Page 83 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 白 瑞，等: 毛细管阵列微反应器制备荧光聚合物纳米粒子 ·2229·

的结构式如下所示。 管内与水达到完全混合。图 5 为实验中利用微反应
器在反溶剂水的几种流量下所制备的 PFBT 纳米粒
子的荧光照片。可见，随着反溶剂水流量的增大，
产品 PFBT 纳米粒子的浓度减小，使得溶液荧光强
度也有所降低。

图 2 PFBT 和 PSMA 结构式
Fig. 2 Structural formula of PFBT and PSMA

1.3.2 实验过程
同轴毛细管阵列微反应实验流程示意图如图 3
所示。实验中所用流体由注射泵从 3 个入口注入。
其中，PFBT 的 THF 溶液从七孔注射管的最中间孔

道注入，纯 THF 作为保护层从七孔管的外围 6 个孔 PFBT 溶液流量（Q p）= 2 μL/min，中间层 THF 流量（Q m）=
道注入，反溶剂水从七孔管与方形管的间隙注入。 3 μL/min，外层水流量（Q w）= 500 μL/min

PFBT 溶液、THF 和水在接收管内扩散混合，生成 图 4 流体在不同位置的流动状态
纳米粒子。接收管末端通过四氟管与样品瓶连接。 Fig. 4 Flow conditions of fluids in different positions

实验中微通道内的流型状态通过高速相机记录。所
得到的样品溶液通过氮气吹扫，去除 THF，得到最
终的纳米粒子溶液。最后使用动态光散射仪（DLS）
检测纳米粒子的粒径及其分布。

初始 PFBT 溶液浓度为 200 mg/L，Q p 为 2 μL/min，Q m 为 3
μL/min，Q w 分别为 50、100、200、700 μL/min（a~d）

图 5 365 nm 紫外灯光照明下的 PFBT 纳米粒子水悬浮液
照片
Fig. 5 Photographs of aqueous PFBT suspensions illuminated

图 3 实验过程示意图 by 365 nm UV light
Fig. 3 Experiment flow chart
2.1 聚合物溶液质量浓度对粒子尺寸的影响
2 结果与讨论 PFBT 溶液的质量浓度不仅决定了生成纳米粒
子的浓度，还会对粒径产生影响。实验中使用 PFBT
通过改变流体流量和 PFBT 溶液质量浓度探究 质量浓度分别为 500、400、300、200、100、50 mg/L
了不同因素对纳米粒子尺寸的影响。实验过程中纯 的溶液制备荧光纳米粒子，固定内层 PFBT 溶液流
THF 包裹着聚合物溶液一同从注射管流出，与水接 量（Q p ）为 2 μL/min、中间层 THF 流量（Q m ）为
触以环状流的形式发生混合。PFBT 溶液先与中间层 3 μL/min、外层反溶剂水流量（Q w ）分别为 500 和
THF 进行混合，最后在环状流的相界面处与水接触 1000 μL/min，考察 PFBT 溶液质量浓度对粒子尺寸
生成纳米粒子。这不同于常规微反应器在混合入口 的影响，结果见图 6。
处聚合物溶液与反溶剂直接混合，避免了入口处纳 如图 6 所示，当 Q w 一定时，随着 PFBT 质量浓
米粒子的沉积堵塞 [20-21] 。 度从 50 mg/L 增加到 500 mg/L，制得的纳米粒子平
图 4 为距注射管入口不同位置（红色虚线处， 均粒径分别从 29 nm 增大到 77 nm（Q w = 500
下同）的流动状态。可见环状流在注射管出口处（0d） μL/min）和从 21 nm 增大到 63 nm（Q w = 1000
相界面清晰，PFBT 溶液没有与水直接接触，避免了 μL/min）。这是由于低 PFBT 质量浓度导致成核过
纳米粒子在管口处生成并聚集堵塞。随着扩散的发 程中 PFBT 过饱和度降低，纳米粒子尺寸减小。上
生，溶剂与反溶剂在 5d、10d 处相界面逐渐变模糊， 述结果表明，适当降低 PFBT 质量浓度，有利于制
在 20d 处相界面完全消失，显示 PFBT 溶液在接收 备粒径更小的纳米粒子。