Способ получения микрокапсул

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соитз Советских

Социалистических

Республик

< 11 608549 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.05.76 (21) 2356241/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень М 20 (45) Дата опубликования описания 18,05.78 (51) М. Кл. В 01J 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 677.042.41 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. С, Вилесова, А. С. Штейнберг, В. Е. Гулии, Е, П. 1ончаров, М. С. Босенко и Э. В. Розенберг (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКАПСУЛ

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 огнегасящего вещества не достигает предпламенной зоны горения. Поэтому в последнее время большое внимание было уделено созданию огнегасящих составов, содержащих фреоны в микрокапсулированном виде.

Известен способ полу.чения микрокапсул с закапсулированными фреонами с температурой кипения при атмосферном давлении

40 С (11. Применение таких составов дает значительное повышение эффективности пожаротушения ввиду резкого сокращения непроизводительных потерь огнегасящего вещества. Больший интерес представляет возможность использования в целях подавления огня микрокапсулирова нных низко кипящих фреонов, например фреона 12В 1 т. кип.—

3,8 С/1 мм рт. ст.

Также большой интерес представляет возможность микрокапсулирования сжиженных горючих газов, что может позволить осуществлять транспортировку и хранение послед5 них без использования металлоемких резервуаров и баллонов высокого давления.

Известен способ получения микрокапсул, содержащих жидкое ядро, контактированием капсул с легколетучей жидкостью, прп

1п котором происходит заполнение микрокапсул легколетучей жидкостью (2).

Известен также способ получения микрокапсул путем эмульгирования нерастворимого материала — легколетучих жидкостей н

15 сжиженных газов в водном растворе желатины с последующим отвержденпем, о:лаждением и фиксацией (31.

Недостаток этого способа заключается в проведении всех операций при атмосферном давлении, что не позволяет капсулировать жидкости, имеющие температуру кипения при атмосферном давлении ниже 40 С, т. с. ниже температуры, при которой осуществляется стадия эмульгировання.

Следует отметить, что ни один из указанных способов не позволяет капсулировать легколетучие жидкости и сжиженные газы так, чтобы микрокапсулы с типичной сте30 пенью заполнения 0,9 — 0,95 пе разрушались

608549 при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Целью изобретения является способ, позволяющий получать стабильные при атмосферном (и ниже) давлении и температуре до

40"(; микрокапсулы, содержащие в качестве материала ядра легколетучие жидкости с температурой кипения при атмосферном давлении ниже 20"С и сжиженные газы, т. е. предотвращающие вскипание капсулируемого вещества.

Это достигается описываемым способом получения микрокапсул, состоящим в эмульгировании HppBcTBoprrivror материала — легколетучих жидкостей и сжиженных газов в водном растворе желатины с последующим отыерждением и фиксацией капсул.

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

Полученные микрокапсулы сохраняют материал ядра в метастабильном жидком агрегатном состоянии при температурах, на 30 С и более превышающих точку кипения капсулируемого ыещестыа при атмосферном давлении. 1 ереход 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 пара, достаточное для разрушения оболочки. жидкость мгноыенно вскипает с диспергированием.

il р и м ер 1. Проводят микрокапсулировапие фреона 12В1, имеющего температуру кипения при атмосферном давлении — 3,8"С.

Зависимость давления паров от температуры.

Температура, С Давление, атм

0 1,27

29 2,6б

40 4,90 б0 8,11

80 12,4

100 18,2

В аппарат загружают 130 мл 5 /о-ного водного раствора желатины, затем подают фреон

12Б 1 в количестве 70 мл, Реакционный объем аппарата нагревают до 40 — 45 С, пропуская воду через специальную рубашку из термостата. Давление в реакторе 5 — 5,5 атм.

Затем посредством четырехлопастной мешалки фреон 12В 1 эмульгируют в растворе желатины 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

60 б5

18 — 24 С (давление в реакторе 3 атм) в течение 2 ч добавлением 8 мл формалина (рН среды добавлением 3 мл 4 -ного водного раствора NaOH доводят до 9 — 11).

Затем для повышения непроницаемости оболочек и предотвращения слипаемости последних при сушке в аппарат при перемешиьании последовательно подают 8 мл формалина, 30 мл 15/о-ного водного раствора ргзорцина и 70 мл 10 "/О-ного водного раствора

HqSOq, причем растворы резорцина и HqS0 дозируют по каплям (рН среды изменяется с 9 — 11 до 1,1 — 1,2) .

Температуру в реакционном объеме поддерживают в пределах 28 — 32 С (давление в реакторе 3,5 — 4 атм) .

Затем проводят заключительные стадии процесса: фильтрацию, промывку водой и сушку полу ченных микрокапсул (давление 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 превышает 5 "/o

Пример 2. Аналогично осуществляют микрокапсулиров ание сжиженного бутана, имеющего температуру кипения при атмосферном давлении 0,5 С.

В отличие от примера 1 микрокапсулирование проводят во взрывобезопасном ðåàêторе, В результате получаются желатиновые микрокапсулы, содержащие жидкий бутан.

Свойства этих микрокапсул аналогичны свойствам микрокапсул, описанных в примере 1.

Пример 3. В аппарат загружают 90 г

ll /о-ного водного раствора желатины, подают 50 мл фреона 12В 1. Реакционный аппарат нагревают до 40 — 42 С, давление в реакторе поддерживают в интервале 5 — 15 атм.

Затем фреон 12В 1 эмульгируют и приливают 90 г 11 /о-ного раствора гуммиарабика, добавляют 300 мл воды и 14 /о-ного раствора

СН СООН, Смесь охлаждают до 25"C (давление в реакторе поддерживают 3,3—

13,3 атм). Затем быстро охлаждают до 10"С (давление 2 — 12 атм). В результате происходит образование желатино-гуммиарабиковой оболочки. После этого проводят упрочнение оболочки, фильтрацию, промывку водой и сушку 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

12В1 проводят по примеру 1, Отличие заключается в том, что в аппарате поддерживают давление на стадии эмульгирования

608549

Формула изобретения

Составитель P. Вакар

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Никольская

Корректоры: P. Беркович и Т. Добровольская

Заказ 803/10 Изд. М 443 Тираж 964

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

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

Предложенный способ м икр окапсуляции 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 микрокапсулированных горючих газов позволяет использовать их для транспортировки и хранения легкую негерметизированную тару (в том числе пленочнополимерную) взамен тяжелых толстостенных металлических баллонов.

Способ получения микрокапсул путем эмульгирования легколетучих жидкостей и

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

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

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 1чоо 3317433, кл. 252 — 316, опублик. 1967.

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

20 3. Патент США Кв 2800458, кл. 252 — 316, опублик. 1957.