Microcapsule Technologie
Gebruik micro-encapsulatietechnologie om het leven te veranderen
Home > Kleurveranderende technologieën > Micro-encapsulatie
Voorbeelden van micro-encapsulatiematerialen
Kunst en ambacht
UV-dosimetrie
Educatief materiaal
Eyewear
Mode en accessoires
Gezondheids- en veiligheidsapparatuur
Medische apparaten
Nagel kunst
Nieuwigheid-artikelen
Promotionele artikelen
Beschermende uitrusting
Veiligheidsdrukwerk
Kleurveranderende materialen en geurpoeders hebben bepaalde tekortkomingen in prestaties. Ze hebben bijvoorbeeld een slechte chemische stabiliteit. Onder sterke zure of sterke basische omstandigheden verliezen ze gemakkelijk hun kleurveranderende eigenschappen. Ze hebben ook een slechte thermische stabiliteit. Hun werktemperatuur ligt onder de 200 °C. Daarom beperken de bovenstaande tekortkomingen hun toepassing. Met de vooruitgang van micro-encapsulatietechnologie blijken micro-encapsulatietechnieken solide te zijn in hun eigenschappen. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in kleurveranderende materialen en geurpoeders om de opslagstabiliteit, functionaliteit en werkprestaties van de materialen te verbeteren. Momenteel is de micro-encapsulatie van kleurveranderende materialen en geurpoeders een hot topic. Het is belangrijk en van belang om de markt van kleurveranderende materialen en geurpoeders te ontwikkelen door integratie met microcapsuletechnologie.
De definitie van microcapsule
Een microcapsule is een miniatuurcontainer. Deze wordt ontwikkeld door vloeistoffen, vaste stoffen en gas in te kapselen met behulp van een filmvormend materiaal. De deeltjesgrootte van microcapsules is ongeveer 1 tot 1000 μm. Het filmvormende materiaal is het omhulselmateriaal van de microcapsule. De vloeistoffen, vaste stoffen en het gas dat is ingesloten, vormen het kernmateriaal van de microcapsule. De techniek die wordt gebruikt om kernmateriaalstoffen in te kapselen, wordt micro-encapsulatietechnologie genoemd. Het productieproces van microcapsules wordt micro-encapsulatie genoemd. We moeten geschikte omhulselmaterialen selecteren op basis van de inherente eigenschappen van de stof die wordt ingekapseld tijdens de micro-encapsulatie van kernmateriaalstoffen. We gebruiken doorgaans stoffen met een hoog moleculair gewicht om microcapsule-omhulselmaterialen te produceren.
Microcapsule functionaliteit
Microcapsules hebben meerdere functies. Om de originele chemische eigenschappen en originele fysieke eigenschappen te behouden, kunnen de microcapsules, door kernmateriaal te omsluiten met mantelmaterialen, de weg blokkeren voor kernmateriaal om contact te maken met de buitenomgeving.
1. Verbeter de stabiliteit van kernmaterialen
Om de inherente eigenschappen van het kernmateriaal te behouden en het interne kernmateriaal te beschermen tegen omgevingsinvloeden die de fysieke en chemische aard ervan zouden kunnen veranderen, kunnen we micro-encapsulatietechnologie gebruiken om gasvormige, vloeibare en vaste stoffen in poederachtige vaste materialen in te kapselen. Dit proces kan de stabiele eigenschappen van filmvormend mantelmateriaal mogelijk maken. Paraffinewas absorbeert bijvoorbeeld tijdens de faseovergang tussen vloeibare en vaste toestanden aanzienlijke warmte en geeft deze af. Het is echter moeilijk om de correcte faseveranderingseigenschappen in het werkelijke gebruik toe te passen, omdat de fysieke toestand ervan instabiel is.
2. Controle en vrijgave
Onder specifieke omgevingsomstandigheden zal microcapsule zich vormen tot mantelmateriaal. Tijdens dit proces zal het uitzetten, krimpen, scheuren en afbreken. De stroomsnelheid van het diffunderende kernmateriaal neemt af, waardoor de afgifte van het kernmateriaal wordt beperkt wanneer het mantelmateriaal krimpt. Het kernmateriaal ontsnapt aan de opsluiting van de microcapsule en diffundeert in de omgeving wanneer het mantelmateriaal uitzet, scheurt of afbreekt. Daarom kunnen we omgevingsomstandigheden veranderen om de afgifte van het kernmateriaal in een microcapsulesysteem te regelen.
De bereidingsmethode voor microcapsules
1. Traditionele bereidingsmethode voor microcapsules
Deze methode is gebaseerd op fasescheiding van de gecondenseerde fase. De fasescheidingsmethode is om het kernmateriaal te dispergeren in een continue fase die het schilmateriaal bevat. Vervolgens kunnen we de fysisch-chemische omstandigheden van het dispersiesysteem veranderen. Door dit te doen, kunnen we de oplosbaarheid van het schilmateriaal in de continue fase verminderen. De microcapsules worden vervolgens gevormd wanneer het resterende schilmateriaal in het dispersiesysteem het kernmateriaal inkapselt. Deze methode wordt meestal gebruikt voor de micro-encapsulatie van in water oplosbare of hydrofiele stoffen. De verhouding van het kernmateriaal tot het schilmateriaal in de microcapsules kan over een breder bereik worden aangepast door deze methode te gebruiken.
2. Bereidingsmethoden op basis van polymerisatietechnieken
Interfaciale polymerisatiemethode
De grensvlakpolymerisatiemethode wordt als volgt uitgelegd. Polymeermonomeer A integreert met het kernmateriaal om een oliefase (of waterfase) te vormen. Vervolgens worden monomeer A en het kernmateriaal gedispergeerd in een waterfase (of oliefase). Dit proces genereert extreem kleine oliedruppels (of waterdruppels). Wanneer monomeer B, oplosbaar in de waterfase (of oliefase), wordt toegevoegd aan de waterfase (of oliefase) en vervolgens het hele systeem wordt geroerd, vindt er een polymerisatiereactie plaats op het grensvlak tussen de waterfase en de oliefase. Als gevolg hiervan wordt een film van het mantelpolymeermateriaal gevormd op het oppervlak van het kernmateriaal. Het kernmateriaal wordt ingekapseld in deze film en vormt vervolgens een microcapsule. De grensvlakpolymerisatiemethode is geschikt voor productie op industriële schaal. De materialen zijn eenvoudig te regelen. Het productiesysteem stelt geen hoge eisen aan de zuiverheid van de grondstoffen. De reactietijd is kort. De productieomstandigheden zijn mild en het productieproces is eenvoudig. De belangrijkste factor voor het beïnvloeden van microcapsules is het dispersievermogen van het kernmateriaal in het dispersiesysteem. De stabilisatoren, dispergeermiddelen, het type en de hoeveelheid emulgatoren, en samen met de effectiviteit van mechanisch roeren, genereren een grote impact op de wanddikte van microcapsules en de deeltjesgrootteverdeling. Om uniforme microcapsules te bereiken, moet een stabiel dispersiesysteem worden gehandhaafd.
In-situ polymerisatie
Deze methode verschilt van interfaciale polymerisatie. De capsulemantel van interfaciale polymerisatie wordt gevormd door de polymerisatie van twee monomeren met verschillende oplosbaarheden. Eén oplosbaarheid bevindt zich binnen en de andere buiten. Dit is de in-situ polymerisatie voor inkapseling. We kunnen het kernmateriaal toevoegen aan de continue fase die het monomeer A van het wandvormende polymeer bevat. Vervolgens kunnen we een initiator toevoegen aan de continue fase. Terwijl het hele systeem wordt geroerd, kan dit proces polymerisatie activeren. Als gevolg hiervan is het wandpolymeer onverenigbaar met de continue fase. Daarom slaan ze neer op het oppervlak van het kernmateriaal en kapselen het in om een microcapsulesysteem te vormen. Deze methode is kosteneffectief met een goede afdichting. Het biedt controle over de dikte van de wand en de kerninhoud en is eenvoudig te bedienen.
Micro-emulsie polymerisatie
Bij micro-emulsiepolymerisatie gericht op het produceren van nanocapsules, worden een reeks componenten, waaronder een emulgator, een co-emulgator en specifieke monomeren voor de kern- en wandmaterialen die niet mengbaar zijn met de continue fase, gemengd. Mechanisch mengen zorgt voor de dispersie van deze monomeren in micelformaties. Vervolgens katalyseert de toevoeging van een initiator de polymerisatie van het wandmateriaalmonomeer binnen de micelomgeving, en bewerkstelligt tegelijkertijd de inkapseling van het kernmateriaal binnen de ontwikkelende polymere barrière. Het kritische aspect van het bereiden van nanocapsules met behulp van deze methode is de mate van dispersie van het kernmateriaal en het polymeriseerbare monomeer.
3. Nieuwe microcapsule-bereidingstechnologieën
Technologie voor grensvlak-oplosmiddeluitwisseling
Deze technologie is gebaseerd op spraytechnologie. Het verspreidt een vloeistof in fijne druppeltjes. Vervolgens gebruikt het het grensvlakoverdrachtsgedrag tussen twee mengbare vloeistoffen om een microcapsulesysteem te vormen waarbij het mantelmateriaal het kernmateriaal inkapselt.
Dubbele emulsie-verdampingstechniek
Het microcapsulesysteem gevormd door dubbele emulsie oplosmiddelverdamping is een reservoirsysteem. Het schelppolymeer vormt de buitenste schelp. Het kernmateriaal is geconcentreerd in de binnenste laag. Het kan effectieve gecontroleerde afgifte krijgen wanneer het kernmateriaal oplost door de microporiën van de microsfeer van het schelpmateriaal.
Zelfassemblagetechnologie
Het microcapsulesysteem kan worden geproduceerd met behulp van zelfassemblagetechnologie. Het kernmateriaal en het schilmateriaal vormen een gelaagd encapsulatiemicrocapsulesysteem door niet-covalente interacties zoals elektrostatische krachten, van der Waalskrachten, waterstofbruggen, onder de omstandigheden dat het kernmateriaal en het schilmateriaal in een omgeving worden geplaatst zonder beïnvloed te worden door externe omstandigheden.
Superkritische vloeistoftechnologie
Superkritische vloeistoftechnologie verschilt van conventionele microcapsulebereidingsmethoden. Superkritische vloeistoftechnologie maakt gebruik van de verschillende oplosbaarheden van opgeloste stoffen en oplosmiddelen in superkritische vloeistoffen en unieke fysieke eigenschappen van de vloeistoffen om microcapsules te produceren. Vanwege de hoge massaoverdrachtseigenschappen, hoge diffusiviteit, hoog oplossend vermogen, lage viscositeit, wordt superkritisch koolstofdioxide vaak gebruikt als superkritische vloeistof.
We plaatsen eerst het kernmateriaal in een wervelbed en fluïdiseren het met koolstofdioxide. We kunnen superkritisch koolstofdioxide gebruiken als oplosmiddel voor het mantelmateriaal en als dragervloeistof voor het kernmateriaal. Het mantelmateriaal wordt eerst opgelost in superkritisch koolstofdioxide in een extractievat. De resulterende superkritische vloeistof wordt vervolgens verneveld, geëxpandeerd en gekristalliseerd door sproeiers in het wervelbed, waardoor het mantelmateriaal zich op het oppervlak van het kernmateriaal afzet en een inkapseling vormt. Op dit moment vindt er geen aggregatie van deeltjes plaats.
Toepassingen van micro-ingekapselde organische omkeerbare thermochrome materialen
Micro-ingekapselde organische omkeerbare thermochrome materialen worden nu uitgebreid gebruikt in de druk-, textiel-, dagelijkse-, voedsel- en industriële sectoren. Omdat microcapsules de toxiciteit en vluchtigheid kunnen verminderen en de stabiliteit van het materiaal kunnen verbeteren.
Industriële toepassingen
Micro-ingekapselde thermochrome materialen kunnen worden geproduceerd tot temperatuursensoren voor temperatuurdetectie in de industriële sector. Zo kan een batterijspanningsteststrip worden gemaakt met behulp van micro-ingekapselde organische thermochrome materialen. Tijdens het energieomzettingsproces in batterijen verandert de kleur van de teststrip naarmate de temperatuur stijgt, waardoor een ruwe schatting van het batterijspanningsniveau mogelijk is.
Thermochromische apparaten die in banden zijn ingebouwd, gemaakt van micro-ingekapselde thermochromische materialen, kunnen de temperatuur van de band bewaken. Wanneer de bedrijfstemperatuur van een band de aanbevolen gebruikstemperatuur overschrijdt, geeft het apparaat een waarschuwingskleur weer.
Voedsel Industrie
Micro-ingekapselde thermochrome materialen kunnen worden gebruikt om temperatuur-indicatieve labels te produceren die op de verpakking van diepvriesproducten worden bevestigd. Dit proces kan positief bijdragen aan het behoud van de kwaliteit van diepvriesproducten, omdat het voedselopslagpersoneel visueel kan beoordelen of de vriestemperatuur binnen het normale bereik ligt.
Toepassingen in het dagelijks leven
In de kunststofindustrie kunnen micro-ingekapselde organische omkeerbare thermochrome materialen worden geproduceerd tot thermochrome poeders voor gebruik. Ze kunnen worden gebruikt om drinkbekers te maken, waardoor gebruikers visueel kunnen vaststellen of de watertemperatuur geschikt is voor consumptie door de kleurverandering van de beker te controleren. Babyflessen of lepels kunnen worden geproduceerd met behulp van dit materiaal. Met gereedschappen die van dit materiaal zijn gemaakt, kunnen ouders bepalen of de melk of het voedsel een geschikte temperatuur heeft voor hun kind door de kleurverandering van de fles of lepel te observeren. Als dit soort materiaal in het dagelijks leven wordt gebruikt, kan de levenservaring en kwaliteit van mensen aanzienlijk worden verbeterd.
Textielindustrie
In de textielindustrie omvat de toepassing van thermochrome materialen voornamelijk kleurveranderende vezels en kleurveranderende kleurstoffen. Organische thermochrome poeders worden voornamelijk gebruikt als kleurveranderende kleurstoffen voor textiel. Micro-encapsulatietechnologie heeft de toepassing van organische thermochrome kleurstoffen in textiel kwalitatief verbeterd na micro-encapsulatie, de thermochrome poeders verbeteren de wrijfvastheid en wasvastheid van de kleurstof aanzienlijk.
Organische omkeerbare thermochrome poeders die worden gebruikt voor het verven van kleding kunnen de slimme perceptie van kleding verbeteren. Het kan bijvoorbeeld een verbinding leggen tussen psychologische emoties, kleurveranderingen en omgevingstemperaturen door een relatie te leggen tussen variaties in patroontemperatuur en menselijke psychologische veranderingen. Een ander voorbeeld: in de seizoenen lente, zomer, herfst en winter kunnen mensen veranderingen in de omgevings- en lichaamstemperatuur voelen als thermochrome pasta's worden aangebracht op kledingpatronen.
Uitgeverij- en drukkerijsector
De organische omkeerbare thermochrome poeders kunnen uitgebreid worden gebruikt bij het drukken, voornamelijk bij temperatuurindicatie en thermochromisme. Het kan worden toegevoegd aan inkt om thermochrome inkt te creëren. Daarom is de toepassing ervan zeer volwassen op het gebied van drukken. Het gebruik van thermochrome inkt voor het drukken van promotionele posters kan indrukwekkende reclame-effecten genereren. Thermochrome inkt kan ook worden gebruikt voor het drukken van cartoonpatronen op kinderspeelgoed, waarbij het magische kleurveranderende effect een buitengewone spelervaring voor kinderen creëert. Het drukken van decoratieve patronen met thermochrome inkt op drinkbekers stelt consumenten in staat om de watertemperatuur in de beker te beoordelen op basis van de kleurverandering van het patroon, om te bepalen of het geschikt is om te drinken. Organische omkeerbare thermochrome inkten kunnen goede resultaten genereren in uitgebreide gebieden. Het kan worden gebruikt in verschillende velden omdat de test eenvoudig, nauwkeurig, snel en handig is. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt bij het bedrukken van anti-namaakverpakkingen, het bedrukken van loterijtickets en het bedrukken van ID-kaarten en voor producten. De eigenschap van anti-namaak verpakkingsdrukwerk wordt geïllustreerd door het vermogen om snel de authenticiteit van een product te identificeren door verhitting zonder de buitenverpakking te beschadigen. Thermochromisch drukken heeft aanzienlijke concurrentievoordelen met zijn gemakkelijke identificatie, relatief lage drukkosten, grote gelijkenis met standaard druktechnieken, rijke kleuren.
Inhoudsopgave
- De definitie van microcapsule
- Microcapsule functionaliteit
- 1. Verbeter de stabiliteit van kernmaterialen
- 2. Controle en vrijgave
- De bereidingsmethode voor microcapsules
- 1. Traditionele bereidingsmethode voor microcapsules
- 2. Bereidingsmethoden op basis van polymerisatietechnieken
- 3. Nieuwe microcapsule-bereidingstechnologieën
- Toepassingen van micro-ingekapselde organische omkeerbare thermochrome materialen
Wij zijn klaar om uw microcapsulemateriaalprojecten te ondersteunen