Mikroindkapsling er processen med at indkapsle små partikler af et stof i en tynd skal af et filmdannende materiale. [1] [2]
Som et resultat af mikroindkapsling opnås et produkt i form af individuelle mikrokapsler , der varierer i størrelse fra fraktioner af en mikron til hundredvis af mikroner. Stoffet, der skal indkapsles, kaldet indholdet af mikrokapslerne, aktivt eller basisk stof, udgør kernen i mikrokapslerne, og det indkapslende materiale udgør skallernes materiale. Skaller udfører funktionen med at adskille partikler af et eller flere stoffer fra hinanden og fra det ydre miljø indtil brugsøjeblikket. [2]
Hovedkomponenten i mikrokapsler - stoffet, der indkapsles - kan være i en hvilken som helst aggregeringstilstand - flydende, fast eller gasformig. Eksisterende metoder giver mulighed for mikroindkapsling af både lyofile og lyofobe materialer.
Til dato er mikroindkapsling af metaller, forskellige kemikalier (hydrider, syresalte, baser, mange klasser af organiske forbindelser - både monomere og højmolekylære) blevet udført, som er katalysatorer, stabilisatorer, blødgørere, olier, flydende og faste brændstoffer, opløsningsmidler, farvestoffer, insekticider, pesticider, kunstgødning, lægemidler, duftstoffer, fødevaretilsætningsstoffer og fibre samt enzymer og mikroorganismer. [1] [3] <
Indholdet af mikrokapsler kan omfatte et inert fyldstof, som er det medium, hvori stoffet blev dispergeret under mikroindkapslingen, eller nødvendigt for den efterfølgende funktion af det aktive stof. [2]
Eksisterende mikroindkapslingsmetoder kan opdeles i tre hovedgrupper.
Den første gruppe er fysisk-kemiske metoder , som omfatter coacervering, ikke-opløsningsmiddeludfældning, dannelse af en ny fase med en ændring i temperatur, fordampning af et flygtigt opløsningsmiddel, størkning af smelter i flydende medier, ekstraktionssubstitution, spraytørring og fysisk adsorption.
Den anden gruppe omfatter kemiske metoder : dannelse af en ny fase ved tværbinding af polymerer, polykondensation og polymerisation.
Endelig er den tredje gruppe fysiske metoder : sprøjtning i fluid bed, ekstrudering og dampkondensering.
En sådan klassificering, som er baseret på arten af de processer, der forekommer under mikroindkapsling, er ret vilkårlig. I praksis bruges ofte en kombination af forskellige metoder.
Ud over de ovennævnte metoder bør vi også nævne metoden til aerosol mikroindkapsling, som kan tilskrives både den anden og tredje gruppe, da den kan være baseret på både kemiske processer og fænomenerne med fysisk sammensmeltning af partikler. [2]
Når de bestemmer den bedst egnede metode til hvert enkelt tilfælde, går de ud fra de givne egenskaber for det endelige produkt, omkostningerne ved processen og mange andre faktorer. Valget af metode er dog hovedsageligt bestemt af egenskaberne af det oprindelige indkapslede stof.
Et vigtigt kendetegn ved mikroindkapslingsmetoder er størrelsen af de resulterende mikrokapsler. På dette grundlag skelnes mest tydeligt mellem metoder, hvori skallernes filmdannende materiale er en smelte under dannelsen af mikrokapsler, og metoder baseret på faseadskillelse i flydende (gasformige) medier.
Den første gruppe af metoder sikrer produktionen af kapsler af mellemstore og store (op til flere mm) størrelser, den anden - mikrokapsler, der varierer i størrelse fra flere til hundredvis af mikron. De mindste mikrokapsler kan opnås ved koacervering (fra 1 µm til 1 mm), elektrostatisk koagulering (fra fraktioner på µm til 20 µm), polymerisation i emulsioner og suspensioner (fra 1 µm til flere mm) eller tørring ved at sprøjte en dispersion ( emulsion) system (op til 500 µm). Kapsler af store størrelser (fra 100 mikron til flere mm) opnås ved hjælp af centrifuger, ekstrudere og i et fluidiseret leje.
Det skal bemærkes, at sidstnævnte metoder giver det laveste indhold af den støvede fraktion, men indholdet af hovedstoffet i mikrokapsler er normalt mindre end i produkter opnået ved polymerisation (polykondensation) eller andre væskefasemetoder. [1] [2]
I øjeblikket er en af de mest populære metoder til fremstilling af mikrokapsler lag-for-lag aflejring af polyelektrolytter (LbL, lag-for-lag teknik).
Anvendelsesområderne for mikroindkapslede produkter er ekstremt talrige. I dag er det svært at nævne en gren af økonomien, hvor mikrokapsler ikke ville finde anvendelse, eller hvor effektiviteten af deres anvendelse ikke ville være indlysende eller fundamentalt vist. [2] [3] De seneste år har været præget af en udvidelse af udvalget af mikroindkapslede produkter fremstillet af industrien. Dette gælder cellulosematerialer, fyldstoffer til polymerstøbningsmasser (fibre og hule mikrosfærer), klæbematerialer, komponenter i polymersammensætninger (katalysatorer, initiatorer, monomerer, polymerer og opløsningsmidler), farvestoffer, magnetiske stoffer, foderprodukter, insekticider, gødninger, kosmetik produkter, husholdningskemikalier, enzymer, fotografiske materialer osv. På nuværende tidspunkt er rækken af praktiske anvendelsesområder for mikroindkapslede materialer meget stor - fra sundhedspleje til rumforskning. [1] [2]