Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В ходе эксперимента гербицид (ацетохлор) вколичестве 7 мл и материал оболочки (полистирол) в количестве 50 мграстворяли 20 мл хлороформа (фаза А). Растворение осуществляли приперемешивании и нагреве в термостатируемом стакане в течение 1 часа.Параллельно на водной бане готовили фазу Б, которая представляла собой 50мл 2%-го (масс.) водного раствора стабилизатора – поливинилового спирта.Фазы А и Б эмульгировали с помощью гомогенизатора в течение 5 мин.
при3000 об./мин. Затем на роторном испарителе при 40 ˚Сиз системы подвакуумом в течение 30 мин. удаляли хлороформ. Микрокапсулы отделяли отматочника при помощи центрифугирования, затем дважды промывали от108остатков ПВС, снова центрифугировали и сушили на фильтровальной бумагена воздухе.Данный способ отличается относительной простотой выполнения, нополученные микрокапсулы имели неплотную рыхлую оболочку и слипалисьдаже после промывания и сушки.Микрокапсулированиепорошкагербицида-2-Хлор-4,6-бис (этиламино)-1,3,5-триазина (торговое название Симазин) проводилисогласно способу, описанному [105]. Предварительно готовили раствор 50 мгмикрокапсулируемого вещества,10 мг тиомочевины, 50 мг эмульгатораAlkamulsOR/36 в 10 мл воды, получая золь капсулируемого вещества.
Затемпоследовательно при обработке ультразвуком(амплитуда – 80%, общее времяобработки 3 мин, длительность импульса 9 сек., время между импульсами 5сек.) вводили в систему водный 10%-й раствор полиэтиленимина (5 мл),водный 15%-й раствор азотнокислого серебра (7 мл) и водный солянокислыйраствор меламиноформальдегидной смолы (5 мл). Введение компонентовосуществляли через 15 минут. Азотнокислое серебро взаимодействует ссоляной кислотой с образованием мелкодисперсных частиц хлористогосеребра [105]. На частицах хлористого серебра адсорбируется золькапсулируемоговеществасодновременнымобволакиваниеммеламиноформальдегидной смолой, выделяемой в процессе обменнойреакции между азотнокислым серебром и соляной кислотой [105].Полученные частицы отделяли центрифугированием при 3000 об./мин., затемсушили на воздухе.В результате получали водную дисперсию микрокапсул с оболочкой измеланиноформальдегидной смолы.
К недостаткам способа необходимоотнести низкий выход продукта, т.е. малое количество микрокапсул нафинальной стадии процесса.С учетом существенных недостатков перечисленных выше способов,качестве основного метода получения микрокапсулированного продукта былвыбран метод «экстракции/испарения растворителя» [52] (рис. 3.10), при109которомполимерныеорганическихмикросферырастворовполучаютполимероввпутемводныхдиспергированиярастворахПАВ,споследующим удалением растворителя из частиц эмульсии.В работе [51] рассмотрен метод, в котором в качестве органическойфазыиспользованрастворсополимераметилметакрилатасбутилметакрилатом в хлористом метилене (2-5% мас.), а в качестве воднойфазы используется раствор поливинилового спирта (0,5-3% мас.).Рис. 3.10. Схема микрокапсулирования методом «экстракции/испарениярастворителя» [45].В предложенном способе процесс ведут с использованием проточныхмикрореакторов – миниатюрных Т- или Y-образных узлов, обеспечивающихдиспергирование раствора полимера за счет потока другой фазы (водногораствора ПАВ).
Полученные данным способом микрокапсулы имеют узкоераспределение по размерам, а также широкие возможности варьированияразмеров капсул и распределения по размерам за счет изменения параметровведения процесса. Метод осуществим и без использования системымикрореакторов, с применением общедоступной лабораторной техники.3.2.2.
Исходные вещества1.Полистирол марки PS 143 E, производитель BASF.2.ПоливиниловыйChangChunPetrochemicalCo.спирт,Mw=40кДа,производитель1103.Этилацетат, х.ч., производитель «Компонент реактив».4.Хлороформ, х.ч., производитель «База № 1 Химреактивов».5.Хлорпирифос, к. э., производитель Нуфарм.6.Вода дистиллированная7.ПАВ торговой марки AlkamulsOR/36, производитель Rhodia.8.ПАВ торговой марки Atlox4838b, производитель Croda.3.2.3. Методика экспериментаВ качестве объекта микрокапсулирования был выбран инсектицид наосноведействующеговеществахлорпирифос.Микрокапсулированиепрепарата позволит увеличить продолжительность его действия за счетзамедленного выделения активного компонента из микрокапсул принепосредственномприменении.Такжезаключениевмикрооболочкупрепятствует летучести вещества, при этом снижается риск негативноговлияния инсектицида на слизистую оболочку глаз и кожный покров человекапри распылении.Схема установки микрокапсулирования представлена на рис.
3.11.Процесспроводиливнесколькостадий.Напервомэтапевтермостатируемом стакане 3 готовили водный раствор поливиниловогоспирта при перемешивании (200 об./мин.) и небольшом нагреве (50°С), втечение 2-х часов. Параллельно с приготовлением водного раствора готовилимасляную фазу: на магнитной мешалке при нагревании (50°С) материалоболочки - полистирол - растворяли в органической фазе, пригодной дляэкстракции-этилацетателибохлороформе.Общаядлительностьприготовления масляной фазы - 1 час. Далее в раствор полистирола вводилидействующее вещество - хлорпирифос. На втором этапе при интенсивномперемешивании (300 об./мин.) с использованием верхнеприводной мешалкик охлажденной до 3-4˚С водной фазе по каплям добавляли растворполистирола с д.
в. Соотношения компонентов и влияние варьированияколичества ПАВ, д. в. и полистирола представлены в табл. 3.2.111Рис. 3.11. Схема установки микрокапсулирования. 1 - двигатель мешалки; 2 –крышка термостатируемого стакана; 3 – термостатируемый стакан; 4 –рубашка стакана; 5 – мешалка.Образующиесямикрокапсулывыдерживалиприкомнатнойтемпературе в течение 3-4 часов до получения суспензии, затем осаждали нацентрифуге при 3000 об./мин.
и концентрировали до необходимого значения.Оценку размера частиц проводили на лазерном анализаторе Beckman Coulter13320. Полученные микрокапсулы имели правильную сферическую форму.Эффективность микрокапсулирования определяли "прямым" способом[39]. "Косвенный" метод не использовали из-за возможного наличия вматочномраствореостатковорганическогорастворителяхлороформа/этилацетата, что вносит погрешность в определение количествад. в. Навеску микрокапсул массой 50 мг растворяли в 10 мл хлороформа втечение 30 минут при перемешивании на магнитной мешалке в закрытойемкости.
Затем с помощью лабораторного рефрактометра ИРФ-454Б2Мопределяли концентрацию действующего вещества в полученном растворе.Для этого использовали предварительно подготовленную калибровочнуюкривую показателей преломления растворов указанного эфира в хлороформе.112Перед измерением пробу дважды пропускаличерез двойнойслойфильтровальной бумаги, чтобы отделить крупные частицы полистирола.Ввиду мутности раствора измерение проводили в отраженном свете. Послеопределения количества выделившегося при растворении д.
в. и, зная егоисходнуюмассу,рассчитывалиэффективностьмикрокапсулированиясогласно формуле (3.5). Результаты расчета также представлены в табл. 3.2.3.2.4. Анализ результатовДанные о среднем размере частиц и полидисперсности приведены втабл. 3.2. Диаграммы РЧР представлены на рис. 3.12.Анализ варьирования соотношения компонентов позволяет заключить,что увеличение количества действующего вещества приводит к укрупнениюмикрокапсул, увеличение количества полистирола приводит также ксущественнобольшемуполидисперсности.образованиюВероятно,коагулюмаувеличениеиувеличениюколичестваполистироласпособствует образованию микрокапсул меньшего размера без включенноговещества.
Увеличение количества стабилизатора эмульсии – поливиниловогоспирта – приводит к уменьшению капель микроэмульсии, а, следовательно,размера микрокапсул, но, как показали исследования, незначительно влияетна полидисперсность микрокапсул. Нерастворимый в воде, полимеросаждался на поверхности образующихся микрокапель эмульсии, образуямикрокапсулы с раствором органической фазы внутри. Низкая температураводной фазы понижает летучесть органического растворителя, тем самымпрепятствуя разрыву еще не сформировавшейся на начальных стадияхпроцесса полистирольной оболочки.В перспективы развития данного способа входят биологическиеисследования микрокапсул, уменьшение количества выпадающего в раствори осаждающегося на поверхности мешалки в виде коагулюма полистирола, атакже повышение эффективности микрокапсулирования с определениемоптимальных параметров процесса.113Табл. 3.2.
Рецептура микрокапсулирования и характеристики полученныхмикрокапсулРецептура микрокапсулирования№серииОрганическая фазаХарактеристики частицВодная фазаСреднийдиаметрчастиц,мкмЭффективностьмикрокапсулирования, %Хлорпирифос,масс.ч.Этилацетат,масс.ч.Полистирол,масс.ч.Поливиниловыйспирт,масс.ч.Вода,масс.ч.Полидисперсность12100,40,25501,45758,422100,40,40501,555,558,034150,40,25501,47958,142100,70,25502,308,5коагулюм57,5бавгРис.
3.12. Распределение микрокапсул по размерам. Соотношениекомпонентов при микрокапсулировании представлено в табл. 3.2;а – серия 1; б - серия 2; в – серия 3; г – серия 4.Практическаязначимостьпроведенныхэкспериментовмикрокапсулированию средства защиты растений подтвержденапоактомпередачи научно-технической документации, полученном нами от ООО«Доктор Фармер Рус».1143.3.Применение водных эмульсий органических веществ для полученияпростейших промышленных ВВ (типа гранулитов (игданитов)) наоснове непористой аммиачной селитрыГранулированная аммиачная селитра, дополненная специальнымиорганическими добавками, успешно применяется какпромышленноевзрывчатое вещество. Наиболее распространенные составы с содержаниемжидкого топлива ок.
6% и нитрата аммония ок. 94% - гранулиты (игданиты),пропитки гранул отработанным машинным маслом с угольной пылью(игданит У) [3, 13, 14]. При этом, использование непористой аммиачнойселитры малоэффективно, т.к. органическое вещество плохо впитываетсягрануламиинеобеспечиваетнеобходимогодлявзрыванулевогокислородного баланса [13, 14]. По этой причине в России и за рубежомпроизводится пористая аммиачная селитра (ПАС).
При этом отмечается, чтопроизводство ПАС с улучшенными характеристиками – удерживающей ивпитывающей способностью, прочностью, устойчивостью к термическимциклам нагрев-охлаждение – достаточно дорого и трудоемко [13, 14].Для решения указанных выше задач проведены эксперименты попропитке непористой аммиачной селитры водной эмульсией дизельноготоплива (ДТ), а также водной эмульсией машинного масла с содержаниемугольной или алюминиевой пыли, с различным соотношением в эмульсииводной и масляной фаз. При этом предполагается, что микронный диапазонразмеров обеспечит проникновение компонентов эмульсии в мельчайшиепоры гранул и повышение впитывающей и удерживающей способностей поорганическому веществу непористой аммиачной селитры, а абсорбциянеобходимого количества нефтепродукта позволит получить взрывчатоевещество с приемлемым балансом окислитель-горючее.Водную эмульсию готовили по методике, описанной в главе 2, сиспользованием в качестве эмульгаторов AlkamulsOR/36 и 4838B, взятых вравном соотношении, в количестве 25% масс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
