Tecnologia de Microcápsulas
Use a tecnologia de microencapsulação para mudar a vida
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Exemplos de materiais de microencapsulação
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Materiais de pigmentos de microcápsulas
Pó Termocrômico
Pó Fotocrômico
Pó Anti-Falsificação
Pigmento em pó de fragrância
Materiais que mudam de cor e pós de fragrância têm certas deficiências no desempenho. Por exemplo, eles têm baixa estabilidade química. Sob condições de ácido forte ou base forte, eles são fáceis de perder propriedades de mudança de cor. Eles também têm baixa resistência térmica. Sua temperatura de trabalho é abaixo de 200 °C. Assim, as deficiências acima limitam sua aplicação. Com o avanço da tecnologia de microencapsulação, as técnicas de microencapsulação provam ser sólidas em suas propriedades. Por exemplo, elas podem ser usadas em materiais que mudam de cor e pós de fragrância para melhorar a estabilidade de armazenamento, funcionalidade e desempenho de trabalho dos materiais. Atualmente, a microencapsulação de materiais que mudam de cor e pós de fragrância é um tópico quente. É importante e significativo desenvolver o mercado de materiais que mudam de cor e pós de fragrância integrando-se com a tecnologia de microcápsulas.
A definição de microcápsula
Uma microcápsula é um recipiente em miniatura. É desenvolvido encapsulando líquidos, sólidos e gases usando um material formador de filme. O tamanho de partícula das microcápsulas é de cerca de 1 a 1000 μm. O material formador de filme é o material da casca da microcápsula. Os líquidos, sólidos e gases que são encapsulados são o material do núcleo da microcápsula. A técnica usada para encapsular substâncias do material do núcleo é chamada de tecnologia de microencapsulação. O processo de produção de microcápsulas é chamado de microencapsulação. Devemos selecionar materiais de casca apropriados com base nas propriedades inerentes da substância que está sendo encapsulada durante a microencapsulação de substâncias do material do núcleo. Geralmente usamos substâncias de alto peso molecular para produzir materiais de casca de microcápsula.
Funcionalidade da microcápsula
As microcápsulas têm múltiplas funções. Para preservar suas propriedades químicas e físicas originais, as microcápsulas podem, por meio do fechamento do material do núcleo com materiais de casca, bloquear o caminho para o material do núcleo entrar em contato com o ambiente externo.
1. Melhore a estabilidade dos materiais do núcleo
Para manter as características inerentes do material do núcleo, proteger o material do núcleo interno de influências ambientais que podem alterar sua natureza física e química, podemos usar a tecnologia de microencapsulamento para encapsular substâncias gasosas, líquidas e sólidas em materiais sólidos semelhantes a pó. Este processo pode permitir as propriedades estáveis do material de invólucro formador de filme. Por exemplo, a cera de parafina, durante sua transição de fase entre os estados líquido e sólido, absorve e libera calor substancial. No entanto, é difícil aplicar suas características de mudança de fase sonora no uso real, porque seu estado físico é instável.
2. Controle e liberação
Sob condições ambientais específicas, a microcápsula se formará para ser material de casca. Durante esse processo, ela se expandirá, contrairá, romperá e se degradará. A taxa de fluxo do material do núcleo difusor diminui, limitando a liberação do material do núcleo quando o material da casca se contrai. O material do núcleo escapa do confinamento da microcápsula e se difunde para o ambiente circundante quando o material da casca se expande, rompe ou se degrada. Portanto, podemos mudar as condições ambientais para controlar a liberação do material do núcleo em um sistema de microcápsula.
O método de preparação da microcápsula
1. Método tradicional de preparação de microcápsulas
Este método é baseado na separação de fases da fase condensada. O método de separação de fases é dispersar o material do núcleo em uma fase contínua contendo o material da casca. Então, podemos mudar as condições físico-químicas do sistema de dispersão. Ao fazer isso, podemos reduzir a solubilidade do material da casca na fase contínua. As microcápsulas são então formadas quando o material da casca restante no sistema de dispersão encapsula o material do núcleo. Este método é usado principalmente para o microencapsulamento de substâncias hidrossolúveis ou hidrofílicas. A proporção do material do núcleo para o material da casca nas microcápsulas pode ser ajustada em uma faixa mais ampla usando este método.
2. Métodos de preparação baseados em técnicas de polimerização
Método de polimerização interfacial
O método de polimerização interfacial é explicado a seguir. O monômero A do polímero integra-se ao material do núcleo para formar uma fase oleosa (ou fase aquosa). Então o monômero A e o material do núcleo são dispersos em uma fase aquosa (ou fase oleosa). Este processo gera gotículas de óleo extremamente pequenas (ou gotículas de água). Ao adicionar o monômero B, solúvel na fase aquosa (ou fase oleosa), à fase aquosa (ou fase oleosa) e então agitar todo o sistema, uma reação de polimerização ocorre na interface entre as fases aquosa e oleosa. Como resultado, uma película do material do polímero da casca é formada na superfície do material do núcleo. O material do núcleo é encapsulado dentro desta película e então forma uma microcápsula. O método de polimerização interfacial é adequado para produção em escala industrial. Os materiais são fáceis de controlar. O sistema de produção não precisa de altos requisitos para pureza da matéria-prima. O tempo de reação é curto. A condição de produção é suave e o processo de produção é simples. Entre eles, o fator importante para impactar as microcápsulas é a capacidade de dispersão do material do núcleo no sistema de dispersão. Os estabilizadores, dispersantes, tipo e quantidade de emulsificantes, e junto com a eficácia da agitação mecânica, geram grande impacto na espessura da parede das microcápsulas e na distribuição do tamanho das partículas. Para atingir microcápsulas uniformes, um sistema de dispersão estável deve ser mantido.
Polimerização in-situ
Este método é diferente da polimerização interfacial. A cápsula da polimerização interfacial é formada pela polimerização de dois monômeros com solubilidades diferentes. Uma solubilidade está localizada dentro e a outra fora. Aqui está a polimerização in situ para encapsulamento. Podemos adicionar o material do núcleo à fase contínua contendo o monômero A do polímero formador de parede. Então podemos adicionar um iniciador à fase contínua. Enquanto agita todo o sistema, este processo pode desencadear a polimerização. Como resultado, o polímero da parede é incompatível com a fase contínua. Portanto, eles se depositam na superfície do material do núcleo, encapsulando-o para formar um sistema de microcápsula. Este método é econômico com boa vedação. Ele permite o controle sobre a espessura da parede e o conteúdo do núcleo, e é simples de operar.
Polimerização em microemulsão
Na polimerização de microemulsão destinada à produção de nanocápsulas, uma série de componentes, incluindo um emulsificante, um coemulsificante e monômeros específicos para os materiais do núcleo e da parede que não são misturáveis com a fase contínua, são misturados. A mistura mecânica garante a dispersão desses monômeros em formações micelares. Posteriormente, a adição de um iniciador catalisa a polimerização do monômero do material da parede dentro do ambiente micelar, efetuando simultaneamente o encapsulamento do material do núcleo dentro da barreira polimérica em desenvolvimento. O aspecto crítico da preparação de nanocápsulas usando esse método é o grau de dispersão do material do núcleo e do monômero polimerizável.
3. Novas tecnologias de preparação de microcápsulas
Tecnologia de troca de solvente interfacial
Esta tecnologia é baseada na tecnologia de spray. Ela dispersa um líquido em gotículas finas. Então, ela usa o comportamento de transferência interfacial entre dois líquidos miscíveis para formar um sistema de microcápsulas onde o material da casca encapsula o material do núcleo.
Técnica de Evaporação de Dupla Emulsão
O sistema de microcápsulas formado pela evaporação de solvente de dupla emulsão é um sistema de reservatório. O polímero de casca forma a casca externa. O material do núcleo é concentrado na camada interna. Ele pode obter liberação controlada eficaz quando o material do núcleo se dissolve através dos microporos da microesfera do material da casca.
Tecnologia de automontagem
O sistema de microcápsulas pode ser produzido usando tecnologia de automontagem. O material do núcleo e o material da casca formam um sistema de microcápsulas de encapsulamento em camadas por meio de interações não covalentes, como forças eletrostáticas, forças de van der Waals, ligações de hidrogênio, sob as condições em que o material do núcleo e o material da casca são colocados em um ambiente sem serem influenciados por circunstâncias externas.
Tecnologia de Fluidos Supercríticos
A tecnologia de fluido supercrítico difere dos métodos convencionais de preparação de microcápsulas. A tecnologia de fluido supercrítico alavanca as diferentes solubilidades de solutos e solventes em fluidos supercríticos e propriedades físicas únicas dos fluidos, para produzir microcápsulas. Devido às suas altas propriedades de transferência de massa, alta difusividade, alto poder solvente, baixa viscosidade, o dióxido de carbono supercrítico é frequentemente usado como fluido supercrítico.
Primeiro colocamos o material do núcleo em um leito fluidizado e fluidizamos com dióxido de carbono. Podemos usar dióxido de carbono supercrítico como solvente para o material da casca e fluido transportador para o material do núcleo. O material da casca é primeiro dissolvido em dióxido de carbono supercrítico em um recipiente de extração. O fluido supercrítico resultante é então atomizado, expandido e cristalizado por meio de bicos no leito fluidizado, fazendo com que o material da casca se deposite na superfície do material do núcleo, formando um encapsulamento. Neste momento, nenhuma agregação de partículas ocorre.
Aplicações de materiais termocrômicos reversíveis orgânicos microencapsulados
Materiais termocrômicos reversíveis orgânicos microencapsulados são agora amplamente usados em impressão, têxtil, vida diária, alimentos, setores industriais. Porque as microcápsulas podem reduzir a toxicidade e a volatilidade, bem como melhorar a estabilidade do material.
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
Materiais termocrômicos microencapsulados podem ser produzidos em sensores de temperatura para detecção de temperatura no setor industrial. Por exemplo, uma tira de teste de voltagem de bateria pode ser feita usando materiais termocrômicos orgânicos microencapsulados. Durante o processo de conversão de energia em baterias, conforme a temperatura da tira de teste aumenta, sua cor muda, permitindo uma estimativa aproximada do nível de voltagem da bateria.
Dispositivos termocrômicos embutidos em pneus, feitos de materiais termocrômicos microencapsulados, podem monitorar a temperatura do pneu. Quando a temperatura operacional de um pneu excede a temperatura de uso recomendada, o dispositivo exibirá uma cor de advertência.
Indústria Alimentar
Materiais termocrômicos microencapsulados podem ser usados para produzir rótulos indicativos de temperatura que são anexados à embalagem de itens alimentícios congelados. Esse processo pode contribuir positivamente para a manutenção da qualidade dos alimentos congelados, pois permite que a equipe de armazenamento de alimentos julgue visualmente se a temperatura de congelamento está dentro da faixa normal.
Aplicações da vida diária
Na indústria de plásticos, materiais termocrômicos reversíveis orgânicos microencapsulados podem ser produzidos em pós termocrômicos para uso. Eles podem ser usados para fazer copos para beber, permitindo que os usuários verifiquem visualmente se a temperatura da água é apropriada para consumo monitorando a mudança de cor do copo. Mamadeiras ou colheres podem ser produzidas usando este material. Com ferramentas feitas com este material, os pais podem determinar se o leite ou a comida estão em uma temperatura adequada para seus filhos observando a mudança de cor da mamadeira ou da colher. Se este tipo de material for usado na vida diária, a experiência de vida e a qualidade das pessoas podem ser muito melhoradas.
Industria têxtil
Na indústria têxtil, a aplicação de materiais termocrômicos envolve principalmente fibras que mudam de cor e corantes que mudam de cor. Pós termocrômicos orgânicos são usados principalmente como corantes que mudam de cor para têxteis. A tecnologia de microencapsulação avançou qualitativamente a aplicação de corantes termocrômicos orgânicos em têxteis após passar por microencapsulação, os pós termocrômicos melhoram significativamente a resistência à fricção e à lavagem do corante.
Pós termocrômicos reversíveis orgânicos usados para tingimento de roupas podem melhorar a percepção inteligente das roupas. Por exemplo, pode construir uma conexão entre emoções psicológicas, mudanças de cor e temperaturas ambientais ao estabelecer uma relação entre variações de temperatura de padrão e mudanças psicológicas humanas. Outro exemplo, nas estações de primavera, verão, outono e inverno, as pessoas podem sentir mudanças nas temperaturas ambiente e corporal se pastas termocrômicas forem aplicadas aos padrões de roupas.
Indústria editorial e gráfica
Os pós termocrômicos reversíveis orgânicos podem ser amplamente utilizados na impressão, principalmente na indicação de temperatura e termocromismo. Podem ser adicionados à tinta para criar tinta termocrômica. Portanto, sua aplicação é muito madura no campo da impressão. Usar tinta termocrômica para imprimir pôsteres promocionais pode gerar efeitos publicitários impressionantes. A tinta termocrômica também pode ser usada para imprimir padrões de desenhos animados em brinquedos infantis, onde o efeito mágico de mudança de cor cria uma experiência de jogo extraordinária para as crianças. Imprimir padrões decorativos com tinta termocrômica em copos permite que os consumidores avaliem a temperatura da água dentro do copo com base na mudança de cor do padrão, determinando se é adequado para beber. Tintas termocrômicas reversíveis orgânicas podem gerar bons resultados em áreas extensas. Pode ser usado em vários campos, pois o teste é direto, preciso, rápido e conveniente. Por exemplo, pode ser usado na impressão de embalagens anti-falsificação, impressão de bilhetes de loteria e impressão de cartões de identificação e para produtos. O recurso de impressão de embalagens anti-falsificação é exemplificado por sua capacidade de identificar rapidamente a autenticidade de um produto por aquecimento sem danificar a embalagem externa. A impressão termocrômica detém vantagens competitivas significativas com sua facilidade de identificação, custos de impressão relativamente baixos, semelhança próxima com técnicas de impressão padrão, cores ricas.
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15 de agosto de 2024
Conteúdo
- A definição de microcápsula
- Funcionalidade da microcápsula
- 1. Melhore a estabilidade dos materiais do núcleo
- 2. Controle e liberação
- O método de preparação da microcápsula
- 1. Método tradicional de preparação de microcápsulas
- 2. Métodos de preparação baseados em técnicas de polimerização
- 3. Novas tecnologias de preparação de microcápsulas
- Aplicações de materiais termocrômicos reversíveis orgânicos microencapsulados
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