Tecnología de microcápsulas

Utilice la tecnología de microencapsulación para cambiar su vida

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Materiales de pigmentos en microcápsulas

Polvo Termocrómico

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Los materiales que cambian de color y los polvos de fragancias tienen ciertas deficiencias en su rendimiento. Por ejemplo, tienen una estabilidad química deficiente. En condiciones de ácidos fuertes o bases fuertes, es fácil que pierdan las propiedades de cambio de color. También tienen una mala resistencia térmica. Su temperatura de trabajo es inferior a 200 °C. Por lo tanto, las deficiencias anteriores limitan su aplicación. Con el avance de la tecnología de microencapsulación, las técnicas de microencapsulación demuestran ser sólidas en sus propiedades. Por ejemplo, se pueden utilizar en materiales que cambian de color y polvos de fragancias para mejorar la estabilidad de almacenamiento, la funcionalidad y el rendimiento de trabajo de los materiales. Actualmente, la microencapsulación de materiales que cambian de color y polvos de fragancias es un tema candente. Es importante y significativo desarrollar el mercado de materiales que cambian de color y polvos de fragancias mediante la integración con la tecnología de microcápsulas.

La definición de microcápsula

Una microcápsula es un recipiente en miniatura. Se desarrolla encapsulando líquidos, sólidos y gases utilizando un material formador de película. El tamaño de partícula de las microcápsulas es de alrededor de 1 a 1000 μm. El material formador de película es el material de la cubierta de la microcápsula. Los líquidos, sólidos y gases que están encerrados son el material del núcleo de la microcápsula. La técnica utilizada para encapsular sustancias del material del núcleo se conoce como tecnología de microencapsulación. El proceso de producción de microcápsulas se llama microencapsulación. Debemos seleccionar los materiales de cubierta adecuados en función de las propiedades inherentes de la sustancia que se encapsula durante la microencapsulación de las sustancias del material del núcleo. Por lo general, utilizamos sustancias de alto peso molecular para producir materiales de cubierta de microcápsulas.

Funcionalidad de las microcápsulas

Las microcápsulas tienen múltiples funciones. Para preservar sus propiedades químicas y físicas originales, las microcápsulas pueden, al encerrar el material del núcleo con materiales de cubierta, bloquear el paso del material del núcleo al contacto con el ambiente exterior.

1. Mejorar la estabilidad de los materiales del núcleo

Para mantener las características inherentes del material del núcleo y protegerlo de las influencias ambientales que podrían alterar su naturaleza física y química, podemos utilizar la tecnología de microencapsulación para encapsular sustancias gaseosas, líquidas y sólidas en materiales sólidos similares al polvo. Este proceso puede permitir las propiedades estables del material de la cubierta formadora de película. Por ejemplo, la cera de parafina, durante su transición de fase entre los estados líquido y sólido, absorbe y libera calor sustancial. Sin embargo, es difícil aplicar sus características de cambio de fase de sonido en el uso real, porque su estado físico es inestable.

2. Control y liberación

En condiciones ambientales específicas, la microcápsula se convertirá en material de cubierta. Durante este proceso, se expandirá, contraerá, romperá y degradará. La velocidad de flujo del material del núcleo que se difunde disminuye, lo que limita la liberación del material del núcleo cuando el material de la cubierta se contrae. El material del núcleo escapa del confinamiento de la microcápsula y se difunde en el entorno circundante cuando el material de la cubierta se expande, se rompe o se degrada. Por lo tanto, podemos cambiar las condiciones ambientales para controlar la liberación del material del núcleo en un sistema de microcápsulas.

El método de preparación de microcápsulas.

1. Método tradicional de preparación de microcápsulas

Este método se basa en la separación de fases de la fase condensada. El método de separación de fases consiste en dispersar el material del núcleo en una fase continua que contiene el material de la cubierta. A continuación, podemos cambiar las condiciones fisicoquímicas del sistema de dispersión. Al hacer esto, podemos reducir la solubilidad del material de la cubierta en la fase continua. Las microcápsulas se forman entonces cuando el material de la cubierta restante en el sistema de dispersión encapsula el material del núcleo. Este método se utiliza principalmente para la microencapsulación de sustancias solubles en agua o hidrófilas. La relación del material del núcleo con el material de la cubierta en las microcápsulas se puede ajustar en un rango más amplio utilizando este método.

2. Métodos de preparación basados en técnicas de polimerización

Método de polimerización interfacial

El método de polimerización interfacial se explica a continuación. El monómero de polímero A se integra con el material del núcleo para formar una fase oleosa (o fase acuosa). Luego, el monómero A y el material del núcleo se dispersan en una fase acuosa (o fase oleosa). Este proceso genera gotitas de aceite (o gotitas de agua) extremadamente pequeñas. Al agregar el monómero B, soluble en la fase acuosa (o fase oleosa), a la fase acuosa (o fase oleosa) y luego agitar todo el sistema, se produce una reacción de polimerización en la interfaz entre las fases acuosa y oleosa. Como resultado, se forma una película del material polimérico de la cubierta en la superficie del material del núcleo. El material del núcleo se encapsula dentro de esta película y luego forma una microcápsula. El método de polimerización interfacial es adecuado para la producción a escala industrial. Los materiales son fáciles de controlar. El sistema de producción no necesita altos requisitos de pureza de la materia prima. El tiempo de reacción es corto. La condición de producción es suave y el proceso de producción es simple. Entre ellos, el factor importante que afecta a las microcápsulas es la capacidad de dispersión del material del núcleo en el sistema de dispersión. Los estabilizadores, dispersantes, tipo y cantidad de emulsionantes, junto con la efectividad de la agitación mecánica, generan un gran impacto en el espesor de pared de las microcápsulas y la distribución del tamaño de partícula. Para lograr microcápsulas uniformes, se debe mantener un sistema de dispersión estable.

Polimerización in situ

Este método es diferente de la polimerización interfacial. La cubierta de la cápsula de la polimerización interfacial se forma mediante la polimerización de dos monómeros con diferentes solubilidades. Una solubilidad se encuentra dentro y la otra fuera. Aquí está la polimerización in situ para la encapsulación. Podemos agregar el material del núcleo a la fase continua que contiene el monómero A del polímero formador de pared. Luego podemos agregar un iniciador a la fase continua. Mientras agitamos todo el sistema, este proceso puede desencadenar la polimerización. Como resultado, el polímero de la pared es incompatible con la fase continua. Por lo tanto, se depositan en la superficie del material del núcleo, encapsulándolo para formar un sistema de microcápsulas. Este método es rentable con un buen sellado. Permite controlar el espesor de la pared y el contenido del núcleo, y es simple de operar.

Polimerización en microemulsión

En la polimerización por microemulsión destinada a producir nanocápsulas, se mezclan una serie de componentes que incluyen un emulsionante, un coemulsionante y monómeros específicos para los materiales del núcleo y de la pared que no se pueden mezclar con la fase continua. La mezcla mecánica asegura la dispersión de estos monómeros en formaciones micelares. Posteriormente, la adición de un iniciador cataliza la polimerización del monómero del material de la pared dentro del entorno micelar, lo que al mismo tiempo efectúa la encapsulación del material del núcleo dentro de la barrera polimérica en desarrollo. El aspecto crítico de la preparación de nanocápsulas utilizando este método es el grado de dispersión del material del núcleo y del monómero polimerizable.

3. Nuevas tecnologías de preparación de microcápsulas

Tecnología de intercambio de disolventes interfaciales

Esta tecnología se basa en la tecnología de pulverización. Dispersa un líquido en gotitas finas. Luego, utiliza el comportamiento de transferencia interfacial entre dos líquidos miscibles para formar un sistema de microcápsulas donde el material de la cubierta encapsula el material del núcleo.

Técnica de evaporación de doble emulsión

El sistema de microcápsulas formado por evaporación de disolventes de doble emulsión es un sistema de depósito. El polímero de la cubierta forma la capa exterior. El material del núcleo se concentra en la capa interior. Puede lograr una liberación controlada eficaz cuando el material del núcleo se disuelve a través de los microporos de la microesfera del material de la cubierta.

Tecnología de autoensamblaje

El sistema de microcápsulas se puede producir mediante tecnología de autoensamblaje. El material del núcleo y el material de la cubierta forman un sistema de microcápsulas de encapsulación en capas mediante interacciones no covalentes, como fuerzas electrostáticas, fuerzas de van der Waals y enlaces de hidrógeno, en condiciones en las que el material del núcleo y el material de la cubierta se colocan en un entorno sin influencia de circunstancias externas.

Tecnología de fluidos supercríticos

La tecnología de fluidos supercríticos difiere de los métodos convencionales de preparación de microcápsulas. La tecnología de fluidos supercríticos aprovecha las diferentes solubilidades de los solutos y solventes en fluidos supercríticos y las propiedades físicas únicas de los fluidos para producir microcápsulas. Debido a sus altas propiedades de transferencia de masa, alta difusividad, alto poder disolvente y baja viscosidad, el dióxido de carbono supercrítico se utiliza a menudo como fluido supercrítico.

Primero colocamos el material del núcleo en un lecho fluidizado y lo fluidizamos con dióxido de carbono. Podemos utilizar dióxido de carbono supercrítico como disolvente para el material de la cubierta y como fluido portador para el material del núcleo. Primero, el material de la cubierta se disuelve en dióxido de carbono supercrítico en un recipiente de extracción. Luego, el fluido supercrítico resultante se atomiza, se expande y se cristaliza a través de boquillas en el lecho fluidizado, lo que hace que el material de la cubierta se deposite en la superficie del material del núcleo y forme una encapsulación. En este momento, no se produce agregación de partículas.

Aplicaciones de los materiales termocrómicos reversibles orgánicos microencapsulados

Los materiales termocrómicos reversibles orgánicos microencapsulados se utilizan ahora ampliamente en los sectores de la impresión, los textiles, la vida cotidiana, la alimentación y la industria, ya que las microcápsulas pueden reducir la toxicidad y la volatilidad, además de mejorar la estabilidad del material.

Aplicaciones industriales

Los materiales termocrómicos microencapsulados se pueden utilizar para fabricar sensores de temperatura que permitan detectar la temperatura en el sector industrial. Por ejemplo, se puede fabricar una tira de prueba de voltaje de batería utilizando materiales termocrómicos orgánicos microencapsulados. Durante el proceso de conversión de energía en las baterías, a medida que aumenta la temperatura de la tira de prueba, su color cambia, lo que permite una estimación aproximada del nivel de voltaje de la batería.

Los dispositivos termocrómicos integrados en los neumáticos, fabricados con materiales termocrómicos microencapsulados, pueden controlar la temperatura de los neumáticos. Cuando la temperatura de funcionamiento de un neumático supera la temperatura de uso recomendada, el dispositivo mostrará un color de advertencia.

Industria Alimentaria

Los materiales termocrómicos microencapsulados se pueden utilizar para producir etiquetas que indican la temperatura y que se adhieren a los envases de alimentos congelados. Este proceso puede contribuir positivamente al mantenimiento de la calidad de los alimentos congelados, ya que permite al personal encargado del almacenamiento de alimentos juzgar visualmente si la temperatura de congelación se encuentra dentro del rango normal.

Aplicaciones de la vida diaria

En la industria de los plásticos, los materiales termocrómicos reversibles orgánicos microencapsulados se pueden convertir en polvos termocrómicos para su uso. Se pueden utilizar para fabricar vasos para beber, lo que permite a los usuarios determinar visualmente si la temperatura del agua es adecuada para el consumo controlando el cambio de color del vaso. Se pueden producir biberones o cucharas utilizando este material. Con herramientas fabricadas con este material, los padres pueden determinar si la leche o la comida están a una temperatura adecuada para su hijo observando el cambio de color del biberón o la cuchara. Si este tipo de material se utiliza en la vida diaria, la experiencia y la calidad de vida de las personas pueden mejorar enormemente.

Industria textil

En la industria textil, la aplicación de materiales termocrómicos implica principalmente fibras que cambian de color y tintes que cambian de color. Los polvos termocrómicos orgánicos se utilizan principalmente como tintes que cambian de color para textiles. La tecnología de microencapsulación ha avanzado cualitativamente la aplicación de tintes termocrómicos orgánicos en textiles después de someterse a microencapsulación, los polvos termocrómicos mejoran significativamente la solidez al frote y al lavado del tinte.

Los polvos termocrómicos reversibles orgánicos utilizados para teñir prendas pueden mejorar la percepción inteligente de la ropa. Por ejemplo, pueden crear una conexión entre las emociones psicológicas, los cambios de color y las temperaturas ambientales al establecer una relación entre las variaciones de temperatura de los patrones y los cambios psicológicos humanos. Otro ejemplo: en las estaciones de primavera, verano, otoño e invierno, las personas pueden sentir cambios en la temperatura ambiente y corporal si se aplican pastas termocrómicas a los patrones de las prendas.

Industria editorial y de impresión

Los polvos termocrómicos reversibles orgánicos se pueden utilizar ampliamente en la impresión, principalmente en la indicación de temperatura y termocromismo. Se pueden agregar a la tinta para crear tinta termocrómica. Por lo tanto, su aplicación es muy madura en el campo de la impresión. El uso de tinta termocrómica para imprimir carteles promocionales puede generar impresionantes efectos publicitarios. La tinta termocrómica también se puede utilizar para imprimir patrones de dibujos animados en juguetes para niños, donde el efecto mágico de cambio de color crea una experiencia de juego extraordinaria para los niños. La impresión de patrones decorativos con tinta termocrómica en vasos para beber permite a los consumidores juzgar la temperatura del agua dentro del vaso en función del cambio de color del patrón, lo que determina si es adecuado para beber. Las tintas termocrómicas reversibles orgánicas pueden generar buenos resultados en áreas extensas. Se pueden utilizar en varios campos, ya que la prueba es sencilla, precisa, rápida y conveniente. Por ejemplo, se puede utilizar en la impresión de envases anti-falsificación, la impresión de billetes de lotería y la impresión de tarjetas de identificación y para productos. La característica de la impresión de envases anti-falsificación se ejemplifica por su capacidad para identificar rápidamente la autenticidad de un producto mediante el calentamiento sin dañar el embalaje exterior. La impresión termocrómica presenta importantes ventajas competitivas por su facilidad de identificación, costos de impresión relativamente bajos, gran similitud con las técnicas de impresión estándar y colores intensos.

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