[发明专利]一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用，所述装置包括注射泵系统、微流控芯片和uv固化灯；微流控芯片采用多通道组装方式，包括修复剂液滴生成腔室、催化剂液滴生成腔室、中间相液滴生成腔室和双重乳液收集管，其中，修复剂液滴生成腔室和催化剂液滴生成腔室平行设置于中间相液滴生成腔室中，各液滴生成腔室的出液口伸入双重乳液收集管的进液口内；注射泵系统通过进液管分别连接至各液滴生成腔室和双重乳液收集管的进液口；uv固化灯照射部位为双重乳液收集管的进液口的后部。该装置具有高度集成性，构造简单，易于操作，且能够制备一定粒径范围的微胶囊并能有效提高其稳定性，进而提高微胶囊的自修复性能。

技术领域

本发明属于微胶囊制备领域，具体涉及一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用。

背景技术

自修复材料是一种能够模拟生物体自动修复损伤的新型智能材料，通过对材料加工或使用过程中出现的内部损伤或肉眼难以发现的微观裂纹进行自主修复和愈合，从而使其应用性能不受或仅受极小影响。自修复过程通常在材料体系中内置微胶囊、中空纤维或微脉管，当材料出现损坏时，填充物中的修复剂释放而实现材料修复。其中，微胶囊复合材料的制备工艺简单，可修复的基体广泛，对材料的多种损伤均可修复，成为自修复材料的热点和重点。

当前的微胶囊自修复机理为：聚合物基体材料中的裂纹扩展使含有修复剂和催化剂的不同微胶囊破裂，释放出的修复剂在毛细作用下向裂纹处扩散，在催化剂的作用下修复剂发生聚合反应修复裂纹。由于破裂修复需要修复剂和催化剂达到一定的比例，所以在破裂时对胶囊中修复剂及催化剂的破裂量要求较高。通常会产生某一组分破裂较多，导致多余比例的部分未能发生固化的现象。此外，目前常用的微胶囊制备方式，包括界面聚合法、原位聚合法、复凝聚法、单凝聚法、喷雾干燥法等，通常存在制备工艺复杂、不易控制、不能成批量连续化生产、制备的微胶囊稳定性低、粒径分布范围窄、包埋率低等问题。

微流控是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。微流控芯片具有微型化、便携化、强大的集成性等特征，分析速度快，效率高，能耗低，物耗少，污染小，能够以非常高的通量制备高度单分散性的液滴乳液，在生物医学等生命科学的各个领域，特别是临床检验和药物筛选均有广泛应用。

发明内容

针对现有技术中的微胶囊制备方法在装置控制的难易程度、液滴的尺寸控制、液滴的连续化的生产、生成的微胶囊的稳定性等方面的不足，本发明提供了一种自修复微胶囊的微流控制备装置及其制备方法和应用。该装置具有高度集成性，构造简单，易于操作，通过精准控制微流控系统四个注射泵中的流体的流速，可生成不同粒径范围的具有高度单分散性的双重乳液液滴微胶囊供不同要求的基体材料填充修复使用，能够有效提高微胶囊的稳定性进而提高其自修复性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自修复微胶囊的微流控制备装置，包括注射泵系统、微流控芯片和uv固化灯；所述微流控芯片采用多通道组装方式，包括修复剂液滴生成腔室、催化剂液滴生成腔室、中间相液滴生成腔室和双重乳液收集管，其中，修复剂液滴生成腔室和催化剂液滴生成腔室平行设置于中间相液滴生成腔室中，所述各液滴生成腔室的出液口伸入所述双重乳液收集管的进液口内；所述注射泵系统通过进液管分别连接至所述各液滴生成腔室和所述双重乳液收集管的进液口；所述uv固化灯照射部位为所述双重乳液收集管的进液口的后部。

进一步地，所述修复剂液滴生成腔室和所述催化剂液滴生成腔室的内径比R₁/R₂≥1.5。

进一步地，所述注射泵系统包括四个注射泵，所述四个注射泵分别注有修复剂流体、催化剂流体、中间相流体和外相流体，并通过进液管分别连接至修复剂液滴生成腔室、催化剂液滴生成腔室、中间相液滴生成腔室和双重乳液收集管的进液口。

进一步地，所述微流控芯片还包括方管，所述中间相液滴生成腔室的后部和所述双重乳液收集管的前部均置于所述方管中。