一种可物理发泡的微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种可物理发泡的微胶囊的制备方法，包括：油相的制备、水相的制备、悬浮聚合、制备微胶囊以及后处理。本发明专利技术所制备的可物理发泡的微胶囊使用热塑性聚合物作为外壳，内部包含低沸点类烷烃的新材料，具有轻量化、低污染的特点，使其在实际运输、携带、环保方面日益得到重视，并且加热后具有优良的膨胀性能，可以满足产品功能性、美观性的需求，使其在泡沫塑料、涂料、印刷、纺织等多领域得到了广泛的应用。

A physically foamable microcapsule and its preparation method

The invention relates to a preparation method of physically foamable microcapsules, including preparation of oil phase, preparation of water phase, suspension polymerization, preparation of microcapsules and post-treatment. The physical foaming microcapsule prepared by the invention uses thermoplastic polymer as the shell, and contains new materials with low boiling point alkane. It has the characteristics of light weight and low pollution. It has attracted more and more attention in practical transportation, portability and environmental protection, and has excellent expansive properties after heating. It can meet the needs of functional and aesthetic properties of the product and make it foam. Plastics, coatings, printing, textile and other fields have been widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种可物理发泡的微胶囊及其制备方法
本专利技术属于精细化工和功能材料领域，涉及一种可物理发泡的微胶囊及其制备方法。
技术介绍
可物理发泡的微胶囊，是由高分子璧壁材包埋低沸点的烷烃芯材制备得到。该微球可在一定温度下发泡膨胀，体积增加50～100倍，并在温度回落后能够保持膨胀状态，该膨胀过程不同于传统的化学发泡剂，属于纯粹的物理变化过程，具有环保、低毒的特点。热膨胀微胶囊的粒径对于其发泡效果具有重要的影响，粒径较小，则包埋的芯材较少，加热后膨胀倍率较低，粒径较大，则包埋芯材量较多，加热膨胀倍率较大。公开号为CN106432781A的中国专利技术专利申请提到了一种粒径小于10μm的热膨胀微胶囊的制备方法，这种粒径较小的微胶囊的发泡倍率在有些领域难以达到要求。特别是在发泡油墨或弹力玩具的加工过程中，加入特定粒径的发泡微胶囊可以起到增加印刷立体感和增大体积的效果，在上述领域，往往要求热膨胀微胶囊在发泡前具有一定的粒径分布。此外，热膨胀微胶囊的表面形貌对其发泡效果和膨胀能力具有重要的影响，如果微胶囊壁材上附着有分散剂，则其表面不光滑，阻碍发泡。微胶囊的制备过程中，往往都需要在高压氮气保护下进行反应，反应过程繁琐、容易漏气，导致微胶囊产品质量较差。因此，采用常压条件下、空气氛围中制备热膨胀微胶囊具有操作简单、易于纯化的特点。热膨胀型微胶囊制备时间较长，对于其实际产业化应用有所阻碍。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种平均粒径介于30μm至50μm的可物理发泡的微胶囊及其制备方法。为了达成上述的目的，本专利技术提供了一种可物理发泡的微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌使其形成混合均匀的油相；2)水相的制备：将碱溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀；再向其中滴加分散剂，高速搅拌；之后向其中加入乳化剂并搅拌均匀，得到水相；3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相混合，搅拌，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热，搅拌反应，得到微胶囊粗产品；5)后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值，搅拌，使酸与该微胶囊粗产品的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗数次，抽滤，干燥，用筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到所述可物理发泡的微胶囊。进一步地，其中在步骤1)中，所述搅拌的转速为200-500rpm；搅拌的时间为10-12min。进一步地，其中在步骤1)中，所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。进一步地，其中在步骤1)中，所述单体为两单体体系或三单体体系。进一步地，其中在步骤1)中，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1。进一步地，其中在步骤1)中，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3)。进一步地，其中在步骤1)中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化二月桂酰中的一种，其用量为单体重量的1％-3％。进一步地，其中在步骤1)中，所述交联剂选自二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.3％。进一步地，其中在步骤1)中，所述发泡剂选自正己烷、异戊烷、环己烷、异辛烷、甲基环己烷或正辛烷中的至少一种，其用量为单体重量的20％-30％。进一步地，其中在步骤2)中，所述水相的制备具体包括：将碱溶液中加入表面活性剂，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其均匀；再向其中滴加分散剂，以200-400rpm的转速高速搅拌10-12min；之后向其中加入乳化剂并以100-150rpm的转速搅拌5-10min使其均匀，得到反应水相。进一步地，其中在步骤2)中，所述碱为NaOH或KOH，其用量为单体重量的10％-15％。进一步地，其中在步骤2)中，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或马来酸酐共聚物钠盐中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.2％。进一步地，其中在步骤2)中，所述分散剂选自FeCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、胶体二氧化硅、磷酸镁/PVP、15％白碳黑或轻质碳酸钙的溶液中的一种，其用量为单体重量的20％-40％。进一步地，其中在步骤2)中，所述乳化剂选自氯化钠、亚硝酸钠或无水乙醇中的一种，其用量为单体重量的0.15％-6.0％。进一步地，其中在步骤3)中，所述搅拌的转速为2000-10000rpm；搅拌的时间为1-10min。进一步地，其中在步骤3)中，所述水相和油相的体积比为(2-3):1。进一步地，其中在步骤4)中，所述悬浮液水浴加热的温度为50-70℃，搅拌转速为150～400rpm，反应时间为18～22h。进一步地，其中在步骤5)中，所述后处理具体为：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH至3～4，通过磁力搅拌使酸与微胶囊粗产品上附有的氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗2-5次，通风的环境中进行抽滤，40-60℃干燥3-6h，用53-150μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到最终的可物理发泡的微胶囊。进一步地，其中在步骤5)中，所述磁力搅拌的转速为200-500rpm，时间为10-12min。进一步地，其中在步骤5)中，所述酸为36wt％-38wt％的盐酸、硫酸或硝酸。本专利技术还提供了一种可物理发泡的微胶囊，所述微胶囊通过上述任一项的方法制得。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过采用分散剂，控制均化速度，调整分散剂粒子之间的空隙，从而得到不同粒径的微胶囊；本专利技术所制备的可物理发泡的微胶囊使用热塑性聚合物作为外壳，内部包覆低沸点类烷烃，具有轻量化、低污染的特点，并且加热后具有优良的膨胀性能，可以满足产品功能性、美观性的需求，使其在泡沫塑料、涂料、印刷、纺织等多领域得到了广泛的应用。附图说明图1为本专利技术实施例1的可物理发泡的微胶囊在膨胀前的SEM图(放大200倍)；图2为本专利技术实施例1的可物理发泡的微胶囊在膨胀后的SEM图(放大200倍)；图3为本专利技术实施例1的可物理发泡的微胶囊的热膨胀及热失重曲线图；图4为本专利技术实施例1的可物理发泡的微胶囊的粒径分布图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术提供了一种可物理发泡的微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌(200-500rpm，10-12min)使其形成混合均匀的油相；所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。具体实施时，所述单体为两单体体系或三单体体系。当所述单体为两单体体系时，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1；当所述单体为三单体体系时，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可物理发泡的微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌使其形成混合均匀的油相；2)水相的制备：将碱溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀；再向其中滴加分散剂，高速搅拌；之后向其中加入乳化剂并搅拌均匀，得到水相；3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相混合，搅拌，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热，搅拌反应，得到微胶囊粗产品；5)后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值，搅拌，使酸与该微胶囊粗产品的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗数次，抽滤，干燥，用筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到所述可物理发泡的微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种可物理发泡的微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌使其形成混合均匀的油相；2)水相的制备：将碱溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀；再向其中滴加分散剂，高速搅拌；之后向其中加入乳化剂并搅拌均匀，得到水相；3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相混合，搅拌，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热，搅拌反应，得到微胶囊粗产品；5)后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值，搅拌，使酸与该微胶囊粗产品的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗数次，抽滤，干燥，用筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到所述可物理发泡的微胶囊。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述搅拌的转速为200-500rpm；搅拌的时间为10-12min；所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述单体为两单体体系或三单体体系。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3)。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化二月桂酰中的一种，其用量为单体重量的1％-3％；所述交联剂选自二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.3％；所述发泡剂选自正己烷、异戊烷、环己烷、异辛烷、甲基环己烷或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志成，王亚涛，李芙蓉，焦守政，刘莉莉，李路海，杨大志，
申请(专利权)人：唐山开滦化工科技有限公司，北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：河北,13