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本文研究两相流制备聚己内酯(PCL)超细微粒。实验装置主体采用瑞士产NOVA超临界实验设备,并使用自行设计特殊喷嘴系统与产品收集室对其进行改进。
考察不同工艺参数,即预膨胀压力、喷射距离、预膨胀温度、PCL—二氯甲烷溶液浓度及溶液流速、喷嘴孔径等对制备PCL超细微粒的影响。对PCL—微粒的扫描电镜(SEM)照片分析,平均粒度在300.0nm左右,粒度分布窄。不同的过程参数对两相流制备PCL微粒粒度有不同的影响。预膨胀压力的提高或增大,均对制备PCL超细微粒有利;提高预膨胀温度,喷嘴孔径增大(从100μm到195μm),则制备微粒粒度变大;为制备PCL的颗粒,其溶液初始浓度存在一定的限制,实验发现,当PCL—二氯甲烷溶液的浓度超过1.13%时,得到的是纤维状的PCL,而不是球状颗粒;在一定范围内,PCL微粒平均粒度与喷嘴距离有关,距离喷嘴出口近,粒度就大。两相流制备的超细PCL与原料PCL分别做DSC分析,曲线基本相同,超细PCL在52.40℃时存在熔融峰,原料PCL的熔融峰则在58.22℃,相比之下超细PCL晶体比原料的吸热峰温度低;超细粒度的PCL熔化热则稍高于PCL原料。
本文还对喷嘴喷射流场进行模拟,计算出流体喷射流场内影响微粒制备的速度分布、压力分布、湍动能分布、湍动能速率分布、温度分布及收集室内壁压强、湍动能、切应力的分布。模拟结果表明两相流过程制备PCL超细微粒的可行性,并验证了实验结果正确性。