一种粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球及其制备方法和所用的微流体控制装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球及其制备方法和所用的微流体控制装置，其特征在于：配制极性、非极性的两种分散相溶液和连续相溶液，在连续相溶液的剪切作用下，两种分散相溶解接触形成两半球极性不同的Janus液滴，通过调控极性分散相溶液中表面活性剂浓度、极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，及极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，调控Janus液滴的形貌和尺寸；对液滴进行固化，即得尺寸范围在200～500um、分散系数CV小于5%单分散极性异性Janus微球。本发明的微流体控制装置结构简单、装拆简便，能够方便地获得不同尺寸及形貌的极性异性Janus微球。
【专利说明】一种粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球及其制备方法和所用的微流体控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及极性异性Janus微球的制备领域，具体地说涉及一种粒径、形貌可控的单分散极性异性Janus微球及其制备方法和所用装置。
【背景技术】
[0002]Janus微粒指的是含有两种不同化学成分或表面具有不同性质的非对称微粒，表现在微球两面的力学性能、磁学性能、光学性能、电学性能、表面亲疏水性能(极性)的不同。Janus微粒因两面的性质不对称，具有附加的定向作用力，借助这一定向作用力，就可以实现粒子在空间上的组装。例如极性异性的Janus微粒，微粒两面分别是亲水部分和疏水部分，具有比一般表面活性剂更强的功能，可以充当水包油或者油包水乳液的稳定剂。同时，通过对极性异性的Janus微粒亲水和疏水部分比例的调节，可以实现微球在空间的控制性组装。由于Janus微粒特殊的物理化学性质给自组装功能材料带来的新思路，使这类材料在诸如功能表面活性剂、自组装和分子识别、电子纸、光学上午传感器、光子晶体等领域展现出广阔的应用前景。
[0003]合成Janus微粒的方法有微流体合成法、拓扑选择表面改性法、模板导向自组装法、可控相分离发等。这些合成方法各有优缺点:微流体合成法是唯一一种可以一次成型制备Janus粒子的方法，流程简单、产率较大；拓扑表面选择改性法方式多样，制备过程简单、但是产率较低；模板导向自组装法过程复杂，成本过高。目前已有的方法尚不能实现对Janus微粒单分散的控制以及尺寸和形貌的精确的调控。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种粒径、形貌可控的单分散极性异性Janus微球的制备方法。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种粒径、形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
[0006]本发明的第三个目的在于提供制备上述粒径、形貌可控的单分散极性异性Janus微球所用的装置。
[0007]本发明解决技术问题，采用如下技术方案:
[0008]本发明粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球的制备方法，其特征在于:分别配制极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液，将所述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别通入两个并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的毛细管，在所述毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和非极性分散相溶液相接触，并被连续相溶液剪切，形成单分散极性异性Janus液滴；
[0009]通过调控极性分散相溶液中表面活性剂浓度、极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，调控单分散极性异性Janus液滴的形貌，通过调节极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，调控单分散极性异性Janus液滴的粒径；[0010]依次经过紫外灯照射及加热对所述单分散极性异性Janus液滴进行固化，即得粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
[0011]优选的，本发明的制备方法按如下步骤进行:
[0012]a、选择低极性液态化合物作为连续相溶液；
[0013]b、配制极性分散相溶液:以丙烯酰胺、双丙烯酰胺(甲叉)、过硫酸铵以及表面活性剂为溶质、以去离子水为溶剂配制所述极性分散相溶液；
[0014]C、配制非极性分散相溶液:以光引发剂为溶质、以二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)为溶剂配制非极性分散相溶液；
[0015]d、将极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别通入两个并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的毛细管，在毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和非极性分散相溶液相接触，并被连续相溶液剪切，形成形貌可控的单分散极性异性Janus液滴；
[0016]e、调控形貌:通过在极性分散相溶液中添加不同浓度的表面活性剂，改变极性分散相溶液与非极性分散相溶液以及极性分散相溶液与连续相溶液之间的界面张力，并调控极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，进而改变单分散极性异性Janus液滴的形貌；调控表面活性剂浓度可以改变Janus液滴中极性分散性和非极性分散相界面的曲率；通过调控流量比可以改变Janus液滴中极性分散相和非极性分散相的体积比。
[0017]f、调控粒径:通过调控极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，实现单分散极性异性Janus液滴粒径的调控；
[0018]g、依次经过紫外灯照射及加热对所述形貌可控的单分散极性异性Janus液滴进行固化，即得所述粒径形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
[0019]优选的，步骤a所述低极性液态化合物为二甲基硅油、十二烷或煤油。
[0020]所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十二烷基硫酸钠(SDS)。表面活性剂起着降低表面张力的作用。
[0021]所述极性分散相溶液中各原料的质量百分比为:
[0022]丙烯酰胺5%?20% ；
[0023]双丙烯酰胺(甲叉)1.5%?3% ；
[0024]过硫酸铵0.5%?1% ；
[0025]表面活性剂兰1%;
[0026]余量为去离子水。
[0027]所述光引发剂为紫杉醇或1-羟基环己基苯基甲酮(HCPK)，所述光引发剂在非极性分散相溶液中的质量浓度为3%?4%。
[0028]本发明制备的粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球，其特点在于:所述极性异性Janus微球的尺寸范围在200?500um，分散系数CV小于5%。
[0029]本发明所述制备方法所用的微流体控制装置，其结构特点在于:包括极性分散相注射器、非极性分散相注射器、连续相注射器、极性分散相注射泵、非极性分散相注射泵、连续相注射泵、T型三通、紫外灯、水浴锅及回收容器；
[0030]所述极性分散相注射器、非极性分散相注射器和连续相注射器分别安装在极性分散相注射泵、非极性分散相注射泵和连续相注射泵上；
[0031]所述连续相注射器通过连续相导管与T型三通的第一端口相连通；[0032]所述T型三通的第二端口连通有输出导管；
[0033]所述T型三通的第三端口与第二端口处在同一直线上；并列设置在T型三通中的极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管的流出端口经第二端口插入在输出导管中，流入端口经第三端口分别与极性分散相注射器和非极性分散相注射器相连通；极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐；
[0034]在所述输出导管的流道上设置有紫外灯，在所述输出导管的输出端口设置有回收容器；
[0035]所述回收容器放置在水浴锅内。
[0036]优选的，所述T型三通第一端口和第二端口分别与连续相导管及输出导管螺纹连接;
[0037]所述极性分散性毛细管和非极性分散相毛细管与T型三通的第三端口的接口处通过密封套管密封，所述密封套管与T型三通(6)通过螺纹连接。
[0038]优选的，所述连续相导管和输出导管优选为聚四氟乙烯管；
[0039]更优选的，所述连续相注射器与T型三通连接的连续相导管外径为1600um，内径为IOOOum ;极性分散性毛细管和非极性分散相毛细管的外径为160?750um，内径为20?540um ;所述T型三通的第二个端口连通的输出导管外径为1600?3200 μ m，内径为500?1600 μ mD
[0040]上述装置制备形貌可控的单分散极性异性Janus微球的原理如下:将配制好的两种分散相溶液和连续相溶液分别装入分散相和连续相注射器中，并分别置于分散相和连续相注射泵上，通过调整注射泵的推进速度，控制分散相和连续相的流速、流量，可获得粒径均一且形貌不同的极性异性Janus液滴。
[0041]本发明采用微流体控制装置制备粒径、形貌可控的单分散极性异性Janus微球，作为分散相的极性和非极性溶液在注射泵的推动下流入微流体控制器中的两根毛细管中，在毛细管的流出端口，当分散相液体流出时，流动的连续相的粘滞力与液体之间的表面张力相互作用结果导致分散相液体在流出端口处被剪切成液滴，在界面张力的作用下，两种分散相液滴会形成一定的结构，当界面张力满足一定的条件时，能够形成Janus结构。液滴的直径受分散相和连续相的表面张力、粘度、流速、毛细管出口端尺寸等因素的影响，在固定上述制备参数下可以连续获得尺寸均一的Janus液滴，经过交联固化反应后即可获得单分散的极性异性Janus微球。当极性分散相中添加的表面活性剂浓度不同时，各相的界面张力不同，Janus微球的形貌也不一样。通过控制泵改变两种分散相的流量比，可以获得极性与非极性体积比不同的Janus微球，通过这两种手段可以实现极性异性Janus微球形貌的控制。
[0042]与已有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0043]1、本发明制备的单分散极性异性Janus微球表面形态较好,粒径均一,微球形貌和粒径控制简便，通过调控表面活性剂浓度可以改变Janus微球中极性分散性和非极性分散相界面的曲率，通过控制两种分散相的流量比，可以精确地操控极性部分与非极性部分的体积比，通过调控极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，可以调控单分散极性异性Janus液滴的粒径；
[0044]2、本发明的微流体控制装置装配和拆卸简便，成本低，产率高，适宜于大规模生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1为实施例1制备的单分散极性异性Janus液滴的光学显微图片；
[0046]图2为实施例2制备的单分散极性异性Janus液滴的光学显微图片；
[0047]图3为实施例3制备的单分散极性异性Janus微球的光学显微图片；
[0048]图4为实施例4制备的单分散极性异性Janus微球的光学显微图片；
[0049]图5为实施例5制备的单分散极性异性Janus微球的光学显微图片；
[0050]图6为本发明微流体控制装置示意图；
[0051]图7为本发明微流体控制装置A部位放大示意图；
[0052]图中标号:1-1连续相注射泵；1_2极性分散相注射泵；1_3非极性分散相注射泵；2-1连续相注射器'2-2极性分散相注射器；2-3非极性分散相注射器；3连续相导管；4极性分散相毛细管；5非极性分散相毛细管；6T型三通；7紫外灯；8输出导管；9回收容器；10封闭套管；11极性异性Janus液滴；12水浴锅。
具体实施例
[0053]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明相关内容。需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0054]实施例1
[0055]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。
[0056]取六组的Ig丙烯酰胺、0.15g双丙烯酰胺、0.05g过硫酸铵混合，再分别向六组混合物中加入0.006g、0.01g、0.015g、0.02g、0.06g、0.1g的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，再分别加水至20g，磁力搅拌溶解，配成六组极性分散相溶液，编号分别为a、b、C、d、e。
[0057]将上述a组极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别装入ImL的极性分散相注射器和非极性分散相注射器中，再取二甲基硅油作为连续相溶液装入20mL的连续相注射器，将三个注射器分别安装在相应的注射泵上，控制极性分散性溶液和非极性分散相溶液的流量为2 μ L.mirT1，连续相溶液的流量为100 μ L.mirT1，极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管尺寸为:外径/内径245/98 μ m;连续相导管和输出导管尺寸为:外径/内径1600/1000 μ m0开启微流体控制装置，制备单分散极性异性Janus液滴。生成的液滴在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图1a所示。
[0058]分别取b、C、d、e、组极性分散相溶液，重复上述操作，获得图lb、lc、ld、le。
[0059]由图1可见，在极性分散相溶液与非极性分散相溶液的流量比为I的情况下，随着表面活性剂SDBS的浓度增加，所得单分散极性异性Janus液滴中极性部分与非极性部分的界面曲率减小，各曲率的比值为1:0.91:0.80:0.69:0.58:0.49。曲率的改变导致单分散极性异性Janus液滴的形貌发生变化，进而导致固化后单分散极性异性Janus微球的形貌发生变化，实现形貌的调控。
[0060]实施例2[0061]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。
[0062]取Ig丙烯酰胺、0.15g双丙烯酰胺、0.05g过硫酸铵、0.01g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，加水至20g，磁力搅拌溶解，配成极性分散相溶液。
[0063]将上述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别装入ImL的极性分散相注射器和非极性分散相注射器中，再取二甲基硅油作为连续相溶液装入20mL的连续相注射器，将三个注射器分别安装在相应的注射泵上，连接微流体控制器。设置极性分散相溶液的流量为I μ L.mirT1，非极性分散相溶液的流量为3 μ L.mirT1，连续相溶液的流量为100 μ L.min \极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管尺寸为:外径/内径245/98 μ m,连续相导管和输出导管尺寸为:外径/内径1600/1000μπι。开启微流体控制装置，制备单分散极性异性Janus液滴。生成的液滴在显微镜下观察其形貌结构并拍照，如图2a所示。
[0064]再分别设置极性分散相溶液/非极性分散相溶液的流量为1/2 μ L.min 1、2/2 μ L.min'2/l μ L.min'3/l μ L.mirT1，重复上述操作，获得图 2b、2c、2d、2e。
[0065]由图2可见，在表面活性剂浓度一定的情况下，随着极性分散相溶液与非极性分散相溶液的流量比的不同，所得单分散极性异性Janus液滴中极性与非极性两半球的体积比不同，图2a、2b、2c、2d、2e中极性半球与非极性半球的体积比分别是1/3、1/2、1/1、2/1、3/1。极性半球与非极性半球的体积比的不同使所得单分散极性异性Janus液滴的形貌不同。
[0066]比较实例1、2可知，通过改变表面活性剂的浓度是调整单分散极性异性Janus液滴中极性与非极性部分的界面曲率来控制形貌的变化，改变极性与非极性分散相流量比是调整单分散极性异性Janu s液滴中极性与非极性两半球的体积比来控制形貌的变化。两种手段调整的方式不一样，实际情况中可以结合使用，实现对单分散极性异性Janus液滴形貌多方面的调控。
[0067]实施例3
[0068]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。
[0069]取Ig丙烯酰胺、0.15g双丙烯酰胺、0.05g过硫酸铵、0.06g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，加水至20g，磁力搅拌溶解，配成极性分散相溶液。
[0070]将上述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别装入ImL的极性分散相注射器2-2和非极性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作为连续相溶液装入20mL的连续相注射器2-1，将三个注射器分别安装在相应的注射泵上。设置极性分散相溶液的流量为2 μ L 非极性分散相溶液的流量为2 μ L连续相溶液的流量为50 μ L极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管尺寸为:外径/内径245/98 μ m,连续相导管和输出导管尺寸为:外径/内径1600/1000 μ m。开启微流体控制装置，制备单分散极性异性Janus液滴，待液滴的生成稳定后，开启紫外灯7照射输出导管8，对单分散极性异性Janus液滴非极性部分进行固化，紫外灯7强度为18W/cm2，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴锅对回收容器9进行加热，对单分散极性异性Janus液滴极性部分固化，水浴温度在65~75°C，加热时间约为5分钟。
[0071]图3为固化后的单分散的极性异性Janus微球。可见微球表面光滑，尺寸均一。微球的平均尺寸为524um，分 散系数为2.5%。
[0072]实施例4[0073]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。
[0074]取Ig丙烯酰胺、0.15g双丙烯酰胺、0.05g过硫酸铵、0.06g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，加水至20g，磁力搅拌溶解，配成极性分散相溶液。
[0075]将上述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别装入ImL的极性分散相注射器2-2和非极性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作为连续相溶液装入20mL的连续相注射器2-1，将三个注射器分别安装在相应的注射泵上。设置极性分散相溶液的流量为2μ L IirT1,非极性分散相溶液的流量为2μ L.mirT1，连续相溶液的流量为100 μ L极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管尺寸为:外径/内径245/98 μ m，连续相导管和输出导管尺寸为:外径/内径1600/1000 μ m。开启微流体控制装置，制备单分散极性异性Janus液滴，待液滴的生成稳定后，开启紫外灯7照射输出导管8，对单分散极性异性Janus液滴非极性部分进行固化，紫外灯7强度为18W/cm2，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴锅对回收容器9进行加热，对单分散极性异性Janus液滴极性部分固化，水浴温度在65~75°C，加热时间约为5分钟。
[0076]图4为固化后的单分散的极性异性Janus微球。可见微球表面光滑，尺寸均一。微球的平均直径为370um，分散系数为2.49%。
[0077]实施例5
[0078]取19.2gTPGDA和0.8gHCPK混合，磁力搅拌溶解，配成非极性分散相溶液。
[0079]取Ig丙烯酰胺、0.15g双丙烯酰胺、0.05g过硫酸铵、0.06g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，加水至20g，磁力搅拌溶解，配成极性分散相溶液。
[0080]将上述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别装入ImL的极性分散相注射器2-2和非极性分散相注射器2-3中，再取二甲基硅油作为连续相溶液装入20mL的连续相注射器2-1，将三个注射器分别安装在相应的注射泵上。设置极性分散相溶液的流量为2μ L ?mirT1，非极性分散相溶液的流量为2μ L.mirT1，连续相溶液的流量为225 μ L极性分散相毛细管和非极性分散相毛细管尺寸为:外径/内径245/98 μ m，连续相导管和输出导管尺寸为:外径/内径1600/1000 μ m。开启微流体控制装置，制备单分散极性异性Janus液滴，待液滴的生成稳定后，开启紫外灯7照射输出导管8，对单分散极性异性Janus液滴非极性部分进行固化，紫外灯7强度为18W/cm2，波长为范围为320~500nm，峰值为365nm。利用回收容器9收集半固化的液滴，再用水浴锅对回收容器9进行加热，对单分散极性异性Janus液滴极性部分固化，水浴温度在65~75°C，加热时间约为5分钟。
[0081]图5为固化后的单分散的极性异性Janus微球。可见微球表面光滑，尺寸均一。微球平均直径为243um，分散系数为3.24%。
[0082]由实例3、4、5可知，在极性和非极性分散相流量保持不变的情况下，增加连续相的流量，所得极性异性Janus微球的直径减小，且在这三种情况下，极性异性Janus微球的粒径均一，分散系数均小于4%。因此通过控制连续相的流量来控制单分散极性异性Janus微球的粒径是可行的。
[0083]实施例6
[0084]如图6和图7所示，本实施例的微流体控制装置包括极性分散相注射器2-2、非极性分散相注射器2-3、连续相注射器2-1、极性分散相注射泵1-2、非极性分散相注射泵1-3、连续相注射泵1-1、T型三通6、紫外灯7、水浴锅12及回收容器9 ；[0085]极性分散相注射器2-2、非极性分散相注射器2-3和连续相注射器2-1分别安装在极性分散相注射泵1-2、非极性分散相注射泵1-3和连续相注射泵1-1上；
[0086]连续相注射器2-1通过连续相导管3与T型三通6的第一端口相连通；
[0087]T型三通6的第二端口连通有输出导管8 ；
[0088]T型三通6的第三端口与第二端口处在同一直线上；并列设置在T型三通6中的极性分散相毛细管4和非极性分散相毛细管5的流出端口经第二端口插入在输出导管8中，流入端口经第三端口分别与极性分散相注射器2-2和非极性分散相注射器2-3相连通；极性分散相毛细管4和非极性分散相毛细管5的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐；
[0089]在输出导管8的流道上设置有紫外灯7，在输出导管8的输出端口 9设置有回收容器9 ；
[0090]回收容器9放置在水浴锅12内。
[0091]T型三通6第一端口和第二端口分别与连续相导管3及输出导管8螺纹连接；
[0092]具体实施中，T型三通6的三个端口内分别设置有内螺纹；连续相导管3及输出导管8连接在T型三通6的端头外侧设置有与T型三通6内螺纹相匹配的外螺纹；
[0093]极性分散性毛细管4和非极性分散相毛细管5与T型三通6的第三端口的接口处通过密封套管10密封，密封套管10与T型三通6通过螺纹连接；
[0094]具体实施中，密封套管10与T型三通6连接的一端外侧设有与T型三通6内螺纹相匹配的外螺纹；密封套管10的2个底面为带有通孔的密封面，2个通孔在同一轴线上，通孔的直径与第一毛细管4和第二毛细管5并排固定后的尺寸相匹配；极性分散性毛细管4和非极性分散相毛细管5穿过通孔并以输入端口分别连接到相应的注射器上，以输出端口插入到输出导管8中。
[0095]使用时，将极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液分别装入极性分散相注射器、非极性分散相注射器和连续相注射器中，通过相应的注射泵控制流量，在输出导管中形成极性异性Janus液滴11，通过紫外灯照射后，进入回收容器，在回收容器中利用水浴锅进一步固化，即得单分散极性异性Janus微球。
[0096]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球的制备方法，其特征在于:分别配制极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液，将所述极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别通入两个并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的毛细管，在所述毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和非极性分散相溶液相接触，并被所述连续相溶液剪切，形成单分散极性异性Janus液滴； 通过调控极性分散相溶液中表面活性剂浓度、极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，调控单分散极性异性Janus液滴的形貌，通过调节极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，调控单分散极性异性Janus液滴的粒径； 依次经过紫外灯照射及加热对所述单分散极性异性Janus液滴进行固化，即得粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于按如下步骤进行: a、选择低极性液态化合物作为连续相溶液； b、配制极性分散相溶液:以丙烯酰胺、双丙烯酰胺、过硫酸铵以及表面活性剂为溶质、以去离子水为溶剂配制所述极性分散相溶液； C、配制非极性分散相溶液:以光引发剂为溶质、以二缩三丙二醇二丙烯酸酯为溶剂配制非极性分散相溶液； d、将极性分散相溶液和非极性分散相溶液分别通入两个并排固定、流出端口相贴靠且流出端口端面相平齐的毛细管，在毛细管的流出端口处，极性分散相溶液和非极性分散相溶液相接触，并被连续相溶液剪切，形成形貌可控的单分散极性异性Janus液滴； e、调控形貌:通过在极性分·散相溶液中添加不同浓度的表面活性剂，改变极性分散相溶液与非极性分散相溶液以及极性分散相溶液与连续相溶液之间的界面张力，并调控极性分散相溶液和非极性分散相溶液的流量比，进而改变单分散极性异性Janus液滴的形貌； f、调控粒径:通过调控极性分散相溶液、非极性分散相溶液和连续相溶液的流量，实现单分散极性异性Janus液滴粒径的调控； g、依次经过紫外灯照射及加热对所述形貌可控的单分散极性异性Janus液滴进行固化，即得所述粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤a所述低极性液态化合物为二甲基硅油、十二烷或煤油。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于:所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于: 所述极性分散相溶液中各原料的质量百分比为: 丙烯酰胺5%~20% ； 双丙烯酰胺(甲叉)1.5%~3% ； 过硫酸铵0.5%~1% ； 表面活性剂S 1% ； 余量为去尚子水。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述光引发剂为紫杉醇或1-羟基环己基苯基甲酮，所述光引发剂在非极性分散相溶液中的质量浓度为3%~4%。
7.权利要求1~6任意一项所述制备方法制备的粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球。
8.根据权利要求7所述的粒径和形貌可控的单分散极性异性Janus微球，其特征在于:所述极性异性Janus微球的尺寸范围在200~500um，分散系数CV小于5%。
9.权利要求1~6任意一项所述制备方法所用的微流体控制装置，其特征在于:包括极性分散相注射器(2-2)、非极性分散相注射器(2-3)、连续相注射器(2-1)、极性分散相注射泵(1-2)、非极性分散相注射泵(1-3)、连续相注射泵(1-1)、T型三通(6)、紫外灯(7)、水浴锅(12)及回收容器(9)； 所述极性分散相注射器(2-2 )、非极性分散相注射器(2-3 )和连续相注射器(2-1)分别安装在极性分散相注射泵(1-2)、非极性分散相注射泵(1-3)和连续相注射泵(1-1)上； 所述连续相注射器(2-1)通过连续相导管(3)与T型三通(6)的第一端口相连通； 所述T型三通(6)的第二端口连通有输出导管(8); 所述T型三通(6)的第三端口与第二端口处在同一直线上；并列设置在T型三通(6)中的极性分散相毛细管(4)和非极性分散相毛细管(5)的流出端口经第二端口插入在输出导管(8)中，流入端口经第三端口分别与极性分散相注射器(2-2)和非极性分散相注射器(2-3)相连通；极性分散相毛细管(4)和非极性分散相毛细管(5)的流出端口相贴靠、并且流出端口端面相平齐； 在所述输出导管(8)的流道上设置有紫外灯(7)，在所述输出导管(8)的输出端口(9)设置有回收容器(9); 所述回收容器(9)放置在水浴锅(12)内。
10.根据权利要求8所述的微流体控制装置，其特征在于: 所述T型三通(6)第一端口和第二端口分别与连续相导管(3)及输出导管(8)螺纹连接；所述极性分散性毛细管(4)和非极性分散相毛细管(5)与T型三通(6)的第三端口的接口处通过密封套管(10)密封，所述密封套管(10)与T型三通(6)通过螺纹连接。
【文档编号】B01L3/00GK103846068SQ201410103886
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】常振旗, 吴林军 申请人:中国科学技术大学