炭微球形状。
4)烧结:将凝胶中的有机物通过高温烧结过程去除,以形成稳定的碳微球结构。
5)脱模:最后将得到的烧结炭微球从模具中脱模,即为制备成型的碳微球产品。
二、炭微球的结构表征炭微球的结构表征是研究其性能的基础,主要有研究其形态、内部孔隙结构、表面结构和表面性质等。
1)形态:炭微球大小在几纳米到几微米范围内,其形态可以通过扫描电子显微镜(SEM)观察,方便快捷。
2)内部孔隙结构:炭微球内部的孔隙结构影响着它的特性,主要可以通过水吸附实验和气体吸附实验来分析。
3)表面结构:炭微球表面的结构可以通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术对其结构进行分析。
4)表面性质:炭微球表面的性质主要可以通过X射线光电子能谱(XPS)和和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等分析方法进行表征。
三、炭微球的应用炭微球具备多孔结构、优异的电、热和光传导性能,因此有广泛的应用。
1)电子器件:炭微球可以用作催化剂支架,以及形成器件中的栅极结构,增强电子器件的性能。
2)光学应用:炭微球可以作为栅极结构,用于有机发光二极管,具有卓越的光谱性能和高分辨率。
3)能源应用:由于炭微球具有优良的电、热传导性能,因此可以用于作为电池(可充电电池和超级电容器)和太阳能电池板的储能材料,以提高能源转换效率。
微球的作用特点
微球的作用特点一、微球的定义微球是一种微小的球状物质,通常由高分子材料或金属制造而成。
微球的直径通常在几纳米到几毫米之间,具有特殊的物理和化学性质,被广泛应用于各个领域。
二、微球的作用与应用1. 材料科学中的微球应用•控制微球的形状和尺寸,可以用于制备具有特殊性质的材料。
例如,在光学领域,制备具有特定折射率的微球可以用于制造具有特殊光学性质的材料。
•微球在材料科学中具有较大的比表面积,可以提高材料的表面反应性。
这使得微球在催化剂、吸附剂和储能材料等方面有着广泛的应用。
•微球还可以用于制备复合材料。
通过在基础材料中加入微球,可以改变材料的力学性质、热学性质和电学性质等。
这种方法被广泛应用于高强度材料、防弹材料和导热材料等领域。
2. 医学和生物学中的微球应用•微球可以用于药物传递系统。
通过控制微球的溶解速度或包裹药物,可以实现药物的持续释放或准确靶向输送,从而提高疗效并减少副作用。
•微球还可以用于细胞培养和组织工程。
将细胞与微球结合,可以提供细胞生长所需的支架,并有助于细胞的增殖和分化。
•在生物学研究中,微球可以用于模拟细胞行为和组织结构。
通过将细胞或蛋白质包裹在微球中,可以控制其形状和排列方式,从而模拟生物体内的微环境。
3. 环境领域中的微球应用•微球可以用于水处理和废水处理。
通过选择合适的材料和微球形态,可以去除水中的污染物,净化水质。
•在油田开发中,微球可以用于增强油采收。
通过在油井中注入具有特定性质的微球,可以改变岩石的渗透性,提高油井采收率。
•微球还可以用于环境监测。
通过将微球与传感器结合,可以实现对环境中污染物的快速检测和监测。
三、微球的特点1. 可控性微球的形状、尺寸和物理性质可以通过调整制备条件和材料选择进行精确控制。
这使得微球在各个领域具有广泛的应用前景。
2. 可调性微球的物理和化学性质可以通过调整微球的成分和结构进行调节。
这使得微球可以应对不同的应用需求,并实现特定的功能。
3. 多功能性由于微球的特殊性质,它可以具备多种功能,如催化、吸附、药物释放和细胞培养等。
半导体封装微球
半导体封装微球半导体封装中的微球通常是指用于芯片与基板之间连接的微型球体,它们是实现芯片互连的关键元件之一。
微球植球技术是一种用于制造高密度互连(High Density Interconnect, HDI)封装的方法,它允许芯片与印刷电路板(PCB)或其他类型的基板之间建立大量细小而可靠的电气连接。
微球的材料通常包括焊料,如锡银铜(SAC)合金,以及其他可能的材料,如玻璃微球或塑料微球,具体取决于封装的要求和应用。
焊料微球可以通过不同的方法制造,例如熔融喷射、静电喷涂或使用微滴成形技术。
在半导体封装过程中,微球植球步骤通常包括以下几个关键环节:1. 微球制备:首先,需要制备出符合规格的微球。
对于焊料微球,这通常涉及将金属粉末和助焊剂混合,然后通过熔融喷射或其他成型技术制成微小的球体。
2. 微球放置:制备好的微球会被放置到含有芯片凸点的载板上。
这一步骤可以通过自动植球机完成,植球机会精确地控制微球的位置,确保每个凸点都被正确地覆盖。
3. 回流焊接:将放置了微球的载板送入回流焊接炉中。
在高温下,微球中的焊料熔化,填充芯片凸点与基板之间的空隙,并在冷却后固化,形成牢固的焊点。
4. 检查与测试:焊接完成后,需要对焊点进行视觉和电学检查,以确保连接的质量和可靠性。
不合格的焊点可能会导致封装失败或后续使用中的问题。
微球植球技术的优点包括能够实现高密度的互连,提高封装的电气性能和热管理能力。
此外,与传统的引线框架封装相比,微球植球技术能够减少封装体积,降低成本,并提高生产效率。
在设计和制造微球植球封装时,需要考虑许多因素,包括微球的材料属性、尺寸精度、放置一致性、焊接过程的控制以及最终产品的。
纳米抗体磁珠、微球-概述说明以及解释
纳米抗体磁珠、微球-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述纳米抗体磁珠和微球是当前生物医学领域中广泛应用的纳米材料和微米材料。
纳米抗体磁珠是一种由纳米尺寸的磁性颗粒和特异性抗体构成的复合材料,具备高度选择性和灵敏度的靶向成像和治疗能力。
微球是直径在1微米到1000微米之间的微小颗粒,具有可调控的物理、化学和材料属性,被广泛应用于药物传递、细胞培养和生物分离等研究领域。
本文将首先介绍纳米抗体磁珠的原理和制备方法,并探讨其在生物医学领域中的应用。
其次,将介绍微球的结构和制备方法,并阐述其在不同领域中的应用。
最后,通过总结目前的研究进展,展望纳米抗体磁珠和微球在生物医学研究中的潜在应用和发展方向。
本文的目的在于全面了解和掌握纳米抗体磁珠和微球的特性和应用,为读者提供一个对这些纳米材料和微米材料有深入了解的知识基础。
同时,本文也旨在促进这些材料的进一步研究和应用,为生物医学领域的发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构主要包括以下几个部分:引言、正文和结论。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
正文部分包括纳米抗体磁珠和微球两个主要内容。
纳米抗体磁珠部分包括原理和应用两个小节。
微球部分包括结构和制备方法以及应用领域两个小节。
结论部分主要包括总结和展望两个小节。
下面将详细介绍各个部分的内容。
目的部分的内容可以如下编写:1.3 目的本文的目的在于探讨纳米抗体磁珠和微球在生物医学领域的潜在应用。
随着生物技术的不断发展,纳米材料的应用已经成为现代医学领域的热点研究领域之一。
纳米抗体磁珠和微球作为重要的纳米材料,在生物医学领域具有很大的应用前景。
首先,我们将介绍纳米抗体磁珠的原理和制备方法。
纳米抗体磁珠是一种结合了纳米技术和免疫学的新型材料,其核心部分是由纳米磁性材料和特定抗体构成的。
通过调控纳米抗体磁珠的大小和形状,可以使其具备特定的生物识别特性。
这种材料具有高度的特异性和敏感性,可用于生物分析、生物检测、组织工程等方面。
pdms微球的制备及应用
pdms微球的制备及应用PDMS微球的制备及应用PDMS(聚二甲基硅氧烷)是一种常见的有机硅高分子材料,具有良好的化学稳定性、低表面能、低渗透性和良好的柔软性。
PDMS微球作为一种重要的微纳米材料,在生物医学、能源储存、催化剂和传感器等领域有着广泛的应用。
本文将一步一步介绍PDMS微球的制备方法,并探讨其在不同领域的应用。
一、PDMS微球的制备方法制备PDMS微球的常用方法有溶液聚合法、微流控纳米乳液法和自组装法等。
下面将详细介绍这些方法的步骤和特点。
1. 溶液聚合法首先,将PDMS单体与交联剂按照一定比例混合,并加入溶剂(如正己烷)。
然后,在搅拌下,将聚合剂加入到混合溶液中。
随着聚合过程的进行,溶液逐渐变成凝胶状态。
最后,用适当的方法将凝胶分离,洗涤并干燥即可得到PDMS微球。
溶液聚合法的优点在于制备过程简单,成本较低。
然而,由于溶液聚合法在溶胀过程中可能引起PDMS微球的胶聚,需要通过改变反应条件和添加剂来调控微球的直径和形态。
2. 微流控纳米乳液法微流控纳米乳液法是一种高效精确的制备PDMS微球的方法。
首先,在微流控芯片中混合PDMS单体和交联剂,通过调控流动速度和混合程度来控制PDMS微球的大小和形态。
然后,通过光交联或热交联等方式进行固化。
最后,用适当的方法将微球分离并干燥即可得到PDMS微球。
微流控纳米乳液法的优点在于制备过程中可精确控制微球的大小和形状,还可以制备具有复杂结构的微球。
然而,该方法需要复杂的设备和技术,并且成本较高。
3. 自组装法自组装法是一种通过表面活性剂自组装形成PDMS微球的方法。
首先,将PDMS单体和表面活性剂混合,使其溶液在适当的条件下形成胶体。
然后,通过调控溶液浓度和表面活性剂浓度来控制PDMS微球的大小。
最后,通过干燥和脱溶剂处理等步骤将PDMS微球分离。
自组装法的优点在于制备过程简单,成本较低。
然而,由于自组装法制备的PDMS微球存在较大的形状和大小分布,因此在应用中需要对微球进行筛选和分类。
聚合物纳米微球作用原理
聚合物纳米微球作用原理
聚合物纳米微球是由聚合物材料制备而成的微小球状物体。
它们具有特定的结构和性质,可在各种领域中发挥重要作用,如医学、材料科学和生物技术等。
聚合物纳米微球的作用原理主要可以分为以下几点:
1. 药物递送:聚合物纳米微球(如聚乳酸-羟基乙酸共聚物,PLGA)可承载各种药物或生物活性物质,并通过自身特性控制药物的释放行为。
例如,微球的尺寸和表面性质可以调节药物在体内的分布、吸收和代谢。
聚合物微球可以通过不同的途径进入细胞,释放药物导向特定的组织或细胞,实现靶向治疗。
2. 生物传感:聚合物纳米微球可以在生物传感器中用作信号产生或传感元件。
通过调控微球的化学或物理性质,可以实现对特定分子或生物事件的灵敏检测和监测。
例如,聚合物微球可以具有特定的表面改性,使其对靶分子具有高选择性和亲和力,可用于检测血液中的生物标志物或特定病原体。
3. 材料增韧和增强:将聚合物纳米微球加入到其他材料中,可以改善材料的力学性能。
微球作为填充物,可以填充材料中的孔隙或缺陷,并增加材料的抗冲击性和耐磨性。
此外,微球可以作为模板或晶种用于控制材料的微观结构和性能。
4. 组织工程:聚合物纳米微球可用于组织工程中的细胞培养和支架构建。
微球提供了细胞附着和生长的三维支持结构,并可以嵌入生物活性信号物质,如细胞
因子,以促进细胞分化和组织再生。
总之,聚合物纳米微球通过其特殊的结构和性质,可以实现药物递送、生物传感、材料增韧和增强以及组织工程等多种应用。
这些作用原理使得聚合物纳米微球在生物医学和材料科学领域中具有广泛的应用前景。
聚合物空心微球
聚合物空心微球
聚合物空心微球是一种具有微米级尺寸的微球,其外部由聚合物材料构成,内部为空心。
这种微球在各个领域都有着广泛的应用,包括药物传递、生物医学、材料科学等。
本文将详细介绍聚合物空心微球的制备方法、特点及应用领域。
一、制备方法
聚合物空心微球的制备方法主要包括模板法、自组装法和液滴法。
模板法是最常用的制备方法之一,通过在模板表面聚合单体或聚合物,然后去除模板得到空心微球。
自组装法利用分子间的相互作用力使单体自组装成空心结构,液滴法则是通过控制液滴的形状和表面张力来制备空心微球。
二、特点
聚合物空心微球具有轻质、高强度、可调控孔径大小等特点。
由于空心结构的存在,这种微球具有较大的比表面积和孔隙率,有利于药物的载荷和释放。
此外,聚合物空心微球还具有良好的生物相容性和可降解性,不会对人体造成不良影响。
三、应用领域
1. 药物传递:聚合物空心微球可以作为药物载体,将药物包裹在微球内部,通过控制微球的释放速度和途径,实现药物的定向释放,提高药物的疗效。
2. 生物医学:空心微球可以用于细胞培养和组织工程,为细胞提供
生长的支架和微环境,促进组织再生和修复。
3. 材料科学:聚合物空心微球可以用作光子晶体、传感器、催化剂等领域的功能材料,通过调控微球的结构和性能,实现特定功能的应用。
聚合物空心微球具有广泛的应用前景,其制备方法简单灵活,特点独特多样,适用于多个领域。
随着科学技术的不断发展,相信聚合物空心微球将在未来发挥更加重要的作用,为人类健康和科技进步提供新的可能性。
聚乙二醇水凝胶微球制备_概述说明以及解释
聚乙二醇水凝胶微球制备概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代材料科学领域,聚乙二醇水凝胶微球制备技术因其独特的物理化学性质和广泛的应用前景而备受关注。
聚乙二醇是一种重要的温和生物材料,具有良好的生物相容性、可降解性以及高度可调控的形态和结构特征,使其成为制备水凝胶微球的理想基材之一。
本文旨在全面介绍聚乙二醇水凝胶微球制备技术,并探讨其在不同领域中的应用。
首先,将对聚乙二醇的介绍和特性进行详细阐述,包括其化学结构、分子量范围、溶解性等方面。
进而,系统地介绍水凝胶微球制备的原理和方法,涵盖常见的交联反应、溶液共混法、电沉积法等各种技术途径,并分析比较它们在微球制备过程中的优缺点。
最后,将重点关注聚乙二醇水凝胶微球在生物医药领域、环境治理以及能源储存等方面的应用,探讨其在这些领域中的作用和潜在的研究价值。
1.2 文章结构本文共分为五个部分,每个部分都涵盖了相关内容以便读者全面了解聚乙二醇水凝胶微球制备技术。
具体而言,文章结构如下:第一部分是引言,在这一部分中将对本文的目的、概述以及整体文章结构进行介绍。
第二部分将详细介绍聚乙二醇的特性和水凝胶微球制备技术。
主要包括对聚乙二醇化学结构及特点简要概括,并深入阐述了各种制备方法中原理及应用领域。
第三部分将详细介绍实验所使用的材料清单、微球制备实验步骤详解以及实验条件和参数设置,为读者提供清晰可行的实验指南。
第四部分将对实验结果进行充分展示,并进行深入讨论,包括微球形态表征结果的分析、微球材料性能优化与改进策略的探讨,以及应用效果评价及展望。
最后一部分是结论与展望,在这一部分中将总结研究成果及贡献点,提出存在问题及进一步研究方向建议,并展望聚乙二醇水凝胶微球制备领域的发展前景。
1.3 目的本文的目的是全面介绍聚乙二醇水凝胶微球制备技术及其应用,在此基础上,提供实验所需材料清单、详细的实验步骤以及实验条件和参数设置。
同时,通过对聚乙二醇水凝胶微球形态和性能的表征结果进行分析和讨论,探索优化和改进策略,并对其在不同领域中的应用效果进行评价。
多孔纳米tio2微球
多孔纳米tio2微球多孔纳米TiO2微球是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。
它具有高比表面积、多孔结构、优良的光催化性能和稳定性等特点,被广泛应用于环境污染治理、太阳能电池、药物传递和生物成像等领域。
本文将从以下几个方面对多孔纳米TiO2微球进行详细介绍。
一、多孔纳米TiO2微球的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常见的制备多孔纳米TiO2微球的方法。
该方法主要包括溶胶制备、凝胶形成和煅烧三个步骤。
首先,通过水解聚合反应制备出适量的钛酸酯溶胶;然后,在溶液中加入引发剂,使得钛酸酯发生凝胶化反应,形成一定形状和大小的凝胶颗粒;最后,将凝胶颗粒进行煅烧处理,去除有机物质并形成多孔结构。
2. 水热法水热法是另一种常用的制备多孔纳米TiO2微球的方法。
该方法主要是通过在高温高压下进行反应,使得钛酸酯在水热条件下形成具有多孔结构的纳米球。
水热法制备多孔纳米TiO2微球的优点在于其简单易行、操作方便,并且可以控制纳米球的形貌和孔径大小。
二、多孔纳米TiO2微球的表征方法1. 扫描电镜(SEM)扫描电镜是一种常用的表征多孔纳米TiO2微球形貌和结构的方法。
通过SEM可以观察到微球表面和内部结构,以及孔径大小和分布情况。
2. 透射电镜(TEM)透射电镜是一种高分辨率的表征多孔纳米TiO2微球形貌和结构的方法。
通过TEM可以观察到微球内部结构,以及晶体结构和晶面取向等信息。
3. X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种常用的表征多孔纳米TiO2晶体结构和相组成的方法。
通过XRD可以确定晶体结构、晶胞参数、相组成等信息。
4. 毛细管气相色谱(GC)毛细管气相色谱是一种常用的表征多孔纳米TiO2表面化学性质和孔结构的方法。
通过GC可以测定微球表面化学组成和孔结构参数等信息。
三、多孔纳米TiO2微球的应用1. 光催化降解污染物多孔纳米TiO2微球具有优良的光催化性能,可以将有机污染物降解为无害物质。
该技术已经被广泛应用于水处理、空气净化和土壤修复等领域。
简述微球的特点及其常用的制备方法
简述微球的特点及其常用的制备方法微球是一种具有特殊形态和功能的微米级颗粒,广泛应用于材料科学、生物医学、环境工程等领域。
它们具有均匀的形状和尺寸分布,表面特性可调控,且在多种介质中具有良好的分散性和稳定性。
本文将简述微球的特点,并介绍一些常用的制备方法。
一、微球的特点1. 尺寸可调控:微球的直径通常在几微米到几百微米之间,具有可调控的尺寸分布。
这一特点使得微球能够应用于不同领域,如药物传递、胶体纳米材料的制备等。
2. 表面特性可调:微球的表面可以被改变和修饰,如功能化修饰、表面化学反应等。
这使得微球具有吸附、催化等多种功能,并能被广泛应用于催化剂、吸附剂等领域。
3. 分散性和稳定性:由于微球的形态均匀、尺寸分布可调和表面特性可控,微球在多种介质中能够具有良好的分散性。
微球的稳定性也得到不断改进,使其在实际应用中更加可靠。
二、微球的制备方法1. 模板法模板法是一种常见的制备微球的方法,包括硅胶模板法、乳液模板法等。
其中,硅胶模板法通过在硅胶孔道中沉积材料来制备微球,具有制备简单、尺寸可调等特点。
而乳液模板法则是通过乳液液滴的固化来制备微球,适用于制备具有中空结构的微球。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指通过溶胶的形成和热凝胶过程来制备微球。
在这一方法中,通过控制溶液中的物理和化学条件,使得溶胶逐渐凝胶,并形成稳定的微球结构。
该方法具有制备过程可控、制备成本较低等优点。
3. 自组装法自组装法是通过物质的自组装过程来制备微球,如乳液自组装法、微乳液自组装法等。
在这一方法中,适当的乳化剂能够使油滴在连续相中形成稳定的微球结构。
自组装法具有制备过程简单、可扩展性好等特点。
4. 流体力学法流体力学法是一种通过外力作用使液滴或液滴组织在流体中产生变形和分离,最终形成微球的方法。
如旋转流体力学法、流水线法等。
这一方法制备的微球具有较好的尺寸控制和形态可调控性。
三、个人观点和理解微球作为一种具有均匀形态、可调控尺寸和表面性质的微米颗粒,其应用前景广阔。
微球的制备实验报告
微球的制备实验报告背景微球是一种具有微小尺寸(通常在纳米到微米级别)和球形形态的颗粒。
由于其独特的性质,微球在许多领域中都具有广泛的应用,如药物传递、能源存储、催化剂等。
因此,研究和制备微球具有重要的科学和工程价值。
在制备微球的过程中,常用的方法包括溶胶凝胶法、微乳液法、热分解法等。
根据不同的需求,可以选择不同的方法来制备特定材料的微球。
分析本实验的目标是制备一种特定材料的微球,并研究其形貌、粒径分布以及物理化学性质。
在本次实验中,我们选择溶胶凝胶法来制备微球。
溶胶凝胶法是一种简单有效的制备微球的方法,通过溶胶中的凝胶聚集来形成微球。
制备微球的实验步骤如下:1.准备溶胶:将所需材料溶解在适当的溶剂中,形成均匀的溶胶。
2.凝胶化:将溶胶放置在适当的条件下(如温度、pH等),使其发生凝胶化反应,形成凝胶颗粒。
3.热处理:将凝胶颗粒进行热处理,以稳定其形态并改变其物理化学性质。
4.重复凝胶化和热处理步骤,直到得到理想的微球形态和性质。
在实验过程中,可以通过调节溶胶的浓度、pH值、溶剂选择等参数来控制微球的形貌和粒径分布。
此外,可以使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)等仪器来表征微球的形貌和粒径分布。
结果我们根据上述实验步骤制备了一种特定材料的微球,并对其形貌和粒径分布进行了表征。
以下是我们得到的主要结果:1.形貌表征结果:通过SEM观察,我们发现制备的微球呈现出均匀的球形形态,表面光滑。
微球的大小约为100-500纳米,具有较窄的尺寸分布。
2.粒径分布结果:通过DLS测量,我们得到了微球的粒径分布。
结果显示,微球的粒径主要分布在150-300纳米之间,极少数微球的粒径超过了500纳米。
3.物理化学性质:通过进一步的测试,我们发现制备的微球具有良好的分散性和稳定性。
此外,微球表面还具有一定的孔隙性,有助于吸附和储存其他物质。
建议基于我们的结果和分析,对于微球的制备实验,我们提出以下几点建议:1.优化实验条件:在实验过程中,可以进一步优化溶胶的浓度、pH值和温度等条件,以获得更好的微球形貌和粒径分布。
pdms微球的制备及应用 -回复
pdms微球的制备及应用-回复PDMS微球的制备及应用PDMS(聚二甲基硅氧烷)微球是一种具有特殊功能和应用价值的微小颗粒。
由于其优异的性能和广泛的应用领域,PDMS微球研究领域日益受到人们的关注。
本文将介绍PDMS微球的制备方法和其在不同领域的应用。
一、PDMS微球的制备方法PDMS微球的制备方法多种多样,下面将介绍几种常用的方法:1. 悬浮聚合法:将PDMS单体与交联剂在有机溶剂中悬浮,加入引发剂后进行热聚合反应,形成PDMS微球。
2. 喷雾干燥法:将PDMS溶液喷雾成微小液滴,通过高温干燥使溶剂挥发,形成PDMS 微球。
3. 过滤法:将PDMS溶液通过特殊的滤膜过滤,滤下的PDMS成胶体粒子聚集形成PDMS微球。
4. 电沉积法:利用电化学沉积方法,在电解液中使PDMS单体在电极上沉积成微球。
以上方法仅为常用方法之一,具体的制备方法可根据实际需求进行选择。
二、PDMS微球的应用PDMS微球由于其特殊的形态和优异的性能,在多个领域都有重要的应用价值。
以下将介绍PDMS微球在生物医学、电子学和材料科学领域的应用。
1. 生物医学应用:PDMS微球在生物医学领域可用于药物传递、细胞培养、组织工程等方面。
通过在PDMS微球内部悬浮药物,可以实现长效释放,提高药物的生物可利用度。
同时,PDMS微球所具备的生物相容性和可调控的孔隙结构,也使其成为细胞培养和组织工程的理想载体。
2. 电子学应用:PDMS微球在电子学领域主要应用于电池、传感器和光学器件等方面。
利用PDMS微球制备的电池具有优异的柔性和可挠性,可以应用于可穿戴设备和柔性电子产品。
PDMS微球还可用于制备灵敏度较高的传感器,如温度传感器、湿度传感器等。
此外,通过调控PDMS微球的光学性能,可以制备具有特殊光学效应的光学器件。
3. 材料科学应用:PDMS微球在材料科学领域的应用主要体现在可撤销粘接和微纳米结构制备方面。
PDMS微球可以与各种材料形成可撤销的粘接,用于微器件的组装和维修。
琼脂糖微球制备
琼脂糖微球制备琼脂糖微球制备是一种常见的实验技术,在生物医学研究和药物传递领域得到广泛应用。
琼脂糖微球是一种具有特殊结构和功能的微粒,其制备过程相对简单,但需要严格控制各个步骤以获得高质量的微球。
琼脂糖微球的制备需要准备琼脂糖溶液。
琼脂糖是一种来源于海藻的天然胶体,具有很好的生物相容性和生物可降解性。
将适量的琼脂糖加入到适量的溶剂(如水)中,加热并搅拌,使琼脂糖完全溶解。
接下来,将制备好的琼脂糖溶液注入到一个喷雾器中。
喷雾器在制备琼脂糖微球过程中起到关键作用。
通过控制喷雾器的压力和流量,使溶液以均匀细小的液滴喷射出来。
在喷射过程中,液滴会在空气中迅速凝固形成微球。
为了控制微球的大小和形态,可以调节喷射速度、喷雾器与收集器的距离以及液滴溶液的浓度等因素。
此外,还可以在溶液中添加一些活性物质或药物,使琼脂糖微球具有特定的功能。
制备好的琼脂糖微球可以通过离心或过滤等方式进行收集和分离。
收集后的微球可以用于进一步的表征和应用。
例如,可以通过扫描电子显微镜观察微球的形态和表面形貌,通过荧光显微镜观察微球的荧光性质。
琼脂糖微球的制备方法具有一定的优势。
首先,制备过程简单快捷,不需要复杂的设备和技术。
其次,微球的大小和形态可调控性强,可以根据需要制备不同尺寸和形状的微球。
此外,琼脂糖微球具有良好的生物相容性和生物可降解性,可以用于体内药物传递和组织工程等领域。
然而,琼脂糖微球制备也存在一些问题。
首先,制备过程中需要严格控制各个参数,否则微球的质量和性能可能会受到影响。
其次,制备出的微球可能存在一定的大小分布和形态不均匀性。
此外,制备过程中可能会产生一定的废液和废料,需要进行处理和回收。
琼脂糖微球制备是一种常见的实验技术,具有广泛的应用前景。
通过控制制备过程中的各个参数,可以获得具有特定结构和功能的微球。
琼脂糖微球的制备方法简单快捷,具有可调控性强和良好的生物相容性等优势。
然而,制备过程需要严格控制各个参数,并存在一定的问题需要解决。
二氧化硅微球的可控制备
二氧化硅微球的可控制备二氧化硅微球是一种具有广泛应用前景的材料,其制备的可控性对于其性能和应用具有重要影响。
本文将介绍几种常见的可控制备二氧化硅微球的方法,并讨论其优缺点。
一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备二氧化硅微球常用的方法之一。
首先,通过水解和缩聚反应制备溶胶,然后将溶胶滴入某种油相中,形成乳液。
接下来,通过热处理或化学反应使溶胶凝胶化,生成二氧化硅微球。
该方法具有制备工艺简单、可控性较好的优点,但对于微球的尺寸和形貌的控制有一定的局限性。
二、模板法模板法是制备二氧化硅微球的常用方法之一。
该方法通过选择合适的模板和二氧化硅前体,将前体溶液浸渍到模板孔道中,并经过一系列的处理步骤,如溶胶凝胶化、模板的去除等,最终得到二氧化硅微球。
该方法可以通过选择不同的模板和处理条件,实现对微球尺寸、孔结构等性质的可控制备。
然而,模板法需要使用模板,且模板的去除步骤可能会对微球的形貌和结构产生一定的影响。
三、微乳液法微乳液法是一种通过调控乳液的性质来制备二氧化硅微球的方法。
该方法将溶胶和乳化剂加入到水相中,形成稳定的微乳液。
接下来,通过水解和凝胶化反应,将溶胶转变为二氧化硅微球。
微乳液法具有制备过程简单、可控性较好的优点,且可以制备出具有较高比表面积和孔结构的二氧化硅微球。
然而,微乳液法对乳液的稳定性要求较高,且溶胶的浓度和pH值等因素也会对微球的形貌和性质产生影响。
四、气相法气相法是一种通过气相沉积的方式制备二氧化硅微球的方法。
该方法通常采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)的方法,通过控制沉积条件和前体气体的浓度,使二氧化硅在载体表面沉积并形成微球。
气相法可以制备出具有高纯度和较大尺寸的二氧化硅微球,但对于微球的形貌和孔结构的控制相对较难。
可控制备二氧化硅微球的方法有溶胶-凝胶法、模板法、微乳液法和气相法等。
这些方法各有优缺点,可以根据具体需求选择合适的方法进行制备。
未来,随着材料科学和制备技术的发展,相信可控制备二氧化硅微球的方法将得到进一步改进和创新,使其在更广泛的领域得到应用。
纳米微球材料的制备与应用研究
纳米微球材料的制备与应用研究一、引言随着科学技术的不断发展,纳米科技已经成为当今研究的热点领域之一。
纳米微球材料作为一种独特的材料,由于其粒径小、理化性质稳定以及良好的表面活性,被广泛应用于催化、传感、药物输送等领域。
本文将探讨纳米微球材料的制备和应用方面的研究进展。
二、纳米微球材料的制备方法1. 模板法模板法是一种常用的制备纳米微球材料的方法。
通过选择合适的模板材料,如聚苯乙烯颗粒,将其表面修饰后,再通过沉积、浸渍等方法得到具有一定粒径的纳米微球。
这种方法制备的纳米微球材料具有较好的尺寸均一性和形貌可控性。
2. 投影法投影法是一种通过光或电子束将液滴投射到固定表面形成微小颗粒的制备方法。
该方法可以通过调整投影角度和时间来控制颗粒的尺寸和形态。
此外,还可以通过调整反应溶液的成分和浓度来调节颗粒的结构和组分。
3. 水热合成法水热合成法是一种将金属盐和表面活性剂溶解在水溶液中,在高温高压条件下形成纳米微球的方法。
这种方法制备的纳米微球具有较好的结晶性和分散性,可以用于催化剂的制备。
三、纳米微球材料的应用研究1. 催化应用纳米微球材料在催化领域具有广泛的应用前景。
以纳米金属微球为例,由于其较大的比表面积和尺寸效应,可以提供更多的活性位点,从而提高催化反应的效率。
此外,纳米微球材料还可以通过调控其结构和组成来实现对催化反应的选择性控制。
2. 传感应用纳米微球材料的高比表面积和良好的生物相容性使其成为传感器领域的理想候选材料。
通过表面修饰,可以使纳米微球具有特定的识别和响应能力,实现对特定分子或生物体的检测和监测。
例如,利用具有响应性的纳米微球可以实现对环境污染物的实时监测。
3. 药物输送应用由于纳米微球材料具有良好的稳定性和尺寸可调性,因此被广泛应用于药物输送系统中。
纳米微球可以有效地包裹药物,并通过调控其结构和表面性质来实现药物的控释和靶向输送。
此外,纳米微球还可以通过表面修饰使其具有靶向性,实现对肿瘤等疾病的定向治疗。
聚苯乙烯微球测试参数
聚苯乙烯微球测试参数聚苯乙烯微球是一种具有广泛应用前景的纳米材料,其独特的结构和性能使其在众多领域受到关注。
本文将介绍聚苯乙烯微球的制备方法、测试参数及其应用领域,并探讨制备与测试过程中的注意事项。
一、聚苯乙烯微球的概述聚苯乙烯微球是一种具有高分子量的聚合物微球,其表面具有丰富的活性基团,内部具有良好的孔隙结构。
这使得聚苯乙烯微球在催化剂、涂料、医药等领域具有广泛的应用潜力。
二、聚苯乙烯微球的制备方法制备聚苯乙烯微球的方法主要有以下几种:悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合和微流控法。
每种方法各有优缺点,可以根据实际需求选择合适的制备方法。
1.悬浮聚合:悬浮聚合是一种常用的制备方法,通过将单体悬浮在水中,加入引发剂进行聚合反应,得到聚苯乙烯微球。
2.溶液聚合:溶液聚合是将单体溶解在溶剂中,加入引发剂进行聚合反应,得到聚苯乙烯微球。
溶液聚合方法制备的微球尺寸较小,表面光滑。
3.乳液聚合:乳液聚合是将单体乳化在水中,加入引发剂进行聚合反应,得到聚苯乙烯微球。
乳液聚合方法制备的微球具有较窄的粒径分布,较高的均匀性。
4.微流控法:微流控法是通过控制流动通道尺寸和流速,实现聚苯乙烯微球的制备。
这种方法可以实现对微球尺寸、形状和表面修饰的精确控制。
三、聚苯乙烯微球的测试参数1.粒径分布:通过激光粒度仪测量聚苯乙烯微球的粒径分布,评估微球的均匀性。
2.表面形貌:采用扫描电子显微镜(SEM)观察聚苯乙烯微球的表面形貌,了解其微观结构。
3.表面活性基团:通过红外光谱仪检测聚苯乙烯微球的表面活性基团,分析其化学结构。
4.热稳定性:采用热重分析仪测量聚苯乙烯微球的热稳定性,评估其在高温环境下的稳定性。
5.力学性能:通过万能试验机测试聚苯乙烯微球的力学性能,如抗压强度、抗拉强度等。
四、聚苯乙烯微球的应用领域聚苯乙烯微球具有较高的比表面积、优异的力学性能和化学稳定性,使其在多个领域具有广泛的应用前景。
1.催化剂:聚苯乙烯微球可以用作催化剂载体,提高催化剂的活性和稳定性。
可膨胀微球工艺流程
可膨胀微球工艺流程
可膨胀微球是一种应用广泛的多孔材料,其工艺流程是将聚合物颗粒加热至熔融状态,并在高温下通过气体发生反应,制造出具有孔隙结构的微球。
这种多孔材料具有很好的吸附性、过滤性、隔热性等性能,被广泛应用于各个领域。
可膨胀微球的制备工艺包括两个主要步骤:颗粒制备和膨胀。
在颗粒制备阶段,聚合物颗粒被制备成特定的形状和大小,并在高温下进行熔融处理。
在膨胀阶段,加入特定的气体,通过反应使聚合物颗粒膨胀成多孔微球。
这两个步骤的具体操作方式和条件会因材料和产品的不同而有所不同。
可膨胀微球的制备工艺流程需要注意以下几个方面。
首先,需要选择合适的聚合物材料,以保证制备出的微球具有合适的孔隙结构和性能。
其次,需要在制备颗粒和膨胀过程中保证温度和气体的控制,以避免过高或过低的温度和气体浓度对产品产生不良影响。
此外,还需要注意生产设备的清洁和维护,以确保产品质量和生产效率。
可膨胀微球的应用范围非常广泛,包括但不限于吸附剂、催化剂、填充剂、隔热材料等。
在吸附剂领域,可膨胀微球由于具有较高的比表面积和孔隙率,因此被广泛应用于废水处理、空气净化等领域。
在催化剂领域,可膨胀微球的高孔隙率和多孔结构能够提高催化剂的反应效率和选择性。
在填充剂和隔热材料领域,可膨胀微球具有
轻质、绝热、吸声等优点,可以被广泛应用于建筑材料、轻质复合材料等领域。
可膨胀微球是一种非常有用的多孔材料,其制备工艺流程需要严格控制,以确保产品质量和性能。
随着科学技术的不断发展,可膨胀微球的应用前景将会更加广阔。
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膜表面液滴形成过程中的作用力矩和影响液滴生长的因素
Fig.3 Adhesion torque and detachment torque and various factors on droplets formation process
液的制备,将分散相溶液在压力作用下通过孔径均 一的微孔膜,以液滴的形式分散在与之不相溶的另 一相溶液之中,形成含有均一液滴的乳液,再经过 固化制备微球(图 2) 。 通过理论计算和实验研究发现,仅有均一剪切 力还不够,还必须实现液滴在膜孔出口处的动态黏 附力矩和脱离力矩达到平衡(图 3) ,平衡值越低则 [3] 粒径越均一 。如式(1)和式(2)所示,黏附力矩主要 受分散相与膜的界面张力和膜孔径的影响,脱离力 矩主要受跨膜压力、连续相剪切力、膜厚和膜曲折 因子以及相参数(黏度、密度等)的影响。膜是被 连续相事先湿润的,所以分散相与膜的界面张力即 为分散相与连续相的界面张力。例如,图 4 (a)显示 了跨膜压力的影响,随着液滴在膜孔表面的形成和 长大,连续相中稳定剂迅速吸附到液滴上,使界面 张力急剧下降;不同的跨膜压力显示了不同的黏附 力矩的变化,跨膜压力大时,黏附力矩和脱离力矩 过早达到平衡,即在液滴还没有长成熟时液滴就脱 落下来,从而造成粒径变宽;只有当跨膜压力较低 (8 kPa) ,黏附力矩和脱离力矩在液滴长成熟时达
第7期
马光辉等:微球材料尺寸和结构控制的过程工程
·2575·
引 言
微球是重要的高附加价值化工产品,例如化工 吸附柱填料、打印用喷墨、液晶显示器间隔材料、 药物缓释制剂、临床诊断试剂、食品和化妆品添加 剂等。微球的均一、可控决定了其附加值,也是其 获得成功应用的质量保证。例如微球用于药物分离 纯化的色谱柱填料,如粒径不均一,会导致填料层 的沟流、 空穴和死角, 难以实现药物和杂质的分离。 载药用的微囊如果尺寸超出一定范围,导致达到病 变部位的药物量下降,造成治疗效果降低甚至严重 的副作用;微球用于液晶显示板的间隔材料时,粒 径不均一会造成图像显示不清晰。另一方面,微球 结构控制是微球在不同领域获得成功应用的保障, 例如作为打印用的喷墨微球, 需要其表面结构粗糙, 才能减少喷墨在感光桶上的残留以保证持续的清晰 打印效果;药物分离纯化的填料,孔径越小往往比 表面积越高、柱效越高,但小孔径又会造成分子量 较大的分子无法进入孔道内,反而造成分离效果降 低,因此必须针对不同分离体系设计合理的填料; 微球应用于药物缓释制剂时, 结构决定了缓释行为、 与体内细胞相互作用等,必须根据不同的应用设计 具有合理结构的微球。 传统的微球制备方法主要有机械分散法、喷雾 法。图 1 显示了搅拌分散法的基本制备过程:在机 械搅拌釜中通过搅拌分散制成水包油(或油包水) 的乳液,然后用物理或化学方法将乳液滴进行固化 形成微球或微囊 (也是微球的一种) 。 由于搅拌分散 不能制备尺寸均一的乳液,固化后得到的微球或微 囊粒径不均一,必须进行多次筛分,才能获得所需 粒径的产品, 不仅需要额外的分离设备和加工时间,
1 微球粒径的可控制备
1.1 均一乳液的可控制备和形成机理 传统的机械搅拌分散法由于剪切场不均一和 Oswald 熟化现象,无法制备均一液滴,因此液滴固 化后形成的是大小不均一的微球。为建立均一的剪 切场,以微孔膜为分散介质取代搅拌分散法进行乳
图1 Fig.1
传统搅拌分散法-筛分过程制备微球 Preparation of microsphere by conventional mechanical stirring-sieving process
第 65 卷 第 7 期 2014 年 7 月
化 工 学 报 CIESC Journal
Vol.65 No.7 July 2014
微球材ห้องสมุดไป่ตู้尺寸和结构控制的过程工程
马光辉,苏志国
(中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,北京 100190) 摘要:微球材料的粒径均一性和结构可控性直接影响其应用效果,这对过程工程提出了挑战。在发展微孔膜乳化 过程制备均一乳液和微球的基础上,对均一乳液的形成机理进行了研究,通过对液滴形成过程的控制,在油/水、 水/油、水/油/水等体系成功制备出了均一微球。通过发展微球结构演变过程的定量研究方法,成功对微球结构进 行了调控;针对生化工程对超大孔微球的重要需求,发展了超大孔微球制备方法,实现了孔径在 100 nm 到微米 级的调控。研究了粒径均一性和结构对其应用效果的影响。微球应用于生物分离介质时,粒径均一性提高了蛋白 质的分离度;超大孔微球可使超大生物分子快速进入介质内部,显著提高纯化回收率。微球应用于胰岛素口服药 物载体时,粒径对其在消化道的分布有显著影响,中空-多孔微球显示了最佳的降血糖效果。 关键词:微球;尺寸均一;结构控制;过程控制;膜;分离;介质;药物载体 DOI:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.019 中图分类号:TQ 460.1 文献标志码:A 文章编号:0438—1157(2014)07—2574—14
Abstract: Size and structure of microspheres have important effects on applications, and how to control size and structure precisely is a challenge to process engineering. A new process, membrane emulsification process, was developed to prepare uniform emulsion and microspheres, and the mechanism of the formation of uniform droplets was investigated. Uniform microspheres were successfully obtained from oil/water, water/oil, and water/oil/water emulsion systems. By developing quantitative analysis method for structure evolution, the pore size control became easier. In order to meet new requirement in biochemical engineering, new processes were developed to prepare gigaporous microspheres with pore size controllable between 100 nm and microns. By utilizing uniform size and different structure of microspheres, their effects on applications were studied. With microspheres used as separation media, uniform size improved the separation resolution of proteins, and gigaporous microsphere allowed super-macromolecules to diffuse into the inside of microsphere, resulting in higher purification recovery. The size showed apparent effect on microsphere distribution in gastrointestinal tract, and hollow-porous microsphere reduced blood glucose level significantly, with microspheres used as oral drug carrier. Key words: microsphere; uniform size; structure control; process control; membrane; separation; medium; drug carrier
导致原料和能源的浪费,而且筛分后的微球也仍然 不均一。此外,筛分常常需要大量溶剂,造成环境 污染。 针对从单体制备聚合物微球体系,科学家们发 展了一些方法来控制微球的粒径及其均一性[1],例 如微乳液聚合法可制备数十纳米的粒径均一的微 球,细乳液聚合法可制备粒径较均一的数十纳米至 亚微米级的微球,乳液聚合法和无皂聚合法可制备 粒径均一的亚微米级微球,分散聚合法和沉淀聚合 法可制备微米级微球。但是上述方法中除了细乳液 聚合法外,微球的成核地点都在连续相或胶束内, 即随着聚合的进行,寡聚物形成核,然后核不断地 从连续相中吸收单体并在核中继续进行聚合而形成 微球。从聚合机理可知,这些方法较难在聚合过程 中将功能性物质包埋进去,也很难在聚合途中在微 球内实现聚合物和致孔剂的相分离而得到多孔微 球,其他结构的微球也很难通过一步聚合而获得, 往往需要通过进行第二步的种子聚合来控制微球结 构[2]。另外,对于以天然高分子(壳聚糖、琼脂糖、 葡聚糖等)及其他聚合高分子(聚乳酸等)为出发 原料的制备体系, 上述均一微球的制备方法不适用, 也就难以获得尺寸均一、结构可控的壳聚糖、聚乳 酸等微球,限制了其在生化工程、医药工程中的应 用。因此,如何发展新的制备过程实现微球粒径和 结构可控对过程工程提出了新的挑战。 本文发展了新的可控制备过程,先制备含均一 液滴的乳液, 再将乳液滴固化得到均一微球或微囊。 系统研究了获得均一乳滴的机理,并将该过程从 O/W 乳液发展到 W/O 乳液、W/O/W 乳液体系,在 各种乳液体系成功获得了粒径均一的微球,并分别 针对以单体、高分子为原料的体系,获得了均一微 球;如将功能性物质分散在分散相中则可简单获得 包埋功能物质的微球。从均一乳滴出发,通过过程 控制成功制备出了各种结构的微球。该新型过程克 服了传统搅拌法、 喷雾法无法制备均一微球的难题, 并可以不同的溶液(单体、高分子)为出发原料, 获得粒径均一、结构可控的微球。