La tecnología de microchorro es un método de microencapsulación muy eficiente y controlable, especialmente adecuado para la preparación de microcápsulas con tamaño de partícula uniforme y rendimiento estable.

I, ¿¿ qué es una microcápsula de material de cambio de fase?

Materiales de cambio de fase: se refiere a cambios en la fase física (como sólidos)Durante el proceso (líquido, líquido - gas), las sustancias que pueden absorber o liberar grandes cantidades de calor latente. En las microcápsulas se suelen utilizar materiales de cambio de fase sólido - líquido, como parafina, ácidos grasos, sales hidratadas, etc.

Microcápsulas: una técnica que envuelve pequeñas gotas o partículas sólidas (conocidas como materiales del núcleo) en una película continua (conocidas como materiales de pared) para formar un recipiente en miniatura.

Microcápsulas de materiales de cambio de fase: es envolver el material de cambio de fase como núcleo. Lo hizoBeneficiosSí.

1. Evitar fugas: cuando un material de cambio de fase se derrite, el volumen de la pared puede limitarlo al interior para evitar su flujo y contaminar el medio ambiente.

2. Aumentar el área de transferencia de calor: las microcápsulas proporcionan una gran superficie específica y mejoran la eficiencia del intercambio de calor.

3. Mejorar la estabilidad: proteger el núcleo de la influencia del entorno externo (como el oxígeno y la humedad).

4. Fácil de procesar: las microcápsulas sólidas se pueden mezclar más fácilmente en sustratos como fibras, recubrimientos y plásticos.

En segundo lugar, Introducción a la tecnología de microchorro

La tecnología de microchorro es una tecnología de tratamiento de partículas basada en la hidrodinámica de alta presión. Su equipo central esHomogeneizador de microchorro.

Principio de funcionamiento: fluidos a tratar a alta presión (generalmente accesibles40.000 PSI o hasta 2.750 bar) se bombean en una "cavidad de interacción" (cavidad de interacción de diamante) especial. En la cavidad, el líquido pasa por canales extremadamente pequeños, como el tipo Z o el tipo y, formando chorros de alta velocidad. Este chorro de alta velocidad produce tres efectos principales:

1. Alta fuerza de corte: el gradiente de velocidad interior del fluido es extremadamente grande, lo que produce una fuerte fuerza de Corte.

2. Efecto agujero: los cambios drásticos en la presión provocan la formación instantánea y la ruptura de microburbujas en el líquido, produciendo fuertes ondas de choque.

3. Efecto de colisión: enEn la cavidad en forma de y, dos chorros de alta velocidad chocan entre sí, produciendo una gran energía.

La combinación de estos efectos puede romper las gotas en niveles de micras o incluso nanómetros, y hacer que la mezcla y la reacción sean extremadamente eficientes y Uniformes.

En tercer lugar, Proceso de preparación de microcápsulas de materiales de cambio de fase por método de microchorro

La tecnología de microchorro generalmente no completa todo el proceso de microencapsulación solo, sino que actúa comoEmulsiónyPolicondensaciónEl equipo clave en el paso, combinado con el proceso de polimerización química. Un proceso típico es el siguiente:

pasos1: diseño de la fórmula

Material del núcleo: Seleccione los materiales de cambio de fase necesarios, como n - octadecano, n - eicosano, parafina, etc.

Material de pared: selección de materiales poliméricos capaces de formar películas estables. Los comunes son:

1. Melamina- resina de formaldehído: alta dureza y buena densidad, es uno de los materiales de pared comunes.

2. Resina de urea - formaldehído: menor costo.

3. Goma arábiga/ gelatina: material de pared natural para el método de coacervisión.

4. poliuretano、PoliestirenoOtros polímeros sintéticos.

5. Emulsionante: para estabilizar las gotas de emulsión inicial y evitarlas Coalesciencia (fusión).

pasos2: preemulsión

Mezclar el núcleo (material de cambio de fase), el monómero de pared (o preolímero), el emulsionante y el agua para realizar una emulsión inicial a través de una CIZALLA de alta velocidad o un homogeneizador ordinario para formar una emulsión áspera con una amplia distribución del tamaño de las partículas..Emulsión o / w). El objetivo de este paso es proporcionar una alimentación uniforme para el siguiente tratamiento de microchorro.

pasos3: emulsión de microchorro (paso central)

Pasar la emulsión preemultadaHomogeneizador de microchorroBajo la presión establecida (por ejemplo 10000 - 30000 psi) para el tratamiento circular.

Papel:

1. Rotura eficiente: la fuerza de corte y el efecto agujero del microchorro rompen grandes gotas de material de cambio de fase en gotas de tamaño uniforme y pequeñas.

2. Homogeneización: obtención de nanómetros más monodispersos y estables/ emulsión submicron.

3. Promoción de la respuesta de la interfaz: fuerte efecto de mezcla y micromezcla, haciendo que los monómeros de pared en la fase de agua se mezclen con el aceiteEl contacto completo de la interfaz de agua sienta una base sólida para la posterior polimerización de la interfaz o polimerización in situ.

Este paso es la clave para obtener microcápsulas de tamaño de partícula uniforme y alto rendimiento.

pasos4: reacción de polimerización

Transferir la emulsión fina tratada con microchorro al reactor a una temperatura controlada,La reacción de polimerización se realiza a un pH y una velocidad de agitación.

Para la polimerización in situ: por calentamiento o ajustepH， Iniciar la polimerización de monómeros de pared en la superficie de las gotas del núcleo para formar una cáscara de pared completa.

Para la polimerización de la interfaz: por lo general, es necesario agregar el segundo monómero de reacción a la fase de agua, y los dos monómeros se polimerizan en la interfaz de gotas del núcleo.

pasos5: reprocesamiento

Una vez finalizada la reacción, se obtiene el polvo final de microcápsula de material de cambio de fase mediante filtración, centrifugación, lavado y secado (generalmente liofilización para mantener la estructura).

4, Ventajas de la tecnología de microchorro

En comparación con los métodos tradicionales (como la agitación mecánica y la emulsión ultrasónica), la tecnología de microchorro tiene ventajas significativas en la preparación de microcápsulas:

1. Tamaño de partícula uniforme y fuerte controlabilidad: puede preparar microcápsulas con muy buena dispersión única, y la distribución del tamaño de las partículas es extremadamente estrecha. Al ajustar la presión de operación y el número de tratamientos, se puede controlar con precisión el tamaño de la microcápsula final.

2. Alta eficiencia de sellado: las gotas de emulsión formadas son pequeñas y estables, lo que proporciona una plantilla ideal para la deposición uniforme del material de pared, mejorando así la tasa de encapsulamiento del material del núcleo.

3. El material de pared es denso y las propiedades son estables.: la mezcla intensa hace que los monómeros de pared se distribuyan más uniformemente en la interfaz, y la cáscara de pared formada es más densa y robusta, lo que evita eficazmente las fugas del núcleo y mejora la estabilidad del ciclo térmico.

4. Buena reproducibilidad del proceso: como proceso mecánico, los parámetros (presión y flujo) del microchorro son fáciles de controlar con precisión, lo que garantiza una alta consistencia entre lotes.

5. Alta eficiencia y fácil amplificación: la velocidad de procesamiento es rápida y el efecto de amplificación desde el laboratorio hasta la producción industrial es pequeño.

V, Área de aplicación

Las microcápsulas de materiales de cambio de fase de alto rendimiento preparadas son ampliamente utilizadas en:

1. Ahorro de energía en edificios: mezclar en paneles de yeso, hormigón o pintura para el ajuste de temperatura.

2. Textiles y prendas de vestir: desarrollo de textiles inteligentes de regulación de temperatura..Outlast ® La tecnología es un ejemplo famoso).

3. Gestión térmica de dispositivos electrónicos: como relleno de materiales compuestos conductores de calor, se utiliza para absorber el calor de pulso generado por el chip.

4. Transporte de la cadena de frío de alimentos y medicamentos: como material de aislamiento térmico para mantener la temperatura estable.

5. Sistema de almacenamiento de calor solar: almacenar energía térmica y liberarla cuando sea necesario.

Resumen

A través de su principio hidrodinámico único de alta presión, la tecnología de microchorro proporciona un método para la preparación de microcápsulas de materiales de cambio de fase de alto rendimiento.Medios extraordinarios de emulsión. No solo logra la homogeneización del tamaño de las partículas de las microcápsulasEl "arma afilada" es un proceso clave para mejorar la tasa de sellado, la estanqueidad y la estabilidad térmica de las microcápsulas. Con la mejora continua de los requisitos de rendimiento de las microcápsulas, la aplicación de la tecnología de microchorro en este campo será cada vez más amplia y profunda.