荷電PLGA溶液穩(wěn)定多股射流模式的破碎行為研究

霍元平，李尤，王貞濤，左子文，王軍鋒摘要：基于高時空分辨率的高速攝像技術(shù)，通過精確記錄聚乳酸-羥基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolicacid，PLGA)溶液靜電霧化多股射流模式下射流破碎的顯微形貌特征，研究的上升，穩(wěn)定多股射流的射流傾斜角增大，射StudyonJetBreak-upBehaviorintheSta(SchoolofEnergyandPowerEngineering,JiangsuUniversity,Abstract：Basedonthehigh-speedcameratechnologywithahighspatial-temporalresolution,theitivity,viscosity,electricintensitstudiedbyaccuratelyrecordingthemicro-morphologicalcharacteristicsofjetbreak-upofpolylacid(PLGA)solutioninthemulti-jetmode.Theresultsshowthat,byadjustingthecondincreasethesurfacechargedensityonthejet,thepingmodeandramifiedjetmode,canbeobtained,andtheviscositymainlyaffectsthebreak-upofthejetfilaments.WithKeywords：PLGAsolution;electrostaticatomization;multi-jet;break-acid，PLGA)是一種生物聚合物類分子，常被制備基金資助項目：國家自然科學(xué)基金(51706089ProjectsupportedbyNationalNatura(51706089,52076105),NaturalScienceFoundationofJia(BK20160517),ChinaPostdoctoralScie靜電噴霧法是一種基于高壓靜電場的霧化方法[11]，可以以極低的能耗(毫瓦級)生產(chǎn)端的彎液面被拉伸為錐形液面(泰勒錐)，細小的射402定范圍內(nèi)制備粒徑與形狀都可控的聚合物分子。在極低的流量下成功制備了納米級別的PLGA顆Jaworek在實驗中發(fā)現(xiàn)不同物性的液體介質(zhì)會形成數(shù)字攝影機(PhantomV1611，最大捕捉幀F(xiàn)ig.1Visualizationdevic霍元平，李尤，王貞濤，等：荷電PLGA溶液穩(wěn)定多股射流模式的破碎行為研究胺共沸物(triethylammoniumformate，TEAF)以及同的體積流量Q以探究無量綱流量帶來的影響。PLGA溶液的電導(dǎo)率K與動力粘度μ分別由電導(dǎo)率Fig.2SchematicofthenewnozzlewithelDi/mmDo/mmDs/mmLt/mmLs/mm51μ(20℃)/ εr2.5×10–20.625Table3Solutionfo(μS·cm–1)333333345404Fig.3Sprayevolutionmorphologyr=rjet+α0e(ωt+jmθ?jkz)，k=(1)動波數(shù)，λ為擾動波長。其中，m值將射流破碎模θ無關(guān)。當m=1與m=2時，射流的破碎模式主要2μk2rj?式中：ω′為無量綱增長率；σ為液體表面張力(N·m–1)；μ為液體動力粘度，mPa·s；ρ為液體密正函數(shù)[26]；相應(yīng)的I(?)、?μσρdjet200電荷的帶來的影響，并認為應(yīng)力比REs存在一臨界霍元平，李尤，王貞濤，等：荷電PLGA溶液穩(wěn)定多股射流模式的破碎行為研究αρ、αμ,以區(qū)分不同外力主導(dǎo)下的射流破碎[28]。Fig.4Break-upmorphologyofstablαρ>>α406djet=16對于射流的表面電荷密度q，有[29]q=I(2πrjetvj)式(3)表明，應(yīng)力比REs的改變會引起不同波長擾動的外加電壓(16.30kV)下的穩(wěn)定多股射流破碎瞬時的理論可以給出解釋：式(3)中的Oh數(shù)會隨著粘度引起高波數(shù)擾動(短波長)的無量綱增長率顯著降的影響，在式(7)中引入電邦德數(shù)BoE[30]表示為B=B=oEσD02(7)Fig.5CurveofspraycurrentversusappliedpotentialatdFig.6Break-upmorphologyofstablem霍元平，李尤，王貞濤，等：荷電PLGA溶液穩(wěn)定多股射流模式的破碎行為研究Fig.7Break-upevolutionmorphologyofstablemult外加電壓的依賴較小，與Hartman等人的報道相間的夾角為射流偏離角γ,用于表征多股射流偏離流破碎模式下，射流偏離角γ均隨電場強度的增加2.5無量綱體積流量對穩(wěn)定多股射流單錐破碎形=εσ εσρKQρQKεrQ0εrε0σFig.8Variationofjetdeviationanglenumberofdifferents無量綱體積流量對射流破碎模式以及徑向擾REs～Qα(8)加也會增大射流表面的法向電應(yīng)力與表面張力之滿足αρ>>αFig.9Jetbreak-upmo霍元平，李尤，王貞濤，等：荷電PLGA溶液穩(wěn)定多股射流模式的破碎行為研究Fig.10CurveofcurrentversusappliFig.11InfluenceofdimenonjetdiameterFig.12Influenceofdimensionle2）荷電穩(wěn)定多股射流模式下，電場強度增加3）荷電穩(wěn)定多股射流模式下，無量綱體積流particles:anoverviewofbiomedicalapplications[Japplicationsofelectrospraying[J].JournalofPharmabiomaterialengineeringviaelectrohydrodynamicatomandcharacteristicsofCelecoPolymer,2012,53(15410namicspraying[J].Internatio412(1/2):59-67.tionofPLGAmicrospheresbythofPharmaceutics,2013,443(1/2):87-94.facturingtechniquespartII:coacervation[Jzene/toluenedropletsdissolcopolymersa)[J].MacromolecularSymElectrosprayingasanovelprocessforthesyntcles/nanoparticlesloadedwithpoorlywater-solublefluidinprocessofhighvoltageelectrostaticfvoltageEngineering,2019,45(2chargeandbreakupcharacteristicsofethanol-biodiese[13]ALMERíAB,GOMEZA.atomizationofbiodegradablepolymermicroparttrohydrodynamicliquidatomizationvariablesonmicrJournalofAppliedPolymerScipropertiesofhierarchicuseascontrolledreleasetechnolofaceScience,2016,467:220manceofnovelhighthroformingofpolymericmicro/nanoparticles[J].Materials&Desiggrationofglycerolsolutdrodynamicspraying[Jofelectrohydrodynamicjetsintheconeuid-mixprecursorsandapplicationtonanostructuredmatNanostructuredMateJournalofAerosolScience,2006,37(3):306-32tionofchargedmulti-je