Способ получения микрокапсул Советский патент 1978 года по МПК B01J13/02 

1

Изобретение относится к производству микрокапсул, материал ядра которых находится в жидком агрегатном состоянии.

Известно применение горючих и негорючих легколетучих жидкостей и сжиженных газов в технике. Например, фреоны нашли широкое применение как хладагенты, а также как эффективные средства подавления огня.

Однако применение фреонов для пожаротушения в чистом виде во многих случаях недостаточно эффективно, так как значительная часть огнегасяш,его веш,ества не достигает преднламенной зоны горения. Поэтому в последнее время большое внимание было уделено созданию огнегасяш,их составов, содерл агцих фреоны в микрокапсулированном виде.

Известен способ получения микрокапсул с закапсулированными фреонами с температурой кипения при атмосферном давлении 40°С 1. Применение таких составов дает значительное повышение эффективности пожаротушения ввиду резкого сокраш,ения непроизводительных потерь огнегасяш,его веш,ества. Больший интерес представляет возможность использования в целях подавления огня микрокапс)лированных низкокиняш,их фреонов, например фреона 12В 1 т. кип. - 3,8°С/1 мм рт. ст.

Также большой интерес представляет возможность микрокапсЗлирования сжиженных горючих газов, что может позволить осзодествлять транспортировку и хранение последних без иснользования металлоемких резервуаров и баллонов высокого давления.

Известен снособ получения микрокапсул, содержаш,их жидкое ядро, контактированием капсул с легколетучей жидкостью, при котором происходит заполнение микрокапсул легколетучей жидкостью 2.

Известен также способ получения микрокаисул путем эмульгирования нерастворимого материала - легколетучих жидкостей и сжиженных газов в водном растворе желатины с носледуюш,им отверждением, охлаждением и фиксацией 3.

Недостаток этого способа заключается в

проведении всех операций при атмосферном

давлении, что не позволяет кансулировать

жидкости, имеюш,ие температуру кипения

при атмосферном давленни ниже 40°С, т. е.

ниже темиературы, при которой осуш,ествляется стадия эмульгирования.

Следует отметить, что ни один из указанных способов не позволяет капсулировать легколетучие жидкости и сжиженные газы так, чтобы микрокапсулы с типичной степенью заполнения 0,9-0,95 не разрушались

при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Целью изобретения является способ, позволяющий получать стабильные при атмосферном (и ниже) давлении и температуре до микрокапсулы, содержаш,ие в качестве материала ядра легколетучие жидкости с температурой кипения при атмосферном давлении ниже и сжиженные газы, т. е. предотвращающие вскипание капсулируемого вещества.

Это достигается описываемым способом получения микрокапсул, состоящим в эмульгировании нерастворимого материала - легколетучих л идкостей и сл иженных газов в водном растворе желатины с последующим отверждением и фиксацией капсул.

Отличительными признаками способа является то, что эмульгирование и отверждение микрокапсул проводят при давлении, превыщающем на 0,1-10 атм равновесную упругость пара капсулируемого вещества.

Полученные микрокапсулы сохраняют материал ядра в метастабильном жидком агрегатном состоянии при температурах, на и более превышающих точку кипения капсулируемого вещества при атмосферном давлении. Переход материала ядра из метастабильного в равновесное состояние можно инициировать воздействием тепла, ультразвука и радиоактивного облучения. При инициированном переходе материала ядра из метастабильного состояния в равновесное внутри микрокапсул создается давление насыщенного нара, достаточное для разрущения оболочки. Жидкость мгновенно вскипает с диспергированием.

Пример 1. Проводят микрокапсулироваиие фреона 12В 1, имеющего температуру кипения при атмосферном давлении -3,.

Зависимость давления паров от температуры.

Температура, °СДавление, атм

О1,27

292,66

404,90

608,11

8012,4

10018,2

В аппарат загружают 130 мл 5%-ного водного раствора желатины, затем подают фреон 12В 1 в количестве 70 мл. Реакционный объем аппарата нагревают до 40-45°С, пропуская воду через специальную рубащку из термостата. Давление в реакторе 5-5,5 атм.

Затем посредством четырехлопастной мещалки фреон 12В 1 эмульгируют в растворе л елатины в течение 5 мин. Далее к непрерывно перемешиваемой эмульсии при той же температуре по каплям приливают 20%-ный водный раствор в количестве 160 мл. Полученные вокруг капель фреона 12В 1 жидкие желатиновые пленки отверждают охлаждением реакционного объема до 5-10°С (давление в реакторе 2-2,5 атм), а затем фиксируют при

18-24°С (давление в реакторе 3 атм) в течение 2 ч добавлением 8 мл формалина (рП среды добавлением 3 мл 4%-ного водного раствора NaOli доводят до 9-11). 5 Затем для повыщения непроницаемости оболочек и предотвращения слипаемости последних при сущке в аппарат при перемешивании последовательно подают 8 мл формалина, 30 мл 15%-ного водного раствора реQ зорцина и 70 мл 107о-ного водного раствора П2ЬО4, причем растворы резорцииа и П25О4 дозируют но каплям (рН среды изменяется с 9-11 до 1,1-1,2).

Температуру в реакционном объеме под5 дер кивают в пределах 28-32°С (давление в реакторе 3,5-4 атм).

Затем проводят заключительные стадии процесса: срильтрацию, промывку водой и сущку иолученных микрокапсул (давление Q в реакторе 2,5 атм).

В результате получают желатиновые микрокапсулы, содержащие в качестве материала ядра сжиженный фреон 12В 1, со средним диаметром 400 мкм, степенью заполнения - 0,95. Относительная потеря веса после хранения в течение 1 месяца при температуре 20°С и атмосферном давлении не превыщает5%.

Пример 2. Аналогично осуществляют микрокапсулирование сжилсенного бутана, имеющего температуру кипения при атмосферном давлении 0,.

В отличие от примера 1 микрокапсулирование проводят во взрывобезопасном реакторе.

В результате получаются желатиновые микрокапсулы, содерлсащие л идкий бутан. Свойства этих микрокапсул аналогичны свойствам микрокапсул, описанных в приме0 Р

Пример 3. В аппарат загружают 90 г

11%-ного водного раствора л.елатины, подают 50 мл фреона 12В 1. Реакционный аппарат нагревают до 40-42°С, давление в реакг торе поддерживают в интервале 5-15 атм. Затем фреон 12В 1 эмульгируют и приливают 90 г 11%-ного раствора гуммиарабика, добавляют 300 мл воды и 14%-ного раствора СНзСООН. Смесь охлаждают до (дав„ ление в реакторе поддерживают 3,3- 13,3 атм). Затем быстро охлаждают до (давление атм). В результате происходит образование л елатино-гуммиарабиковой оболочки. После этого проводят упрочнение

g оболочки, фильтрацию, промывку водой и сущку полученных микрокапсул.

Пример 4. Микрокапсулирование легколетучей жидкости фреона 114В 2 (т. кип. 47°С) проводят по примеру 1, за исключением того,. что стадию эмульгирования проводят при 50°С и давлении в аппарате 2 атм.

Пример 5. Микрокапсулирование фреона 12В 1 проводят по примеру 1. Отличие заключается в том, что в аппарате поддерживают давление на стадии эмульгирования

15 атм при 45°С и на стадии отверждения - 12 атм при 5-10°С.

Предложенный способ микрокапсуляции легколетучих жидкостей и сжиженных газов позволяет получать указанные вещества в виде сохраняемых при нормальных условиях микрокапсул. При использовании таких материалов в изделиях и агрегатах противопожарной техники значительно увеличивается эффект подавления огня при существенном снижении веса соответствующих конструкций и резервуаров.

Применение микрокапсулироваиных горючих газов позволяет использовать их для транспортировки и хранения легкую негерметизированную тару (в том числе пленочнополимерную) взамен тяжелых толстостенных металлических баллонов.

Формула изобретения

Способ получения микрокапсул путем эмульгирования легколетучих жидкостей и

сжиженных газов в водном растворе желатины с последующим отверждением и фиксацией капсул, отличающийся тем, что, с целью предотвращения вскипания капсулируемого вещества, процесс эмульгирования и

отверждения микрокапсул проводят при давлении, превышающем на 0,1-10 атм равновесную упругость пара капсулируемого вещества.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3317433, кл. 252-316, опублик. 1967.

2.Патент Англии 1298263, кл. В8С, опублик. 1972.

3. Патент США № 2800458, кл. 252-316, опублик. 1957.