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Encapsulation of hygroscopic liquids via polymer precipitation in non-aqueous emulsions
Journal of Colloid and Interface Science ( IF 9.4 ) Pub Date : 2022-08-17 , DOI: 10.1016/j.jcis.2022.08.083
Sarah N Lak 1 , Sophia Ahmed 2 , Patrick J Shamberger 2 , Emily B Pentzer 3
Journal of Colloid and Interface Science ( IF 9.4 ) Pub Date : 2022-08-17 , DOI: 10.1016/j.jcis.2022.08.083
Sarah N Lak 1 , Sophia Ahmed 2 , Patrick J Shamberger 2 , Emily B Pentzer 3
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Encapsulation of ionic liquids (ILs) and phase change materials (PCMs) can overcome limitations associated with bulk materials, e.g., slow mass transfer rates, high viscosities, or susceptibility to external environment. Single step soft-templated encapsulation methods commonly use interfacial polymerization for shell formation, with a multifunctional monomer in the continuous phase and another in the discontinuous phase, and thus do not give pristine core material. We posit that polymer precipitation onto emulsion droplets in non-aqueous emulsions could produce a robust shell without contamination of the core, ideal for the encapsulation of water-sensitive or water-miscible materials. Solutions of commodity polymers were added to the continuous phase of non-aqueous Pickering emulsions stabilized by alkylated graphene oxide (GO) nanosheets such that the change in solubility of the polymer led to formation of robust shells and the production of capsules that could be isolated. We demonstrate that a polymer precipitation approach can produce capsules with pristine core of the IL 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [Emim][PF] or the salt hydrate PCM magnesium nitrate hexahydrate (MNH) and shell of nanosheets and polystyrene, poly(methyl methacrylate), or polyethylene. The capsules are approximately 80 wt% [Emim][PF] or >90 wt% MNH, and the core can undergo multiple cycles of solidification and melting without leakage or destruction. This novel, single-step methodology provides a distinct advantage to access capsules with pristine core composition and is amenable to different core and shell, paving the way for tailoring capsule composition for desired applications.
中文翻译：
通过非水乳液中的聚合物沉淀封装吸湿性液体
离子液体（IL）和相变材料（PCM）的封装可以克服与本体材料相关的限制，例如传质速率慢、粘度高或对外部环境的敏感性。单步软模板封装方法通常使用界面聚合来形成壳，其中一种多官能单体处于连续相，另一种处于不连续相，因此不会产生原始的核材料。我们认为，聚合物沉淀到非水乳液中的乳液液滴上可以产生坚固的外壳而不污染核心，非常适合水敏感或与水混溶的材料的封装。将商品聚合物溶液添加到由烷基化氧化石墨烯（GO）纳米片稳定的非水皮克林乳液的连续相中，使得聚合物溶解度的变化导致坚固的壳的形成以及可以分离的胶囊的产生。我们证明，聚合物沉淀方法可以生产具有原始核心的 IL 1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 [Emim][PF] 或盐水合物 PCM 硝酸镁六水合物 (MNH) 和纳米片和聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）或聚乙烯。胶囊的含量约为 80 wt% [Emim][PF] 或 > 90 wt% MNH，并且核心可以经历多次凝固和熔化循环而不会泄漏或破坏。这种新颖的单步方法为获得具有原始核心成分的胶囊提供了明显的优势，并且适用于不同的核心和外壳，为根据所需应用定制胶囊组合物铺平了道路。
更新日期：2022-08-17
中文翻译：
通过非水乳液中的聚合物沉淀封装吸湿性液体
离子液体（IL）和相变材料（PCM）的封装可以克服与本体材料相关的限制，例如传质速率慢、粘度高或对外部环境的敏感性。单步软模板封装方法通常使用界面聚合来形成壳，其中一种多官能单体处于连续相，另一种处于不连续相，因此不会产生原始的核材料。我们认为，聚合物沉淀到非水乳液中的乳液液滴上可以产生坚固的外壳而不污染核心，非常适合水敏感或与水混溶的材料的封装。将商品聚合物溶液添加到由烷基化氧化石墨烯（GO）纳米片稳定的非水皮克林乳液的连续相中，使得聚合物溶解度的变化导致坚固的壳的形成以及可以分离的胶囊的产生。我们证明，聚合物沉淀方法可以生产具有原始核心的 IL 1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 [Emim][PF] 或盐水合物 PCM 硝酸镁六水合物 (MNH) 和纳米片和聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）或聚乙烯。胶囊的含量约为 80 wt% [Emim][PF] 或 > 90 wt% MNH，并且核心可以经历多次凝固和熔化循环而不会泄漏或破坏。这种新颖的单步方法为获得具有原始核心成分的胶囊提供了明显的优势，并且适用于不同的核心和外壳，为根据所需应用定制胶囊组合物铺平了道路。
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