La technique du microjet est une méthode de microencapsulation très efficace et contrôlable, particulièrement adaptée à la préparation de microcapsules de granulométrie homogène et de performances stables.

Un, Que sont les Microcapsules de matériaux à changement de phase?

Matériaux à changement de phase: se réfère à un changement dans la phase des choses (si solide- liquide, liquide - gaz) substances capables d'absorber ou de libérer de grandes quantités de chaleur latente. Dans les Microcapsules, on utilise généralement des matériaux à changement de phase solide - liquide tels que la paraffine, les acides gras, les sels hydratés, etc.

Microcapsules: une technique qui consiste à envelopper de minuscules gouttelettes ou particules solides (appelées noyaux) dans un film continu (appelé paroi) pour former des récipients miniatures.

Microcapsules de matériaux à changement de phase: consiste à envelopper le matériau à changement de phase comme matériau de base. Fait ainsiAvantagesC'est:

1. Prévention des fuites: lors de la fusion du matériau à changement de phase, le matériau de paroi peut le confiner à l'intérieur, l'empêchant de couler et de contaminer l'environnement.

2. Augmenter la zone de transfert de chaleur: les minuscules capsules offrent une grande surface spécifique et améliorent l'efficacité de l'échange de chaleur.

3. Amélioration de la stabilité: protège le noyau de l'environnement extérieur (par exemple, l'oxygène, l'humidité).

4. Facilité de traitement: les Microcapsules à l'état solide peuvent être incorporées plus facilement dans une matrice de fibres, de peintures, de plastiques, etc.

Deux, Introduction à la technologie microjet

La technologie microjet est une technologie de traitement des particules basée sur la dynamique des fluides à haute pression. Son équipement de base estHomogénéisateur microjet- Oui.

Principe de fonctionnement: fluide à traiter sous haute pression (généralement jusqu'à40 000 psi ou ~ 2 750 bar) est pompé dans une « cavité d'interaction» spécialement conçue. À l'intérieur de la cavité, le fluide passe par des canaux extrêmement minuscules (tels que le type Z ou y), formant un jet à grande vitesse. Ce jet à grande vitesse produit trois effets principaux:

1. Force de cisaillement élevée: le gradient de vitesse interne du fluide est grand, produisant une force de cisaillement puissante.

2. Effet de trou: une forte variation de pression provoque la formation instantanée et l'effondrement de micro - bulles dans le fluide, créant une onde de choc intense.

3. Effet de collision: dansDans une cavité en y, deux jets à grande vitesse entrent en collision l'un avec l'autre, produisant une énorme quantité d'énergie.

La combinaison de ces effets permet de fragmenter les gouttelettes au niveau micrométrique voire nanométrique et rend le mélange et la réaction extrêmement efficaces et homogènes.

Trois, Processus de préparation de microcapsules de matériaux à changement de phase par microjet

La technologie des microjets ne complète généralement pas l'ensemble du processus de microencapsulation individuellement, mais plutôt en tant queEmulsificationetPolycondensationÉquipement clé dans les étapes, combiné avec le processus de polymérisation chimique. Un processus de processus typique est le suivant:

étape1: conception de la formule

Matériel de noyau: choisir le matériau à changement de phase désiré tel que n - octadécane, N - eicosane, paraffine, etc.

Matériaux de mur: sélection de matériaux macromoléculaires capables de former des films minces stables. Les couramment utilisés sont:

1. Mélamine- résine formaldéhyde: haute dureté, bonne compacité, est l'un des matériaux de paroi couramment utilisés.

2. Résine urée - aldéhyde: moins coûteux.

3. Gomme arabe/ gélatine: matériau de paroi naturel, pour la méthode de ré - agglomération.

4. Polyuréthane、PolystyrènePolymères isosynthétiques.

5. Emulsifiant: pour stabiliser les gouttelettes préalablement émulsionnées, les empêcher de Coalescence (Poly - et).

étape2: pré - émulsification

Mélanger le noyau (matériau à changement de phase), le monomère (ou prépolymère) du matériau de paroi, l'émulsifiant et l'eau pour une émulsification préliminaire à l'aide d'un cisailleur à grande vitesse ou d'un homogénéisateur ordinaire pour former une émulsion rugueuse avec une distribution granulométrique plus large (émulsion de type O / w). Le but de cette étape est de fournir une alimentation homogène pour l'étape suivante de traitement par microjet.

étape3: émulsification par microjet (étape principale)

Passage de l'émulsion après pré - émulsificationHomogénéisateur microjetSous une pression définie (par ex. 10 000 - 30 000 psi) pour un traitement cyclique.

RôlePour:

1. Concassage efficace: la force de cisaillement et l'effet de trou du microjet brisent de grandes gouttelettes de matériau à changement de phase en petites gouttelettes de taille uniforme.

2. Homogénéisation: obtention de nanomètres stables et mieux monodispersibles/ émulsion submicronique.

3. Facilitation des réactions interfaciales: intense effet de mélange et de micro - mélange, de sorte que les monomères de paroi dans la phase aqueuse avec de l'huile- l'interface de l'eau est suffisamment en contact pour établir une base solide pour la polymérisation interfaciale ultérieure ou la polymérisation in situ.

Cette étape est la clé pour obtenir des Microcapsules homogènes et performantes en taille de particule.

étape4: réaction de polymérisation

Transfert de l'émulsion fine après traitement par microjet dans un réacteur à température contrôlée,La réaction de polymérisation est réalisée à pH et vitesse d'agitation.

Pour l'agrégation in situ: par chauffage ou conditionnementpH， Le monomère de paroi d'amorçage polymérise à la surface des gouttelettes du noyau pour former une enveloppe de paroi complète.

Pour l'agrégation d'interface: il est généralement nécessaire d'ajouter un deuxième monomère réactionnel en phase aqueuse, les deux monomères ayant une réaction de polymérisation à l'interface des gouttelettes du noyau.

étape5: post - traitement

Une fois la réaction terminée, la poudre finale de microcapsules de matériau à changement de phase est obtenue par filtration, centrifugation, lavage et séchage (généralement lyophilisation pour préserver la structure).

Quatre, Avantages de la technologie microjet

Par rapport aux méthodes traditionnelles telles que l'agitation mécanique, l'émulsification par ultrasons, la technique du microjet présente des avantages significatifs pour la préparation des Microcapsules:

1. Granulométrie uniforme, forte contrôlabilité: permet de préparer des Microcapsules de très bonne monodispersibilité avec une distribution granulométrique extrêmement étroite. En ajustant la pression de fonctionnement et le nombre de traitements, il est possible de contrôler avec précision la taille des Microcapsules finales.

2. Haute efficacité d'encapsulation: les gouttelettes d'émulsion formées sont fines et stables, offrant un gabarit idéal pour un dépôt homogène de la paroi, améliorant ainsi le taux d'encapsulation du noyau.

3. Matériau de paroi dense, performance stable: le mélange violent permet aux monomères de paroi d'être répartis plus uniformément à l'interface, et les coquilles de paroi formées sont plus denses et robustes, empêchant efficacement les fuites du noyau et améliorant la stabilité du cycle thermique.

4. Bonne reproductibilité du processus: en tant que processus mécanique, les paramètres du microjet (pression, débit) sont faciles à contrôler avec précision, garantissant une grande cohérence entre les lots.

5. Haute efficacité, facile à agrandir: traitement rapide et moins d'effet d'amplification du laboratoire à la production industrielle.

Cinq, Domaines d'application

Les Microcapsules de matériaux à changement de phase haute performance préparées sont largement utilisées dans:

1. Efficacité énergétique dans les bâtiments: incorporé dans des plaques de plâtre, de béton ou de peinture pour la régulation de la température.

2. Vêtements textiles: développement de textiles intelligents tempérés (Outlast ® La technologie en est un exemple célèbre).

3. Gestion thermique des équipements électroniques: comme garnissage de matériaux composites thermiquement conducteurs pour absorber la chaleur pulsée produite par la puce.

4. Transport de la chaîne du froid alimentaire et pharmaceutique: maintient la température stable en tant que matériau d'isolation thermique.

5. Système de stockage de chaleur solaire: stocke l'énergie thermique, la libère en cas de besoin.

résumé

La technologie microjet, grâce à son principe unique de dynamique des fluides à haute pression, fournit une solution pour la préparation de microcapsules de matériaux à changement de phase haute performanceDes moyens extraordinaires d'émulsification. Il permet non seulement l'homogénéisation de la taille des particules de microcapsules"Leader" est un processus clé pour améliorer le taux d'encapsulation, l'étanchéité et la stabilité thermique des Microcapsules. À mesure que les exigences en matière de performances des Microcapsules augmentent, l'application de la technologie des microjets dans ce domaine sera de plus en plus répandue et approfondie.