микрокапсулирование

МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЕ

заключение небольших количеств вещества в оболочку пленкообразующего материала (микрокапсулу); один из видов капсулирования. Содержимое микрокапсул может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии и представлять собой индивидуальное вещество или смесь; размер микрокапсул — от долей мкм до неск. мм; содержание капсулируемого вещества 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 свойств образующего ее вещества — 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 растворов пленкообразующего вещества, 2) из расплавов пленкообразующего вещества, 3) в результате полимеризации или поликонденсации низкомол. веществ на поверхности капсулируемого вещества.

В первом случае капсулируемое вещество диспергируют в растворе полимера, а затем, изменяя температуру или pH среды, испаряя часть растворителя или вводя осадитель для пленкообразующего, выделяют из раствора фазу, обогащенную полимером. Мелкие капли этой фазы отлагаются на поверхности капсулируемых частиц, образуя сплошную оболочку, которая затвердевает при понижении температуры, удалении растворителя, 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 растворителей из оболочки микрокапсул. М. из раствора осуществляют в аппаратах с мешалками, распылит. камерах, а также в псевдоожиженном слое, образуемом частицами капсулируемого вещества.

Во втором случае капсулируемое вещество и термопластич. материал (или воск) диспергируют в нагретой жидкой среде (напр., в вазелиновом масле или парафине) или формуют в виде капли полимера, содержащей капсулируемое вещество, с помощью спец. устройств (типа "труба в трубе" или пер-форир. ротора); при этом частицы капсулируемого вещества обволакиваются расплавом, который при охлаждении затвердевает, образуя пленку.

При М. в результате поликонденсации один из сомо-номеров растворяют в органическом растворителе, другой — в воде. В одной из фаз диспергируют капсулируемое вещество; 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 поверхности частиц капсулируемого вещества в присутствии 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 вещество диспергируют в среде инертного газа и подают в газовый поток, содержащий микрокапли расплава полимера или пары мономера, способного к полимеризации в присутствии катализатора. При этом обычно используют мономеры, отличающиеся большой упругостью паров и высокой реакц. способностью; катализаторы — газообразные соединения. Иногда частицы капсулируемого вещества и пленкообразующего материала (расплава) заряжают разноименными электростатич. зарядами.

Высвобождение капсулируемого вещества из оболочек может происходить при их мех. разрушении (раздавливании, истирании, ультразвуковом воздействии, разрыве изнутри парами или газообразными веществами, выделяющимися при изменении внеш. условий), растворении оболочек или в результате диффузии капсулируемого вещества через стенку микрокапсулы.

М. позволяет длительно хранить реакционноспособные, неустойчивые или быстро портящиеся вещества, осуществлять регулируемое введение реагентов в хим. реакции, безопасно работать с токсичными веществами и придавать жидким веществам 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, растворители, щелочи, углеводородные топлива и масла, разл. лек. препараты, ароматич. добавки к пищ. продуктам и косметич. средствам, 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}