تقنية الكبسولات الدقيقة
استخدم تقنية التغليف الدقيق لتغيير الحياة
الرئيسية > تقنيات تغيير اللون > التغليف الدقيق
أمثلة على مواد التغليف الدقيق
الفنون والحرف اليدوية
قياس جرعات الأشعة فوق البنفسجية
المواد التعليمية
النظارت وإكسسواراتها
الأزياء والإكسسوارات
معدات الصحة والسلامة
أجهزة طبية
فن الأظافر
عناصر جديدة
العناصر الترويجية
معدات الحماية
الطباعة الأمنية
المواد المتغيرة اللون ومساحيق العطور لديها بعض العيوب في الأداء. على سبيل المثال، لديها استقرار كيميائي ضعيف. في ظل ظروف حمضية أو قاعدية قوية، من السهل أن تفقد خصائص تغيير اللون. كما أن لديها حراريا ضعيفا. درجة حرارة عملها أقل من 200 درجة مئوية. وبالتالي، فإن العيوب المذكورة أعلاه تحد من تطبيقها. مع تقدم تكنولوجيا التغليف الدقيق، أثبتت تقنيات التغليف الدقيق أنها سليمة في خصائصها. على سبيل المثال، يمكن استخدامها في المواد المتغيرة اللون ومساحيق العطور لتحسين استقرار تخزين المواد ووظائفها وأدائها في العمل. حاليا، يعد التغليف الدقيق للمواد المتغيرة اللون ومساحيق العطور موضوعا ساخنا. من المهم وذات أهمية تطوير سوق المواد المتغيرة اللون ومساحيق العطور من خلال التكامل مع تكنولوجيا الكبسولات الدقيقة.
تعريف الكبسولة الدقيقة
الكبسولة الدقيقة هي حاوية مصغرة. يتم تطويرها عن طريق تغليف السوائل والمواد الصلبة والغازات باستخدام مادة تشكل غشاءً. يبلغ حجم جزيئات الكبسولات الدقيقة حوالي 1 إلى 1000 ميكرومتر. مادة تشكيل الغشاء هي مادة غلاف الكبسولة الدقيقة. السوائل والمواد الصلبة والغازات التي يتم تغليفها هي المادة الأساسية للكبسولة الدقيقة. يشار إلى التقنية المستخدمة لتغليف مواد المادة الأساسية بتكنولوجيا التغليف الدقيق. تسمى عملية إنتاج الكبسولات الدقيقة بالتغليف الدقيق. يجب أن نختار مواد الغلاف المناسبة بناءً على الخصائص المتأصلة للمادة التي يتم تغليفها أثناء التغليف الدقيق لمواد المادة الأساسية. نستخدم عادةً مواد ذات وزن جزيئي مرتفع لإنتاج مواد غلاف الكبسولة الدقيقة.
وظيفة الكبسولة الدقيقة
تتمتع الكبسولات الدقيقة بوظائف متعددة. ومن أجل الحفاظ على خصائصها الكيميائية الأصلية وخصائصها الفيزيائية الأصلية، يمكن للكبسولات الدقيقة، من خلال تغليف المادة الأساسية بمواد الغلاف، منع المادة الأساسية من الاتصال بالبيئة الخارجية.
1. تحسين استقرار المواد الأساسية
من أجل الحفاظ على الخصائص المتأصلة لمادة القلب، وحماية مادة القلب الداخلية من التأثيرات البيئية التي يمكن أن تغير طبيعتها الفيزيائية والكيميائية، يمكننا استخدام تقنية التغليف الدقيق لتغليف المواد الغازية والسائلة والصلبة في مواد صلبة تشبه المسحوق. يمكن لهذه العملية تمكين الخصائص المستقرة لمادة الغلاف المكونة للأغشية. على سبيل المثال، يمتص شمع البارافين ويطلق حرارة كبيرة أثناء انتقاله الطوري بين الحالة السائلة والصلبة. ومع ذلك، من الصعب تطبيق خصائص تغيير الطور السليمة في الاستخدام الفعلي، لأن حالته الفيزيائية غير مستقرة.
2. التحكم والإفراج
في ظل ظروف بيئية محددة، تتشكل الكبسولة الدقيقة لتكون مادة غلاف. وخلال هذه العملية، تتمدد وتتقلص وتتمزق وتتحلل. وينخفض معدل تدفق مادة اللب المنتشرة، مما يحد من إطلاق مادة اللب عندما تنقبض مادة الغلاف. وتهرب مادة اللب من حبس الكبسولة الدقيقة وتنتشر في البيئة المحيطة عندما تتمدد مادة الغلاف أو تتمزق أو تتحلل. وبالتالي، يمكننا تغيير الظروف البيئية للتحكم في إطلاق مادة اللب في نظام الكبسولة الدقيقة.
طريقة تحضير الكبسولة الدقيقة
1. الطريقة التقليدية لتحضير الكبسولة الدقيقة
تعتمد هذه الطريقة على فصل الطور عن الطور المكثف. وتتلخص طريقة فصل الطور في تشتيت المادة الأساسية في طور مستمر يحتوي على مادة الغلاف. ومن ثم، يمكننا تغيير الظروف الفيزيائية والكيميائية لنظام التشتيت. ومن خلال القيام بذلك، يمكننا تقليل قابلية ذوبان مادة الغلاف في الطور المستمر. ثم تتشكل الكبسولات الدقيقة عندما تغلف مادة الغلاف المتبقية في نظام التشتيت مادة اللب. تُستخدم هذه الطريقة في الغالب لتغليف المواد القابلة للذوبان في الماء أو المحبة للماء. ويمكن تعديل نسبة مادة اللب إلى مادة الغلاف في الكبسولات الدقيقة في نطاق أوسع باستخدام هذه الطريقة.
2. طرق التحضير المعتمدة على تقنيات البلمرة
طريقة بلمرة الواجهة
يتم شرح طريقة بلمرة الواجهة على النحو التالي. يتكامل المونومر البوليمري A مع المادة الأساسية لتشكيل الطور الزيتي (أو الطور المائي). ثم يتم تشتيت المونومر A والمادة الأساسية في الطور المائي (أو الطور الزيتي). تولد هذه العملية قطرات زيتية صغيرة للغاية (أو قطرات ماء). عند إضافة المونومر B، القابل للذوبان في الطور المائي (أو الطور الزيتي)، إلى الطور المائي (أو الطور الزيتي) ثم تحريك النظام بأكمله، يحدث تفاعل بلمرة عند الواجهة بين الطور المائي والزيتي. ونتيجة لذلك، يتم تكوين فيلم من مادة البوليمر الغلافية على سطح المادة الأساسية. يتم تغليف المادة الأساسية داخل هذا الفيلم ثم تشكل كبسولة دقيقة. طريقة البلمرة البينية مناسبة للإنتاج على نطاق صناعي. المواد سهلة التحكم. لا يحتاج نظام الإنتاج إلى متطلبات عالية لنقاء المواد الخام. وقت التفاعل قصير. ظروف الإنتاج معتدلة وعملية الإنتاج بسيطة. من بينها، العامل المهم الذي يؤثر على الكبسولات الدقيقة هو قدرة المادة الأساسية على التشتت في نظام التشتت. إن المثبتات والمشتتات ونوع وكمية المستحلبات، بالإضافة إلى فعالية التحريك الميكانيكي، لها تأثير كبير على سمك جدار الكبسولات الدقيقة وتوزيع حجم الجسيمات. لتحقيق كبسولات دقيقة موحدة، يجب الحفاظ على نظام تشتيت مستقر.
البلمرة في الموقع
تختلف هذه الطريقة عن البلمرة السطحية. يتم تشكيل غلاف الكبسولة في البلمرة السطحية عن طريق بلمرة اثنين من المونومرات ذات قابلية ذوبان مختلفة. توجد قابلية ذوبان واحدة في الداخل والأخرى في الخارج. هنا البلمرة في الموقع للتغليف. يمكننا إضافة المادة الأساسية إلى الطور المستمر الذي يحتوي على المونومر A من البوليمر المكون للجدار. ثم يمكننا إضافة البادئ إلى الطور المستمر. أثناء تحريك النظام بأكمله، يمكن لهذه العملية أن تؤدي إلى البلمرة. نتيجة لذلك، يكون بوليمر الجدار غير متوافق مع الطور المستمر. وبالتالي، تترسب على سطح المادة الأساسية، وتغلفها لتكوين نظام كبسولة دقيقة. هذه الطريقة فعالة من حيث التكلفة مع إحكام جيد. إنها تسمح بالتحكم في سمك الجدار ومحتوى اللب، وهي سهلة التشغيل.
بلمرة المستحلبات الدقيقة
في عملية البلمرة بالمستحلبات الدقيقة التي تهدف إلى إنتاج كبسولات نانوية، يتم خلط سلسلة من المكونات بما في ذلك المستحلب، والمستحلب المشارك، والمونومرات المحددة لمواد اللب والجدار التي لا يمكن خلطها مع الطور المستمر. يضمن الخلط الميكانيكي تشتت هذه المونومرات في تكوينات الميسيل. بعد ذلك، تعمل إضافة البادئ على تحفيز بلمرة مونومر مادة الجدار داخل بيئة الميسيل، مما يؤدي في الوقت نفسه إلى تغليف مادة اللب داخل الحاجز البوليمري النامي. الجانب الحاسم في تحضير كبسولات نانوية باستخدام هذه الطريقة هو درجة تشتت مادة اللب والمونومر القابل للبلمرة.
3. تقنيات جديدة لإعداد الكبسولات الدقيقة
تقنية تبادل المذيبات السطحية
تعتمد هذه التقنية على تقنية الرش، حيث تقوم بتوزيع السائل إلى قطرات دقيقة، ثم تستخدم سلوك النقل بين سائلين قابلين للامتزاج لتشكيل نظام كبسولة دقيقة حيث تغلف مادة الغلاف مادة القلب.
تقنية التبخير بالمستحلب المزدوج
إن نظام الكبسولة الدقيقة الذي يتكون من تبخر المذيبات المستحلبة المزدوجة هو نظام خزان. يشكل البوليمر الغلاف الخارجي. تتركز المادة الأساسية في الطبقة الداخلية. ويمكن تحقيق إطلاق فعال ومتحكم فيه عندما تذوب المادة الأساسية من خلال المسام الدقيقة للكرة الدقيقة لمادة الغلاف.
تقنية التجميع الذاتي
يمكن إنتاج نظام الكبسولة الدقيقة باستخدام تقنية التجميع الذاتي. تشكل المادة الأساسية ومادة الغلاف نظام كبسولة دقيقة مغلفة متعدد الطبقات من خلال تفاعلات غير تساهمية مثل القوى الكهروستاتيكية وقوى فان دير فالس والروابط الهيدروجينية، في ظل الظروف التي يتم فيها وضع المادة الأساسية ومادة الغلاف في بيئة دون التأثر بالظروف الخارجية.
تكنولوجيا السوائل فوق الحرجة
تختلف تقنية السوائل فوق الحرجة عن طرق تحضير الكبسولات الدقيقة التقليدية. تستفيد تقنية السوائل فوق الحرجة من الاختلاف في قابلية ذوبان المواد المذابة والمذيبات في السوائل فوق الحرجة والخصائص الفيزيائية الفريدة للسوائل، لإنتاج كبسولات دقيقة. ونظرًا لخصائص نقل الكتلة العالية، والانتشار العالي، وقوة المذيب العالية، واللزوجة المنخفضة، غالبًا ما يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كسائل فوق حرج.
أولاً، نضع المادة الأساسية في فراش مائع ونقوم بتميعها باستخدام ثاني أكسيد الكربون. ويمكننا استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمذيب لمادة الغلاف وسائل حامل لمادة الغلاف. أولاً، يتم إذابة مادة الغلاف في ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في وعاء استخلاص. ثم يتم ذر السائل فوق الحرج الناتج وتوسيعه وتبلوره من خلال فوهات في الفراش المائع، مما يتسبب في ترسب مادة الغلاف على سطح مادة الغلاف، وتشكيل غلاف. في هذا الوقت، لا يحدث أي تجمع للجسيمات.
تطبيقات المواد العضوية القابلة للانعكاس والحرارية الدقيقة
تُستخدم المواد العضوية الحرارية العكسية المغلفة بالميكرو كبسولات على نطاق واسع في قطاعات الطباعة والمنسوجات والحياة اليومية والأغذية والصناعة. لأن الكبسولات الدقيقة يمكنها تقليل السمية والتقلب، فضلاً عن تحسين استقرار المواد.
تطبيقات صناعية
يمكن إنتاج المواد الحرارية الكرومية المغلفة في أجهزة استشعار درجة الحرارة للكشف عن درجة الحرارة في القطاع الصناعي. على سبيل المثال، يمكن تصنيع شريط اختبار جهد البطارية باستخدام مواد حرارية كرومية عضوية مغلفة. أثناء عملية تحويل الطاقة في البطاريات، مع ارتفاع درجة حرارة شريط الاختبار، يتغير لونه، مما يسمح بتقدير تقريبي لمستوى جهد البطارية.
يمكن لأجهزة ترموكروميك المدمجة في الإطارات، المصنوعة من مواد ترموكروميكية مغلفة بأغشية دقيقة، مراقبة درجة حرارة الإطارات. عندما تتجاوز درجة حرارة تشغيل الإطار درجة حرارة الاستخدام الموصى بها، يعرض الجهاز لون تحذير.
الصناعة الغذائية
يمكن استخدام المواد الحرارية الدقيقة المغلفة لإنتاج ملصقات تشير إلى درجة الحرارة والتي يتم تثبيتها على عبوات الأطعمة المجمدة. يمكن أن تساهم هذه العملية بشكل إيجابي في الحفاظ على جودة الأطعمة المجمدة، حيث إنها تمكن موظفي تخزين الأطعمة من الحكم بصريًا على ما إذا كانت درجة حرارة التجميد ضمن النطاق الطبيعي.
تطبيقات الحياة اليومية
في صناعة البلاستيك، يمكن إنتاج المواد العضوية الحرارية العكسية المغلفة في مساحيق حرارية للاستخدام. ويمكن استخدامها لصنع أكواب الشرب، مما يتيح للمستخدمين التأكد بصريًا مما إذا كانت درجة حرارة الماء مناسبة للاستهلاك من خلال مراقبة تغير لون الكوب. ويمكن إنتاج زجاجات الأطفال أو الملاعق باستخدام هذه المادة. وباستخدام الأدوات المصنوعة من هذه المادة، يمكن للوالدين تحديد ما إذا كان الحليب أو الطعام بدرجة حرارة مناسبة لطفلهم من خلال ملاحظة تغير لون الزجاجة أو الملعقة. وإذا تم استخدام هذا النوع من المواد في الحياة اليومية، يمكن تحسين تجربة حياة الناس وجودتها بشكل كبير.
صناعة النسيج
في صناعة النسيج، يتضمن تطبيق المواد الحرارية بشكل أساسي الألياف المتغيرة اللون والأصباغ المتغيرة اللون. تُستخدم مساحيق الحرارية العضوية بشكل أساسي كصبغات متغيرة اللون للمنسوجات. لقد تقدمت تقنية التغليف الدقيق بشكل نوعي في تطبيق الأصباغ الحرارية العضوية في المنسوجات بعد الخضوع للتغليف الدقيق، حيث تعمل المساحيق الحرارية على تحسين ثبات الصبغة ضد الاحتكاك وثبات الغسيل بشكل كبير.
يمكن للمساحيق الحرارية العضوية القابلة للعكس المستخدمة في صباغة الملابس أن تعزز الإدراك الذكي للملابس. على سبيل المثال، يمكنها بناء ارتباط بين المشاعر النفسية وتغيرات اللون ودرجات حرارة البيئة من خلال إقامة علاقة بين تغيرات درجة حرارة النمط والتغيرات النفسية البشرية. مثال آخر، في فصول الربيع والصيف والخريف والشتاء، يمكن للناس أن يشعروا بالتغيرات في درجات الحرارة المحيطة ودرجات حرارة الجسم إذا تم وضع معاجين حرارية على أنماط الملابس.
صناعة النشر والطباعة
يمكن استخدام مساحيق الترموكروميك العضوية القابلة للعكس على نطاق واسع في الطباعة، وخاصة في مؤشر درجة الحرارة والترموكرومية. ويمكن إضافتها إلى الحبر لإنشاء حبر ترموكروميك. لذلك، فإن تطبيقها ناضج للغاية في مجال الطباعة. يمكن أن يؤدي استخدام حبر الترموكروميك لطباعة الملصقات الترويجية إلى توليد تأثيرات إعلانية رائعة. يمكن أيضًا استخدام حبر الترموكروميك لطباعة أنماط الرسوم المتحركة على ألعاب الأطفال، حيث يخلق تأثير تغيير اللون السحري تجربة لعب غير عادية للأطفال. تتيح طباعة الأنماط الزخرفية بالحبر الترموكروميك على أكواب الشرب للمستهلكين الحكم على درجة حرارة الماء داخل الكوب بناءً على تغيير لون النمط، وتحديد ما إذا كان مناسبًا للشرب. يمكن أن تولد أحبار الترموكروميك العضوية القابلة للعكس نتائج جيدة في مجالات واسعة. يمكن استخدامها في مجالات مختلفة لأن الاختبار مباشر ودقيق وسريع ومريح. على سبيل المثال، يمكن استخدامها في طباعة العبوات المضادة للتزوير وطباعة تذاكر اليانصيب وطباعة بطاقات الهوية والمنتجات. تتمثل ميزة طباعة العبوات المضادة للتزوير في قدرتها على تحديد أصالة المنتج بسرعة عن طريق التسخين دون إتلاف العبوة الخارجية. تتمتع الطباعة الحرارية بمزايا تنافسية كبيرة بفضل سهولة التعرف عليها وتكاليف الطباعة المنخفضة نسبيًا والتشابه الوثيق مع تقنيات الطباعة القياسية والألوان الغنية.
جدول المحتويات
- تعريف الكبسولة الدقيقة
- وظيفة الكبسولة الدقيقة
- 1. تحسين استقرار المواد الأساسية
- 2. التحكم والإفراج
- طريقة تحضير الكبسولة الدقيقة
- 1. الطريقة التقليدية لتحضير الكبسولة الدقيقة
- 2. طرق التحضير المعتمدة على تقنيات البلمرة
- 3. تقنيات جديدة لإعداد الكبسولات الدقيقة
- تطبيقات المواد العضوية القابلة للانعكاس والحرارية الدقيقة
نحن على استعداد لدعم مشاريع مواد الكبسولات الدقيقة الخاصة بك