Microîncapsularea este procesul de încapsulare a particulelor mici dintr-o substanță într-o înveliș subțire a unui material filmogen. [1] [2]
Ca rezultat al microîncapsulării, se obține un produs sub formă de microcapsule individuale , cu dimensiuni variate de la fracțiuni de micron la sute de microni. Substanța de încapsulat, numită conținutul microcapsulelor, substanță activă sau de bază, formează miezul microcapsulelor, iar materialul de încapsulare constituie materialul învelișurilor. Învelișurile îndeplinesc funcția de a separa particulele uneia sau mai multor substanțe între ele și din mediul exterior până în momentul utilizării. [2]
Componenta principală a microcapsulelor - substanța încapsulată - poate fi în orice stare de agregare - lichidă, solidă sau gazoasă. Metodele existente oferă posibilitatea de microîncapsulare atât a materialelor liofile, cât și a celor liofobe.
Până în prezent, a fost efectuată microîncapsularea metalelor, diferitelor substanțe chimice (hidruri, săruri acide, baze, multe clase de compuși organici - atât monomerici, cât și cu greutate moleculară mare), care sunt catalizatori, stabilizatori, plastifianți, uleiuri, combustibili lichizi și solizi, solvenți, coloranți, insecticide, pesticide, îngrășăminte, medicamente, parfumuri, aditivi alimentari și fibre, precum și enzime și microorganisme. [1] [3] <
Conținutul microcapsulelor poate include un material de umplutură inert, care este mediul în care substanța a fost dispersată în timpul microîncapsulării sau necesar pentru funcționarea ulterioară a substanței active. [2]
Metodele de microîncapsulare existente pot fi împărțite în trei grupuri principale.
Primul grup este metodele fizico -chimice , care includ coacervarea, precipitarea fără solvent, formarea unei noi faze cu o schimbare a temperaturii, evaporarea unui solvent volatil, solidificarea topiturii în medii lichide, substituția extracției, uscarea prin pulverizare și adsorbția fizică.
Al doilea grup include metode chimice : formarea unei noi faze prin reticulare a polimerilor, policondensare și polimerizare.
În cele din urmă, a treia grupă este metodele fizice : pulverizarea în pat fluidizat, extrudarea și condensarea vaporilor.
O astfel de clasificare, care se bazează pe natura proceselor care au loc în timpul microîncapsulării, este destul de arbitrară. În practică, este adesea folosită o combinație de metode diferite.
Pe lângă metodele de mai sus, trebuie menționată și metoda de microîncapsulare a aerosolilor, care poate fi atribuită atât grupului al doilea, cât și al treilea, deoarece se poate baza atât pe procese chimice, cât și pe fenomenele de coalescență fizică a particulelor. [2]
Atunci când se determină cea mai potrivită metodă pentru fiecare caz specific, acestea pornesc de la proprietățile date ale produsului final, costul procesului și mulți alți factori. Cu toate acestea, alegerea metodei este determinată în principal de proprietățile substanței originale încapsulate.
O caracteristică importantă a metodelor de microîncapsulare este dimensiunea microcapsulelor rezultate. Pe această bază, se disting cel mai clar metodele, în care materialul filmogen al cochiliilor este o topitură în timpul formării microcapsulelor și metode bazate pe separarea fazelor în medii lichide (gazoase).
Primul grup de metode asigură producerea de capsule de dimensiuni medii și mari (până la câțiva mm), al doilea - microcapsule variind ca dimensiune de la câteva până la sute de microni. Cele mai mici microcapsule pot fi obținute prin coacervare (de la 1 µm la 1 mm), coagulare electrostatică (de la fracțiuni de µm la 20 µm), polimerizare în emulsii și suspensii (de la 1 µm la câțiva mm) sau uscare prin pulverizarea unei dispersii ( emulsie) (până la 500 µm). Capsulele de dimensiuni mari (de la 100 microni la câțiva mm) se obțin cu ajutorul centrifugelor, extruderelor și în pat fluidizat.
Trebuie remarcat faptul că aceste din urmă metode asigură cel mai scăzut conținut al fracției de praf, dar conținutul de substanță principală în microcapsule este de obicei mai mic decât în produsele obținute prin polimerizare (policondensare) sau alte metode în fază lichidă. [1] [2]
În prezent, una dintre cele mai populare metode de creare a microcapsulelor este depunerea strat-cu-strat a polielectroliților (LbL, tehnica strat-cu-strat).
Domeniile de aplicare pentru produsele microîncapsulate sunt extrem de numeroase. Astăzi este dificil de a numi o ramură a economiei în care microcapsulele nu și-ar găsi aplicație sau eficacitatea utilizării lor nu ar fi evidentă sau dovedită în mod fundamental. [2] [3] Ultimii ani au fost caracterizați de o extindere a gamei de produse microîncapsulate fabricate de industrie. Acest lucru se aplică materialelor celulozice, materialelor de umplutură pentru mase polimerice de turnare (fibre și microsfere goale), materialelor adezive, componentelor compozițiilor polimerice (catalizatori, inițiatori, monomeri, polimeri și solvenți), coloranți, substanțe magnetice, furaje, insecticide, îngrășăminte, cosmetice. produse , produse chimice de uz casnic, enzime, materiale fotografice etc. În prezent, gama de domenii de utilizare practică a materialelor microîncapsulate este foarte mare - de la îngrijirea sănătății la cercetarea spațială. [1] [2]