FR3095966A1 - PROCESS FOR PREPARATION OF BIODEGRADABLE MICROCAPSULES AND MICROCAPSULES THUS OBTAINED - Google Patents

PROCESS FOR PREPARATION OF BIODEGRADABLE MICROCAPSULES AND MICROCAPSULES THUS OBTAINED Download PDF

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Abstract

Procédé de fabrication de microcapsules renfermant une substance dite active, procédé dans lequel : on approvisionne une solution aqueuse d’un tensioactif, une phase huileuse comprenant ladite substance active et au moins un premier monomère X, et une phase polaire comprenant au moins un deuxième monomère Y ; on prépare une émulsion de type O/W par ajout de ladite phase huileuse à ladite solution aqueuse du tensioactif ; on ajoute à ladite émulsion O/W ladite phase polaire, pour permettre l’obtention d’un polymère par polymérisation desdits monomères X et Y ; on isole à partir de ce mélange réactionnel lesdites microcapsules comportant une paroi formée par ledit polymère et renfermant ladite substance active ; ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit polymère est un poly(beta-amino ester).Process for manufacturing microcapsules containing a so-called active substance, process in which: an aqueous solution of a surfactant is supplied, an oily phase comprising said active substance and at least one first monomer X, and a polar phase comprising at least one second monomer Y; an O / W type emulsion is prepared by adding said oily phase to said aqueous solution of the surfactant; said polar phase is added to said O / W emulsion, to enable a polymer to be obtained by polymerization of said X and Y monomers; said microcapsules comprising a wall formed by said polymer and containing said active substance are isolated from this reaction mixture; said process being characterized in that said polymer is a poly (beta-amino ester).

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE MICROCAPSULES BIODEGRADABLES ET MICROCAPSULES AINSI OBTENUESMETHOD FOR PREPARING BIODEGRADABLE MICROCAPSULES AND MICROCAPSULES THUS OBTAINED

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente description concerne le domaine des microcapsules, et plus particulièrement les procédés de fabrication de microcapsules en vue d’enfermer des substances actives telles que des huiles essentielles. Plus précisément elle a pour objet une méthode de préparation de microcapsules biodégradables. Cette méthode procède par polymérisation interfaciale de composés multifonctionnels conduisant à des poly(beta-amino ester)s. L’invention concerne également les microcapsules biodégradables obtenues par cette méthode.The present description concerns the field of microcapsules, and more particularly the processes for manufacturing microcapsules with a view to enclosing active substances such as essential oils. More specifically, it relates to a method for preparing biodegradable microcapsules. This method proceeds by interfacial polymerization of multifunctional compounds leading to poly(beta-amino ester)s. The invention also relates to the biodegradable microcapsules obtained by this method.

Etat de la techniqueState of the art

La microencapsulation est un procédé permettant de protéger une substance réactive, sensible ou volatile (appelée ici « principe actif ») dans une capsule dont la taille peut varier du nanomètre au micromètre. Le cœur de la capsule est donc isolé de son environnement extérieur. Cela permet de retarder son évaporation, son relargage ou sa détérioration ; il existe de nombreuses applications qui exploitent ces effets techniques lorsque les microcapsules sont incorporées dans une formulation complexe ou appliquées sur un produit.Microencapsulation is a process making it possible to protect a reactive, sensitive or volatile substance (called here “active principle”) in a capsule whose size can vary from nanometer to micrometer. The core of the capsule is therefore isolated from its external environment. This makes it possible to delay its evaporation, its release or its deterioration; there are many applications that exploit these technical effects when the microcapsules are incorporated into a complex formulation or applied to a product.

A titre d’exemple, les microcapsules peuvent servir pour répandre de manière contrôlée le principe actif qu’elles renferment, qui peut notamment être un actif biocide, un insecticide, un désinfectant, ou une fragrance ; cela peut se faire par diffusion à travers la paroi ou sous l’influence d’une force externe qui rompt la paroi. Dans certaines applications la libération du principe actif se fait sous l’influence d’une force externe qui casse la paroi des microcapsules ; ainsi on peut libérer une colle (voir par exemple WO 03/016369 – Henkel), un réactif (voir par exemple WO 2009/115671 – Catalyse).By way of example, the microcapsules can be used to spread in a controlled manner the active principle that they contain, which can in particular be a biocidal active ingredient, an insecticide, a disinfectant, or a fragrance; this can be done by diffusion through the wall or under the influence of an external force which breaks the wall. In certain applications, the release of the active principle takes place under the influence of an external force which breaks the wall of the microcapsules; thus one can release a glue (see for example WO 03/016369 - Henkel), a reagent (see for example WO 2009/115671 - Catalysis).

Dans d’autres applications, le contenu de la microcapsule ne peut pas s’échapper mais son changement de couleur sous l’effet d’une variation de température (thermochromie) ou d’irradiation UV (photochromie) est visible de l’extérieur (voir par exemple WO 2013/114 025 – Gem Innov, ou WO 2007/070118 – Kimberly-Clark, ou EP 1 084 860 – The Pilot Ink Co.).In other applications, the contents of the microcapsule cannot escape but its color change under the effect of a variation in temperature (thermochromy) or UV irradiation (photochromy) is visible from the outside ( see for example WO 2013/114 025 – Gem Innov, or WO 2007/070118 – Kimberly-Clark, or EP 1 084 860 – The Pilot Ink Co.).

Il existe plusieurs techniques pour préparer des microcapsules. Les principales sont l’atomisation (en anglais : « spray-drying »), la polymérisation interfaciale, l’évaporation de solvant, l’auto-assemblage de polymères par la technique Layer by Layer (LbL) et la préparation de colloïdosomes. Toutes ces techniques permettent d’obtenir des microcapsules stables d’un diamètre moyen de 10 μm. La polymérisation interfaciale est néanmoins la technique prépondérante car elle permet la préparation rapide et en une seule étape de microcapsules dont la paroi est suffisamment solide pour que celles-ci soient isolées et ainsi être utilisés dans de nombreuses applications.There are several techniques for preparing microcapsules. The main ones are atomization (in English: "spray-drying"), interfacial polymerization, solvent evaporation, self-assembly of polymers by the Layer by Layer (LbL) technique and the preparation of colloidosomes. All these techniques make it possible to obtain stable microcapsules with an average diameter of 10 μm. Interfacial polymerization is nevertheless the predominant technique because it allows the rapid preparation and in a single step of microcapsules whose wall is strong enough for them to be isolated and thus be used in many applications.

La formation des microcapsules par polymérisation interfaciale se fait habituellement en 4 étapes : (i) Préparation d’une première phase contenant le principe actif (par exemple une huile essentielle) et un monomère organosoluble ; (ii) Formation d’une émulsion par dispersion de première phase dans un milieu aqueux contenant le tensioactif, et qui représente la deuxième phase ; (iii) Addition du monomère hydrosoluble dans la deuxième phase ; (iv) Formation et maturation de la membrane par réaction des monomères par polycondensation à l’interface.The formation of microcapsules by interfacial polymerization is usually done in 4 steps: (i) Preparation of a first phase containing the active principle (for example an essential oil) and an organosoluble monomer; (ii) Formation of an emulsion by dispersion of the first phase in an aqueous medium containing the surfactant, and which represents the second phase; (iii) Addition of the water-soluble monomer in the second phase; (iv) Formation and maturation of the membrane by reaction of monomers by polycondensation at the interface.

Plusieurs familles de polymère sont classiquement utilisées pour fabriquer la paroi des microcapsules (Perignon, C. et al., Journal of Microencapsulation 2015, 32 (1), 1–15), comme les polyamides (PA), les polyurethanes (PU) ou les polyurées. L’élaboration des parois des microcapsules en PA utilise en général des monomères du type diamine (hexamethylène diamine par exemple) et chlorure d’acyle (le chlorure de sebacoyle par exemple), tandis que celles en PU fait appel à des monomères du type di-isocyanate (HDI, IPDI etc.) et diols. Dans le cas des polyurées, on utilise des monomères du type di-isocyanate et diamine ou des di-isocyanates seuls dont l’hydrolyse à l’interface produit les amines permettant la synthèse de la fonction urée.Several polymer families are conventionally used to manufacture the wall of microcapsules (Perignon, C. et al., Journal of Microencapsulation 2015, 32 (1), 1–15), such as polyamides (PA), polyurethanes (PU) or polyureas. The production of the walls of the microcapsules in PA generally uses monomers of the diamine type (hexamethylene diamine for example) and acyl chloride (sebacoyl chloride for example), while those in PU use monomers of the diamine type. -isocyanate (HDI, IPDI etc.) and diols. In the case of polyureas, monomers of the di-isocyanate and diamine type or di-isocyanates alone are used, the hydrolysis of which at the interface produces the amines allowing the synthesis of the urea function.

A titre d’exemple, le document WO 2009/115671 précité décrit la formation de parois de microcapsule par polycondensation interfaciale, à partir de différents mélanges de monomères : hexaméthylène diisocyanate (HMDI) et éthylène diamine ; tétraéthylortosilicate (TEO) et 3-(triméthoxysilyl)propylméthacrylate (MPTS) ; 2,4-tolylènediisocyanate (TDI) et 1,3 phénylènediamine ; 2,4-toluène diisocyanate et 1,3-phénylène diamine.By way of example, the aforementioned document WO 2009/115671 describes the formation of microcapsule walls by interfacial polycondensation, from different mixtures of monomers: hexamethylene diisocyanate (HMDI) and ethylene diamine; tetraethylortosilicate (TEO) and 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPTS); 2,4-tolylenediisocyanate (TDI) and 1,3 phenylenediamine; 2,4-toluene diisocyanate and 1,3-phenylene diamine.

Il existe déjà quelques travaux rapportant la préparation de microcapsules par polymérisation interfaciale utilisant d’autres types de polymères. On peut citer par exemple, les travaux de J. Bernard sur la préparation de glyconanocapsules par cycloaddition d’azoture – alcyne catalysée par le cuivre (R. Roux et al., J. ACS Macro Lett. 2012, 1 (8), 1074–1078), ou les travaux de K. Landfester (Siebert et al. Chem. Commun. 2012, 48, 5470-5472). L. Shi et al. (J. Appl. Polym. Sci. 2016, 133 (36), 168–7) ainsi que D. Patton et al. (ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (4), 3288–3293) qui ont aussi pu préparer des microcapsules par chimie thiol-ene amorcées par respectivement une base et un photoamorceur.There are already some works reporting the preparation of microcapsules by interfacial polymerization using other types of polymers. We can cite, for example, the work of J. Bernard on the preparation of glyconanocapsules by azide-alkyne cycloaddition catalyzed by copper (R. Roux et al., J. ACS Macro Lett. 2012, 1 (8), 1074 –1078), or the work of K. Landfester (Siebert et al. Chem. Commun. 2012, 48, 5470-5472). L.Shi et al. (J. Appl. Polym. Sci. 2016, 133 (36), 168–7) as well as D. Patton et al. (ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (4), 3288–3293) who were also able to prepare microcapsules by thiol-ene chemistry primed with a base and a photoinitiator respectively.

Un assez large spectre de matériaux polymériques s’offre donc à l’homme du métier pour sélectionner le type de microcapsule approprié pour une utilisation donnée. Ainsi, les microcapsules sont déjà utilisées dans de nombreuses applications techniques, mais leur potentiel d’application n’a pas encore entièrement reconnu, et c’est un secteur fortement émergent appelé à croître de manière significative à partir du moment où la paroi des microcapsules répond aux critères de plus en plus sévères en termes de toxicité et de recyclabilité.A fairly broad spectrum of polymeric materials is therefore available to those skilled in the art to select the type of microcapsule appropriate for a given use. Thus, microcapsules are already used in many technical applications, but their application potential has not yet been fully recognized, and it is a highly emerging sector set to grow significantly from the moment the microcapsule wall meets increasingly stringent criteria in terms of toxicity and recyclability.

Cependant, les microcapsules représentent des microparticules de matières polymériques. Depuis quelques années, les microparticules de matières polymériques ont été identifiées comme un domaine de préoccupation écologique, à cause de leur large dissémination dans les écosystèmes, dans les sols, dans les écosystèmes aquatiques et maritimes, jusqu’à des endroits éloignés de leur lieu d’introduction dans l’écosystème. Cette large dissémination nuit non seulement d’une manière générale aux organismes présents dans ces écosystèmes, mais pourrait également avoir des conséquences néfastes pour la santé humaine. On voit déjà annoncer des règlementations de plus en plus sévères qui restreignent l’utilisation de matières plastiques susceptibles de former des microparticules lors de leur dégradation en situation dans un milieu naturel, eta fortioride matières plastiques utilisées d’emblée sous la forme de microparticules.However, microcapsules represent microparticles of polymeric materials. In recent years, microparticles of polymeric materials have been identified as an area of ecological concern, because of their wide dissemination in ecosystems, in soils, in aquatic and maritime ecosystems, to places far from their place of origin. introduction into the ecosystem. This wide spread not only generally harms the organisms present in these ecosystems, but could also have adverse consequences for human health. We are already seeing the announcement of increasingly stringent regulations which restrict the use of plastic materials liable to form microparticles during their degradation in a situation in a natural environment, and a fortiori plastic materials used from the outset in the form of microparticles .

Pour des raisons écologiques il peut paraître antinomique de chercher à développer un nouveau produit consistant en microparticules polymériques. Il est par conséquent apparu désirable de disposer de microcapsules en matériau polymérique dégradable. On note que les microcapsules, utilisées dans de nombreuses applications spéciales et susceptibles d’être incorporées dans de nombreux produits d’usage courant (tels que des matières textiles, des produits cosmétiques ou phytosanitaires) ou d’usage technique (tels que des peintures, vernis, encres), ne feront normalement pas l‘objet d’une collecte en fin de vie, et ne peuvent donc faire l’objet d’une biodégradation par compostage, comme cela peut être envisagé pour des produits plastiques collectés. Ainsi, la dégradabilité des matières plastiques qui constituent la paroi des microcapsules ne peut pas se baser sur les mécanismes chimiques qui se déroulent lors d’un compostage. Dans ce contexte, la question de savoir si la dégradabilité des microcapsules fait intervenir un mécanisme biologique est assez peu importante ; ce qui importe est leur dégradabilité dans un écosystème, quel que soit le mécanisme chimique de cette dégradation. A titre d’exemple, une fermentation serait une biodégradation, alors qu’une simple dégradation dans un écosystème sous l’effet de la lumière pourrait être une réaction photochimique indépendante de l’écosystème ; en réalité la situation sera souvent mixte, surtout si la dégradation procède par étapes. Nous utilisons dans ce qui suit l’expression « (bio)dégradable » pour désigner la caractéristique d’un matériau de se dégrader dans un milieu naturel à une échelle assez courte (de l’ordre de semaines ou de l’année), en fonction des caractéristiques de ce milieu naturel et de l’exposition du matériau aux différents agents présents dans ce milieu naturel.For ecological reasons, it may seem contradictory to seek to develop a new product consisting of polymeric microparticles. It therefore appeared desirable to have microcapsules made of degradable polymeric material. It should be noted that the microcapsules, used in numerous special applications and capable of being incorporated into numerous products in common use (such as textiles, cosmetic or phytosanitary products) or for technical use (such as paints, varnishes, inks), will not normally be collected at the end of their life, and cannot therefore be subject to biodegradation by composting, as can be envisaged for collected plastic products. Thus, the degradability of the plastic materials that constitute the wall of the microcapsules cannot be based on the chemical mechanisms that take place during composting. In this context, the question of whether the degradability of the microcapsules involves a biological mechanism is relatively unimportant; what matters is their degradability in an ecosystem, regardless of the chemical mechanism of this degradation. For example, a fermentation would be a biodegradation, while a simple degradation in an ecosystem under the effect of light could be a photochemical reaction independent of the ecosystem; in reality the situation will often be mixed, especially if degradation proceeds in stages. In the following, we use the expression "(bio)degradable" to designate the characteristic of a material to degrade in a natural environment on a fairly short scale (of the order of weeks or a year), in depending on the characteristics of this natural environment and the exposure of the material to the various agents present in this natural environment.

On constate que toutes les microcapsules développées précédemment conduisent à la préparation de chaînes de polymère (polyamide, polyurée, polyuréthane, etc.) qui seront soit enchevêtrées physiquement dans le cas d’une réaction entre composés bifonctionnels, ou alors réticulées dans le cas d’un ou de plusieurs composés multifonctionnels (fonctionnalité ≥ 3). Dans tous les cas, les parois ne sont pas (bio)dégradables du fait de la nature de la chaine de polymère.It can be seen that all the microcapsules developed previously lead to the preparation of polymer chains (polyamide, polyurea, polyurethane, etc.) which will be either physically entangled in the case of a reaction between bifunctional compounds, or cross-linked in the case of one or more multifunctional compounds (functionality ≥ 3). In all cases, the walls are not (bio)degradable due to the nature of the polymer chain.

Le problème que la présente invention cherche à résoudre est de présenter un nouveau type de microcapsules, facile à synthétiser, sans faire appel à des matières premières toxiques et/ou coûteuses, qui soit (bio)dégradable en milieu naturel, qui soit utilisable avec un grand nombre de principes actifs, et qui procure une bonne protection externe au principe actif qu’elle a vocation à renfermer.The problem that the present invention seeks to solve is to present a new type of microcapsule, easy to synthesize, without using toxic and/or expensive raw materials, which is (bio)degradable in the natural environment, which can be used with a large number of active ingredients, and which provides good external protection to the active ingredient that it is intended to contain.

Objet de l’inventionObject of the invention

Lors de leurs travaux de recherche, les inventeurs ont trouvé qu’une possibilité pour obtenir des microcapsules dégradables serait de préparer des parois en polyester, qui est un polymère connu pour sa (bio)dégradabilité. La littérature montre que des études ont déjà été menées sur cette thématique, et il a été montré que la vitesse de réaction entre des chlorures d’acide et des diols était très lente. Ce système est ainsi peu adapté à la polymérisation interfaciale (voir E.M. Hodnett et D.A. Holmer,J Polym Sci, 1962, 58, 1415–21). Des conditions particulières comme l’utilisation du bisphenol A comme diol et/ou une réaction à pH très élevé a permis d’obtenir des microcapsules (voir W. Eareckson,J Polym Sci, 1959, 399–406 ; voir aussi P.W. Morgan et S.L. Kwolek, .J Polym Sci,1959, 299–327) mais ces conditions sont trop contraignantes pour de nombreuses phases internes et/ou applications. De plus la lenteur des réactions de polymérisation nuit à leur usage industriel en termes économiques et de cycles de productions courts ou même en continu.During their research work, the inventors found that one possibility for obtaining degradable microcapsules would be to prepare walls of polyester, which is a polymer known for its (bio)degradability. The literature shows that studies have already been conducted on this topic, and it has been shown that the reaction rate between acid chlorides and diols was very slow. This system is thus poorly suited to interfacial polymerization (see EM Hodnett and DA Holmer, J Polym Sci , 1962, 58, 1415–21). Special conditions such as the use of bisphenol A as diol and/or a very high pH reaction made it possible to obtain microcapsules (see W. Eareckson, J Polym Sci , 1959, 399–406; see also PW Morgan and SL Kwolek, J Polym Sci, 1959, 299–327) but these conditions are too restrictive for many internal phases and/or applications. In addition, the slowness of the polymerization reactions harms their industrial use in economic terms and short or even continuous production cycles.

Ainsi, les inventeurs n’ont pas poursuivi dans cette voie.Thus, the inventors did not pursue this path.

Selon l’invention, le problème est résolu en utilisant des microcapsules en poly(beta-amino)ester (abrégé ici PBAE). Selon l’invention, ces microcapsules sont synthétisés en une seule étape réactionnelle par une réaction d’addition des fonctions amine sur des fonctions acrylate (réaction connue sous le nom « addition de Michael »), par polymérisation interfaciale. Cette réaction conduit à la micro-encapsulation de la phase organique sans formation de sous-produits (voir le schéma réactionnel sur la figure 6). La présence de fonctions ester dans le squelette du PBAE confère au polymère de bonnes propriétés de dégradation par hydrolyse.According to the invention, the problem is solved by using poly(beta-amino)ester (abbreviated here PBAE) microcapsules. According to the invention, these microcapsules are synthesized in a single reaction step by an addition reaction of the amine functions on the acrylate functions (reaction known as the “Michael addition”), by interfacial polymerization. This reaction leads to the micro-encapsulation of the organic phase without the formation of by-products (see the reaction scheme in Figure 6). The presence of ester functions in the backbone of the PBAE gives the polymer good degradation properties by hydrolysis.

Les poly(beta-amino ester)s sont connus en tant que tels et ont été beaucoup utilisés ces dernières années (Lynn, D. M.; Langer, R.J. Am. Chem. Soc. 2000, 122 (44), 10761–10768. ; Liu, Y.; Li, Y.; Keskin, D.; Shi, L.Adv. Healthcare Mater. 2018, 2 (2), 1801359–24) grâce à leur propriétés de biocompatibilité et biodégradabilité, et ils représentent aujourd’hui une famille de matériaux qui connaît de nombreuses applications comme biomatériaux (par exemple comme vecteur de molécules anticancéreuses, comme matériau antimicrobien, et pour l’ingénierie tissulaire).Poly(beta-amino ester)s are known as such and have been widely used in recent years (Lynn, DM; Langer, R. J. Am. Chem. Soc . 2000, 122 (44), 10761–10768 .; Liu, Y.; Li, Y.; Keskin, D.; Shi, L. Adv. Healthcare Mater . 2018, 2 (2), 1801359–24) thanks to their biocompatibility and biodegradability properties, and they represent today Today is a family of materials which has numerous applications as biomaterials (for example as a vector of anticancer molecules, as an antimicrobial material, and for tissue engineering).

Les domaines d’application des poly(beta-amino ester)s sont très vastes (voir figure 9).The fields of application of poly(beta-amino ester)s are very broad (see figure 9).

D’une manière générale, on sait que les réactions de type addition aza-Michael peuvent être effectuées dans une large gamme de solvants allant des solvants apolaires halogénés (dichloromethane ou chloroforme par exemple) aux solvants polaires comme le diméthylsulfoxide (DMSO) par exemple (Liu, Y.; Li, Y.; Keskin, D.; Shi, L.Adv. Healthcare Mater. 2018, 2 (2), 1801359–24). En pratique, les PBAEs sont essentiellement préparés en solution et sont ensuite formulés pour produire par exemple des micelles, particules, gel/hydrogels, ou films (technique dite de Layer by Layer). Des oligo-PBAEs ont aussi été réticulés dans un second temps soit par photopolymérisation (Brey, D. M.; Erickson, I.; Burdick, J. A.J. Biomed. Mater. Res.2008, 85A (3), 731–741.7), soit en présence de di-isocyanates.In general, it is known that aza-Michael addition type reactions can be carried out in a wide range of solvents ranging from halogenated apolar solvents (dichloromethane or chloroform for example) to polar solvents such as dimethylsulfoxide (DMSO) for example ( Liu, Y.; Li, Y.; Keskin, D.; Shi, L. Adv. Healthcare Mater . 2018, 2(2), 1801359–24). In practice, PBAEs are essentially prepared in solution and are then formulated to produce, for example, micelles, particles, gel/hydrogels, or films (so-called Layer by Layer technique). Oligo-PBAEs were also crosslinked in a second step either by photopolymerization (Brey, DM; Erickson, I.; Burdick, JA J. Biomed. Mater. Res. 2008, 85A (3), 731–741.7), or by presence of di-isocyanates.

On sait également que les PBAE linéaires ou réticulés sont relativement stables en milieu acide mais se dégradent plus rapidement par hydrolyse des fonctions ester à pH neutre et/ou basique. Ce phénomène d’hydrolyse conduit à la libération de petites molécules comme des bis(β-amino acid)s et des diols lorsque des PBAE linéaires sont utilisés; ces molécules sont connues pour être non toxiques vis à vis des cellules mammaliennes, et de faible influence sur le métabolisme des cellules saines.It is also known that linear or cross-linked PBAEs are relatively stable in an acid medium but degrade more rapidly by hydrolysis of the ester functions at neutral and/or basic pH. This hydrolysis phenomenon leads to the release of small molecules such as bis(β-amino acid)s and diols when linear PBAEs are used; these molecules are known to be non-toxic with respect to mammalian cells, and of little influence on the metabolism of healthy cells.

Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, les microcapsules présentant une paroi en PBAE sont synthétisées par polymérisation interfaciale.According to an essential characteristic of the present invention, the microcapsules having a PBAE wall are synthesized by interfacial polymerization.

Plus précisément, selon l’invention le problème est résolu par un procédé dans lequel on utilise la réaction de polycondensation de Michael entre des fonctions amine et des fonctions acrylate pour obtenir des Poly(Beta-Amino Esters) (PBAE) par polymérisation interfaciale. Les inventeurs ont trouvé que ce procédé, applicable à différents principes actifs à encapsuler, permet de préparer des microcapsules stables pouvant être isolées par séchage et qui ont la propriété d’être (bio)dégradables.More specifically, according to the invention, the problem is solved by a process in which the Michael polycondensation reaction is used between amine functions and acrylate functions to obtain Poly(Beta-Amino Esters) (PBAE) by interfacial polymerization. The inventors have found that this process, applicable to various active ingredients to be encapsulated, makes it possible to prepare stable microcapsules which can be isolated by drying and which have the property of being (bio)degradable.

Le procédé de microencapsulation selon l’invention comprend les étapes suivantes :The microencapsulation process according to the invention comprises the following steps:

  1. Dispersion d’un ou de plusieurs composés possédant au moins deux fonctions acrylate dans une solution organique constituant la phase à encapsuler (et comprenant, le cas échéant, le principe actif) ;Dispersion of one or more compounds having at least two acrylate functions in an organic solution constituting the phase to be encapsulated (and comprising, where appropriate, the active principle);
  2. Addition d'un excès par rapport au volume précédent d’une phase aqueuse comprenant un ou plusieurs tensioactifs, suivie d’une émulsification ;Addition of an excess relative to the previous volume of an aqueous phase comprising one or more surfactants, followed by emulsification;
  3. Addition à l’émulsion obtenue à l’étape (b) d’un ou de plusieurs composés comportant au moins une fonction amine primaire et/ou deux fonctions amines secondaires et réaction de polymérisation à une température comprise entre environ 20 °C et 100 °C ;Addition to the emulsion obtained in step (b) of one or more compounds comprising at least one primary amine function and/or two secondary amine functions and polymerization reaction at a temperature between approximately 20° C. and 100° C. VS ;
  4. Collecte, lavage et séchage des microcapsules.Collection, washing and drying of the microcapsules.

Ainsi, un premier objet de l’invention est un procédé de fabrication de microcapsules renfermant une substance dite active, procédé dans lequel :Thus, a first object of the invention is a process for manufacturing microcapsules containing a so-called active substance, process in which:

  • on approvisionne une solution aqueuse d’un tensioactif, une phase huileuse comprenant ladite substance active et au moins un premier monomère X, et une phase polaire comprenant au moins un deuxième monomère Y ;an aqueous solution of a surfactant, an oily phase comprising said active substance and at least one first monomer X, and a polar phase comprising at least one second monomer Y are supplied;
  • on prépare une émulsion de type O/W par ajout de ladite phase huileuse à ladite solution aqueuse du tensioactif ;an emulsion of O/W type is prepared by adding said oily phase to said aqueous solution of the surfactant;
  • on ajoute à ladite émulsion O/W ladite phase polaire, pour permettre l’obtention d’un polymère par polymérisation desdits monomères X et Y ;said polar phase is added to said O/W emulsion, to enable a polymer to be obtained by polymerization of said monomers X and Y;
  • on isole à partir de ce mélange réactionnel lesdites microcapsules comportant une paroi formée par ledit polymère et renfermant ladite substance active ;said microcapsules comprising a wall formed by said polymer and containing said active substance are isolated from this reaction mixture;

ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit polymère est un poly(beta-amino ester).said process being characterized in that said polymer is a poly(beta-amino ester).

Ledit premier monomère X est sélectionné parmi les (multi)acrylates, notamment les (multi)acrylates de formule X’-(-O(C=O)-CH=CH2)navec n ≥ 2 et où X’ représente une molécule sur laquelle est greffée n motifs acrylate.Said first monomer X is selected from (multi)acrylates, in particular (multi)acrylates of formula X'-(-O(C=O)-CH=CH 2 ) n with n ≥ 2 and where X' represents a molecule on which is grafted n acrylate units.

Ledit premier monomère X est, de préférence, sélectionné parmi les (multi)acrylates de formule X’-(-O(C=O)-CH=CH2)navec n ≥ 4 et où X’ représente une molécule sur laquelle est greffée n motifs acrylate. Plus précisément, il est avantageusement sélectionné dans le groupe formé par :Said first monomer X is preferably selected from (multi)acrylates of formula X'-(-O(C=O)-CH=CH 2 ) n with n ≥ 4 and where X' represents a molecule on which is grafted n acrylate units. More specifically, it is advantageously selected from the group formed by:

  • les diacrylates, et de préférence ceux décrits dans l’article de Nayak et al. (Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2018, 57, 7, 625-656) ;diacrylates, and preferably those described in the article by Nayak et al. (Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2018, 57, 7, 625-656);
  • les triacrylates, notamment le C15O6H20(n° CAS 15625-89-5, i.e. le triacrylate de triméthylolpropane), les tetraacrylates, les pentaacrylates, les hexaacrylates, les mélanges entre ces différents acrylates de type O[CH2C(CH2OR)3]2où R est H ou COCH=CH2;triacrylates, in particular C 15 O 6 H 20 (CAS No. 15625-89-5, ie trimethylolpropane triacrylate), tetraacrylates, pentaacrylates, hexaacrylates, mixtures between these different O[CH 2 C type acrylates (CH 2 OR) 3 ] 2 where R is H or COCH=CH 2 ;
  • les (multi)acrylates décrits dans l’article de Nayak et al. (Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2018, 57, 7, 625-656) ;the (multi)acrylates described in the article by Nayak et al. (Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2018, 57, 7, 625-656);
  • les polymères portant des fonctions acrylates pendantes ;polymers bearing pendant acrylate functions;
  • les oligo PBAE fonctionnels, préparés par exemple par réaction de composés diacrylates avec une amine primaire fonctionnelle et/ou une diamine secondaire fonctionnelle ;functional oligo PBAEs, prepared for example by reacting diacrylate compounds with a functional primary amine and/or a functional secondary diamine;
  • le mélange de différents composés décrit ci-dessus.the mixture of different compounds described above.

Ledit deuxième monomère Y est sélectionné parmi les amines. Plus précisément, il est avantageusement sélectionné dans le groupe formé par :Said second monomer Y is selected from amines. More specifically, it is advantageously selected from the group formed by:

  • les amines primaires R-NH2;primary amines R—NH 2 ;
  • les diamines primaires de type NH2(CH2)nNH2où n est un nombre entier qui peut typiquement être compris entre 1 et 20, et qui est de préférence 2 ou 6 ;primary diamines of the NH 2 (CH 2 ) n NH 2 type where n is an integer which can typically be between 1 and 20, and which is preferably 2 or 6;
  • les (multi)amines primaires comme la tris(2-aminoéthyl)amine ;primary (multi)amines such as tris(2-aminoethyl)amine;
  • les diamines secondaires comme la pipérazine ;secondary diamines such as piperazine;
  • les polymères possédant des amines primaires et ou secondaires comme le polyéthylène imine.polymers having primary and/or secondary amines such as polyethylene imine.

Dans un mode de réalisation ladite polymérisation desdits monomères se fait sous agitation à une température comprise entre 20 °C et 100 °C, et de préférence entre 30°C et 90 °C.In one embodiment, said polymerization of said monomers takes place with stirring at a temperature of between 20°C and 100°C, and preferably between 30°C and 90°C.

Un autre objet de l’invention est une microcapsule renfermant une substance dite active, caractérisée en ce que sa paroi est formée de poly(beta-amino ester).Another object of the invention is a microcapsule containing a so-called active substance, characterized in that its wall is formed of poly(beta-amino ester).

Encore un autre objet de l’invention est une microcapsule susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’invention.Yet another object of the invention is a microcapsule obtainable by the process according to the invention.

Figurestricks

Les figures 1 à 14 illustrent certains aspects de l’invention, mais ne limitent pas leur portée. Les figures 2 à 5 se rapportent à l’exemple 1. La figure 7 se rapporte à l’exemple 2, la figure 8 à l’exemple 3, la figure 8 à l’exemple 3, la figure 10 à l’exemple 6, la figure 11 à l’exemple 7, la figure 12 à l’exemple 10, la figure 13 à l’exemple 11, et la figure 14 à l’exemple 13. Les figures 2 à 5 et 10 à 14 sont des microraphies optiques ; la barre horizontale en bas à gauche de l’image représente une longueur de 50 µm.Figures 1 to 14 illustrate certain aspects of the invention, but do not limit their scope. Figures 2 to 5 relate to Example 1. Figure 7 relates to Example 2, Figure 8 to Example 3, Figure 8 to Example 3, Figure 10 to Example 6 , Figure 11 to Example 7, Figure 12 to Example 10, Figure 13 to Example 11, and Figure 14 to Example 13. Figures 2 to 5 and 10 to 14 are micrographs optics; the horizontal bar at the bottom left of the image represents a length of 50 µm.

montre le schéma général du procédé selon l’invention. Les repères numériques à quatre chiffres désignent des étapes de ce procédé. shows the general scheme of the process according to the invention. The four-digit numerals designate steps in this process.

montre une micrographie optique de microcapsules obtenues selon l’exemple 1, après 5 heures de réaction. shows an optical micrograph of microcapsules obtained according to example 1, after 5 hours of reaction.

montre un spectre FTIR de la paroi des microcapsules isolées dans les slurry après 6 heures de réaction. shows an FTIR spectrum of the wall of the microcapsules isolated in the slurries after 6 hours of reaction.

montre une micrographie optique de microcapsules obtenues selon l’exemple 1, après séchage sur lame de verre. shows an optical micrograph of microcapsules obtained according to Example 1, after drying on a glass slide.

montre deux micrographies optiques de microcapsules obtenues selon l’exemple 1, après séchage sur lame de verre. La micrographie de gauche a été obtenue en lumière rasante, la micrographie de droite sous lumière fluorescente après ajout de quelques gouttes d’un colorant fluorescent. shows two optical micrographs of microcapsules obtained according to example 1, after drying on a glass slide. The micrograph on the left was obtained in grazing light, the micrograph on the right under fluorescent light after adding a few drops of a fluorescent dye.

illustre le schéma réactionnel de la réaction selon l’invention. illustrates the reaction scheme of the reaction according to the invention.

montre que les microcapsules thermochromiques sont stables après un passage au four de 30 min et que leur fonction thermochromique est conservée. shows that the thermochromic microcapsules are stable after being placed in the oven for 30 min and that their thermochromic function is preserved.

illustre la dégradabilité des parois de la microcapsule par un test de dégradation accéléré. illustrates the degradability of the walls of the microcapsule by an accelerated degradation test.

illustre les différents domaines d’application des poly(beta-amino ester)s. illustrates the different fields of application of poly(beta-amino ester)s.

montre que les microcapsules sont stables après 24 h, et leur diamètre moyen est compris entre 10 µm et 30 µm. shows that the microcapsules are stable after 24 h, and their mean diameter is between 10 μm and 30 μm.

montre une image similaire à la figure 10, et conduit à la même conclusion, pour un autre exemple. shows an image similar to Figure 10, and leads to the same conclusion, for another example.

monter le résultat de l’utilisation des microcapsules selon l’invention dans un papier autocopiant. mount the result of the use of the microcapsules according to the invention in carbonless paper.

montre une photographie de microcapsules selon encore un autre exemple de l’invention. shows a photograph of microcapsules according to yet another example of the invention.

montre une photographie de microcapsules selon encore un autre exemple de l’invention. shows a photograph of microcapsules according to yet another example of the invention.

Description détailléedetailed description

Dans la description détaillée qui suit, des modes de réalisation de la présente description, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie de la présente invention, et afin de permettre à l’homme du métier d’exécuter l’invention. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que la présente description peut être mise en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de surcharger inutilement la description.In the following detailed description of embodiments of this specification, numerous specific details are set forth in order to provide a more thorough understanding of the present invention, and to enable those skilled in the art to carry out the invention. . However, it will be apparent to those skilled in the art that the present description can be implemented without these specific details. In other cases, well-known characteristics have not been described in detail to avoid unnecessarily overloading the description.

Lafigure 1montre un schéma général du procédé selon l’invention. On prépare la solution aqueuse du tensioactif (1000). On prépare également une solution organique comprenant la phase à encapsuler (qui comprend la substance dite active) et le monomère X (1002). A l’étape1010on ajoute cette solution organique1002à ladite solution aqueuse1000et obtient à l’étape1020une émulsion1022de type O/W (huile dans l’eau, en anglais Oil in Water, selon une désignation connue de l’homme du métier). A l’étape1030on ajoute à ladite émulsion1022une solution aqueuse du monomère Y1024. A l’étape1040la réaction de polymérisation conduit à un mélange réactionnel1042à partir duquel se forme ensuite à l’étape1050un mélange hétérogène1052appelé slurry qui comprend, en suspension à base aqueuse, les microcapsules renfermant la phase à encapsuler. Figure 1 shows a general diagram of the process according to the invention. The aqueous solution of the surfactant ( 1000 ) is prepared. An organic solution is also prepared comprising the phase to be encapsulated (which comprises the so-called active substance) and the monomer X ( 1002 ). In step 1010 , this organic solution 1002 is added to said aqueous solution 1000 and, in step 1020 , an emulsion 1022 of the O/W type (oil in water, in English Oil in Water, according to a known designation of the skilled in the art). In step 1030, an aqueous solution of monomer Y 1024 is added to said emulsion 1022 . In step 1040 the polymerization reaction leads to a reaction mixture 1042 from which then forms in step 1050 a heterogeneous mixture 1052 called slurry which comprises, in aqueous-based suspension, the microcapsules containing the phase to be encapsulated.

L’étape1050implique en règle générale une température du mélange réactionnel1042supérieure à environ 20 °C, typiquement comprise entre 20 °C et 100 °C. On préfère une température comprise entre environ 30 °C et environ 90 °C, et encore plus préférentiellement de préférence entre environ 40 °C et environ 80 °C.Step 1050 typically involves a temperature of reaction mixture 1042 above about 20°C, typically between 20°C and 100°C. A temperature between about 30°C and about 90°C is preferred, and even more preferably between about 40°C and about 80°C.

Ce procédé peut être appliqué à différents monomères X et Y. Selon l’invention le monomère X est un (multi)acrylate, et le monomère Y est une amine, de préférence, une amine primaire et/ou une (multi)amine primaire et/ou une diamine secondaire et/ou un composé possédant des amines primaires et secondaires.This process can be applied to different monomers X and Y. According to the invention the monomer X is a (multi)acrylate, and the monomer Y is an amine, preferably a primary amine and/or a (multi)primary amine and /or a secondary diamine and/or a compound having primary and secondary amines.

On entend par (multi)acrylate, tout composé de formule X’-(-O(C=O)-CH=CH2)navec n≥2 et où X’ représente une molécule sur laquelle est greffée n motifs acrylate.By (multi)acrylate is meant any compound of formula X'-(-O(C=O)-CH=CH 2 ) n with n≥2 and where X' represents a molecule on which n acrylate units are grafted.

On entend par (multi)amine primaire, tout composé comprenant au moins deux fonctions amine primaire.By primary (multi)amine is meant any compound comprising at least two primary amine functions.

Comme acrylate on peut utiliser par exemple les triacrylates (tels que le C15O6H20, n° CAS 15625-89-5) ; les tetraacrylates ; les pentaacrylates ; les hexaacrylates ; les mélanges entre ces différents acrylates cités. On peut utiliser par exemple des molécules de type O[CH2C(CH2OR)3]2où R peut être H ou COCH=CH2.As acrylate, it is possible to use, for example, triacrylates (such as C 15 O 6 H 20 , CAS No. 15625-89-5); tetraacrylates; pentaacrylates; hexaacrylates; the mixtures between these various acrylates mentioned. Molecules of the O[CH 2 C(CH 2 OR) 3 ] 2 type can be used, for example, where R can be H or COCH=CH 2 .

Comme amine, on peut utiliser à titre d’exemple des molécules de type NH2(CH2)nNH2où n est un nombre entier qui peut typiquement être compris entre 1 et 20, et qui peut être par exemple 2 (éthylène diamine) ou 6 (hexaméthylène diamine, numéro CAS : 124-09-4). On peut également utiliser la pipérazine, la tris(2-aminoéthyl)amine (TREN) ou le polyéthylène imine (PEI).As an amine, molecules of the NH 2 (CH 2 ) n NH 2 type can be used, for example, where n is an integer which can typically be between 1 and 20, and which can be for example 2 (ethylene diamine ) or 6 (hexamethylene diamine, CAS number: 124-09-4). One can also use piperazine, tris(2-aminoethyl)amine (TREN) or polyethylene imine (PEI).

La nature et la concentration des amines et des acrylates peut être variée.The nature and concentration of amines and acrylates can be varied.

Le rapport des fonctions réactives des monomères Y (-NH) et X (acrylate) est avantageusement supérieur à 1, et typiquement compris entre 1 et 5, de préférence entre 1,2 et 3,8.The ratio of the reactive functions of the monomers Y (-NH) and X (acrylate) is advantageously greater than 1, and typically between 1 and 5, preferably between 1.2 and 3.8.

Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, les monomères X (acrylate) et/ou Y (amine) sont biosourcés.According to a particular embodiment of the invention, the monomers X (acrylate) and/or Y (amine) are biosourced.

Lafigure 6montre le schéma réactionnel de la réaction d’addition aza-Michael entre une amine secondaire et un acrylate (réaction (a)) et de la réaction de polyaddition entre un composé acrylate multifonctionnel et un composé multi-amine conduisant à un polymère réticulé (réaction (b)). Figure 6 shows the reaction scheme of the aza-Michael addition reaction between a secondary amine and an acrylate (reaction (a)) and the polyaddition reaction between a multifunctional acrylate compound and a multi-amine compound leading to a polymer cross-linked (reaction (b)).

Le cœur organique des microcapsules peut être constitué d’une phase organique comprenant une substance active. Lors de la formation de la microcapsule, cette phase organique sera enfermée par la paroi polymérique de la microcapsule, qui la protège de l’environnement. Ladite phase organique peut consister en ladite substance active, ou ladite substance active peut faire partie de ladite phase organique, dans laquelle elle peut notamment être dissoute. L’expression « substance active » se réfère ici au but précis dans lequel les microcapsules ont vocation à être utilisées ; en règle générale, compte tenu de la spécificité du produit microcapsule, ce but est toujours connu lors de leur fabrication.The organic core of the microcapsules may consist of an organic phase comprising an active substance. During the formation of the microcapsule, this organic phase will be enclosed by the polymeric wall of the microcapsule, which protects it from the environment. Said organic phase may consist of said active substance, or said active substance may form part of said organic phase, in which it may in particular be dissolved. The expression “active substance” here refers to the specific purpose for which the microcapsules are intended to be used; as a general rule, given the specificity of the microcapsule product, this purpose is always known during their manufacture.

La substance active peut être sélectionnée notamment parmi les huiles (pures ou contenant possiblement d’autres molécules en solution ou en dispersion), telles que les huiles essentielles, les huiles naturelles et alimentaires, les huiles végétales et alimentaires, les alcanes liquides, les esters et acides gras, ou encore parmi les colorants, les encres, les peintures, les substances thermochromiques et/ou photochromiques, les fragrances, les produits à effet biocide, les produits à effet foncigide, les produits à effet antiviral, les produits à effet phytosanitaire, les principes actifs pharmaceutiques, les produits à effet cosmétique, les colles ; ces principes actifs étant éventuellement en présence d’un vecteur organique.The active substance can be selected in particular from oils (pure or possibly containing other molecules in solution or in dispersion), such as essential oils, natural and edible oils, vegetable and edible oils, liquid alkanes, esters and fatty acids, or also from dyes, inks, paints, thermochromic and/or photochromic substances, fragrances, products with a biocidal effect, products with a fungicide effect, products with an antiviral effect, products with a phytosanitary effect , active pharmaceutical ingredients, products with cosmetic effects, glues; these active principles possibly being in the presence of an organic vector.

On peut utiliser par exemple et de façon non limitative des extraits de distillation de produits naturels telles que les huiles essentielles d’eucalyptus, de citronnelle, de lavande, de menthe, de cannelle, de camphrier, d’anis, de citron, d’orange, qui peuvent avoir été obtenues par extraction à partir de matière végétale, ou par synthèse.Can be used for example and in a non-limiting way extracts of distillation of natural products such as essential oils of eucalyptus, lemongrass, lavender, mint, cinnamon, camphor, anise, lemon, orange, which may have been obtained by extraction from plant material, or by synthesis.

On peut également utiliser d’autres substances telles que des alcanes à long chaine (par exemple le tetradécane), qui peuvent contenir des molécules lipophiles en solution.One can also use other substances such as long chain alkanes (for example tetradecane), which can contain lipophilic molecules in solution.

De manière générale, et suivant la fonction recherchée pour les microcapsules, il est possible d’utiliser tout composé hydrophobe, qui sera ainsi naturellement dispersé sous forme d’émulsion de gouttes hydrophobes en suspension dans une phase aqueuse.In general, and depending on the function sought for the microcapsules, it is possible to use any hydrophobic compound, which will thus be naturally dispersed in the form of an emulsion of hydrophobic drops suspended in an aqueous phase.

Peuvent être incorporés dans la microcapsule de nombreux additifs permettant une meilleure protection de la phase organique à encapsuler, contre les rayonnements infrarouges, les rayonnements ultra-violets, la pénétration involontaire d’un gaz spécifique ou l’oxydation.Many additives can be incorporated into the microcapsule allowing better protection of the organic phase to be encapsulated, against infrared radiation, ultraviolet radiation, the involuntary penetration of a specific gas or oxidation.

Comme agent tensioactif, on peut notamment utiliser ceux qui sont cités dans Encyclopedia of Chemical Technology, volume 8, pages 912 à 915, et qui possèdent une balance hydrophile lipophile (selon le système HLB) égale ou supérieure à 10.As surfactant, it is possible in particular to use those which are cited in Encyclopedia of Chemical Technology, volume 8, pages 912 to 915, and which have a hydrophilic-lipophilic balance (according to the HLB system) equal to or greater than 10.

D’autres tensioactifs macromoléculaires peuvent aussi être utilisés. On peut citer par exemple les polyacrylates, les méthylcelluloses, les carboxyméthylcelluloses, l'alcool polyvinylique (PVA) éventuellement partiellement estérifié ou éthérifié, le polyacrylamide ou les polymères synthétiques possédant des fonctions anhydride ou acide carboxylique tels que les copolymères éthylène/anhydride maléique. De manière préférée, l'alcool polyvinylique peut être utilisé comme agent tensioactif.Other macromolecular surfactants can also be used. Mention may be made, for example, of polyacrylates, methylcelluloses, carboxymethylcelluloses, polyvinyl alcohol (PVA) optionally partially esterified or etherified, polyacrylamide or synthetic polymers possessing anhydride or carboxylic acid functions such as ethylene/maleic anhydride copolymers. Preferably, polyvinyl alcohol can be used as surfactant.

Il peut être nécessaire, par exemple dans le cas de solutions aqueuses d'un composé cellulosique, d'ajouter un peu d'hydroxyde alcalin tel que la soude, afin de faciliter sa dissolution ; on peut également utiliser directement de tels composés cellulosiques sous la forme de leurs sels de sodium par exemple. Les copolymères amphiphiles de type Pluronics peuvent aussi être utilisés. Généralement on utilise des solutions aqueuses contenant de 0,1 à 5 % en poids de tensioactif.It may be necessary, for example in the case of aqueous solutions of a cellulosic compound, to add a little alkaline hydroxide such as sodium hydroxide, in order to facilitate its dissolution; it is also possible to use such cellulosic compounds directly in the form of their sodium salts, for example. Amphiphilic copolymers of the Pluronics type can also be used. Generally, aqueous solutions containing from 0.1 to 5% by weight of surfactant are used.

La taille des gouttelettes est fonction de la nature et de la concentration du tensioactif et de la vitesse d'agitation, cette dernière étant choisie d'autant plus grande que l'on souhaite des diamètres moyens de gouttelettes plus faibles.The size of the droplets is a function of the nature and the concentration of the surfactant and of the speed of agitation, the latter being chosen all the greater as smaller average diameters of the droplets are desired.

En général la vitesse d'agitation pendant la préparation de l'émulsion est de 5 000 à 10 000 tours par minute. L'émulsion est habituellement préparée à une température comprise entre 15 °C et 95 °C.In general, the stirring speed during the preparation of the emulsion is 5,000 to 10,000 revolutions per minute. The emulsion is usually prepared at a temperature between 15°C and 95°C.

Généralement lorsque l'émulsion a été obtenue, on arrête l'agitation par turbine et on agite l'émulsion à l'aide d'un agitateur plus lent de type courant, par exemple du type agitateur cadre, typiquement à une vitesse de l'ordre de 1500 à 1 500 tours par minute.Generally when the emulsion has been obtained, the agitation by turbine is stopped and the emulsion is agitated using a slower agitator of the usual type, for example of the frame agitator type, typically at a speed of order of 1500 to 1500 revolutions per minute.

Le procédé selon l'invention conduit ainsi à des suspensions homogènes et fluides contenant, selon les charges introduites, généralement de 20 % à 80 % en poids de microcapsules ayant de 100 nm à 100 µm de diamètre moyen. Le diamètre des microcapsules peut être préférentiellement compris entre 1 µm et 50 µm, et encore plus préférentiellement entre 10 µm et 40 µm.The method according to the invention thus leads to homogeneous and fluid suspensions containing, depending on the fillers introduced, generally from 20% to 80% by weight of microcapsules having an average diameter of 100 nm to 100 μm. The diameter of the microcapsules can preferably be between 1 μm and 50 μm, and even more preferably between 10 μm and 40 μm.

Les microcapsules selon l’invention sont (bio)dégradables. La biodégradation peut être déterminée par exemple par l’une des méthodes décrites dans le document« Lignes Directrices de l’OCDE pour les Essais de Produits Chimiques : Biodégradabilité Facile »(adopté par le conseil de l’OCDE le 17 juillet 1992). On peut utiliser en particulier l’essai de respirométrie manométrique (méthode 301 F). De préférence cet essai est mis en oeuvre sur des microcapsules vidées et lavées, afin que la biodégradation du contenu des microcapsules n’intérfère pas avec l’essai dont le but est de caractériser la biodégradation du matériau formant la paroi des microcapsules. De manière préférée la microcapsule selon l’invention montre une biodégradation d’au moins 80 %, et de préférence d’au moins 85 %, mesurée après une incubation de 10 jours à l’aide de ladite méthode 301 F. Avec cette même méthode, après une incubation de 28 jours, les microcapsules selon l’invention montrent de préférence une biodégradation d’au moins 90 %, de préférence d’au moins 95 %, et encore plus préférentiellement d’au moins 98 %.The microcapsules according to the invention are (bio)degradable. The biodegradation can be determined for example by one of the methods described in the document “OECD Guidelines for the Testing of Chemicals: Ready Biodegradability” (adopted by the Council of the OECD on July 17, 1992). In particular, the manometric respirometry test (method 301 F) can be used. Preferably, this test is carried out on emptied and washed microcapsules, so that the biodegradation of the content of the microcapsules does not interfere with the test, the purpose of which is to characterize the biodegradation of the material forming the wall of the microcapsules. Preferably, the microcapsule according to the invention shows a biodegradation of at least 80%, and preferably of at least 85%, measured after incubation for 10 days using said 301 F method. With this same method , after an incubation of 28 days, the microcapsules according to the invention preferably show a biodegradation of at least 90%, preferably of at least 95%, and even more preferably of at least 98%.

ExemplesExamples

Pour permettre à l’homme du métier de reproduire l’invention on donne ici des exemples de mise en œuvre ; ils ne limitent pas la portée de l’invention.To enable those skilled in the art to reproduce the invention, examples of implementation are given here; they do not limit the scope of the invention.

Exemple 1: Préparation de microcapsules parfumées à base d’une diamine (HMDA) Example 1 : Preparation of perfumed microcapsules based on a diamine (HMDA)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’huile essentielle (Eucalyptus) ont été placées dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,71 mmol) a été dispersé dans l’huile essentielle sous agitation magnétique (350 rpm). L’agitation a été maintenue jusqu’à ce que la solution devienne homogène ; une étape de chauffage a été ajoutée si nécessaire. L’ensemble huile essentielle/ monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 à 9500 rpm pendant 3 min à température ambiante pour former une émulsion.11.0 g of essential oil (Eucalyptus) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.71 mmol) was dispersed in the essential oil under magnetic stirring (350 rpm). Stirring was maintained until the solution became homogeneous; a heating step has been added if necessary. The essential oil/organic monomer combination was added gradually to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 at 9500 rpm for 3 min at room temperature to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, préchauffé à 50 °C, l’émulsion préparée précédemment a été introduite et agitée à une vitesse de 250 rpm. Quand l’émulsion a atteint 50 °C, la solution de diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0,17 g, 1,46 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée au goutte à goutte à l’aide d’une seringue et sous agitation (250 rpm). Au cours de la réaction, des prélèvements à différents temps de réaction ont été effectués et analysés par microscopie optique et spectroscopie infra-rouge à transformé de Fourier (FTIR) afin de suivre la formation des microcapsules.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, preheated to 50°C, the previously prepared emulsion was introduced and stirred at a speed of 250 rpm. When the emulsion reached 50°C, the solution of diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0.17 g, 1.46 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added dropwise using of a syringe and with stirring (250 rpm). During the reaction, samples at different reaction times were taken and analyzed by optical microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) in order to monitor the formation of the microcapsules.

La quantité totale des monomères utilisés était de ~ 0,56 g. L’amine a été utilisée en excès par rapport au monomère acrylate de telle manière à avoir un rapport de fonctions –NH/acrylate = 1,6. Le ratio massique huile essentielle/eau est égal à 0,24.The total amount of monomers used was ~0.56 g. The amine was used in excess relative to the acrylate monomer so as to have a ratio of –NH/acrylate functions = 1.6. The essential oil/water mass ratio is equal to 0.24.

L’analyse des microcapsules peut se faire par microscopie après une étape de séchage. Cette analyse permet de s’assurer de la stabilité des microcapsules une fois isolée. Une deuxième analyse consiste en l’ajout de quelques gouttes d’un colorant fluorescent (Nile Red) sur les microcapsules séchées. Le Nile Red, un chromophore lipophile qui ne fluoresce que dans une phase organique, permet de vérifier que le cœur de la microcapsule contient encore phase organique et que les microcapsules sont remplies.The analysis of the microcapsules can be done by microscopy after a drying step. This analysis makes it possible to ensure the stability of the microcapsules once isolated. A second analysis consists of adding a few drops of a fluorescent dye (Nile Red) to the dried microcapsules. Nile Red, a lipophilic chromophore which fluoresces only in an organic phase, makes it possible to verify that the core of the microcapsule still contains organic phase and that the microcapsules are filled.

Lafigure 2montre une image de microscopie optique du milieu réactionnel après 5 h de réaction. Les microcapsules sont sphériques, avec un diamètre compris entre environ 10 µm et environ 25 µm. Lafigure 3montre le spectre FTIR des microcapsules isolées d’un slurry après 6 h de réaction (après lavage à l’acétone, suivi de trois cycles de centrifugation et séchage à l’étuve). On remarque des vibrations caractéristiques de liaisons N-H vers 3300 cm-1à 3400 cm-1, ainsi que une bande étroite caractéristique d’une liaison C=O vers 1727 cm-1. Figure 2 shows an optical microscopy image of the reaction medium after 5 h of reaction. The microcapsules are spherical, with a diameter between about 10 µm and about 25 µm. FIG. 3 shows the FTIR spectrum of the microcapsules isolated from a slurry after 6 h of reaction (after washing with acetone, followed by three cycles of centrifugation and drying in an oven). There are characteristic vibrations of NH bonds around 3300 cm -1 to 3400 cm -1 , as well as a narrow band characteristic of a C=O bond around 1727 cm -1 .

Lafigure 4montre une micrographie optique de microcapsules séchées sur lame de verre. Leur diamètre est d’environ 30 µm à 35 µm. Lafigure 5montre une micrographie de microcapsules séchées sur lame de verre en lumière rasante (à gauche) et en lumière fluorescente (à droite) après ajout de quelques gouttes du colorant fluorescent Nile Red. L’émission intense sous lumière fluorescente montre que le cœur de la microcapsule contient une phase organique. Figure 4 shows an optical micrograph of microcapsules dried on a glass slide. Their diameter is about 30 µm to 35 µm. Figure 5 shows a micrograph of microcapsules dried on a glass slide in raking light (left) and in fluorescent light (right) after adding a few drops of the fluorescent dye Nile Red. Intense emission under fluorescent light shows that the core of the microcapsule contains an organic phase.

Exemple 2: Préparation de microcapsules parfumées à base d’une diamine (HMDA) Example 2 : Preparation of perfumed microcapsules based on a diamine (HMDA)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’une solution thermo-chromique (bleue 10°) ont été introduits dans un bécher, placé dans un bain d’huile et chauffé à 130° C sous agitation magnétique (350 rpm). L’agitation a été maintenue jusqu’à ce que la solution thermo-chromique devienne homogène et transparente. La solution thermo-chromique a été refroidie, et lorsque sa température atteint 50 °C, le monomère (multi)acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,71 mmol) est dispersé sous agitation magnétique (350 rpm). L’agitation est maintenue jusqu’à ce que la solution devienne homogène. L’ensemble thermo-chromique/ monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 à 9500 rpm pendant 3 min à température ambiante pour former une émulsion11.0 g of a thermo-chromic solution (blue 10°) were introduced into a beaker, placed in an oil bath and heated to 130° C with magnetic stirring (350 rpm). Stirring was maintained until the thermo-chromic solution became homogeneous and transparent. The thermo-chromic solution was cooled, and when its temperature reached 50°C, the (multi)acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.71 mmol) was dispersed under magnetic stirring (350rpm). Stirring is maintained until the solution becomes homogeneous. The thermochromic/organic monomer combination was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 at 9500 rpm for 3 min at room temperature to form an emulsion

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, préchauffé à 50 °C, l’émulsion préparée précédemment a été introduite et agitée à une vitesse de 250 rpm. Quand l’émulsion a atteint 50 °C, la solution de diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0,17 g, 1,46 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée au goutte à goutte à l’aide d’une seringue et sous agitation (250 rpm). Au cours de la réaction, des prélèvements à différents temps de réaction ont été effectués et analysés par microscopie optique.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, preheated to 50°C, the previously prepared emulsion was introduced and stirred at a speed of 250 rpm. When the emulsion reached 50°C, the solution of diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0.17 g, 1.46 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added dropwise using of a syringe and with stirring (250 rpm). During the reaction, samples at different reaction times were taken and analyzed by optical microscopy.

La quantité totale des monomères utilisés était de ~ 0,56 g. L’amine a été utilisée en excès par rapport au monomère acrylate de telle manière à avoir un rapport de fonctions –NH/acrylate= 1,6. Le ratio massique solution thermo-chromique/eau vaut 0,24.The total amount of monomers used was ~0.56 g. The amine was used in excess relative to the acrylate monomer so as to have a ratio of –NH/acrylate functions= 1.6. The thermochromic solution/water mass ratio is 0.24.

Les microcapsules séchées mettent en évidence un changement de couleur réversible avec un changement réversible de coloration à une température à 10°C. Ces mêmes capsules peuvent, de plus, être chauffées au four à 130°C pendant 30 min sans modifications de leurs propriétés de thermochromie (Figure 7).The dried microcapsules show a reversible color change with a reversible color change at a temperature of 10°C. These same capsules can, moreover, be heated in an oven at 130° C. for 30 min without modifying their thermochromic properties ( FIG. 7 ).

Exemple 3: Essai de dégradabilité d’un poly(beta-amino ester) Example 3 : Degradability test of a poly(beta-amino ester)

Un premier test de dégradabilité a été effectué selon la procédure suivante :A first degradability test was carried out according to the following procedure:

  1. Synthèse du poly(beta-amino ester)Synthesis of poly(beta-amino ester)

Dans un bécher, le monomère Hexaméthylène diamine HMDA (1.0 g, 8.6 mmol) a été solubilisé dans du THF (4,0 g) et ajouté à une solution du monomère (multi)acrylate (trimethylolpropane triacrylate) (1,8 g, 6.1 mmol) solubilisé dans 2,5 g du THF. Le mélange a été placé dans un pilulier ensuite mis dans un bain d’huile à 50°C.In a beaker, Hexamethylene diamine HMDA monomer (1.0 g, 8.6 mmol) was dissolved in THF (4.0 g) and added to a solution of (multi)acrylate monomer (trimethylolpropane triacrylate) (1.8 g, 6.1 mmol) dissolved in 2.5 g of THF. The mixture was placed in a pillbox then placed in an oil bath at 50°C.

L’amine a été utilisée en excès par rapport au monomère acrylate de telle manière à avoir un rapport de fonctions –NH/acrylate= 2.The amine was used in excess relative to the acrylate monomer in such a way as to have a function ratio –NH/acrylate= 2.

Le polymère récupéré après 5h de réaction a été lavé trois fois à l’acétone et séché à l’étuve.The polymer recovered after 5 hours of reaction was washed three times with acetone and dried in an oven.

  1. Dégradation du poly(beta-amino ester)Degradation of poly(beta-amino ester)

La dégradation du poly(beta-aminoester) a été effectué selon le protocole suivant :The degradation of the poly(beta-aminoester) was carried out according to the following protocol:

20 mg du polymère solubilisés dans 1 mL d’une solution d’hydroxyde de sodium (3M, dans l’eau deuterée D2O, pH~14) est introduit dans un flacon muni d’un agitateur magnétique. Le polymère étant réticulé, il n’est pas soluble dans la phase aqueuse.20 mg of the polymer dissolved in 1 mL of a solution of sodium hydroxide (3M, in deuterated water D 2 O, pH~14) is introduced into a flask fitted with a magnetic stirrer. Since the polymer is crosslinked, it is not soluble in the aqueous phase.

Lafigure 8montre que le poly(beta-amino ester) s’est dissous dans la phase aqueuse, caractérisant une dégradation efficace du polymère dans ces conditions de dégradation accélérées. Figure 8 shows that the poly(beta-amino ester) dissolved in the aqueous phase, characterizing efficient degradation of the polymer under these accelerated degradation conditions.

Exemple 4: Préparation de microcapsules parfumées à base d’une triamine (TREN) Example 4 : Preparation of perfumed microcapsules based on a triamine (TREN)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’huile essentielle (Eucalyptus) ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,74 mmol) a été dispersé dans l’huile essentielle sous agitation. L’ensemble huile essentielle / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.11.0 g of essential oil (Eucalyptus) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.74 mmol) was dispersed in the essential oil under agitation. The essential oil/organic monomer combination was added gradually to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment y a été introduite. Une solution aqueuse de tris(2-aminoéthyl)amine TREN (0,145 g, 0,99 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced. An aqueous solution of tris(2-aminoethyl)amine TREN (0.145 g, 0.99 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 60°C.

Exemple 5: Préparation de microcapsules thermochromiques à base d’une triamine (TREN) Example 5 : Preparation of thermochromic microcapsules based on a triamine (TREN)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’une solution thermochromique ont été introduits dans un bécher et agités à chaud, le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,74 mmol) y a été dispersé sous agitation. L’ensemble thermochromique / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.11.0 g of a thermochromic solution were introduced into a beaker and stirred hot, the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.74 mmol) was dispersed therein under hustle. The thermochromic/organic monomer combination was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite à unetempérature d’environ 50 °C à 60 °C. Une solution aqueuse de tris(2-aminoéthyl) amine TREN (0,145 g, 0,99 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 80°C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced at a temperature of approximately 50°C to 60°C. An aqueous solution of tris(2-aminoethyl)amine TREN (0.145 g, 0.99 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 80°C.

Exemple 6: Préparation de microcapsules à base d’un monomère biosynthétique Example 6 : Preparation of microcapsules based on a biosynthetic monomer

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’huile essentielle (Eucalyptus) ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,74 mmol) a été dispersé dans l’huile essentielle sous agitation. L’ensemble huile essentielle / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.11.0 g of essential oil (Eucalyptus) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.74 mmol) was dispersed in the essential oil under agitation. The essential oil/organic monomer combination was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g PVA 2% by weight); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite, la solution aqueuse de diamine (Butane-1,4-diamine (Putrescine) (0,13 g, 1,47 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C.In a double-walled reactor, equipped with a mechanical stirring system with IKA blades, the emulsion prepared previously was introduced, the aqueous solution of diamine (Butane-1,4-diamine (Putrescine) (0.13 g , 1.47 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 60°C.

Lafigure 10montre une image de microscopie optique des capsules après 24 h de réaction. Les microcapsules sont sphériques, avec un diamètre moyen compris entre environ 10 µm et environ 30 µm. Figure 10 shows an optical microscopy image of the capsules after 24 h of reaction. The microcapsules are spherical, with an average diameter between about 10 µm and about 30 µm.

Exemple 7: Préparation de microcapsules à base du polyéthylène imine (PEI) Example 7 : Preparation of microcapsules based on polyethylene imine (PEI)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’huile essentielle (Eucalyptus) ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,74 mmol) a été dispersé dans l’huile essentielle sous agitation. L’ensemble huile essentielle / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA pour former une émulsion.11.0 g of essential oil (Eucalyptus) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (0.39 g, 0.74 mmol) was dispersed in the essential oil under agitation. The essential oil/organic monomer combination was added gradually to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an IKA Ultraturrax™ to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. Une solution de polyéthylène imine (PEI) (1,78 g, 1,48 mmol) dans 5 g de solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced. A solution of polyethylene imine (PEI) (1.78 g, 1.48 mmol) in 5 g of 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 60°C.

La figure 11montre des images de microscopie optique des capsules après 24 h de réaction. Les microcapsules sont sphériques, avec un diamètre moyen compris entre environ 10 µm et environ 30 µm Figure 11 shows optical microscopy images of the capsules after 24 h of reaction. The microcapsules are spherical, with an average diameter between about 10 µm and about 30 µm

Exemple 8: Préparation de microcapsules parfumées (rapport shell / PI = 3,4 %) Example 8 : Preparation of scented microcapsules (shell/PI ratio=3.4%)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

193,6 g d’huile essentielle (Eucalyptus) ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (4,5 g, 8,5 mmol) a été dispersé dans l’huile essentielle sous agitation. L’ensemble huile essentielle / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (255,9 g PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Homomixeur pour former une émulsion.193.6 g of essential oil (Eucalyptus) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (4.5 g, 8.5 mmol) was dispersed in the essential oil under agitation. The essential oil/organic monomer combination was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (255.9 g PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using a Homomixer to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. Une solution de diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (2,01 g, 17,2 mmol) dans 44,1 g d’une solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C. On a laisse réagir pendant 2 h à 50 °C et pendant 5 h à 60 °C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced. A solution of diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (2.01 g, 17.2 mmol) in 44.1 g of a 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 60°C . It was left to react for 2 h at 50°C and for 5 h at 60°C.

Exemple 9: Préparation de microcapsules parfumées Example 9 : Preparation of scented microcapsules

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

11,0 g d’un mélange de 80% parfum Ananas papaye (référence RS42370 de la société Technicoflor à Allauch (France)) et 20 % myristate de méthyle ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate) (0,39 g, 0,74 mmol) a été dispersé dans la fragrance sous agitation. L’ensemble fragrance / monomère organique a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.11.0 g of a mixture of 80% Papaya Pineapple perfume (reference RS42370 from Technicoflor in Allauch (France)) and 20% methyl myristate were placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta- /hexa-acrylate) (0.39 g, 0.74 mmol) was dispersed into the fragrance with stirring. The fragrance/organic monomer combination was added gradually to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. Une solution de diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0,17 g, 1,49 mmol) dans 5 g d’une solution PVA 2 wt% a été ajoutée sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C. On a laissé réagir pendant 2 h à 50 °C et pendant 5 h à 60 °C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced. A solution of diamine (Hexamethylene diamine HMDA) (0.17 g, 1.49 mmol) in 5 g of a 2 wt% PVA solution was added with stirring at a temperature between 50°C and 60°C. It was left to react for 2 h at 50°C and for 5 h at 60°C.

Exemple 10: Préparation de microcapsules pour autocopiants (ratio shell / PI = 3,4%) Example 10 : Preparation of microcapsules for carbonless copies (shell/PI ratio=3.4%)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

193,6 g d’une phase interne (Dye) ont été placés dans un bécher, et le monomère multi acrylate (mélange Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate)(4,5 g, 8,5 mmol) a été dispersé dans la phase interne sous agitation. L’ensemble a été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (255,9 g, PVA 2% massique) ; le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Homomixeur pour former une émulsion.193.6 g of an internal phase (Dye) was placed in a beaker, and the multi acrylate monomer (Dipentaerythritol penta-/hexa-acrylate mixture) (4.5 g, 8.5 mmol) was dispersed in the internal phase with stirring. The whole was added gradually to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (255.9 g, PVA 2% by weight); the mixture was homogenized using a Homomixer to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur à double paroi, équipé d’un système d’agitation mécanique à pales IKA, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. Une solution aqueuse de diamine (Hexamethylene diamine HMDA) a été ajoutée, sous agitation à une température comprise entre 50°C et 60°C.In a double-walled reactor, equipped with an IKA mechanical blade stirring system, the previously prepared emulsion was introduced. An aqueous solution of diamine (Hexamethylene diamine HMDA) was added, with stirring at a temperature between 50°C and 60°C.

  1. Utilisation des microcapsules dans un papier autocopiantUse of microcapsules in carbonless paper

On a appliqué ces microcapsules sur une feuille de papier, selon des méthodes connues, et les a utilisées dans un système autocopiant. La figure 12 monte le résultat, qui est tout à fait satisfaisant.These microcapsules were applied to a sheet of paper, according to known methods, and used in a self-copying system. Figure 12 shows the result, which is quite satisfactory.

Exemple 11: Préparation de microcapsules thermochromiques à base du monomère POSS@octa(acrylate) Example 11 : Preparation of thermochromic microcapsules based on the POSS@octa(acrylate) monomer

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

20,0 g de thermochromique, et le polyoctahedral silsesquioxanes porté de huit fonction d’acrylate (POSS@octa(acrylate), n° CAS 1620202-27-8, acheté chez Hydridplastics, 1,48 g, 1,12 mmol) et l’inhibiteur thermique Butylated HydroxyToluene (BHT, 5,0 mg), ont été placés dans un bécher. Le mélange a été solubilisé à chaud sous agitation magnétique. L’agitation a été maintenue jusqu’à ce que la solution devienne homogène. L’ensemble thermochromique / POSS@octa(acrylate) été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique); le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.20.0 g of thermochromic, and eight-function ported polyoctahedral silsesquioxanes acrylate (POSS@octa(acrylate), CAS # 1620202-27-8, purchased from Hydridplastics, 1.48 g, 1.12 mmol) and the thermal inhibitor Butylated HydroxyToluene (BHT, 5.0 mg), were placed in a beaker. The mixture was solubilized hot with magnetic stirring. Stirring was continued until the solution became homogeneous. The thermochromic / POSS@octa(acrylate) assembly was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by weight); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. La solution de Hexamethylene diamine (HMDA, 0,35 g, 3,01 mmol) dans l’eau été ajoutée au goutte à goutte à l’aide d’une seringue et sous agitation. On a laissé réagir à 50 °C pendant 1 h et à 80 °C pendant 23 h.In a reactor, the previously prepared emulsion was introduced. The solution of Hexamethylene diamine (HMDA, 0.35 g, 3.01 mmol) in water was added drop by drop using a syringe and with stirring. The reaction was carried out at 50°C for 1 hour and at 80°C for 23 hours.

Lafigure 13montre une photographie ce des microcapsules. Figure 13 shows a ce photograph of the microcapsules.

Exemple 12: Préparation de microcapsules thermochromiques à base du monomère POSS@octa(acrylate) avec meta-xylylenediamine Example 12 : Preparation of thermochromic microcapsules based on the POSS@octa(acrylate) monomer with meta-xylylenediamine

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

10,0 g de thermochromique, et le polyoctahedral silsesquioxanes porté de huit fonction d’acrylate (POSS@octa(acrylate), n° CAS 1620202-27-8, acheté chez Hydridplastics, 1,50 g, 1,12 mmol) et l’inhibiteur thermique Butylated HydroxyToluene (BHT, 5,0 mg), ont été placés dans un bécher. Le mélange a été solubilisé à chaud sous agitation magnétique. L’agitation a été maintenue jusqu’à ce que la solution devienne homogène. L’ensemble thermochromique / POSS@octa(acrylate) été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique); le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.10.0 g of thermochromic, and polyoctahedral silsesquioxanes carried eight acrylate function (POSS@octa(acrylate), CAS # 1620202-27-8, purchased from Hydridplastics, 1.50 g, 1.12 mmol) and the thermal inhibitor Butylated HydroxyToluene (BHT, 5.0 mg), were placed in a beaker. The mixture was solubilized hot with magnetic stirring. Stirring was continued until the solution became homogeneous. The thermochromic / POSS@octa(acrylate) assembly was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by weight); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. La solution de meta-xylylenediamine (noCAS 1477-55-0, 0,60 g, 3,01 mmol) dans 3 mL d’eau a été ajoutée au goutte à goutte à l’aide d’une seringue et sous agitation. On a laissé réagir à 65 °C pendant 1 h et à 80 °C pendant 17 h.In a reactor, the previously prepared emulsion was introduced. The solution of meta-xylylenediamine (nohCAS 1477-55-0, 0.60g, 3.01mmol) in 3 mL of water was added dropwise using a syringe and with stirring. The reaction was carried out at 65°C for 1 hour and at 80°C for 17 hours.

Exemple 13: Préparation de microcapsules thermochromiques à base du monomère POSS@octa(acrylate) avec POSS@octammonium et hexamethylene diamine (HDMA) Example 13 : Preparation of thermochromic microcapsules based on the POSS@octa(acrylate) monomer with POSS@octammonium and hexamethylene diamine (HDMA)

  1. Préparation de l’émulsionPreparation of the emulsion

10,0 g de thermochromique, et le polyoctahedral silsesquioxanes porté de huit fonction d’acrylate (POSS@octa(acrylate), noCAS 1620202-27-8, acheté chez Hydridplastics, 1,40 g, 1,06 mmol) et l’inhibiteur thermique Butylated HydroxyToluene (BHT, 5,0 mg), ont été placés dans un bécher. Le mélange a été solubilisé à chaud sous agitation magnétique. L’agitation a été maintenue jusqu’à ce que la solution devienne homogène. L’ensemble thermochromique / POSS@octa(acrylate) été ajouté progressivement à la solution aqueuse du tensioactif préparée préalablement (40 g, PVA 2% massique); le mélange a été homogénéisé à l’aide d’un Ultraturrax™ IKA T10 pour former une émulsion.10.0 g of thermochromic, and polyoctahedral silsesquioxanes carried from eight acrylate functions (POSS@octa(acrylate), nohCAS 1620202-27-8, purchased from Hydridplastics, 1.40 g, 1.06 mmol) and the thermal inhibitor Butylated HydroxyToluene (BHT, 5.0 mg), were placed in a beaker. The mixture was solubilized hot with magnetic stirring. Stirring was continued until the solution became homogeneous. The thermochromic / POSS@octa(acrylate) assembly was gradually added to the aqueous solution of the surfactant prepared beforehand (40 g, PVA 2% by mass); the mixture was homogenized using an Ultraturrax™ IKA T10 to form an emulsion.

  1. MicroencapsulationMicroencapsulation

Dans un réacteur, l’émulsion préparée précédemment a été introduite. Après, la solution de Hexamethylene diamine (HMDA, 0,70 g, 6,02 mmol), POSS@(octa)ammonium (noCAS 150380-11-3, acheté chez Hydridplastics, 0,30 g, 0,26 mmol), et carbonate de potassium (0,16 g, 1,16 mmol) dans l’eau été ajoutée au goutte à goutte à l’aide d’une seringue, sous agitation. On a laissé réagir à 65 °C pendant 1 h et à 80 °C pendant 17 h.In a reactor, the previously prepared emulsion was introduced. Afterwards, the solution of Hexamethylene diamine (HMDA, 0.70 g, 6.02 mmol), POSS@(octa)ammonium (nohCAS 150380-11-3, purchased from Hydridplastics, 0.30 g, 0.26 mmol), and potassium carbonate (0.16 g, 1.16 mmol) in the water was added drop by drop using a syringe, with stirring. The reaction was carried out at 65°C for 1 hour and at 80°C for 17 hours.

Lafigure 14montre une photographie ce des microcapsules. Figure 14 shows a ce photograph of the microcapsules.

Exemple 14: Essai de biodégradation Example 14 : Biodegradation test

Un lot de microcapsules préparées selon l’exemple 8 a été approvisionné. Les microcapsules ont été ouvertes, vidées et lavées. Ensuite elles ont été soumises à l’essai de biodégradabalité que décrit dans le document OCDE 301 (« Ligne Directrice de l’OCDE pour les Essais de Produis Chimiques : Biodégradabilité Facile ») en utilisant la méthode 301 F (Essai de réspirométrie manométrique). Apèrs une durée d’incubation de dix jours le pourcentage de biodégradation était de 82 %.A batch of microcapsules prepared according to Example 8 was supplied. The microcapsules were opened, emptied and washed. They were then subjected to the biodegradability test described in the OECD 301 document ( “OECD Guideline for the Testing of Chemical Products: Easy Biodegradability” ) using the 301 F method (manometric respirometry test). After an incubation period of ten days the percentage of biodegradation was 82%.

Claims (12)

Procédé de fabrication de microcapsules renfermant une substance dite active, procédé dans lequel :
  • on approvisionne une solution aqueuse d’un tensioactif, une phase huileuse comprenant ladite substance active et au moins un premier monomère X, et une phase polaire comprenant au moins un deuxième monomère Y ;
  • on prépare une émulsion de type O/W par ajout de ladite phase huileuse à ladite solution aqueuse du tensioactif ;
  • on ajoute à ladite émulsion O/W ladite phase polaire, pour permettre l’obtention d’un polymère par polymérisation desdits monomères X et Y ;
  • on isole à partir de ce mélange réactionnel lesdites microcapsules comportant une paroi formée par ledit polymère et renfermant ladite substance active ;
ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit polymère est un poly(beta-amino ester).
Process for manufacturing microcapsules containing a so-called active substance, process in which:
  • an aqueous solution of a surfactant, an oily phase comprising said active substance and at least one first monomer X, and a polar phase comprising at least one second monomer Y are supplied;
  • an emulsion of O/W type is prepared by adding said oily phase to said aqueous solution of the surfactant;
  • said polar phase is added to said O/W emulsion, to enable a polymer to be obtained by polymerization of said monomers X and Y;
  • said microcapsules comprising a wall formed by said polymer and containing said active substance are isolated from this reaction mixture;
said process being characterized in that said polymer is a poly(beta-amino ester).
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier monomère X est sélectionné parmi les (multi)acrylates, et de préférence les (multi)acrylates de formule X’-(-O(C=O)-CH=CH2)navec n ≥ 4 et où X’ représente une molécule sur laquelle est greffée n motifs acrylate.Process according to Claim 1, characterized in that the said first monomer X is selected from the (multi)acrylates, and preferably the (multi)acrylates of formula X'-(-O(C=O)-CH=CH 2 ) n with n≥4 and where X' represents a molecule on which n acrylate units are grafted. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier monomère X est sélectionné dans le groupe formé par :
  • les diacrylates ;
  • les triacrylates, notamment le triacrylate de triméthylolpropane, les tetraacrylates, les pentaacrylates, les hexaacrylates, les mélanges entre ces différents acrylates de type O[CH2C(CH2OR)3]2où R est H ou COCH=CH2;
  • les polymères portant des fonctions acrylates pendantes ;
  • les oligo PBAE fonctionnels, préparés par exemple par réaction de composés diacrylates avec une amine primaire fonctionnelle et/ou une diamine secondaire fonctionnelle ;
  • le mélange de différents composés décrit ci-dessus.
Process according to Claim 2, characterized in that the first monomer X is selected from the group formed by:
  • diacrylates;
  • triacrylates, in particular trimethylolpropane triacrylate, tetraacrylates, pentaacrylates, hexaacrylates, mixtures of these different acrylates of the O[CH 2 C(CH 2 OR) 3 ] 2 type where R is H or COCH=CH 2 ;
  • polymers bearing pendant acrylate functions;
  • functional oligo PBAEs, prepared for example by reacting diacrylate compounds with a functional primary amine and/or a functional secondary diamine;
  • the mixture of different compounds described above.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit deuxième monomère Y est sélectionné parmi les amines.Process according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the said second monomer Y is selected from amines. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième monomère Y est sélectionné dans le groupe formé par :
  • les amines primaires R-NH2;
  • les diamines primaires de type NH2(CH2)nNH2où n est un nombre entier qui peut typiquement être compris entre 1 et 20, et qui est de préférence 2 ou 6 ;
  • les (multi)amines primaires comme la tris(2-aminoéthyl)amine ;
  • les diamines secondaires comme la pipérazine ;
  • les polymères possédant des amines primaires et ou secondaires comme le polyéthylène imine.
Process according to Claim 4, characterized in that the second monomer Y is selected from the group formed by:
  • primary amines R—NH 2 ;
  • primary diamines of the NH 2 (CH 2 ) n NH 2 type where n is an integer which can typically be between 1 and 20, and which is preferably 2 or 6;
  • primary (multi)amines such as tris(2-aminoethyl)amine;
  • secondary diamines such as piperazine;
  • polymers having primary and/or secondary amines such as polyethylene imine.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite polymérisation desdits monomères se fait sous agitation à une température comprise entre 20 °C et 100 °C, et de préférence entre 30°C et 90 °C.Process according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the said polymerization of the said monomers is carried out with stirring at a temperature of between 20°C and 100°C, and preferably between 30°C and 90°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit tensioactif est sélectionné dans le groupe formé par les tensioactifs macromoléculaires, de préférence en ce que ledit tensioactif est sélectionné dans le groupe formé par les polyacrylates, les méthylcelluloses, les carboxyméthylcelluloses, l'alcool polyvinylique éventuellement partiellement estérifié ou éthérifié, le polyacrylamide, les polymères synthétiques possédant des fonctions anhydride ou acide carboxylique, les copolymères éthylène/anhydride maléique et en ce que ledit tensioactif est encore plus préférentiellement l'alcool polyvinylique.Process according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the said surfactant is selected from the group formed by macromolecular surfactants, preferably in that the said surfactant is selected from the group formed by polyacrylates, methylcelluloses, carboxymethylcelluloses, polyvinyl alcohol optionally partially esterified or etherified, polyacrylamide, synthetic polymers having anhydride or carboxylic acid functions, ethylene/maleic anhydride copolymers and in that said surfactant is even more preferably polyvinyl alcohol. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite substance active est sélectionnée dans le groupe formé par :
  • huiles essentielles, les fragrances,
  • les encres, les peintures, les substances thermochromiques et/ou photochromiques, les colorants, les colles,
  • les produits à effet biocide, les produits à effet fongicide, les produits à effet antiviral, les produits à effet phytosanitaire, les produits à effet cosmétique, les principes actifs pharmaceutiques,
  • les huiles naturelles et alimentaires, les huiles végétales et alimentaires, les alcanes liquides, les esters et acides gras.
Process according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the said active substance is selected from the group formed by:
  • essential oils, fragrances,
  • inks, paints, thermochromic and/or photochromic substances, dyes, glues,
  • products with a biocidal effect, products with a fungicidal effect, products with an antiviral effect, products with a phytosanitary effect, products with a cosmetic effect, active pharmaceutical ingredients,
  • natural and edible oils, vegetable and edible oils, liquid alkanes, esters and fatty acids.
Microcapsule renfermant une substance dite active, caractérisée en ce que sa paroi est formée de poly(beta-amino ester).Microcapsule containing a so-called active substance, characterized in that its wall is formed of poly(beta-amino ester). Microcapsule selon la revendication 9, caractérisée en ce qu’elle présente un diamètre moyen compris entre 100 nm et 100 µm, de préférence entre 1 µm et 50 µm, et encore plus préférentiellement entre 10 µm et 40 µm.Microcapsule according to Claim 9, characterized in that it has an average diameter of between 100 nm and 100 µm, preferably between 1 µm and 50 µm, and even more preferably between 10 µm and 40 µm. Microcapsule selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu’elle montre une biodégradation d’au moins 80 %, et de préférence d’au moins 85 %, mesurée par un essai de respirométrie manométrique selon la méthode 301 F des « Lignes Directrices de l’OCDE pour les Essais de Produits Chimiques : Biodégradabilité Facile » après une incubation de dix jours.Microcapsule according to Claim 9 or 10, characterized in that it shows a biodegradation of at least 80%, and preferably of at least 85%, measured by a manometric respirometry test according to method 301 F of the "Guidelines OECD for the Testing of Chemicals: Ready Biodegradability” after a ten-day incubation. Microcapsule selon l’une quelconque des revendication 9 à 11, caractérisée en ce qu’elle montre une biodégradation d’au moins 90 %, de préférence d’au moins 95 %, et encore plus préférentiellement d’au moins 98 %, mesurée par un essai de respirométrie manométrique selon la méthode 301 F des « Lignes Directrices de l’OCDE pour les Essais de Produits Chimiques : Biodégradabilité Facile » après une incubation de 28 jours.Microcapsule according to any one of Claims 9 to 11, characterized in that it shows a biodegradation of at least 90%, preferably of at least 95%, and even more preferably of at least 98%, measured by a manometric respirometry test according to method 301 F of the "OECD Guidelines for the Testing of Chemical Products: Easy Biodegradability" after incubation for 28 days.
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