WO2017124162A1 - Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (artn) via polimerização interfacial - Google Patents

Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (artn) via polimerização interfacial Download PDF

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WO2017124162A1
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artn
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temperature regulating
rpm
nanoencapsulated
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PCT/BR2016/050009
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Juliana BUCCHI ALENCASTRE MOROZ
Jenny CHU YAN LING OKUDA
Natalia Neto Pereira Cerize
Kleber LANIGRA GUIMARÃES
Adriano Marim De Oliveira
Maria Helena AMBROZIO ZANIN
Thaís ARAGÃO HOROIWA
Leilane HESPPORTE IWAMOTO
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Natura Cosméticos S.A.
Instituto De Pesquisas Tecnológicas Do Estado De São Paulo S.A. - Ipt
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    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/14Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/53Core-shell polymer

Definitions

  • the invention pertains to the materials sector for the production of heat or cold by chemical reactions other than combustion, the thermal effect being accompanied by a change from liquid to solid physical state or vice versa containing organic active ingredients. and inorganic compounds that promote temperature regulation using two associated physical principles in the same nanocapsule nanostructure, namely: phase change by melting / solidification of an organic material and reflection of infrared radiation present in white light which affects the surface containing the nanostructured temperature regulating agent.
  • the process relates to the interfacial polymerization of cyanoacrylate-type monomer at the interface between the mixture of organic material and colloidal oxide nanoparticles with the aqueous medium as an emulsion. Because it is an interfacial polymerization, the formed nanostructure is characterized by the shell-core type, being the polymeric shell and the core containing the mixture of the materials that regulate the temperature.
  • This temperature regulating agent can be applied in the generation of products related to the fields of cosmetics, pharmaceuticals, medical equipment, prosthetics, textiles, paints, coatings, composites, packaging, construction, electrical or electronic equipment, automotive. and paper.
  • the search for a better quality of life for humans is a goal that permeates almost all activities in industry and commerce.
  • this search for more favorable living conditions there is the comfort provided by buildings, clothing, vehicles and many other products that promote protection and reduce stress and fatigue in the daily activities of men.
  • the search for better conditions in thermal comfort stands out, represented by methods or products that minimize temperature variations of environments, objects, clothing or even applied to the skin itself.
  • Thermal comfort is strongly related to temperature, humidity, air velocity and solar incidence, as well as the influence of rainfall, vegetation, soil permeability, surface or groundwater and topography.
  • Temperature regulators based on the melt / solidification process can be of the organic or inorganic type, and for organic materials, waxes and paraffins are highlighted and Inorganic salts include some eutectic salts or mixtures of salts and water.
  • Inorganic salts include some eutectic salts or mixtures of salts and water.
  • these temperature regulating materials need to be encapsulated so that during the melting process they do not diffuse into the substrate they are applying or permeate into the skin for cosmetic products and thus maintain. its main characteristic is that it absorbs and releases heat cyclically and with the same thermal efficiency as enthalpy of fusion and solidification.
  • the present process of producing nanoencapsulated temperature regulating agent (artn) via interfacial polymerization reveals a process of obtaining ARTN by the interfacial polymerization of cyanoacrylate monomer at the interface between organic material mixture and nanoparticles. of colloidal oxide with the aqueous medium as an emulsion. Because it is an interfacial polymerization, the formed nanostructure is characterized by the shell-core type, being the polymeric shell and the core containing the mixture of the materials that regulate the temperature.
  • the synthesis of the ARTN comprises six consecutive processing steps for the generation of nanoencapsulates, being step a) solubilization of the organic material and dispersion of colloidal oxide nanoparticles in a solvent, called the organic phase; step b) pre-emulsifying the organic phase in a solution of water and emulsifiers; step c) diffusion of this preemulsion into an aqueous phase containing emulsifiers; step d) distillation of solvents; and finally, step e) polymerization of the monomer and peeling of the nanocapsules, optionally having a step f) of drying the product.
  • step b) pre-emulsifying the organic phase in a solution of water and emulsifiers step c) diffusion of this preemulsion into an aqueous phase containing emulsifiers
  • step d) distill
  • the generated ARTN may be in the form of a colloidal dispersion in aqueous medium or in nanoparticle form if the aqueous dispersion of the NRNAs is subjected to the optional drying step as spray-drying, fluid bed drying, filtration, lyophilization, centrifugation, among others. Due to its versatility and different forms of presentation, the ARTN obtained by this process allows the obtaining of different types of products for application in the cosmetics, pharmaceutical, medical equipment, prostheses, textiles, paints, coats, composites industries. , packaging, construction, electrical or electronic equipment, automotive and paper.
  • Figure 1 shows an illustrative schematic of the mechanism of action obtained for the nanocapsulated temperature regulating agent, showing the polymeric shell (1) and the PCM core with UV radiation filter (2).
  • Figure 2 shows a photograph of a plate containing the product obtained after exposure to the temperature of ⁇ ° C in an air circulation oven (Example 1).
  • Figure 3 shows a photomicrograph of the obtained nanoencapsulated product (Example 1).
  • Figure 4 shows the DSC curve for 3 consecutive heating and cooling cycles with respective enthalpy values of the obtained nanoencapsulated product (Example 1)
  • Figure 5 shows a photograph of a plate containing the product obtained after exposure to the temperature of ⁇ ° C in an air circulation oven (Example 2).
  • Figure 6 shows a photomicrograph of the nanocapsulated product obtained (Example 2).
  • Figure 7 shows consecutive dynamic turbidimetry (stability) scans of the obtained nanocapsulated product (Example 2).
  • Figure 8 shows a photograph of a plate containing the product obtained after reaction exposed at 40 ° C in an air circulation oven (Example 3).
  • Figure 9 shows a photomicrograph of the nanoencapsulated product obtained (Example 3).
  • Figure 10 shows a photograph of a plate containing the product obtained after reaction exposed at 40 ° C in an air circulation oven (Example 4).
  • Figure 11 shows a photomicrograph of the nanocapsulated product obtained (Example 4).
  • Figure 12 shows a photograph of a plate containing the product obtained after reaction exposed at 40 ° C in an air circulation oven (Example 5)
  • Figure 13 shows a photomicrograph of the nanocapsulated product obtained (Example 5).
  • Figure 14 shows consecutive dynamic turbidimetry (stability) scans of the nanocapsulated product (Example 5)
  • Figure 15 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to a temperature of 40 ° C in an air circulation oven (Example 6).
  • Figure 16 shows a photomicrograph of the nanocapsulated product (Example 6).
  • Figure 17 shows consecutive dynamic turbidimetry scans of the nanocapsulated product (Example 6)
  • Figure 18 shows a photograph of a plate containing the product obtained after reaction exposed at 40 ° C in an air circulation oven (Example 7).
  • Figure 19 shows a photomicrograph of the nanoencapsulated product obtained (Example 7).
  • Figure 20 shows the DSC curve showing 20 consecutive heating and cooling cycles of the obtained nanocapsulated product (Example 7)
  • Figure 21 shows the transmittance spectrum of the ARTN samples obtained in Example 2 compared to conventional PCM (Example 8).
  • the present process of producing nanoencapsulated temperature regulating agent (artn) via interfacial polymerization is an approach for the production of thermal regulation systems without the use of electricity, that is, using fusion / solidification mechanisms. heat exchange material and also the use of materials that promote reflection of infrared radiation, responsible for heating or cooling objects, surfaces or bodies.
  • ARTN The production of ARTN is comprised of the execution of six consecutive processing steps that allow the generation of the nano-encapsulated of interest, being:
  • step d distillation of solvents
  • Step e polymerization and formation of the nanocapsulated shell.
  • step f product drying.
  • the preparation of the organic phase - FO, step a), is carried out by mechanical (preferred) or magnetic stirring of the inputs and generates a dispersion which simultaneously contains the solvent, a nonionic emulsifier, the organic material, a colloid. protector, colloidal oxide nanoparticles and the shell-forming monomer, therefore, appearing as a colloidal suspension. It should be noted that inclusion of colloidal oxide nanoparticles is optional.
  • the solvent used should have partial solubility in water with values up to 20% by mass and boiling point lower than that of water, and may be from the family of acetates, preferably ethyl acetate.
  • the organic material responsible for the melt / solidification heat absorption or release process can be wax, butter, paraffin, salt or soluble polymer or blends of these materials having a melting / solidification point in the range of 10 to 120 °, preferably between 29 ° C. at 32 ⁇ .
  • the colloidal oxide to be used should have an average particle size of less than 200 nm, preferably less than 50 nm.
  • the colloidal oxide may be based on titanium or zinc, preferably zinc.
  • the monomer to be used in peel formation and NRNA generation should be cyanoacrylate, preferably butylcyanoacrylate type.
  • the nonionic emulsifier and protective colloid may be poly (ethylene oxide) derivatives.
  • the mass ratio of organic material / colloidal oxide nanoparticle / monomer may range from 47: 35: 16 to 92: 0.01: 7.99, preferably 73: 15: 12.
  • the content of active material (organic material) present in the organic phase it may range from 12 to 35%, preferably 28% by mass.
  • Step b) which makes up the preparation of the ARTN, consists of pre-emulsifying the organic phase - FO into an aqueous phase containing emulsifiers (FA-1).
  • Emulsifiers may be anionic, cationic, nonionic or amphiphilic, preferably anionic, with anionic sulfated organic compounds.
  • Preemulsification is carried out by preferably preferably mechanical stirring of the organic phase in the aqueous phase (FA1) in the emulsifier / water ratio from 0.1: 9.9 to 1: 1, preferably 1: 9 by mass. at a speed of 100 to 30,000 rpm, preferably 7,000 rpm, for the time required to complete emulsification at a temperature ranging from 10 to 80 ⁇ , preferably at room temperature, the ratio being between the organic and aqueous phases from 8 to 0.2 mass, preferably 2.5.
  • FA1 aqueous phase
  • Step c) is performed by diluting the generated pre-emulsion (FA-1) in the previous phase, enabling the diffusion of solvents in water.
  • This dilution is performed with the addition of water under stirring which may range from 100 to 30,000 rpm, preferably at a speed of 7,000 rpm, for the time required until complete dilution.
  • the dilution ratio of the preemulsion with water may be from 10 to 0.5, preferably 2.0 by mass.
  • the dispersion is kept under stirring from 10 to 7,000 rpm, preferably 250 rpm, at a temperature ranging from 25 to 90 ° C, preferably 50 ° C, for a period of time for solvent removal and ranging from 1 to 4 hours, preferably 1 hour.
  • the nanocapsulated polymerization and peeling step e) is carried out wherein the dispersion remains under agitation at 10 to 7,000 rpm, preferably 250 rpm, at a temperature ranging from 25 to 90 °, preferably 50 ° C. ⁇ for a period of time system stabilization which may range from 1 to 4 hours, preferably 2 hours.
  • a drying step f) may be carried out if the aqueous dispersion of the NRNAs is subjected to any drying process such as spray-drying, fluid bed drying, filtration, lyophilization. , centrifugation, among others.
  • the product generated in this invention has the following characteristics: average particle size ranging from 70 to 1500 nm preferably 250 nm, pH range from 3.0 to 8.0 preferably 4.2; solids content 5.0 to 50.0%, preferably 34%, spherical morphology and, when dry, it is powdery, partially agglomerated or in the form of dispersed particles and easily redispersed in aqueous medium.
  • average particle size ranging from 70 to 1500 nm preferably 250 nm, pH range from 3.0 to 8.0 preferably 4.2
  • EXAMPLE 1 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 80% / 13% / 7% by weight ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • aqueous phases were prepared for preemulsification and dilution of the preemulsion formed.
  • the aqueous phase used for pre-emulsification (FA-1) was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium lauryl ether sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ° C for 5 minutes.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and at room temperature for approximately 10 minutes, then adding FA-2 and the material. It was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask. The solvent distillation procedure was performed under the following conditions: temperature 50 ⁇ , stirring 280 rpm and negative pressure 380 mmHg for 1 hour. After distillation, the formulation was kept in reactor for a further 2 hours.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, morphology by scanning electron microscopy technique, total solids content by thermogravimetry technique and thermal analysis by technique. differential scanning calorimetry (DSC).
  • Table 1 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was on the order of 33.3% by mass, the average particle size of 171.6 nm and pH 8.0.
  • Figure 2 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to the temperature of 4 ° C in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material, which melts at 32 ° C, indicating that it has been nanocapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 3 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in nanometer order.
  • Figure 4 shows the DSC curve for the nanoencapsulated sample, showing consecutive heating and cooling cycles and showing that the enthalpy of melting of the material does not change. significant evidence proving that nanocapsules show a cyclic effect of energy absorption.
  • EXAMPLE 2 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 73% / 12% / 15% mass ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • aqueous phases were prepared for preemulsification and dilution of the preemulsion formed.
  • the aqueous phase used for preemulsification (FA-1) was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium lauryl ether sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ⁇ for 5 minutes.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and at room temperature for approximately 10 minutes, then adding FA-2 and the material. It was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was carried out under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 28 rpm and negative pressure 440 mmHg for 40 minutes. After distillation, the formulation was kept in reactor for a further 2 hours.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by the dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, scanning electron microscopy morphology, colloidal physical stability by the dynamic scanning turbidimetry technique and the total solids content by thermogravimetry technique.
  • Table 2 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was of the order of 33.8% by mass and the average particle size of 253.8 nm and pH 8.2.
  • Figure 5 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed at 40 ⁇ ° C and in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material which melts at 32 ° C, indicating that it has been nano encapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 6 shows a photomicrograph of the nanoencapsulated product and, as can be seen, the particle size was in the nanometer order.
  • Figure 7 shows a dynamic turbidimetry image of the sample, analyzed for a period of 24 consecutive hours after sample preparation, scanning the entire height of the sample holder every 1 hour. As can be observed, a behavior of colloidal physical stability over time is evidenced, with no difference in the backlight scattering of the sample for the evaluated times.
  • EXAMPLE 3 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 57% / 19% / 24% by weight ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • 12 g of ethyl acetate, 1.7 g of sorbitan laurate (80 moles of ethylene oxide), 2 g of poly (ethylene oxide) triblock copolymer were added.
  • aqueous phase used for preemulsification was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium lauryl ether sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ⁇ for 5 minutes.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and room temperature, approximately 10 minutes, then adding FA-2 and the material. It was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was performed under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 28 rpm and negative pressure 440 mmHg for 40 minutes. After distillation, the formulation remained in reactor for a further 2 hours and 20 minutes.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, morphology by scanning electron microscopy technique, and total solids content by thermogravimetry technique.
  • Table 3 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was about 33.8% by mass and the average particle size 281.0 nm and pH 8.3.
  • Figure 8 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to a temperature of 40 ° C in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material which melts at 32 ° C, indicating that it has been nano encapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 9 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in the nanometer order.
  • EXAMPLE 4 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 80% / 9% / 11% w / w ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • aqueous phases were prepared for preemulsification and dilution of the preemulsion formed.
  • the aqueous phase used for preemulsification (FA-1) was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium lauryl ether sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second The aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g of distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ° C for 5 minutes.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and room temperature, approximately 10 minutes, then adding FA-2 and The material was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was performed under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 28 rpm and negative pressure 440 mmHg for 40 minutes. After distillation the formulation was kept in reactor for a further 2 hours and 20 minutes.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, morphology by scanning electron microscopy technique, and total solids content by thermogravimetry technique.
  • Table 4 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was on the order of 36.4 mass% and the average particle size 244.3 nm and pH 8.3.
  • Figure 10 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed at 40 ° C in an air circulation oven. As can be seen the appearance of the sample is "dry", ie without the presence of molten organic material which melts at 32 ° C indicating that it has been encapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 11 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in nanometer order.
  • aqueous phases were prepared for preemulsification and dilution of the preemulsion formed.
  • the aqueous phase used for preemulsification (FA-1) was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium lauryl ether sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ⁇ for 5 minutes.
  • the pre-emulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and room temperature, approximately 10 minutes, then adding FA-2 and The material was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was performed under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 2880 rpm and negative pressure 380 mmHg for 1 hour. After distillation, the formulation remained in reactor for a further 2 hours.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by the dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, morphology by the scanning electron microscopy technique, colloidal physical stability by the dynamic scanning turbidimetry technique and the total solids content by thermogravimetry technique.
  • Table 5 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was on the order of 29.36 mass%, the average particle size 226.8 nm and pH 8.3.
  • Figure 12 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to a temperature of 40 ° C in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material, which melts at 32 ° C, proving that it was nanoen encapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 13 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in the nanometric order.
  • Figure 14 shows a dynamic turbidimetry image of the sample, analyzed for a period of 17 consecutive hours after preparation, performing full-length sweeps every 1 hour. As can be observed, a behavior of colloidal physical stability over time is evidenced, with no difference in the backlight scattering of the sample for the evaluated times.
  • EXAMPLE 6 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 48% / 36% / 16% by weight ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • 10 g of ethyl acetate, 1.7 g of sorbitan laurate (80 moles of ethylene oxide), 2 g of poly (ethylene oxide) triblock copolymer were added.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and room temperature, approximately 10 minutes, then adding FA-2 and the material. It was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was performed under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 28 rpm and negative pressure 380 mmHg for 1 hour. After distillation the formulation was kept in reactor for a further 2 hours.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, scanning electron microscopy morphology, colloidal physical stability by dynamic scanning turbidimetry technique and the content of total solids by thermogravimetry technique.
  • Table 6 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was of the order of 31.21% by mass, the average particle size of 266.0 nm and pH of 8.21.
  • Figure 15 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to a temperature of 40 ° C and in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material, which melts at 32 ° C, proving that it was nanoen encapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 16 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in nanometer order.
  • Figure 17 shows a dynamic turbidimetry image of the sample, analyzed for a period of 24 consecutive hours after sample preparation, scanning the entire height of the sample holder every 1 hour. As can be observed, a behavior of colloidal physical stability over time is evidenced, with no difference in light backscattering of the sample for the evaluated times.
  • EXAMPLE 7 Production of Nanoencapsulated Temperature Regulating Agent containing 48% / 36% / 16% by weight ratio of organic material / monomer / colloidal oxide
  • aqueous phases were prepared for preemulsification and dilution of the preemulsion formed.
  • the aqueous phase used for preemulsification (FA-1) was prepared with 17 g of distilled water, 1.5 g of sodium laureth sulfate (LESS) and 1.5 g of ethyl acetate; and the second aqueous phase to be used for diluting the preemulsion (FA-2) was only 50 g of distilled water.
  • the system was stirred at 200 rpm at 50 ° C for 5 minutes.
  • the preemulsion was prepared by slowly adding the organic phase - FO to FA-1 under mechanical stirring of 7,000 rpm and room temperature, approximately 10 minutes, then adding FA-2 and the material. It was transferred to the jacketed glass reactor and equipped with a distillation condenser, thermostated bath, mechanical stirring, vacuum pump and distillate collection flask.
  • the solvent distillation procedure was carried out under the following conditions: temperature 50 ° C, stirring 280 rpm and negative pressure 380 mmHg for 1 hour. After distillation the formulation was kept in reactor for a further 2 hours.
  • the obtained nanoencapsulated product was subjected to particle size characterization by the dynamic light scattering technique, pH by potentiometry, scanning electron microscopy morphology, colloidal physical stability by the dynamic scanning turbidimetry technique and the content. total solids by thermogravimetry technique.
  • Table 7 presents the results of average particle size, pH, total solids content. As can be seen, the solids content was on the order of 31.89 mass%, the average particle size 226.6 nm and pH 7.9.
  • Figure 18 shows a photograph of a plate containing the product after reaction exposed to a temperature of 40 ° C and in an air circulation oven. As can be seen, the appearance of the sample is "dry", that is, without the presence of molten organic material, which melts at 32 ° C, indicating that it has been nanocapsulated by the interfacial polymerization process.
  • Figure 19 shows a photomicrograph of the nanocapsules and, as can be seen, the particle size was in the nanometric order.
  • Figure 20 shows the DSC curve for the nanocapsulated sample showing 20 consecutive heating and cooling cycles, showing that the melting enthalpy of the material does not change significantly, and the nanocapsules show a cyclic effect of energy absorption.
  • EXAMPLE 8 Evaluation of the efficiency of the obtained ARTN in blocking infrared radiation.
  • Figure 21 shows an overlap of the infrared spectra obtained in transmittance mode through the films of the evaluated materials.
  • the ARTN blocked almost all of infrared radiation, while conventional PCM blocked only 50% of the radiation. This result demonstrates the production of an ARTN capable of blocking infrared radiation and consequently modifying the heating profile of any surface to which it is applied.

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Abstract

A presente invenção refere-se a um processo de obtenção de ARTN pela polimerização interfacial de monômero do tipo cianoacrilato na interface entre a mistura de material orgânico e as nanopartículas de óxido coloidal com o meio aquoso, na forma de uma emulsão, sendo opcional a inclusão das nanopartículas de óxido coloidal. A síntese do ARTN compreende seis etapas consecutivas de processamento: a) solubilização do material orgânico e dispersão das nanopartículas de óxido coloidal em um solvente, denominada de fase orgânica; b) préemulsificação da fase orgânica em uma solução de água e emulsificantes; c) difusão desta pré-emulsão em uma fase aquosa contendo emulsificantes; d) destilação dos solventes; e, finalmente, e) polimerização do monômero e formação da casca dos nanoencapsulados, tendo opcionalmente f) de secagem do produto. O ARTN gerado pode estar na forma de uma dispersão coloidal em meio aquoso ou de nanopartícula. O ARTN obtido por este processo permite a obtenção de diferentes tipos de produtos para aplicação nas indústrias de cosméticos, farmacêutica, equipamentos médicos, próteses, têxteis, tintas, "coatings", compósitos, embalagens, construção civil, equipamentos elétricos ou eletrônicos, automobilística e papel.

Description

"PROCESSO DE PRODUÇÃO DE AGENTE REGULADOR DE TEMPERATURA NANOENCAPSULADO (artn) VIA POLIMERIZAÇÃO INTERFACIAL".
CAMPO DE ATUAÇÃO
[001 ] A invenção pertence ao setor de materiais para a produção de calor ou frio por outras reações químicas que não pela combustão, sendo o efeito térmico acompanhado por uma mudança do estado físico líquido para o sólido ou vice-versa, contendo ingredientes ativos orgânicos e inorgânicos que promovem a regulação de temperatura utilizando-se dois princípios físi- cos associados numa mesma nanoestrutura, do tipo nanocápsula, sendo eles: a mudança de fase por fusão/solidificação de um material orgânico e a reflexão da radiação infravermelho presente na luz branca que incide na superfície contendo o agente regulador de temperatura nanoestruturado.
[002] O processo se refere à polimerização interfacial de monômero do tipo cianoacrilato na interface entre a mistura de material orgânico e as nanopartículas de óxido coloidal com o meio aquoso, na forma de uma emulsão. Por se tratar de uma polimerização interfacial, a nanoestrutura formada caracteriza-se por ser do tipo casca-núcleo, sendo a casca polimé- rica e o núcleo contendo a mistura dos materiais que fazem a regulação da temperatura.
[003] Este agente de regulação de temperatura pode ser aplicado na geração de produtos relacionados às áreas de cosméticos, farmacêutica, equipamentos médicos, próteses, têxteis, tintas, revestimentos, compósitos, embalagens, construção civil, equipamentos elétricos ou eletrônicos, auto- mobilística e papel.
ESTADO DA TÉCNICA
[004] A busca por uma melhor qualidade de vida para o ser humano é uma meta que permeia quase todas as atividades da indústria e do comércio. Nesta busca por condições mais favoráveis de vida, destaca-se o con- forto proporcionado por edificações, vestuários, veículos e muitos outros produtos que promovem a proteção e diminuem o estresse e a fadiga nas atividades diárias do homem. No cenário de variáveis que existem no con- ceito de conforto para o homem, destaca-se a busca por melhores condições no conforto térmico, representado por métodos ou produtos que minimizem as variações de temperatura dos ambientes, objetos, vestimentas ou até aplicado sobre a própria pele. O conforto térmico está fortemente relaciona- do à temperatura, umidade, velocidade do ar e a incidência solar, além da influência do regime de chuvas, vegetação, permeabilidade do solo, águas superficiais ou subterrâneas e topografia.
[005] Existem vários métodos de controle dos processos de troca térmica para conferir conforto térmico, e em muitos casos existe uma necessi- dade de fontes de energia elétrica para movimentação de sistemas de refrigeração ou trocadores de calor. Uma alternativa para controle de temperatura é o uso de materiais que absorvem ou liberam calor relacionado ao seu processo de fusão ou solidificação, que está relacionado aos processos de troca térmica por condução ou convecção, ou o uso de partículas sólidas que reflitam a radiação infravermelha impedindo que ela entre em contato com os objetos ou corpos e assim evitem o seu aquecimento, ou então que eles percam radiação deste tipo promovendo seu resfriamento.
[006] Os materiais que podem ser utilizados como reguladores de temperatura baseado no processo de fusão/solidificação (calor latente) po- dem ser do tipo orgânico ou inorgânico, sendo que para os materiais orgânicos destacam-se as ceras e parafinas e para os inorgânicos destacam-se alguns sais ou misturas eutéticas de sais e água. No entanto, em diferentes aplicações nas quais se empregam estes materiais reguladores de temperatura, eles precisam ser encapsulados para que durante o processo de fusão não se difundam pelo substrato que estejam aplicados ou permeiem pela pele, no caso de produtos cosméticos, e desta forma mantenham sua principal característica que é de absorção e liberação de calor de forma cíclica e com a mesma eficiência térmica de entalpia de fusão e solidificação.
[007] Alguns documentos demonstraram a possibilidade e viabilidade do uso destes materiais para regular a temperatura ou estocar energia renovável de forma simples e económica, destacando-se US 20070224899 (Par- ticulate compositions and their manufacture) que apresenta método e com- posição de geração de cápsulas contendo material hidrofóbico em seu interior, dentre os quais materiais que sofrem fusão/solidificação como mecanismos de estocagem ou regulação de energia térmica, sendo citadas graxas ou parafinas como exemplos. Ainda, outros destaques são os documen- tos US 20090236079 (Nanoparticle-enhanced phase change materiais (NEPCM) whit great potencial for improved termal energy storage) e US 7919184 (Hybrid nanoparticles) e KR 20130067128 (Complex particle of phase change materiais and conductive filler for a heat control material and its preparing method), onde é apresentada a utilização de materiais orgâni- cos encapsulados em micro/nanocápsulas poliméricas, e os documentos US 20090236079 (Nanoparticle-enhanced phase change materiais (NEPCM) whit great potencial for improved termal energy storage) e US 7919184 (Hybrid nanoparticles), como agente de estocagem de energia em função da sua fusão/solidificação e a associação de nanopartículas metálicas para au- mentar a taxa de transferência de calor entre nanocápsulas e o ambiente ou a superfície em que estejam aplicados.
[008] O uso de partículas como recurso para refletir radiação infravermelha também já é conhecido e pode ser exemplificado pelo trabalho de Bendiganavale, Ashwini K. and Malshe, Vinod C. (INFRARED REFLECTIVE INORGANIC PIGMENTS, Recent Patents on Chemical Engineering, 2008, 1 , 67-79) e no documento US 2013/0216834 (Zinc oxide and cosme- tic). Neste documento é revelado o uso de micropartículas de óxido de zinco para a produção de cosméticos que apresentem diferentes funções e dentre delas a refletância da radiação infravermelha.
[009] O estado da técnica apresenta documentos que retratam processos de construção de partículas recheadas com PCMs que poderiam ser usadas na armazenagem de energia térmica, no entanto nenhum deles menciona a possibilidade de construção de nanopartículas contendo em seu interior uma mistura de PCM e óxido coloidal que juntos conferem a absor- ção/liberação de energia visando regular a temperatura de uma superfície e com a presença do óxido coloidal na mesma nanoestrutura com a função de refletir radiações de infravermelho. Destaca-se também a síntese da nanoes- trutura multifuncional, pois esta foi preparada por um mecanismo de polimerização que ocorre na interface da gota de PCM/óxido coloidal e a água, empregando monômeros que polimerizam sem a adição de iniciadores químicos, térmicos ou por radiação, permitindo operações em temperaturas in- feriores a 60Ό e sem a presença de componentes quí micos oriundos dos iniciadores de polimerização que podem ser fontes de contaminação nos produtos gerados com esta tecnologia.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0010] O presente processo de produção de agente regulador de tem- peratura nanoencapsulado (artn) via polimerização interfacial revela um processo de obtenção de ARTN pela polimerização interfacial de monômero do tipo cianoacrilato na interface entre a mistura de material orgânico e as na- nopartículas de óxido coloidal com o meio aquoso, na forma de uma emulsão. Por se tratar de uma polimerização interfacial, a nanoestrutura formada caracteriza-se por ser do tipo casca-núcleo, sendo a casca polimérica e o núcleo contendo a mistura dos materiais que fazem a regulação da temperatura.
[001 1 ] A síntese do ARTN compreende seis fases consecutivas de processamento para a geração dos nanoencapsulados, sendo etapa a) solubili- zação do material orgânico e dispersão das nanopartículas de óxido coloidal em um solvente, denominada de fase orgânica; etapa b) pré-emulsificação da fase orgânica em uma solução de água e emulsificantes; etapa c) difusão desta pré-emulsão em uma fase aquosa contendo emulsificantes; etapa d) destilação dos solventes; e, finalmente, etapa e) polimerização do monôme- ro e formação da casca dos nanoencapsulados, tendo opcionalmente uma etapa f) de secagem do produto. O fato de o ARTN obtido estar em escala nanométrica, esta lhe confere uma maior eficiência nos processos de transferência do calor e poder de cobertura de uma superfície, garantindo maior reflexão da radiação infravermelha.
[0012] O ARTN gerado pode se apresentar na forma de uma dispersão coloidal em meio aquoso ou na forma de nanopartícula, caso a dispersão aquosa dos ARTNs seja submetida à etapa opcional de secagem, como spray-drying (secagem por aspersão), secagem em leito fluidizado, filtração, liofilização, centrifugação, dentre outros. Devido à versatilidade e diferentes formas de apresentação, o ARTN obtido por este processo permite a obtenção de diferentes tipos de produtos para aplicação nas indústrias de cosmé- ticos, farmacêutica, equipamentos médicos, próteses, têxteis, tintas, "coa- tings", compósitos, embalagens, construção civil, equipamentos elétricos ou eletrônicos, automobilística e papel.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0013] A Figura 1 apresenta um esquema ilustrativo do mecanismo de ação obtido para o agente regulador de temperatura nanoencapsulado, mostrando a casca polimérica (1 ) e o núcleo de PCM com filtro de radiação UV (2)
[0014] A Figura 2 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após exposição à temperatura de ΛΟ ^ em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 1 )
[0015] A Figura 3 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 1 )
[0016] A Figura 4 apresenta a curva de DSC para de 3 ciclos consecutivos de aquecimento e resfriamento com respectivos valores de entalpia do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 1 )
[0017] A Figura 5 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após exposição à temperatura de ΛΟ ^ em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 2)
[0018] A Figura 6 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoen- capsulado obtido (Exemplo 2)
[0019] A Figura 7 apresenta varreduras consecutivas de turbidimetria dinâmica (estabilidade) do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 2).
[0020] A Figura 8 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após reação exposto à temperatura de 40 em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 3)
[0021 ] A Figura 9 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 3) [0022] A Figura 10 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após reação exposto à temperatura de 40 em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 4)
[0023] A Figura 1 1 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoen- capsulado obtido (Exemplo 4)
[0024] A Figura 12 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após reação exposto à temperatura de 40 em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 5)
[0025] A Figura 13 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoen- capsulado obtido (Exemplo 5)
[0026] A Figura 14 apresenta varreduras consecutivas de turbidimetria dinâmica (estabilidade) do produto nanoencapsulado (Exemplo 5)
[0027] A Figura 15 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de cir- culação de ar (Exemplo 6)
[0028] A Figura 16 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoencapsulado (Exemplo 6)
[0029] A Figura 17 apresenta varreduras consecutivas de turbidimetria dinâmica do produto nanoencapsulado (Exemplo 6)
[0030] A Figura 18 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto obtido após reação exposto à temperatura de 40 em uma estufa de circulação de ar (Exemplo 7)
[0031 ] A Figura 19 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 7)
[0032] A Figura 20 apresenta a curva de DSC mostrando 20 ciclos consecutivos de aquecimento e resfriamento do produto nanoencapsulado obtido (Exemplo 7)
[0033] A Figura 21 apresenta espectro de transmitância das amostras de ARTN obtidas no Exemplo 2 comparadas ao PCM convencional (Exem- pio 8).
DETALHAMENTO DA INVENÇÃO [0034] O presente processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (artn) via polimerização interfacial é uma abordagem para a produção de sistemas de regulação térmica sem o uso de energia elétrica, ou seja, que se utiliza de mecanismos de fusão/solidificação de material para troca de calor e também o uso de materiais que promovem a reflexão de radiação infravermelha, responsável pelo aquecimento ou resfriamento de objetos, superfícies ou corpos.
[0035] A produção do ARTN é compreendida pela execução de seis etapas de processamento consecutivas que permitem a geração dos nano- encapsulados de interesse, sendo:
• etapa a) geração da fase orgânica constituída pelo material orgânico com ponto de fusão/solidificação de interesse, nanopartícula de óxido coloidal e um solvente, sendo a inclusão da nanopartícula de óxido coloidal optativa;
· etapa b) pré-emulsificação da fase orgânica em uma solução de água e emulsificantes;
• etapa c) difusão desta pré-emulsão em uma fase aquosa contendo emulsificantes,
• etapa d) destilação dos solventes;
· etapa e) polimerização e formação da casca do nanoencapsulado; e, opcionalmente
• etapa f) secagem do produto.
[0036] A preparação da fase orgânica - FO, etapa a), é realizada por meio de agitação mecânica (preferencial) ou magnética dos insumos e gera uma dispersão que contém simultaneamente o solvente, um emulsificante não iônico, o material orgânico, um coloide protetor, nanopartículas do óxido coloidal e o monômero formador da casca apresentando-se, portanto, na forma de uma suspensão coloidal. Deve-se notar que a inclusão das nanopartículas do óxido coloidal é opcional.
[0037] A agitação, em velocidade de 10 a 1 .000 rpm, preferencialmente 400 rpm, em temperatura de 5 a 90Ό, preferencia Imente 25 Ό, é realiza- da pelo tempo necessário até a completa solubilização do material orgânico e a dispersão das nanopartículas de óxido coloidal quando presentes.
[0038] O solvente utilizado deve apresentar solubilidade parcial em água com valores de até 20% em massa e ponto de ebulição inferior ao da água, podendo ser da família dos acetatos, preferencialmente acetato de etila. O material orgânico responsável pelo processo de absorção ou liberação de calor por fusão/solidificação pode ser cera, manteiga, parafina, sal ou polímero solúvel ou blendas deste materiais que apresente ponto de fusão/solidificação na faixa de 10 a 120Ό, preferenc ialmente entre 29 a 32Ό. O óxido coloidal a ser utilizado deverá ter tamanho médio de partícula inferior a 200 nm, preferencialmente inferior a 50 nm.
[0039] O óxido coloidal poderá ser à base de titânio ou zinco, preferencialmente de zinco. O monômero a ser utilizado na formação da casca e geração do ARTN deve ser do tipo cianoacrilato, preferencialmente butilciano- acrilato. O emulsificante não iônico e o coloide protetor podem ser os derivados de poli(óxido de etileno). A relação mássica entre o material orgânico / nanopartícula do óxido coloidal / monômero poderá variar entre 47: 35: 16 e 92: 0,01 : 7,99, preferencialmente 73: 15 : 12. O teor de material ativo (material orgânico) presente na fase orgânica poderá variar entre 12 e 35% prefe- rencialmente 28% em massa.
[0040] A etapa b), que compõe a preparação do ARTN, consiste na pré- emulsificação da fase orgânica - FO em uma fase aquosa contendo emulsifi- cantes (FA-1 ). Os emulsificantes podem ser do tipo aniônico, catiônico, não iônico ou anfifílicos, preferencialmente um aniônico, sendo os aniônicos compostos orgânicos sulfatados.
[0041 ] A pré-emulsificação é realizada por meio da agitação, preferencialmente mecânica, da fase orgânica na fase aquosa (FA1 ) na relação emulsificante/água de 0,1 : 9,9 até 1 : 1 , preferencialmente 1 :9 em massa numa velocidade de 100 a 30.000 rpm, preferencialmente 7.000 rpm, pelo tempo necessário até completa emulsificação em temperatura variando de 10 a 80 Ό, preferencialmente em temperatura ambien te, sendo a relação entre as fases orgânica e aquosa de 8 a 0,2 em massa, preferencialmente 2,5.
[0042] A etapa c) é realizada pela diluição da pré-emulsão gerada (FA- 1 ) na fase anterior, viabilizando a difusão dos solventes na água. Esta dilui- ção é realizada com a adição de água, sob agitação que pode variar de 100 a 30.000 rpm, preferencialmente numa velocidade de 7.000 rpm, por tempo necessário até completa diluição. A razão de diluição da pré-emulsão com água pode ser de 10 a 0,5, preferencialmente 2,0 em massa.
[0043] Após a diluição, o método prevê uma etapa d) de remoção do solvente por destilação ou filtração, mantendo a dispersão aquosa para se obter um produto na forma de uma dispersão coloidal em meio aquoso. A dispersão é mantida sob agitação de 10 a 7.000 rpm, preferencialmente 250 rpm, numa temperatura que pode variar de 25 a 90Ό, preferencialmente 50 Ό, por um período de tempo para remoção do solvent e que pode variar de 1 a 4 horas, preferencialmente 1 hora.
[0044] Em seguida, é realizada a etapa e) de polimerização e de formação da casca do nanoencapsulado em que a dispersão permanece sob agitação de 10 a 7.000 rpm, preferencialmente 250 rpm, numa temperatura que pode variar de 25 a 90Ό, preferencialmente 50 Ό, por um período de tempo estabilização do sistema que pode variar de 1 a 4 horas, preferencialmente 2 horas.
[0045] Opcionalmente, pode-se realizar uma etapa f) de secagem, caso a dispersão aquosa dos ARTNs seja submetida a algum processo de secagem, como spray-drying (secagem por aspersão), secagem em leito fluidi- zado, filtração, liofilização, centrifugação, dentre outros.
[0046] O produto gerado nesta invenção apresenta as seguintes características: tamanho médio de partícula variando de 70 a 1500 nm preferencialmente 250 nm, variação de pH de 3,0 a 8,0 preferencialmente 4,2; teor de sólidos 5,0 a 50,0%, preferencialmente 34%, morfologia esférica e, quando seco, apresenta aspecto de pó, parcialmente aglomerado ou na forma de partículas dispersas, e de fácil redispersão em meio aquoso. [0047] Como concretização da invenção "PROCESSO DE PRODUÇÃO DE AGENTE REGULADOR DE TEMPERATURA NANOENCAPSULADO
(ARTN) VIA POLIMERIZAÇÃO INTERFACIAL" são apresentados alguns exemplos a seguir. Os produtos gerados nos exemplos foram caracteriza- dos quanto ao tamanho médio de partícula, potencial zeta, morfologia, pH, estabilidade física coloidal e teor de sólidos totais.
EXEMPLOS
[0048] EXEMPLO 1 : Produção de Agente de Regulação de Temperatura Nanoencapsulado contendo relação de 80% / 13% / 7% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal
[0049] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 12 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 12 g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou 10 minutos sob agitação de 200 rpm na temperatura de 50 . Depois que a cera fundiu, se adicionou 1 g de óxido de zinco disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ul- trassom por 10 minutos e acrescentou-se 2 g de Butilacianoacrilato e agitou- se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em paralelo, foram pre- paradas duas fases aquosas para realização da pré-emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA- 1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 por 5 minutos.
[0050] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado. [0051 ] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão negativa de 380 mmHg por 1 hora. Após a destilação, a formulação foi mantida em reator por mais 2 horas.
[0052] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria e análise térmica pela técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC).
[0053] A Tabela 1 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 33,3% em massa, o tamanho médio de partícula de 171 ,6 nm e pH de 8,0.
[0054] Tabela 1 : Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 1 .
Figure imgf000013_0001
[0055] A Figura 2 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de ΛΟ ^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado, o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , indicando que ele foi nanoenca psulado pelo processo de polimerização interfacial.
[0056] A Figura 3 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[0057] A Figura 4 apresenta a curva de DSC para a amostra de nanoencapsulado, apresentando ciclos consecutivos de aquecimento e resfriamento e evidenciando que a entalpia de fusão do material não sofre altera- ções significativas, comprovando que as nanocápsulas mostram um efeito cíclico de absorção de energia.
[0058] EXEMPLO 2: Produção de Agente de Regulação de Temperatura Nanoencapsulado contendo relação de 73% / 12% / 15% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal
[0059] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 12 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno)) e 12g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação de 200 rpm por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a ce ra fundiu, se adicionaram 2,5 g de óxido de zinco disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ultrassom por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacianoacri- lato e agitou-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em para- leio, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré- emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 Ό por 5 minutos.
[0060] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[0061 ] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão nega- tiva de 440 mmHg por 40 minutos. Após a destilação, a formulação foi mantida em reator por mais 2 horas. [0062] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, estabilidade física coloidal pela técnica de turbidimetria de varre- dura dinâmica e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria.
[0063] A Tabela 2 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 33,8% em massa e o tamanho médio de partícula de 253,8 nm e pH de 8,2.
[0064] Tabela 2: Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 2.
Figure imgf000015_0001
[0065] A Figura 5 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado, o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , indicando que o mesmo foi nano encapsulado pelo processo de polimerização interfacial.
[0066] A Figura 6 apresenta uma fotomicrografia do produto nanoencapsulado e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na or- dem nanométrica.
[0067] A Figura 7 apresenta uma imagem de turbidimetria dinâmica da amostra, analisada por um período de 24 horas consecutivas após o preparo da amostra, realizando varreduras em toda a altura do porta-amostra de 1 em 1 hora. Como pode ser observado, evidencia-se um comportamento de estabilidade física coloidal ao longo do tempo, não havendo diferença no retro espalhamento de luz da amostra para os tempos avaliados.
[0068] EXEMPLO 3: Produção de Agente de Regulação de Temperatura Nanoencapsulado contendo relação de 57% / 19% / 24% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal [0069] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 12 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 6g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação de 200 rpm por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a ce ra fundiu, se adicionaram 2,5 g de óxido de zinco disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ultrassom por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacianoacri- lato e agitou-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em parale- lo, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré- emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 Ό por 5 minutos.
[0070] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[0071 ] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão nega- tiva de 440 mmHg por 40 minutos. Após a destilação, a formulação manteve- se em reator por mais 2 horas e 20 minutos.
[0072] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria.
[0073] A Tabela 3 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 33,8% em massa e o tamanho médio de partícula de 281 ,0 nm e pH de 8,3.
[0074] Tabela 3: Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 3.
Figure imgf000017_0001
[0075] A Figura 8 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40Ό e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32Ό, indicando que o mesmo foi nano encapsulado pelo processo de polimerização interfacial.
[0076] A Figura 9 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[0077] EXEMPLO 4: Produção de Agente de Regulação de Temperatu- ra Nanoencapsulado contendo relação de 80% / 9% / 1 1 % em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal
[0078] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 12 g de acetato de etila, 1 ,7g laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 18g triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação de 200 rpm por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a ce ra fundiu se adicionaram 2,5 g de óxido de zinco sigma disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ultrassom por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacia- noacrilato e agitando-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em paralelo, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré- emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 por 5 minutos.
[0079] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgâni- ca - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[0080] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão negativa de 440 mmHg por 40 minutos. Após a destilação a formulação manteve- se em reator por mais 2 horas e 20 minutos.
[0081 ] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracteriza- ções de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria.
[0082] A Tabela 4 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 36,4 % em massa e o tamanho médio de partícula de 244,3 nm e pH de 8,3.
[0083] Tabela 4: Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 4.
Figure imgf000018_0001
[0084] A Figura 10 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , indicando que o mesmo foi nano encapsulado pelo processo de polimerização interfacial. [0085] A Figura 1 1 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[0086] EXEMPLO 5: Produção de Agente de Regulação de Temperatu- ra Nanoencapsulado contendo relação de 52% / 30% / 18% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal
[0087] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 17 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 6 g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a cera fundiu, se adicionaram 3,5 g de óxido de zinco disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ultras- som por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacianoacrilato e agitan- do-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em paralelo, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré-emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 Ό por 5 minut os.
[0088] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambien- te, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[0089] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas se- guintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão negativa de 380 mmHg por 1 hora. Após a destilação, a formulação manteve-se em reator por mais 2 horas. [0090] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, estabilidade física coloidal pela técnica de turbidimetria de varre- dura dinâmica e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria.
[0091 ] A Tabela 5 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 29,36% em massa, o tamanho médio de partícula de 226,8 nm e pH de 8,3.
[0092] Tabela 5: Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 1 .
Figure imgf000020_0001
[0093] A Figura 12 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado, o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , comprovando que ele foi nanoen capsulado pelo processo de polimerização interfacial.
[0094] A Figura 13 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[0095] A Figura 14 apresenta uma imagem de turbidimetria dinâmica da amostra, analisada por um período de 17 horas consecutivas após o seu preparo, realizando varreduras em toda a altura do porta-amostra de 1 em 1 hora. Como pode ser observado, evidencia-se um comportamento de estabi- lidade física coloidal ao longo do tempo, não havendo diferença no retro espalhamento de luz da amostra para os tempos avaliados.
[0096] EXEMPLO 6: Produção de Agente de Regulação de Temperatura Nanoencapsulado contendo relação de 48% / 36% / 16% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal [0097] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 10 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 6 g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação de 200 rpm por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a ce ra fundiu se adicionaram 4,5 g de óxido de zinco disperso em 21 g de acetato de etila sob agitação em ultrassom por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacianoacri- lato e agitou-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em parale- lo, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré- emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré-emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lauril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída apenas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 Ό por 5 minutos.
[0098] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[0099] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão nega- tiva de 380 mmHg por 1 hora. Após a destilação a formulação manteve-se em reator por mais 2 horas.
[00100] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, estabilidade física coloidal pela técnica de turbidimetria de varredura dinâmica e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria. [00101 ] A Tabela 6 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 31 ,21 % em massa, o tamanho médio de partícula de 266,0 nm e pH de 8,21 .
[00102] Tabela 6: Resultados obtidos com o produto produzido de acor- do com as condições experimentais do Exemplo 1 .
Figure imgf000022_0001
[00103] A Figura 15 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado, o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , comprovando que ele foi nanoen capsulado pelo processo de polimerização interfacial.
[00104] A Figura 16 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[00105] A Figura 17 apresenta uma imagem de turbidimetria dinâmica da amostra, analisada por um período de 24 horas consecutivas após o preparo da amostra, realizando varreduras em toda a altura do porta-amostra de 1 em 1 hora. Como pode ser observado, evidencia-se um comportamento de estabilidade física coloidal ao longo do tempo, não havendo diferença no retroespalhamento de luz da amostra para os tempos avaliados.
[00106] EXEMPLO 7: Produção de Agente de Regulação de Temperatura Nanoencapsulado contendo relação de 48% / 36% / 16% em massa de material orgânico / monômero / óxido coloidal
[00107] Em um reator de vidro encamisado e saída de fundo, foram adicionados 12 g de acetato de etila, 1 ,7g de laurato de sorbitano (80 moles de óxido de etileno), 2 g de copolímero tribloco de poli (óxido de etileno) - poli (óxido de propileno) - poli (óxido de etileno) e 12 g de triglicerídeos de ácidos graxos de origem vegetal. Esse sistema ficou sob agitação de 200 rpm por 10 minutos na temperatura de 50 Ό. Depois que a ce ra fundiu se adicionou 1 ,0 g de óxido de zinco disperso em 10 g de acetato de etila sob agitação em ultrassom por 10 minutos e acrescentaram-se 2 g de Butilacianoacrilato e agitando-se por 1 minuto, dando origem à fase orgânica - FO. Em paralelo, foram preparadas duas fases aquosas para realização da pré-emulsificação e diluição da pré-emulsão formada. A fase aquosa utilizada na pré- emulsificação (FA-1 ) foi preparada com 17 g de água destilada, 1 ,5 g de lau- ril éter sulfato de sódio (LESS) e 1 ,5 g de acetato de etila; e a segunda fase aquosa a ser utilizada na diluição da pré-emulsão (FA-2) foi constituída ape- nas por 50 g água destilada. Para completa dissolução da FA-1 , o sistema ficou sob agitação a 200 rpm na temperatura de 50 °C por 5 minutos.
[00108] A pré-emulsão foi preparada com a adição lenta da fase orgânica - FO na FA-1 sob agitação mecânica de 7.000 rpm e temperatura ambiente, com tempo aproximado de 10 minutos, em seguida foi adicionada a FA-2 e o material foi transferido para o reator de vidro encamisado e equipado com condensador de destilação, banho termostatado, agitação mecânica, bomba de vácuo e balão de coleta de destilado.
[00109] O procedimento de destilação do solvente foi realizado nas seguintes condições: temperatura de 50 Ό, agitação 2 80 rpm e pressão nega- tiva de 380 mmHg por 1 hora. Após a destilação a formulação manteve-se em reator por mais 2 horas.
[001 10] O produto nanoencapsulado obtido foi submetido às caracterizações de tamanho de partícula pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, pH por potenciometria, morfologia pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, estabilidade física coloidal pela técnica de turbidimetria de varredura dinâmica e o teor de sólidos totais pela técnica de termogravimetria.
[001 1 1 ] A Tabela 7 apresenta os resultados de tamanho médio de partícula, pH, teor de sólidos totais. Como pode ser observado, o teor de sólidos foi da ordem de 31 ,89% em massa, o tamanho médio de partícula de 226,6 nm e pH de 7,9.
[001 12] Tabela 7: Resultados obtidos com o produto produzido de acordo com as condições experimentais do Exemplo 1 . Teor de Sólidos Totais Tamanho médio de Partí¬
PH
(% m/m) culas (nm)
31 ,89 7,9 226,6
[001 13] A Figura 18 apresenta uma fotografia de uma placa contendo o produto após reação exposto à temperatura de 40^ e m uma estufa de circulação de ar. Como pode ser observado, o aspecto da amostra é "seco", ou seja, sem a presença de material orgânico fundido, o qual sofre fusão na temperatura de 32 , indicando que ele foi nanoenca psulado pelo processo de polimerização interfacial.
[001 14] A Figura 19 apresenta uma fotomicrografia dos nanoencapsula- dos e, como pode ser observado, o tamanho de partícula ficou na ordem nanométrica.
[001 15] A Figura 20 apresenta a curva de DSC para a amostra do nano- encapsulado apresentando 20 ciclos consecutivos de aquecimento e resfriamento, evidenciando que a entalpia de fusão do material não sofre alterações significativas, sendo que as nanocápsulas mostram um efeito cíclico de absorção de energia.
[001 16] EXEMPLO 8: Avaliação da eficiência do ARTN obtido em bloquear a radiação infravermelha.
[001 17] Para demonstração do potencial do ARTN bloquear radiação infravermelha foi realizado um estudo de transmitância desta radiação por um filme contendo o ARTN e um segundo contendo PCM convencional, ou seja, sem a presença do óxido coloidal que reflete a radiação. Para realização deste estudo foi utilizado o produto obtido no EXEMPLO 02 e um PCM convencional obtido em paralelo a esta invenção somente para demonstrar o efeito desejado. A formação dos filmes dos materiais foi obtida sobre uma placa de seleneto de zinco na temperatura de 40 *C e posteriormente levado para incidência da radiação infravermelha empregando um equipamento de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier.
[001 18] A Figura 21 apresenta uma sobreposição dos espectros de infravermelho obtidos em modo transmitância através dos filmes dos materiais avaliados. Como pode ser observado o ARTN bloqueou praticamente toda radiação infravermelho, enquanto que o PCM convencional bloqueou apenas 50 % da radiação. Este resultado demonstra a produção de um ARTN com capacidade de bloquear radiação infravermelho e consequentemente modificar o perfil de aquecimento de qualquer superfície em que seja aplicado.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 . Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial caracterizado por compreender as etapas de:
(a) solubilização do material orgânico e dispersão das nanopartículas de óxido coloidal em um solvente, denominada de fase orgânica;
(b) pré-emulsificação da fase orgânica em uma solução de água e emulsifi- cantes;
(c) difusão desta pré-emulsão em uma fase aquosa contendo emulsificantes; (d) destilação dos solventes;
(e) polimerização do monômero e formação da casca dos nanoencapsula- dos; e,
(f) opcional de secagem
2. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a preparação da fase orgânica - FO ou etapa a) ser realizada por meio de agitação mecânica ou magnética dos insumos e gerar uma dispersão na forma de uma suspensão coloidal que contenha simultaneamente o solvente, um emulsificante não iônico, o material orgâni- co, um coloide protetor, nanopartículas do óxido coloidal e o monômero formador da casca, sendo a agitação realizada em velocidade de 10 a 1 .000 rpm, em temperatura de 5 a 90Ό, pelo tempo necessá rio até a completa solubilização do material orgânico e dispersão das nanopartículas de óxido coloidal; o solvente utilizado apresentar solubilidade parcial em água de até 20% em massa e ponto de ebulição inferior ao da água; o material orgânico responsável pelo processo de absorção ou liberação de calor por fusão/solidificação apresentar ponto de fusão/solidificação na faixa de 10 a 120Ό; o óxido coloidal ter tamanho médio de partíc ula inferior a 200 nm; o monômero utilizado na formação da casca e geração do ARTN ser do tipo cianoacrilato; o emulsificante não-iônico e o coloide protetor serem derivados de poli(óxido de etileno); a relação mássica entre material orgânico / nano- partícula do óxido coloidal / monômero variar entre 47: 35: 16 e 92: 0,01 : 7,99 e teor de material ativo na fase orgânica variar entre 12 e 35% em massa;
3. "Pocesso de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a rei- vindicação 2, caracterizado por a inclusão de óxido coloidal ser opcional;
4. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a preparação da fase orgânica - FO ou etapa a) ser realizada por meio de agitação mecânica dos insumos e gerar uma dispersão na forma de uma suspensão coloidal que contenha simultaneamente o solvente, um emulsificante não iônico, o material orgânico, um co- loide protetor, nanopartículas do óxido coloidal e o monômero formador da casca, sendo a agitação realizada em velocidade de 400 rpm, em temperatura de 25 Ό, pelo tempo necessário até a completa s olubilização do material orgânico e dispersão das nanopartículas de óxido coloidal; o material orgânico responsável pelo processo de absorção ou liberação de calor por fusão/solidificação apresentar ponto de fusão/solidificação na faixa de 29 a 32Ό; o óxido coloidal ter tamanho médio de partícu la inferior a 50 nm; o monômero utilizado na formação da casca e geração do ARTN ser butilcia- noacrilato; a relação mássica entre material orgânico / nanopartícula do óxido coloidal / monômero ser 73: 15 : 12 e teor de material ativo na fase orgânica ser 28% em massa;
5. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a rei- vindicação 1 , caracterizado por a etapa b) consistir na pré-emulsificação da fase orgânica - FO em uma fase aquosa contendo emulsificantes (FA-1 ) do tipo aniônico, catiônico, não iônico ou anfifílicos; a pré-emulsificação ser realizada por meio da agitação da fase orgânica na fase aquosa (FA-1 ) na relação emulsificante/água de 0, 1 : 9,9 até 1 : 1 em massa, em velocidade de 100 a 30.000 rpm, pelo tempo necessário até completa emulsificação, em temperatura variando de 10 a 80 Ό, sendo a relação entr e as fases orgânica e aquosa de 8 a 0,2 em massa;
6. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a etapa b) consistir na pré-emulsificação da fase orgânica - FO em uma fase aquosa contendo emulsificantes (FA-1 ) or- gânicos aniônicos ou compostos orgânicos sulfatados; ser realizada por meio de agitação mecânica da fase orgânica na fase aquosa (FA-1 ) na relação emulsificante/água de 1 :9 em massa numa velocidade de 7.000 rpm, pelo tempo necessário até completa emulsificação, em temperatura ambiente, sendo a relação entre as fases orgânica e aquosa de 2,5 em massa;
7. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a etapa c) ser realizada pela diluição da pré- emulsão gerada na fase anterior com a adição de água na razão de diluição de 10 a 0,5 em massa, sob agitação de 100 a 30.000 rpm por tempo neces- sário até completa diluição;
8. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a etapa c) ser realizada pela diluição da pré- emulsão gerada na fase anterior com a adição de água na razão de diluição de 2,0 em massa sob agitação de 7.000 rpm;
9. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por uma etapa d) de remoção do solvente por destilação ou filtração, mantendo a dispersão aquosa, para se obter um pro- duto na forma de uma dispersão coloidal em meio aquoso;
10. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por uma etapa e) onde a dispersão é mantida sob agitação de 10 a 7.000 rpm numa temperatura de 25 a 90Ό pelo perío- do de tempo para remoção do solvente de 1 a 4 horas, e agitação para estabilização do sistema de 1 a 4 horas.
1 1 . Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por uma etapa e) onde a dispersão é mantida sob agitação de 250 rpm em temperatura de 50 Ό, po r um período de tem- po para remoção do solvente de 1 hora, e agitação para estabilização do sistema por 2 horas.
12. Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (ARTN) via polimerização interfacial, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por opcionalmente se realizar uma etapa f) de secagem pela submissão da dispersão aquosa dos ARTNs a processo de secagem.
PCT/BR2016/050009 2016-01-22 2016-01-22 Processo de produção de agente regulador de temperatura nanoencapsulado (artn) via polimerização interfacial WO2017124162A1 (pt)

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