Método para la formación de películas delgadas sobre partículas,

que comprende las etapas de:

suspensión de las partículas que van a ser recubiertas en un fluido supercrítico que contiene en el mismo material de recubrimiento disuelto, en el que las partículas están suspendidas en un lecho fluidizado; y

nucleación y depósito simultáneos del material de recubrimiento disuelto sobre la superficie de las partículas formando las películas delgadas deseadas, según el cual el depósito, la formación de la película y la nucleación se inician por el aumento de la temperatura del lecho fluidizado o por exposición del fluido a luz ultravioleta o cualquier radiación de energía elevada

Recubrimiento de material en partículas asistido por un fluido supercrítico.

Antecedentes de la invención

Sector de la invención

La presente invención se refiere al recubrimiento o encapsulado uniforme de materiales energéticos que son adecuados para aplicaciones de liberación controlada de partículas, entre las que se incluyen amortiguadoras de aire ("airbags"), generadores de gas, propulsores sólidos, artillería y dosificación temporal de fármacos. En otro aspecto, la invención se refiere a una tecnología ecológica.

Descripción de la técnica relacionada

El desarrollo de materiales avanzados en partículas, recubiertos, con un diseño a medida de sus características de control del inicio y la velocidad de dosificación tienen aplicación directa en airbags, generadores de gas, propulsores sólidos, artillería y dosificación temporal de fármacos. Durante mucho tiempo, estos objetivos han sido un reto para las industrias de propulsores, artillería y farmacéuticas. Hasta la llegada y el desarrollo del procesamiento de materiales asistido por fluidos supercríticos, no ha tenido éxito el esfuerzo para descubrir técnicas con garantías de lograr recubrimientos de partículas de micras de grosor, de alta calidad, necesarios.

En los últimos diez años aproximadamente, han aparecido nuevas opciones de procesamiento de materiales asistido por fluidos supercríticos para una variedad de materiales. Entre estas aplicaciones de procesamiento se incluyen impregnación de matrices porosas, formación de materiales de porosidad controlada, recubrimiento/pulverización de superficies planas bidimensionales, macroencapsulado, extrusión, nucleación de partículas con tamaños de partícula pequeños y controlados, y el secado.

Se ha intentado el microencapsulado utilizando fluidos supercríticos (SCF) por Tom y otros [1993] para sistemas de fármaco-polímero, con éxito muy limitado debido a la mala comprensión de los fenómenos complejos implicados en la conucleación de componentes químicamente diversos. El proceso RESS ("Expansión Rápida de Soluciones de Fluidos Supercríticos") que se utiliza en estos ensayos (introducido por primera vez por Krukonis [1984]) para el microencapsulado tiene limitaciones importantes. No sólo se tienen que nuclear partículas con la forma y el tamaño de partícula deseado, sino que simultáneamente se tiene que formar además un material de encapsulado uniforme. Las alternativas a los procesos de microencapsulado con SCF son enfriamiento con pulverización, recubrimiento de lecho fluidizado estándar, extrusión centrífuga, coacervación y cocristalización. Estos procesos alternativos requieren habitualmente la utilización de tensoactivos y compuestos con sensibilidad térmica que deben evitarse debido a su potencial de contaminación e interrupción de las películas delgadas deseadas.

La solicitud de patente europea EP-A-0706821 da a conocer un método de formación de películas delgadas sobre partículas, en el que las partículas se suspenden por agitación. El método requiere además la disminución de la temperatura y/o la presión para depositar el material de recubrimiento sobre las partículas.

Existen muchas técnicas, entre las que se incluye la nucleación mediante SCF, que dan como resultado la formación de partículas con la forma y la distribución de tamaños de partícula deseados. Sin embargo, no existen procesos diferentes de las técnicas de SCF que permitan el recubrimiento de partículas con películas delgadas de alta calidad. La presente invención permite el recubrimiento y el microencapsulado de partículas en un entorno fluidizado mediante un fluido supercrítico.

Características de la invención

Según la presente invención, se da a conocer un método para la formación de películas delgadas sobre partículas, método que incluye las etapas de suspensión de las partículas que van a ser recubiertas en un fluido supercrítico que contiene el material de recubrimiento disuelto en el mismo y, a continuación, la nucleación y el depósito simultáneos del material de recubrimiento disuelto sobre la superficie de las partículas que forman las películas delgadas deseadas.

Descripción breve de los dibujos

Otras ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente a partir de la mejor comprensión de la misma con referencia a la siguiente descripción detallada considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una descripción esquemática del prototipo del proceso.

Descripción de la realización preferente

De forma general, la presente invención da a conocer un método para la formación de películas delgadas sobre partículas. De forma más general, el método incluye las etapas de suspensión de las partículas que van a ser recubiertas en un fluido supercrítico que contiene el material de recubrimiento disuelto en el mismo. Esto es seguido por una nucleación y depósito simultáneos de los materiales de recubrimiento sobre la superficie de las partículas, para formar sobre las partículas la capa delgada deseada.

Las partículas recubiertas pueden ser diferentes partículas seleccionadas del grupo, sin que constituya limitación, de nitrato amónico, perclorato amónico, dinitramida amónica y otras partículas sólidas de tipo oxidante o combustible de alta energía, tales como carbohidrazida, azidas metálicas, polímeros altamente sustituidos con grupos fuertemente reductores tales como amidas o azidas, combustibles orgánicos de bajo peso molecular tales como floroglucinol, o similares. Alternativamente, la partícula puede ser de la clase de propulsores homogéneos tales como CL-20, HMX, RDX, TNAZ o similares, propulsores bien conocidos en la técnica.

Las partículas pueden ser macizas o porosas. Ejemplos de partículas porosas son hidrogeles y aerogeles. Estas partículas porosas están recubiertas e impregnadas con el material de recubrimiento. Las utilizaciones para este tipo de partículas con recubrimiento son la utilización como microesferas en cultivos celulares.

El material de recubrimiento de la presente invención puede seleccionarse entre recubrimientos de precursores poliméricos o prepoliméricos, entre los que se incluyen polímeros termoestables. Ejemplos de estos son poliestireno, poliolefina, poliepóxido, poliéster, poliuretano, celulósico, poliacrilato, un polímero de condensación o cualquier compuesto similar, incluyendo formas sustituidas con halógeno u otros. Más específicamente, puede utilizarse un recubrimiento monomérico a partir de, por ejemplo, estireno, acrílico, vinilo o compuestos similares, incluyendo formas sustituidas con halógeno u otros.

El disolvente supercrítico de la presente invención puede seleccionarse del grupo que incluye dióxido de carbono, agua, óxido nitroso, propano o similares. Además, pueden utilizarse mezclas de estos compuestos, así como mezclas de disolventes supercríticos y no supercríticos.

Las partículas de la presente invención pueden tener un intervalo de tamaños de entre 10 y 1200 micras. El recubrimiento puede variar de 0,01 micras a 100 micras.

Las diferentes etapas de la presente invención se pueden iniciar por diferentes medios. Por ejemplo, se pueden iniciar las etapas de depósito y formación final de la película, así como las diferentes etapas de reacción, mediante el aumento de la temperatura del lecho fluidizante.

Alternativamente, se pueden iniciar estas etapas mediante exposición del lecho fluidizado a luz ultravioleta o cualquier radiación de alta energía.

Pueden utilizarse diversos aditivos en el baño fluidizante. Por ejemplo, los aditivos pueden ser cualquier agente de curado tal como aminas primarias o diisocianatos, cualquier plastificante tal como ftalato de dioctilo, y catalizadores tales como dilaurato de dibutil estaño o aminas secundarias/terciarias o donantes de radicales libres tales como acetil acetonato férrico o peróxidos, o similares. Los aditivos pueden ser solubles en el fluido del baño o pulverizarse sobre el mismo. Los aditivos pueden disolverse en el agua del baño mediante un flujo a favor o a contra corriente.

El interés específico de la presente invención es el recubrimiento de películas delgadas y uniformes en todas las superficies de las partículas. Es posible que recubrimientos compuestos de materiales diferentes a los polímeros (por ejemplo, metales, compuestos cerámico-metálicos, cerámicos, sales inorgánicas, elementos, etc.), que utilicen las técnicas descritas en el...

1. Método para la formación de películas delgadas sobre partículas, que comprende las etapas de:

2. Método, según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de suspensión se define además como la suspensión de las partículas que van a ser recubiertas en un fluido supercrítico en recirculación.

3. Método, según la reivindicación 2, en el que la solución de fluido supercrítico se recircula continuamente.

4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de suspensión se define además como la formación de una solución de disolvente de fluido supercrítico que contiene un prepolímero, monómero o resina, que incluye aditivos tales como iniciadores, agentes de adherencia, diluyentes e inhibidores en las proporciones correctas para lograr una película delgada final con propiedades específicas.

5. Método, según la reivindicación 4, en el que el recubrimiento monomérico es alguno del tipo estireno, acrílico o vinilo, que incluyen formas sustituidas con halógenos u otros.

6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de nucleación y depósito se define además como depósito simultáneo del recubrimiento y los aditivos sobre la superficie de las partículas formando las películas delgadas deseadas en una composición adecuada y formación de las películas delgadas sobre las partículas, y polimerización posterior del recubrimiento sobre la superficie de la partícula.

7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un recubrimiento de precursor polimérico o prepolimérico que es poliestireno, poliolefina, poliepóxido, poliéster, poliuretano, celulósico, poliacrilato, un polímero de condensación, que incluyen formas sustituidas con halógeno u otros, o cualquier polímero termoestable.

8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el disolvente supercrítico es dióxido de carbono, agua, óxido nitroso, propano, mezclas de los mismos, o mezclas de disolventes supercríticos y no supercríticos.

9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas recubiertas son nitrato amónico, perclorato amónico, dinitramida amónica o partículas sólidas de combustible de alta energía tales como carbohidrazida, azidas metálicas, polímeros altamente sustituidos con grupos fuertemente reductores tales como amidas o azidas, combustibles orgánicos de bajo peso molecular, tales como floroglucinol, o fármacos.

10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas recubiertas son del tipo propulsores homogéneos, tales como CL-20, HMX, RDX o TNAZ.

11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además aditivos que son agentes de curado, tales como aminas primarias o diisocianatos, cualquier plastificante, tal como ftalato de dioctilo, y catalizadores tales como dilaurato de dibutil estaño, aminas secundarias/terciarias o donantes de radicales libres, tales como acetil acetonato férrico o peróxidos.

12. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas no recubiertas que se recubren mediante el presente procedimiento tienen un intervalo de tamaños entre 10-1200 micras.

13. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor del recubrimiento de encapsulado de la partícula oscila entre 0,01 micras y 100 micras.

14. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas están suspendidas por arrastre libre mediante el flujo del fluido supercrítico en lecho fluidizado.