微流控技术用于制备尺寸可控的单分散陶瓷微球

作     者：鲁为 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈利亚

授予年度：2017年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：凝胶注模 微流控技术 陶瓷微球 表面脱落 表面活性剂 

摘      要：陶瓷材料在人类社会发展的过程中具有举足轻重的作用。单分散性陶瓷微球具有其它材料不能代替的优势,在核工业、医药、催化、环保、提取等领域获得了重视且应用广泛。目前制备陶瓷微球的方法很多,但这些方法制备出的陶瓷微球存在大小不均一,球形度不高,粒径不可控等缺点。本文将液滴微流控技术与凝胶注模技术相结合来制备陶瓷微球。首先采用凝胶注模工艺制备水基的氧化铝陶瓷料浆,然后运用微流控技术以陶瓷料浆为分散相,以二甲基硅油为连续相制备粒径大小均一、球形度高的陶瓷微球。并分析了连续相和分散相的流速对陶瓷微球直径的影响,陶瓷微球的形貌和性能可以通过金相显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪观察和表征。最终总结出了采用凝胶注模工艺与微流控技术相结合来制备陶瓷微球的制备方法,即通过调节分散相和连续相的流速从而实现陶瓷微球粒径的可控制备。本文还对制备出的微球表面有一层容易脱落的现象进行了研究,得出了产生这种问题的原因,并找到解决此问题的方法。利用红外光谱仪对脱落的壳层和微球内核进行分析,最终得出与二甲基硅油接触的微球表面中的丙烯酰胺单体没有固化从而导致微球表面有一层容易脱落。通过向装有二甲基硅油的收集装置中添加适量的表面活性剂Span80,Span80会在微球表面形成一层保护膜,阻隔了二甲硅油与陶瓷微球表面的接触,从而解决了微球表面一层容易脱落的问题。