非离子型表面活性剂Tween 20对大尺寸双层空心微球制备的影响

为了改善臭氧处理聚苯乙烯(PS)单层球与聚乙烯醇(PVA)溶液生成的双层乳粒在油相中的分散性,提高大尺寸双层球的成活率,在双层球制备过程中采用了非离子型表面活性剂Tween 20(T-20)来改性该种PS单层球。结果表明经表面活性剂T-20改性后显著降低了PS薄膜的亲水接触角,提高了PS与PVA间的相互作用,同时也大幅度提高了PS薄膜对PVA的吸附速率。红外光谱和紫外-可见分光光度计的测试结果证明:在PVA固化过程中,由于PVA与T-20的相比太大,PS表面吸附的表面活性剂T-20部分会被PVA置换、迁移至PVA溶液中。T-20的迁移提高了制备双层球过程中水相与外油相的粘度比且显著降低PVA溶液表面张力,从而有利于实现双重乳粒在油相中的单分散。因此,T-20是制备大尺寸PS-PVA双层空心微球有效的表面活性剂。     

双喷嘴乳粒发生器的研制及初步应用

 叙述了双喷嘴乳粒发生器的工作原理、设计关键点及设计思路,利用该发生器开展了双层乳粒的制备实验研究工作。研制的双喷嘴乳粒发生器在喷嘴处的3层管的位置能够通过简单调节达到同心,使得双层乳粒包覆的可靠性得到提高。研究了制备的乳粒的分散性和稳定性,并分析了形成双层乳粒的油相和水相的流速比,结果证明：利用所研制的双喷嘴乳粒发生器可以容易地制备出单分散性双层乳粒,油相与水相的流速比为0.3~15.0时,可形成双层乳粒。     

臭氧改性及搅拌桨结构对大直径双层球制备的影响

随着高功率激光器的飞速发展,ICF物理实验对聚苯乙烯（PS）-聚乙烯醇（PVA）双层空心微球的规格要求逐渐提高,直径要求将达到700～900 m。针对该直径范围的PS-PVA双层空心微球,通过采用PS球臭氧化表面改性技术和搅拌桨叶轮结构优化技术,对传统乳液微封装法制备双层空心微球工艺进行了改进,臭氧化表面改性后PS固体核心发生憎水-亲水转变,提高了PS与PVA之间的作用强度;搅拌桨叶轮结构优化,改善了体系容器内溶液流场均匀性,使得微球在整个体系中的运动相对平稳,从而初步制得了直径范围在700～900 m的双层空心微球。     

多元丙烯酸酯泡沫微球的制备

 利用自行设计的三喷嘴乳粒发生器,实现了多元丙烯酸酯空心泡沫微球的可控连续制备。通过配制内层为水,中间层为多元丙烯酸酯单体溶液,外层为聚乙烯醇溶液的水/油/水乳液,在紫外光照射时,室温条件下成功快速地制备出粒径1.5~4.0 mm的多元丙烯酸酯泡沫微球。利用扫描电镜、X光机等测试手段对微球的形貌、表面特性进行了研究,结果显示：泡沫微球的高聚物骨架的折射率约为1.50,由大量分散的蜂窝微孔组成,蜂窝的直径不超过1 μm;多元丙烯酸酯泡沫微球的成活率高达93%,单分散性较好。     

点火靶尺度聚苯乙烯空心微球的球形度

为提高惯性约束聚变(ICF)点火靶尺度(约2mm)聚苯乙烯(PS)空心微球的球形度,研究了油相与外水相界面张力、初始油相质量分数和固化旋转流场转速对PS微球球形度的影响。结果表明,将双重乳液体系外水相中的表面活性剂聚乙烯醇(PVA)替换为聚丙烯酸(PAA)后,油相与外水相之间的界面张力增大了约10倍,PS空心微球的球形度显著提高,球形偏离度小于1μm的微球比例由5%增加至约50%;但是,在较宽范围内改变油相初始质量分数及旋转固化流场转速,对PS微球球形度的影响并不显著,球形偏离度值小于1μm的PS微球比例介于40%~60%之间。     

塑料微球表面制备聚乙烯醇涂层研究进展

在聚苯乙烯（PS）-聚乙烯醇（PVA）-碳氢聚合物（CH）三层球的设计中制备PVA涂层的方法主要包括乳液微封装法、炉内成球涂层法、浸(旋)涂法、界面缩聚法及喷涂法等,前三种方法目前最为常用。总结了前三种制备PVA涂层方法的优缺点及目前的研究和制备现状。乳液微封装法适合于500 m以下小尺寸双层球的制备,具有微球成活率高、产品质量较好等优点,但制备过程受人为因素影响较大,且不易制备大直径双层球。炉内成球涂层法也适用于小尺寸双层球的制备,其制备周期短,但液滴发生器的设计苛刻,PVA层的均匀性差,且不易制得较大尺寸的双层球。浸（旋）涂法可制备1000 m以上的大直径双层球,但该方法中影响PVA涂层铺展的因素较多,得到的PVA涂层均匀性较差,且涂层很薄。     

聚苯乙烯相对分子量对薄壁聚苯乙烯空心微球质量的影响北大核心CSCD

激光惯性约束聚变(ICF)作为探索受控核聚变的有效途径,有望获得清洁无污染的能源,而薄壁聚苯乙烯(PS)空心微球是ICF物理实验中亟需的一类微球。针对薄壁空心微球因径厚比(直径/壁厚)增大导致其在干燥、使用中易开裂的问题,研究了PS原料对薄壁微球质量的影响,探讨了其影响机制。结果表明:当油相PS质量分数为4%时,随着油相粘度增加,W1/O/W2复合乳粒稳定性逐渐提高;当油相质量分数不低于8%时,复合乳粒稳定性良好。PS原料对微球表面粗糙度影响较小,微球球形度和壁厚均匀性随初始油相粘度的增大而降低,在干燥过程中微球开裂率随原料力学性能提高而减小。在外水相中引入氟苯(FB)液滴,延缓固化速率,可减小油相粘度增加对微球球形度和壁厚均匀性的不利影响。     

二乙烯基苯泡沫空心球微流体成型技术

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胶固化,再经过溶剂交换、CO2超临界干燥等过程,制备出直径700～1200μm、壁厚60～100μm、密度90～120mg.cm-3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。     

臭氧化法表面改性聚苯乙烯薄膜

 为增强聚苯乙烯(PS)与聚乙烯醇(PVA)之间的结合力,进而提高PS-VA双层空心微球存活率。利用臭氧化改性法在酸性介质中对聚苯乙烯薄膜进行表面改性,用红外光谱对处理后的表面进行了半定量的分析。结果表明：改性过后聚苯乙烯表面产生羟基、羰基等极性基团;接触角测试证明,处理后的表面由憎水变为亲水,并通过纳米压痕划痕法得到了处理前后PS与PVA薄膜之间的相互作用强度,臭氧化改性后PS与PVA膜间作用强度增大了40%。     

大直径W1/O/W2乳粒的稳定性

在准静态条件和旋转流体场中采用乳液微封装技术制备约2 mm的大直径W1/O/W2乳粒,研究了有机相浓度和水溶性聚合物浓度对W1/O/W2乳粒稳定性的影响。从乳粒受力和变形的角度,探索了旋转流体场对W1/O/W2乳粒动力学稳定性的增强作用机制。研究表明:无论是在准静态条件下还是旋转流场中,乳粒稳定性都随聚苯乙烯浓度单一上升,随聚乙烯醇浓度呈现先上升后下降的趋势;相对于准静态条件,旋转流体场在一定条件下对大直径W1/O/W2乳粒的动力学稳定具有明显增强作用。     

Hollow graphene oxide spheres: facile synthesis and formation mechanism

In this work, we introduced a facile approach for preparing hollow graphene oxide spheres (HGOSs). By electrostatic self-assembly polystyrene (PS)/graphene oxide (GO), core/shell microspheres were synthesized. After removal of the sacrificial PS colloidal spheres by toluene solution treatment, HGOSs were prepared successfully. Based on the DLVO theory, van der Waals force and electric double layer repulsion were proposed to quantitatively analyze the self-assembly of the composite structure. The theoretical formulation for the resultant interaction force F versus separation between the surfaces d showed a significant low energy barrier for the aggregation of the GO and PS, which predicted the favorable HGOSs formation.     

Effect of surface treatment of magnetic particles on the preparation of magnetic polymer microspheres by miniemulsion polymerization

Surface treated magnetic particles were used to prepare well encapsulated submicron polystyrene/magnetic (PS/Fe₃O₄) composite microspheres via miniemulsion polymerization. The effects of the different surface treatment agents Disperbyk-106, Disperbyk-111, KH550, sodium dodecyl sulfate (SDS) and oleic acid were investigated on the encapsulation of polymer via miniemulsion polymerization. The interface interactions between magnetic particles, dispersants and coupling agents were analyzed from their IR spectra. It was found that Disperbyk-106 was the best dispersant in terms of preparing magnetic polymer microspheres with high encapsulation efficiency. The effect of wet or dry magnetic particles on encapsulation was also discussed.     

Y型微通道内双重乳液流动破裂机理

基于体积分数法建立了Y型微通道中双重乳液流动非稳态理论模型,数值模拟研究了Y型微通道内双重乳液破裂情况,详细分析了双重乳液流经Y型微通道时的流场信息以及双重乳液形变参数演化特性,定量地给出了双重乳液流动破裂的驱动以及阻碍作用,揭示了双重乳液破裂流型的内在机理.研究结果表明:流经Y型微通道时,双重乳液受上游压力驱动产生形变,形变过程中乳液两端界面张力差阻碍双重乳液形变破裂,两者正相关;隧道的出现将减缓双重乳液外液滴颈部收缩速率以及沿流向拉伸的速率,并减缓了内液滴沿流向拉伸的速率,其对于内液滴颈部收缩速率影响不大;隧道破裂和不破裂工况临界线可以采用幂律关系式l~*=βCa~b进行预测,隧道破裂和阻塞破裂工况临界线可以采用线性关系l~*=α描述;与单乳液运动相图相比,双重乳液运动相图各工况的分界线关系式系数α和β均相应增大.     

PS微球阵列的制备与表面增强拉曼散射研究

为了研究不同直径PS微球(表面溅射Ag膜)基底的表面增强拉曼散射(SERS)效应,制造了一个新的表面增强拉曼散射(SERS)基底。通过在n型(100)单晶硅片上采用旋涂的方法,得到不同直径的呈六角形有序排列的单层PS微球阵列,然后在PS微球阵列表面磁控溅射一层约30 nm的Ag膜。利用拉曼光谱仪以罗丹明R6G为探针进行了SERS光谱测定,分析比较了不同直径PS微球阵列的表面增强拉曼散射效应,结果表明,溅射有Ag膜的PS微球基底在不同直径下均有不同程度的SERS效应。随着微球直径的增加,PS微球阵列的起伏程度不断加强(粗糙度不断增加),SERS信号逐渐增强,当球直径达到600 nm时,峰的增强信号达到最大,进而获得了一个最优化的SERS基底。同时发现在基底上获得了高信噪比的R6G的SERS光谱, 与苯环相关的一系列CC双键伸缩振动特征谱以及与苯环相关的面内、面外变形振动特征谱均获得了明显增强。这种单一的大区域的拉曼散射基底,呈现出高低相间起伏分布的微观形貌,不同PS微球之间的空隙和深度有很明显的不同,能够显著改善表面Ag膜颗粒的大小和分布,进而提高了PS微球基底的SERS活性。该基底所具有的特殊阵列结构使其在利用SERS探究化学和生物等领域的单分子结构有很大的应用潜力。