A tecnologia de microrreio é um método de microencapsulação muito eficiente e controlado, especialmente adequado para preparar microcápsulas de tamanho uniforme e desempenho estável.

Um, O que é uma microcápsula de material de mudança de fase?

Materiais de mudança de faseMudança física (comoO processo líquido-gás é capaz de absorver ou liberar grandes quantidades de substâncias potencialmente quentes. Em microcápsulas geralmente são usados materiais de fase sólido-líquido, como parafinas, ácidos graxos, sal hidratado, etc.

MicrocápsulasUma técnica que envolve pequenas gotas líquidas ou partículas sólidas (chamadas núcleos) em uma camada contínua de película fina (chamada parede) para formar um recipiente em miniatura.

Microcápsulas de material de mudança de faseÉ envolver o material de mudança de fase como um núcleo. Isso.BenefíciosÉ:

1. Prevenção de vazamentosQuando o material de mudança de fase derrete, o material de parede pode limitá-lo no interior, impedindo seu fluxo e poluição do ambiente.

2. Aumento da área de transferência de calorCápsulas pequenas proporcionam uma área de superfície comparativa enorme e melhoram a eficiência da troca de calor.

3. Aumentar a estabilidadeProteger o núcleo do ambiente externo (como oxigênio, umidade).

4. Fácil de processarMicrocápsulas em estado sólido podem ser mais facilmente incorporadas em fibras, revestimentos, plásticos, etc.

Dois. Introdução à tecnologia de microrreio

A tecnologia de microrreio é uma técnica de processamento de partículas baseada na dinâmica dos fluidos de alta pressão. Seu equipamento principal éHomogenizador de microrreio- É.

Princípio de funcionamentoFluido a ser tratado sob alta pressão (geralmente até40.000 psi ou ~2.750 bar) são bombeados em uma "cavidade de interação" (cavidade de interação diamante) especialmente feita. Dentro da cavidade, o fluido forma um jato de alta velocidade através de canais extremamente pequenos, como o tipo Z ou Y. Este jato de alta velocidade produz três efeitos principais:

1. Alta força de corte: O gradiente de velocidade interna do fluido é extremamente grande, gerando uma força de corte poderosa.

2. Efeito buracoMudanças drásticas na pressão causam a formação instantânea de micro-bolhas no fluido e a sua desintegração, gerando ondas de choque fortes.

3. Efeito de colisão: emNa cavidade Y, dois jatos de alta velocidade colidem, gerando uma enorme energia.

A combinação desses efeitos é capaz de quebrar as gotas em níveis de mícrons ou até mesmo nanometros, e torna a mistura e a reação extremamente eficientes e uniformes.

Três. Processo de preparação de microcápsulas de materiais de mudança de fase por microrreação

Tecnologias de microrreio geralmente não completam todo o processo de microencapsulação sozinho, mas comoEmulsãoeAgregaçãoEquipamentos-chave na etapa, em combinação com o processo de polimerização química. Um processo típico é o seguinte:

Passos1: Desenho de Receita

Materiais: Escolha o material de mudança de fase desejado, como hexano, hexano, parafina, etc.

Materiais de paredeEscolha um material polimérico capaz de formar uma película estável. Os mais utilizados são:

1. Melamina tripolimérica- resina formaldeído: alta dureza, boa densidade, é um dos materiais de parede comumente usados.

2. Resina de urealdeide: Custo mais baixo.

3. Cola Árabe/ Gelatina: Materiais de parede naturais para o método de recondensação.

4. Poliuretano、Poliestirenocomo polímeros sintéticos.

5. Emulsionante: gotas líquidas usadas para estabilizar a emulsão preliminar, evitando que Coalescência (coalescência).

Passos2: pré-emulsão

Misturar o núcleo (material de mudança de fase), o monomero (ou pré-polímero) da parede, o emulsionante e a água para uma emulsão inicial através de uma máquina de corte de alta velocidade ou um homogeneizador comum para formar uma emulsão áspera e de maior distribuição de partículas (emulsão tipo O/W). O objetivo desta etapa é fornecer uma alimentação uniforme para a próxima etapa do tratamento de microrreio.

Passos3: Emulsão de microrreio (etapa principal)

Passar a loção pré-emulsionadaHomogenizador de microrreiosob pressão definida (por exemplo, 10.000 - 30.000 psi) para processamento circular.

Papel：

1. Quebra eficienteA força de corte e o efeito do buraco do micro-jato quebram grandes gotas de material de mudança de fase em pequenas gotas de micro-jato de tamanho uniforme.

2. HomogenizaçãoObter nanométricos estáveis e de melhor dispersão única/ Sub-micron emulsão.

3. Promoção da resposta da interface: Efeito de mistura e micromistura intensa, tornando a parede monómero com óleo na fase aquática- Contato completo com a interface de água para estabelecer uma base sólida para a subsequente agregação de interface ou agregação in situ.

Esta etapa é a chave para obter microcápsulas de tamanho uniforme e de alto desempenho.

Passos4: Reação de polimerização

Transferir a emulsão fina após o tratamento de microrreio para o reator, a temperatura controlada,Reação de polimerização com pH e velocidade de agitação.

Para agregação in situ: por aquecimento ou regulaçãopH， O monomero de parede é acionado para se agregar na superfície de gotas do núcleo, formando uma casca de parede completa.

Para agregação de interfacesNormalmente, é necessário adicionar um segundo monómero de reação à fase aquática, e os dois monómeros reagem de polimerização na interface da gota do núcleo.

Passos5: Pós-tratamento

Após a conclusão da reação, o pó de microcápsulas de material de transição de fase final é obtido por filtração, centrifugação, lavagem e secagem (geralmente por liofilização para manter a estrutura).

Quatro. Vantagens da tecnologia de microrreio

A tecnologia de microrreio apresenta vantagens significativas na preparação de microcápsulas em comparação com os métodos tradicionais (como agitação mecânica, emulsão por ultra-som):

1. Tamanho uniforme e controlávelCapaz de preparar micro-cápsulas de dispersão única muito boa, distribuição de tamanho de partículas extremamente estreita. O tamanho da microcápsula final pode ser controlado com precisão através da regulação da pressão operacional e do número de tratamentos.

2. Alta eficiência de embalagem: As gotas de emulsão formadas são pequenas e estáveis, proporcionando o modelo ideal para a deposição uniforme da parede, aumentando assim a taxa de envolvimento do núcleo.

3. Paredes densas, desempenho estávelA mistura intensa faz com que o monómero de parede seja distribuído mais uniformemente na interface, formando uma casca de parede mais densa e robusta, evitando eficazmente o vazamento do núcleo e melhorando a estabilidade do ciclo térmico.

4. Boa reprodutividade do processoComo processo mecânico, os parâmetros do microjato (pressão, fluxo) são fáceis de controlar com precisão, garantindo um alto nível de consistência entre lotes.

5. Alta eficiência e fácil de ampliarProcessamento rápido e menor amplificação do laboratório à produção industrial.

Cinco. Área de aplicação

As microcápsulas de material de mudança de fase de alto desempenho são amplamente utilizadas em:

1. Economia de energia em edifícios: misturado em placa de gesso, concreto ou revestimento para regulação de temperatura.

2. Vestuário TêxtilDesenvolvimento de produtos têxteis inteligentes (Outlast ® Tecnologia é um exemplo.

3. Gestão térmica de equipamentos eletrônicosComo preenchimento de materiais compostos condutores de calor, para absorver o calor de pulso gerado pelo chip.

4. Transporte em cadeia fria de alimentos e medicamentosManter a estabilidade da temperatura como material de isolamento.

5. Sistema de armazenamento de calor solarArmazenamento de energia térmica, liberada quando necessário.

Resumo

A tecnologia de microrreio, através de seu princípio único de dinâmica de fluidos de alta pressão, oferece uma forma de preparar microcápsulas de materiais de transição de fase de alto desempenho.Extraordinário meio de emulsão. Não é só para uniformizar o tamanho das partículas das microcápsulas.O "instrumento" é um processo-chave para melhorar a taxa de envolvimento, a vedação e a estabilidade térmica das microcápsulas. Com o aumento dos requisitos para o desempenho das microcápsulas, as aplicações da tecnologia de microrreio nesta área serão cada vez mais amplas e aprofundadas.