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Mikroverkapselung

Chemische Verfahren

Von den chemischen Verfahren der Mikroverkapselung werden im Weiteren die Phasenseparationsmethode (Koazervation) und Grenzflächenreaktionen beschrieben.

Koazervation

Der Vorgang der Koazervation wird hervorgerufen, wenn die Löslichkeit eines oder mehrerer makromolekularer Stoffe im Lösungsmittel (Dispersionsflüssigkeit) durch geeignete Maßnahmen herabgesetzt wird, z.B. durch Temperaturänderung, Veränderung des pH-Wertes, Zugabe von dehydratisierenden Salzen (Aussalzen) oder dehydratisierenden Substanzen wie Alkoholen.

Mikroverkapselung durch Koazervation vollzieht sich üblicherweise in vier Schritten (Abb. 1) :

Verteilung:
Das zu verkapselnde wasserunlösliche Kernmaterial wird in der wässrigen Dispersionsflüssigkeit als Suspension oder Emulsion verteilt. In der Dispersionsflüssigkeit sind in der Regel das Wandmaterial und Schutzkolloide gelöst. Das Wandmaterial liegt z.B. in Form kleinerer Aminoplast-Einheiten vor, so genannten Oligomeren. Das Schutzkolloid verhindert, dass sich die Öltröpfchen der Emulsion wieder in einer einzelnen Phase abscheiden.
Phasentrennung:
Das gelöste Wandmaterial wird durch geeignete Maßnahmen als Koazervat in flüssiger Form auf der Oberfläche der Öltröpfchen abgeschieden (partielle Desolvatation).
Umhüllung:
Das konzentrierte flüssige Wandmaterial umschließt die zu umhüllenden Teilchen.
Verfestigung:
Das flüssige Wandmaterial wird durch geeignete Maßnahmen verfestigt: Die Aminoplast-Oligomere vereinigen sich zu einem Polymer, das die Oberfläche der Kapseln bildet. Die Kapseln sollen danach als einzelne Einheiten vorliegen.

Abschließend wird die Dispersionsflüssigkeit entfernt und die Kapseln werden getrocknet. Das Produkt sollte nun als frei rieselndes Pulver vorliegen.

Abb.1
Die Phasenseparationsmethode (Koazervation)

Grenzflächenreaktionen

Polymerisationen an Grenzflächen können entweder als Polykondensation oder Polyaddition ablaufen. Voraussetzung sind zwei unterschiedliche Monomere, eines gelöst in der wässrigen Phase, das andere gelöst in der lipophilen Phase. An den Grenzflächen der wässrigen und lipophilen Phase reagieren beide Monomere in einer chemischen Reaktion miteinander und bilden schließlich eine Polymerhülle, die das Tröpfchen umschließt. An die Stelle der Öltröpfchen sind Mikrokapseln getreten, die in einer wässrigen Lösung treiben. Die Aufarbeitung zum Pulver gleicht dem der oben erwähnten Koazervation.

Beispiel einer Additionsreaktion
Abb.2
Bildung von Polyurethan

Animationen zu Polykondensationen und Polyadditionen

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