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微胶囊技术广泛用于纺织、香料、化妆品、印染、食品等工业部门。其原理是将固体、液体或气体物料包埋在以微米计的微型胶囊中，在一定条件下控制被包埋物料在合理阶段释放出来。通过这种包埋与释放过程，一方面可以保护物料不被过早消耗，还可以通过对释放方式、释放时间、释放速度和释放量的控制，充分发挥物料性能。
微胶囊示意（来源：百度百科）
张超教授团队等针对钻孔密封材料发生膨胀时间过早，导致发生无效膨胀的问题，提出了在水泥基密封材料的基础上制备延迟膨胀微胶囊的技术方案。
MMT−EC微胶囊制备原理：采用油相分离法，通过控制温度变化引发囊壁材料发生相分离从而包裹囊芯材料形成微胶囊。乙基纤维素(EC)在环己烷中的溶解度随温度降低而下降，其在常温条件下几乎不溶于环己烷，从而产生凝聚相，附着在蒙脱石(MMT)表面并不断积聚。聚乙烯(PE)溶解在环己烷中，起到促进相分离的作用，依据高聚物提纯的原理，促进微胶囊的形成。
MMT−EC微胶囊制备工艺流程
MMT−EC微胶囊制备工艺：将EC，PE以及环己烷混合于三口烧瓶中，固定好反应装置后开启电动搅拌机，将EC-PE-环己烷组成的混合体系在恒温水浴中加热至80 ℃回流，使EC和PE完全溶解。将蒙脱石与环氧树脂加入混合均匀的体系中，控制搅拌速率，继续搅拌回流使芯材的微细颗粒均匀分散于该体系溶液中，然后于水浴中缓慢降温，使EC溶解度下降，逐渐在蒙脱石表面凝聚析出，从而形成MMT-EC微胶囊。冷却至室温使胶囊固化，减压抽滤并用环己烷清洗3次，在25 ℃干燥箱中干燥，样品备用。
通过单因素试验与响应曲面分析得出微胶囊制备的最优参数为：芯壁比0.8，PE用量1.5%、搅拌速率400 r/min；同时，通过方差分析与显著性检验得到3个关键参数对包封率的影响程度为：搅拌速率>芯壁比>PE用量。
微胶囊的缓释性能
采用林森玻璃钢材料制成长度为1.5 m，直径为120 mm的模拟钻孔，实验分别采用延迟膨胀密封材料和普通膨胀材料对模拟钻孔进行密封。发现：延迟膨胀微胶囊具有显著的缓释效果，其在60 min前属于缓释阶段，在60 min之后会大量释放囊芯材料；普通膨胀材料密封条件下的真空段在7.5 h左右便会恢复到大气压，而延迟膨胀密封材料较前者可延长60%左右的反应耦合时间，使水泥基密封材料的膨胀性与强度具有更好的耦合效果，有效提高瓦斯抽采钻孔密封质量。
这项研究得到了国家自然科学基金的资金支持。
张超，男，1986年7月生，山西长治人，博士后，教授，博士生导师，陕西省青年科技新星，皇家墨尔本理工大学（RMIT）访问学者，煤炭青年科技奖获得者。毕业于中国矿业大学，主要从事煤矿瓦斯精准抽采理论与技术研究。受聘西安科技大学瓦斯精准抽采研究所所长，张铁岗院士工作室科研助理，山西潞安矿业集团高级顾问。
近年来主持国家自然科学基金3项（青年项目1项、面上项目2项），企业委托横向课题10余项。主要参与了包括国家重大基础研究计划“973”项目、国家自然科学基金重点项目及“十一五”国家科技支撑计划项目等多项纵向科研项目。获得江苏省科技进步一等奖1项、国家安监总局第五届安全生产科技成果一等奖1项、中国煤炭工业科技进步一等奖3项、二等奖2项，中国职业健康协会科技进步二等奖1项。已在Fuel，Energy&Fuel，煤炭学报等国内外期刊发表科技论文50余篇，其中，SCI、EI收录20余篇。获发明专利10余项，实用新型专利20余项。
张超,范富槐,李树刚,等.基于微胶囊技术的瓦斯抽采钻孔密封材料研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51（4）:72−79.
ZHANG Chao,FAN Fuhuai,LI Shugang,et al. Research on gas drainage borehole sealing material based on microcapsule technology[J]. Coal Science and Technology,2023,51（4）:72−79.
改编：宫在芹
排版：冯春晖
审核：常琛 张超
