Technologia mikrokapsułek
Użyj technologii mikrokapsułkowania i zmień życie
Home > Technologie zmiany koloru > Mikrokapsułkowanie
Przykłady materiałów do mikrokapsułkowania
Sztuka i rzemiosło
Dozymetria UV
Materiały edukacyjne
Okulary
Moda i akcesoria
Sprzęt BHP
Urządzenia medyczne
Sztuka zdobienia paznokci
Nowości-Przedmioty
Artykuły promocyjne
Sprzęt ochronny
Drukowanie zabezpieczające
Materiały zmieniające kolor i proszki zapachowe mają pewne niedociągnięcia w zakresie wydajności. Na przykład mają słabą stabilność chemiczną. W warunkach silnego kwasu lub silnej zasady łatwo tracą właściwości zmieniające kolor. Mają również słabe właściwości termiczne. Ich temperatura pracy wynosi poniżej 200°C. Zatem powyższe niedociągnięcia ograniczają ich zastosowanie. Wraz z rozwojem technologii mikrokapsułkowania, techniki mikrokapsułkowania okazują się być solidne pod względem swoich właściwości. Na przykład mogą być stosowane w materiałach zmieniających kolor i proszkach zapachowych w celu poprawy stabilności przechowywania, funkcjonalności i wydajności pracy materiałów. Obecnie mikrokapsułkowanie materiałów zmieniających kolor i proszków zapachowych jest gorącym tematem. Ważne i istotne jest rozwijanie rynku materiałów zmieniających kolor i proszków zapachowych poprzez integrację z technologią mikrokapsułkowania.
Definicja mikrokapsułki
Mikrokapsułka to miniaturowy pojemnik. Powstaje w wyniku kapsułkowania cieczy, ciał stałych i gazu przy użyciu materiału tworzącego film. Wielkość cząstek mikrokapsułek wynosi od 1 do 1000 μm. Materiał tworzący film to materiał powłoki mikrokapsułki. Ciecze, ciała stałe i gaz, które są zamknięte, to materiał rdzenia mikrokapsułki. Technika stosowana do kapsułkowania substancji materiału rdzenia nazywana jest technologią mikrokapsułkowania. Proces produkcji mikrokapsułek nazywany jest mikrokapsułkowaniem. Powinniśmy wybrać odpowiednie materiały powłoki na podstawie inherentnych właściwości substancji, która jest kapsułkowana podczas mikrokapsułkowania substancji materiału rdzenia. Zazwyczaj używamy substancji o dużej masie cząsteczkowej do produkcji materiałów powłoki mikrokapsułki.
Funkcjonalność mikrokapsułek
Mikrokapsułki mają wiele funkcji. Aby zachować swoje oryginalne właściwości chemiczne i fizyczne, mikrokapsułki mogą, poprzez zamknięcie materiału rdzenia materiałami powłoki, blokować drogę materiału rdzenia do kontaktu ze środowiskiem zewnętrznym.
1. Poprawa stabilności materiałów rdzeniowych
Aby zachować wrodzone właściwości materiału rdzenia, osłonić wewnętrzny materiał rdzenia przed wpływami środowiskowymi, które mogłyby zmienić jego fizyczną i chemiczną naturę, możemy użyć technologii mikrokapsułkowania, aby zamknąć gazowe, ciekłe i stałe substancje w proszkowych materiałach stałych. Proces ten może umożliwić stabilne właściwości materiału powłoki tworzącego film. Na przykład wosk parafinowy, podczas przejścia fazowego między stanem ciekłym a stałym, pochłania i uwalnia znaczną ilość ciepła. Jednak trudno jest zastosować jego solidne właściwości zmiany fazy w rzeczywistym użyciu, ponieważ jego stan fizyczny jest niestabilny.
2. Kontrola i uwolnienie
W określonych warunkach środowiskowych mikrokapsułka utworzy materiał powłoki. Podczas tego procesu będzie się rozszerzać, kurczyć, pękać i degradować. Szybkość przepływu dyfundującego materiału rdzenia maleje, ograniczając uwalnianie materiału rdzenia, gdy materiał powłoki kurczy się. Materiał rdzenia wydostaje się z ograniczenia mikrokapsułki i dyfunduje do otaczającego środowiska, gdy materiał powłoki rozszerza się, pęka lub degraduje. Dlatego możemy zmieniać warunki środowiskowe, aby kontrolować uwalnianie materiału rdzenia w systemie mikrokapsułki.
Metoda przygotowania mikrokapsułek
1. Tradycyjna metoda przygotowania mikrokapsułek
Ta metoda opiera się na rozdzieleniu faz fazy skondensowanej. Metoda rozdzielenia faz polega na rozproszeniu materiału rdzenia w fazie ciągłej zawierającej materiał powłoki. Następnie możemy zmienić warunki fizykochemiczne układu dyspersyjnego. Dzięki temu możemy zmniejszyć rozpuszczalność materiału powłoki w fazie ciągłej. Mikrokapsułki powstają wtedy, gdy pozostały materiał powłoki w układzie dyspersyjnym otacza materiał rdzenia. Ta metoda jest najczęściej stosowana do mikrokapsułkowania substancji rozpuszczalnych w wodzie lub hydrofilowych. Stosunek materiału rdzenia do materiału powłoki w mikrokapsułkach można regulować w szerszym zakresie za pomocą tej metody.
2. Metody przygotowania oparte na technikach polimeryzacji
Metoda polimeryzacji międzyfazowej
Poniżej wyjaśniono metodę polimeryzacji międzyfazowej. Monomer polimerowy A integruje się z materiałem rdzenia, tworząc fazę olejową (lub fazę wodną). Następnie monomer A i materiał rdzenia są rozpraszane w fazie wodnej (lub fazie olejowej). Ten proces generuje niezwykle małe krople oleju (lub krople wody). Podczas dodawania monomeru B, rozpuszczalnego w fazie wodnej (lub fazie olejowej), do fazy wodnej (lub fazy olejowej), a następnie mieszania całego układu, reakcja polimeryzacji zachodzi na granicy faz wodnej i olejowej. W rezultacie na powierzchni materiału rdzenia tworzy się film materiału polimeru powłoki. Materiał rdzenia jest kapsułkowany w tym filmie, a następnie tworzy mikrokapsułkę. Metoda polimeryzacji międzyfazowej nadaje się do produkcji na skalę przemysłową. Materiały są łatwe do kontrolowania. System produkcyjny nie wymaga wysokich wymagań dotyczących czystości surowca. Czas reakcji jest krótki. Warunki produkcji są łagodne, a proces produkcji jest prosty. Spośród nich ważnym czynnikiem wpływającym na mikrokapsułki jest zdolność dyspersyjna materiału rdzenia w systemie dyspersyjnym. Stabilizatory, dyspergatory, rodzaj i ilość emulgatorów, a także skuteczność mieszania mechanicznego, mają duży wpływ na grubość ścianek mikrokapsułek i rozkład wielkości cząstek. Aby uzyskać jednorodne mikrokapsułki, należy zachować stabilny układ dyspersyjny.
Polimeryzacja in situ
Ta metoda różni się od polimeryzacji międzyfazowej. Otoczka kapsułki polimeryzacji międzyfazowej powstaje w wyniku polimeryzacji dwóch monomerów o różnej rozpuszczalności. Jedna rozpuszczalność znajduje się wewnątrz, a druga na zewnątrz. Oto polimeryzacja in situ do enkapsulacji. Możemy dodać materiał rdzenia do fazy ciągłej zawierającej monomer A polimeru tworzącego ściankę. Następnie możemy dodać inicjator do fazy ciągłej. Podczas mieszania całego układu proces ten może wywołać polimeryzację. W rezultacie polimer ścianki jest niezgodny z fazą ciągłą. W związku z tym osadzają się one na powierzchni materiału rdzenia, enkapsulując go, tworząc układ mikrokapsułek. Ta metoda jest opłacalna i zapewnia dobre uszczelnienie. Pozwala kontrolować grubość ścianki i zawartość rdzenia i jest prosta w obsłudze.
Polimeryzacja mikroemulsyjna
W polimeryzacji mikroemulsyjnej mającej na celu produkcję nanokapsułek, szereg składników, w tym emulgator, koemulgator i określone monomery dla materiałów rdzenia i ścianek, które nie mieszają się z fazą ciągłą, są mieszane. Mechaniczne mieszanie zapewnia dyspersję tych monomerów w formacjach miceli. Następnie dodanie inicjatora katalizuje polimeryzację monomeru materiału ścianki w środowisku miceli, jednocześnie powodując enkapsulację materiału rdzenia w rozwijającej się barierze polimerowej. Krytycznym aspektem przygotowywania nanokapsułek przy użyciu tej metody jest stopień dyspersji materiału rdzenia i polimeryzowalnego monomeru.
3. Nowe technologie przygotowania mikrokapsułek
Technologia wymiany rozpuszczalników międzyfazowych
Technologia ta opiera się na technologii natryskowej. Rozprasza ciecz na drobne kropelki. Następnie wykorzystuje zachowanie przenoszenia międzyfazowego między dwoma mieszalnymi cieczami, aby utworzyć układ mikrokapsułek, w którym materiał powłoki otacza materiał rdzenia.
Technika odparowywania podwójnej emulsji
System mikrokapsułek utworzony przez odparowanie rozpuszczalnika podwójnej emulsji jest systemem zbiornikowym. Polimer powłoki tworzy zewnętrzną powłokę. Materiał rdzenia jest skoncentrowany w warstwie wewnętrznej. Może uzyskać skuteczne kontrolowane uwalnianie, gdy materiał rdzenia rozpuszcza się przez mikropory mikrosfery materiału powłoki.
Technologia samodzielnego montażu
System mikrokapsułek można wytworzyć przy użyciu technologii samoorganizacji. Materiał rdzenia i materiał powłoki tworzą warstwowy system mikrokapsułek enkapsulacyjnych poprzez oddziaływania niekowalencyjne, takie jak siły elektrostatyczne, siły van der Waalsa, wiązania wodorowe, pod warunkiem, że materiał rdzenia i materiał powłoki są umieszczone w środowisku bez wpływu okoliczności zewnętrznych.
Technologia płynów nadkrytycznych
Technologia płynów nadkrytycznych różni się od konwencjonalnych metod przygotowywania mikrokapsułek. Technologia płynów nadkrytycznych wykorzystuje różne rozpuszczalności substancji rozpuszczonych i rozpuszczalników w płynach nadkrytycznych oraz unikalne właściwości fizyczne płynów, aby wytwarzać mikrokapsułki. Ze względu na wysokie właściwości przenoszenia masy, wysoką dyfuzyjność, wysoką moc rozpuszczalnika, niską lepkość, dwutlenek węgla nadkrytyczny jest często stosowany jako płyn nadkrytyczny.
Najpierw umieszczamy materiał rdzenia w złożu fluidalnym i fluidyzujemy go dwutlenkiem węgla. Możemy użyć nadkrytycznego dwutlenku węgla zarówno jako rozpuszczalnika dla materiału powłoki, jak i płynu nośnego dla materiału rdzenia. Materiał powłoki jest najpierw rozpuszczany w nadkrytycznym dwutlenku węgla w naczyniu ekstrakcyjnym. Powstały nadkrytyczny płyn jest następnie rozpylany, rozprężany i krystalizowany przez dysze w złożu fluidalnym, powodując osadzanie się materiału powłoki na powierzchni materiału rdzenia, tworząc enkapsulację. W tym momencie nie występuje agregacja cząstek.
Zastosowania mikrokapsułkowanych organicznych odwracalnych materiałów termochromowych
Mikrokapsułkowane organiczne odwracalne materiały termochromowe są obecnie szeroko stosowane w drukarstwie, tekstyliach, życiu codziennym, żywności, przemyśle. Ponieważ mikrokapsułki mogą zmniejszyć toksyczność i lotność, a także poprawić stabilność materiału.
Zastosowania przemysłowe
Mikrokapsułkowane materiały termochromowe mogą być produkowane w postaci czujników temperatury do pomiaru temperatury w sektorze przemysłowym. Na przykład pasek testowy napięcia akumulatora może być wykonany przy użyciu mikrokapsułkowanych organicznych materiałów termochromowych. Podczas procesu konwersji energii w akumulatorach, gdy temperatura paska testowego wzrasta, jego kolor ulega zmianie, co pozwala na przybliżone oszacowanie poziomu napięcia akumulatora.
Urządzenia termochromowe osadzone w oponach, wykonane z mikrokapsułkowanych materiałów termochromowych, mogą monitorować temperaturę opon. Gdy temperatura robocza opony przekroczy zalecaną temperaturę użytkowania, urządzenie wyświetli kolor ostrzegawczy.
Przemysł spożywczy
Mikrokapsułkowane materiały termochromowe można stosować do produkcji etykiet wskazujących temperaturę, które są przyklejane do opakowań mrożonek. Proces ten może pozytywnie wpłynąć na utrzymanie jakości mrożonek, ponieważ umożliwia personelowi zajmującemu się przechowywaniem żywności wizualną ocenę, czy temperatura zamrażania mieści się w normalnym zakresie.
Zastosowania w życiu codziennym
W przemyśle tworzyw sztucznych mikrokapsułkowane organiczne odwracalne materiały termochromowe mogą być produkowane w postaci proszków termochromowych do użytku. Mogą być używane do produkcji kubków do picia, umożliwiając użytkownikom wizualne sprawdzenie, czy temperatura wody jest odpowiednia do spożycia, poprzez monitorowanie zmiany koloru kubka. Przy użyciu tego materiału można produkować butelki dla niemowląt lub łyżki. Dzięki narzędziom wykonanym z tego materiału rodzice mogą określić, czy mleko lub jedzenie ma odpowiednią temperaturę dla ich dziecka, obserwując zmianę koloru butelki lub łyżki. Jeśli tego rodzaju materiał jest używany w życiu codziennym, ludzkie doświadczenia i jakość życia mogą zostać znacznie ulepszone.
Przemysł włókienniczy
W przemyśle tekstylnym zastosowanie materiałów termochromowych obejmuje głównie włókna zmieniające kolor i barwniki zmieniające kolor. Organiczne proszki termochromowe są stosowane głównie jako barwniki zmieniające kolor do tekstyliów. Technologia mikrokapsułkowania jakościowo rozwinęła zastosowanie organicznych barwników termochromowych w tekstyliach po poddaniu ich mikrokapsułkowaniu, proszki termochromowe znacznie poprawiają odporność barwnika na ścieranie i pranie.
Organiczne, odwracalne proszki termochromowe stosowane do barwienia odzieży mogą poprawić inteligentne postrzeganie ubrań. Na przykład mogą budować połączenie między emocjami psychologicznymi, zmianami koloru i temperaturami otoczenia, ustanawiając związek między zmianami temperatury wzoru a zmianami psychologicznymi człowieka. Innym przykładem jest wiosna, lato, jesień i zima, kiedy ludzie mogą odczuwać zmiany temperatury otoczenia i ciała, jeśli na wzory ubrań zostaną nałożone pasty termochromowe.
Przemysł wydawniczy i poligraficzny
Organiczne odwracalne proszki termochromowe mogą być szeroko stosowane w druku, głównie w zakresie wskazań temperatury i termochromizmu. Można je dodawać do tuszu, aby tworzyć tusz termochromowy. Dlatego jego zastosowanie jest bardzo dojrzałe w dziedzinie druku. Używanie tuszu termochromowego do drukowania plakatów promocyjnych może generować imponujące efekty reklamowe. Tusz termochromowy może być również stosowany do drukowania wzorów kreskówkowych na zabawkach dla dzieci, gdzie magiczny efekt zmiany koloru tworzy niezwykłe wrażenia z gry dla dzieci. Drukowanie dekoracyjnych wzorów tuszem termochromowym na kubkach do picia pozwala konsumentom ocenić temperaturę wody wewnątrz kubka na podstawie zmiany koloru wzoru, określając, czy nadaje się ona do picia. Organiczne odwracalne tusze termochromowe mogą generować dobre wyniki w rozległych obszarach. Może być stosowany w różnych dziedzinach, ponieważ testowanie jest proste, dokładne, szybkie i wygodne. Na przykład może być stosowany w drukowaniu opakowań zabezpieczających przed podrabianiem, drukowaniu losów na loterię i drukowaniu dowodów osobistych oraz w produktach. Cechą nadruku opakowań antyfałszerskich jest jego zdolność do szybkiej identyfikacji autentyczności produktu poprzez podgrzanie bez uszkodzenia opakowania zewnętrznego. Druk termochromowy zapewnia znaczące przewagi konkurencyjne dzięki łatwości identyfikacji, stosunkowo niskim kosztom druku, bliskiemu podobieństwu do standardowych technik druku, bogatym kolorom.
Spis treści
- Definicja mikrokapsułki
- Funkcjonalność mikrokapsułek
- 1. Poprawa stabilności materiałów rdzeniowych
- 2. Kontrola i uwolnienie
- Metoda przygotowania mikrokapsułek
- 1. Tradycyjna metoda przygotowania mikrokapsułek
- 2. Metody przygotowania oparte na technikach polimeryzacji
- 3. Nowe technologie przygotowania mikrokapsułek
- Zastosowania mikrokapsułkowanych organicznych odwracalnych materiałów termochromowych
Jesteśmy gotowi wesprzeć Twoje projekty dotyczące materiałów mikrokapsułkowych