МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЕ
,
заключение небольших кол-в в-ва в оболочку пленкообразующего материала (микрокапсулу);
один из видов капсулирования
. Содержимое микрокапсул может находиться
в твердом, жидком или газообразном состоянии и представлять собой индивидуальное
в-во или смесь; размер микрокапсул - от долей мкм до неск. мм; содержание капсулируемого
в-ва обычно составляет 70-85% от массы капсулы (иногда 95-99%). Оболочка микрокапсул
м.б. одно- или многослойной (толщина-от долей мкм до неск. десятков мкм), а
в зависимости от св-в образующего ее в-ва - эластичной или жесткой. В качестве
материалов для оболочки капсул (т. наз. пленкообразующих)
используют высокомол. соед. животного и растит. происхождения, напр. белки (желатин,
альбумин, казеин), декстраны, производные целлюлозы (метил-, этил-, ацетил-,
нитро- и карбоксиметилцеллюлозу), прир. смолы (камеди, шеллак), синтетич. полимеры
и олигомеры-полиолефины, поливиниловый спирт, поливинилацетат, ПВХ, полиакрил-амид,
эпоксидные и полиэфирные смолы, полиамиды, поли-органосилоксаны, а также парафины
и стеарины.
Технол. приемы М. основаны
на процессах пленкообра-зования на границах раздела жидкость - жидкость, жидкость-твердое
тело, газ(пар) - жидкость, газ(пар) - твердое тело. Пленкообразование при М.
(размер капсул от неск. мкм до неск. мм) можно разделить на три вида: 1) из
р-ров пленкообразующего в-ва, 2) из расплавов пленкообразующего в-ва, 3) в результате
полимеризации или поликонденсации низкомол. в-в на пов-сти капсулируемого в-ва.
В первом случае капсулируемое
в-во диспергируют в р-ре полимера, а затем, изменяя т-ру или рН среды, испаряя
часть р-рителя или вводя осадитель для пленкообразующего, выделяют из р-ра фазу,
обогащенную полимером. Мелкие капли этой фазы отлагаются на пов-сти капсулируемых
частиц, образуя сплошную оболочку, к-рая затвердевает при понижении т-ры, удалении
р-рителя, введении осадителя или сшивающего агента. М. завершают отделением
микрокап-сулир. продукта от среды с помощью центрифугирования, фильтрования
или декантации с послед. промыванием и высушиванием для удаления остатков р-рителей
из оболочки микрокапсул. М. из р-ра осуществляют в аппаратах с мешалками, распылит.
камерах, а также в псевдоожиженном слое, образуемом частицами капсулируемого
в-ва.
Во втором случае капсулируемое
в-во и термопластич. материал (или воск) диспергируют в нагретой жидкой среде
(напр., в вазелиновом масле или парафине) или формуют в виде капли полимера,
содержащей капсулируемое в-во, с помощью спец. устройств (типа "труба
в трубе" или пер-форир. ротора); при этом частицы капсулируемого в-ва
обволакиваются расплавом, к-рый при охлаждении затвердевает, образуя пленку.
При М. в результате поликонденсации
один из сомо-номеров растворяют в орг. р-рителе, другой -в воде. В одной из
фаз диспергируют капсулируемое в-во; при контакте фаз происходит межфазная поликонденсация
с образованием полимерной (полиамидной, полиэфирной или др.) оболочки микрокапсул.
Для М. используют также полиприсоединение диизоцианатов и гликолей или диаминов
с образованием оболочек из полиуретанов или полимочевин, а также полимеризацию
олефинов на пов-сти частиц капсулируемого в-ва в присут. катализатора Циглера-Натты.
При необходимости получения
микрокапсул с размером от долей мкм до неск. мкм из расплавов или путем полимеризации
М. осуществляют на границе с газообразной фазой. Пользуясь методами получения
аэрозолей, капсулируемое в-во диспергируют в среде инертного газа и подают в
газовый поток, содержащий микрокапли расплава полимера или пары мономера, способного
к полимеризации в присут. катализатора. При этом обычно используют мономеры,
отличающиеся большой упругостью паров и высокой реакц. способностью; катализаторы
- газообразные соединения. Иногда частицы капсулируемого в-ва и пленкообразующего
материала (расплава) заряжают разноименными электростатич. зарядами.
Высвобождение капсулируемого
в-ва из оболочек может происходить при их мех. разрушении (раздавливании, истирании,
ультразвуковом воздействии, разрыве изнутри парами или газообразными в-вами,
выделяющимися при изменении внеш. условий), растворении оболочек или в результате
диффузии капсулируемого в-ва через стенку микрокапсулы.
М. позволяет длительно
хранить реакционноспособные, неустойчивые или быстро портящиеся в-ва, осуществлять
регулируемое введение реагентов в хим. р-ции, безопасно работать с токсичными
в-вами и придавать жидким в-вам вид сыпучих продуктов и т.д.
В виде микрокапсул производят
клеи, фотоматериалы для цветной фотографии, фотобумаги с высокой разрешающей
способностью, герметики, лаки, красители, в т. ч. красители для самокопирующей
бумаги, р-рители, щелочи, углеводородные топлива и масла, разл. лек. препараты,
арома-тич. добавки к пищ. продуктам и косметич. ср-вам, кремы для обуви и др.
Для временной изоляции
от внеш. среды М. могут быть также подвергнуты катализаторы и инициаторы полимеризации,
синтетич. олигомеры и полимеры, высокореакцион-носпособные компоненты твердых
топлив, вирусные препараты, используемые для борьбы с вредителями с.-х. культур,
и др.
Лит.: Солодовник
В. Д., Микрокапсулирование, М., 1980; Айсина Р. Б., Казанская Н. Ф., в кн.:
Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология, т. 6, М., 1986, с. 6-52. А. Б.
Давыдов, В. Д. Солодовник.
|
