一种聚合物相变微球及其制备方法技术

一种聚合物相变微球及其制备方法，采用乳液聚合法或悬浮聚合法先合成吸油型树脂，而后在水存在的条件下吸收有机相变材料，而后再进行外层的包覆，最后进行喷雾干燥而获得具有相变功能的热容型聚合物微球。能耗低、制备过程易于控制、产品品种多，具有良好的耐酸耐碱、隔热保温性能和尺寸适应性，稳定性高，微球粒径尺寸可调节，生产效率高，能耗少、污染少，操作简单，更适于在建筑建材及涂料等方面应用，并拥有广泛的应用前景和使用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合材料及其制备方法，尤其是一种聚合物相变微球及其制备方法。
技术介绍
聚合物功能型微球近年来受到了非常高的关注，根据检索的资料可以得知，是因为聚合物功能型微球是一种具有特殊结构的聚合物材料，粒子尺寸在微米到纳米之间，兼具胶囊、特殊的功能性等特征于一身，在生物、光、磁学以及核物理以及电子等方面具有广泛的应用前景。这种技术是近年来的研究热点，至今主要制备聚合物功能型微球的方法多种多样，其中主要的为乳液聚合法，因为其条件简便，容易实施而已形成较为成熟的工艺。为了能获得在建筑节能领域内能使用的聚合物功能型微球，前人做了大量的工作。本专利技术是在前人的基础上对前人的工作进行改进和进一步的创新后得出的新方法。例如前人采用各种方法包覆相变材料形成相变微球，但检索的各种专利方法中并未见到采用吸附相变材料的吸油型树脂作为核心材料的方法，前人也做过吸油型树脂的合成工作，但主要在油品吸收领域，并未见到通过采用吸附相变材料的办法制作成热容型聚合物微球并应用于建筑节能领域的报道。而且上述方法制备的相变微球粒径较小，耐酸耐碱性较差，其制备过程较为复杂，工序繁琐工艺过程不易控制，产品成品率较低，实现规模化生产难度较大。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是克服现有微球制备方法能耗高，会产生废水和废渣以及空心微球粒径较小的缺陷和不足，提供一种不产生废水废渣，能耗较小，易于规模化生产，工艺简单，粒径尺寸可以控制的聚合物相变微球的制备方法。本专利技术的第二个目的是克服现有相变微球粒径较小，耐酸耐碱性较差的缺陷和不足，提供一种粒径较大且微球内部吸附有相变材料，耐酸耐碱和隔热保温性能好的聚合物相-->变微球。本专利技术实现第一个目的的技术方案是：一种聚合物相变微球的制备方法，包括以下步骤：A.种子乳液制备：将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸油性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80℃，加入引发剂保温反应4～6小时得到种子乳液，所述原料的重量份含量为：水                1500-2500混合乳化剂        1.5-2.5吸油性聚合物单体  2-20共聚物单体        4-6引发剂            0.5-1.5；B.吸油性核聚合物制备：在60-80℃下，向种子乳液中缓慢滴加由吸油性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化剂和水按组成的乳状液，充分反应1.5小时后加入碱性水溶液，调节PH值为8～9，得到吸油性核聚合物水分散液，所述乳状液中原料的重量份含量为：水                140-180混合乳化剂        3-4吸油性聚合物单体  150-280共聚物单体        50-120；C.有机相变材料吸收过程-->将上述聚合物微球分散乳液加热至40-50℃，中速均匀搅拌条件下缓慢滴加加热到相同温度的有机相变材料400-1200份，同时保持在40-50℃条件下4-8小时，使吸油型树脂材料充分吸收相变材料。D.制备聚合物外壳并引入功能性基团取1000份上述吸油性核聚合物水分散液，用1.5-2倍水将其稀释，然后在60-80℃下，向其中滴加由聚合物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳状液，反应1～2小时后，得到包覆吸油性聚合物微球的水溶液，所述外壳乳状液中原料的重量份含量为：水                  200-240稳定剂              3-5共聚物单体          200-400带功能性基团的单体  100-220；E.界面聚合反应：向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入缩聚单体80-320份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；F.制备聚合物相变微球将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为100-120℃，出口温度20-60℃进行喷雾干燥，得到聚合物相变微球；其中：所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的一种或两种以上的共聚物，所述的吸油性聚合物单体是甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯等甲基丙烯酸长链酯、丙烯酸长链酯中的一种或两种以上的共聚物或共混物，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵，所述的功能性单体是带有氨基、羟基，羧基或酸酐基功能性基团的丙烯酸类单体或不饱和单体，所述的缩聚单体是可以和上述功能性基团反应的单体或低聚物，所述与水不混溶的溶剂为环-->己烷、二甲苯、氯仿等环烷烃、烷基苯以及卤代烃，所述的有机相变材料是C16-C23的直链烷烃或其混合物、低熔点石蜡、45号石蜡、58号石蜡或硬脂酸丁酯中的一种或两种以上的混合物。本专利技术方法所述的吸油性聚合物单体较佳的选择是甲基丙烯酸异丁酯与丙烯酸环己酯的共聚物。本专利技术方法还可以在步骤A中，所述原料的重量份含量为：水2000，混合乳化剂2，吸油性聚合物单体10，共聚物单体5，引发剂1.2，其中混合乳化剂是OP-10和十二烷基磺酸钠按重量份2∶1的比例混合而成，吸油性聚合物单体是由甲基丙烯酸异丁酯与丙烯酸环己酯按重量份1∶1.5的比例混合而成，共聚物单体是甲基丙烯酸甲酯，引发剂是过硫酸钾；步骤B中，所述乳状液中原料的重量份含量为：水160，混合乳化剂3.5，吸油性聚合物单体220，共聚物单体85，其中混合乳化剂是由OP-10和十二烷基磺酸钠按重量份3∶1的比例混合而成，吸油性聚合物单体是甲基丙烯酸月桂酯，共聚物单体是由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按重量份1∶1.8-2.2的比例混合而成；步骤C中，所述有机相变材料为58号石蜡，其重量份为650；步骤D中，外壳乳状液中原料的重量份含量为：水220，混合乳化剂4-5，共聚物单体220，带功能性基团的单体110，其中混合乳化剂是由OP-10和十二烷基磺酸钠按重量份3∶1的比例混合而成，共聚物单体是由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按4∶0.8-1.2的比例混合而成，带功能性基团的单体是丙烯酸氨基酯与甲基丙烯酸羟基酯按重量份1∶2的比例混和而成；步骤E中，加入与水不混溶的溶剂环己烷1500份，缩聚单体甲苯二异氰酸酯140份。本专利技术实现第一个目的的另一技术方案是：一种聚合物相变微球的制备方法，包括以下步骤：A.吸油性微球的制备将悬浮聚合稳定剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸油性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80℃，加入引发剂保温反应4～6小时得-->到吸油性微球聚合物乳液，所述原料的重量份含量为：水                  1500-2500聚合稳定剂          1.5-2.5吸油性聚合物单体    400-800共聚物单体          200-600带功能性基团的单体  150-300B.引入相变材料将上述聚合物微球分散乳液加热至40-50℃，中速均匀搅拌条件下缓慢滴加加热到相同温度的有机相变材料400-1200，同时保持在40-50℃条件下4-8小时，使吸油型树脂材料充分吸收相变材料。C.界面聚合反应向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入缩聚单体80-32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物相变微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：　　　　Ａ．种子乳液制备：　　　　将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸油性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到６０－８０℃，加入引发剂保温反应４～６小时得到种子乳液，　　　　所述原料的重量份含量为：　　　　水　　１５００－２５００　　　　混合乳化剂　　１．５－２．５　　　　吸油性聚合物单体　　２－２０　　　　共聚物单体　　４－６　　　　引发剂　　０．５－１．５；　　　　Ｂ．吸油性核聚合物制备：　　　　在６０－８０℃下，向种子乳液中缓慢滴加由吸油性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化剂和水按组成的乳状液，充分反应１．５小时后加入碱性水溶液，调节ＰＨ值为８～９，得到吸油性核聚合物水分散液，　　　　所述乳状液中原料的重量份含量为：　　　　水　　１４０－１８０　　　　混合乳化剂　　３－４　　　　吸油性聚合物单体　　１５０－２８０　　　　共聚物单体　　５０－１２０；　　　　Ｃ．吸收有机相变材料　　　　将上述吸油性核聚合物水分散液加热至４０－５０℃，中速均匀搅拌条件下缓慢滴加加热到相同温度的有机相变材料４００－１２００，同时保持在４０－５０℃条件下４－８小时，使吸油性核聚合物充分吸收有机相变材料；　　　　Ｄ．制备聚合物外壳并引入功能性基团　　　　取１０００份上述吸油性核聚合物水分散液，用１．５－２倍水将其稀释，然后在６０－８０℃下，向其中滴加由聚合物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳状液，反应１～２小时后，得到包覆吸油性聚合物微球的水溶液，　　　　所述外壳乳状液中原料的重量份含量为：　　　　水　　２００－２４０　　　　混合乳化剂　　３－５　　　　共聚物单体　　２００－４００　　　　带功能性基团的单体　　１００－２２０；　　　　Ｅ．界面聚合反应　　　　向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂１０００－１５００份，加入缩聚单体８０－３２０份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；　　　　Ｆ．制备聚合物相变微球　　　　将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为１００－１２０℃，出口温度２０－６０℃进行喷雾干燥，得到聚合物相变微球；　　　　其中：所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的一种或两种以上的...

【技术特征摘要】
1.一种聚合物相变微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.种子乳液制备：将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸油性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80℃，加入引发剂保温反应4～6小时得到种子乳液，所述原料的重量份含量为：水                1500-2500混合乳化剂        1.5-2.5吸油性聚合物单体  2-20共聚物单体        4-6引发剂            0.5-1.5；B.吸油性核聚合物制备：在60-80℃下，向种子乳液中缓慢滴加由吸油性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化剂和水按组成的乳状液，充分反应1.5小时后加入碱性水溶液，调节PH值为8～9，得到吸油性核聚合物水分散液，所述乳状液中原料的重量份含量为：水                140-180混合乳化剂        3-4吸油性聚合物单体  150-280共聚物单体        50-120；C.吸收有机相变材料将上述吸油性核聚合物水分散液加热至40-50℃，中速均匀搅拌条件下缓慢滴加加热到相同温度的有机相变材料400-1200，同时保持在40-50℃条件下4-8小时，使吸油性核聚合物充分吸收有机相变材料；D.制备聚合物外壳并引入功能性基团取1000份上述吸油性核聚合物水分散液，用1.5-2倍水将其稀释，然后在60-80℃下，向其中滴加由聚合物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳状液，反应1～2小时后，得到包覆吸油性聚合物微球的水溶液，所述外壳乳状液中原料的重量份含量为：水                  200-240混合乳化剂          3-5共聚物单体          200-400带功能性基团的单体  100-220；E.界面聚合反应向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入缩聚单体80-320份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；F.制备聚合物相变微球将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为100-120℃，出口温度20-60℃进行喷雾干燥，得到聚合物相变微球；其中：所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的一种或两种以上的共聚物，所述的吸油性聚合物单体是甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯等甲基丙烯酸长链酯、丙烯酸长链酯中的一种或两种以上的共聚物或共混物，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵，所述的带功能性基团的单体是带有氨基、羟基，羧基或酸酐基功能性基团的丙烯酸类单体或不饱和单体，所述的缩聚单体是可以和上述功能性基团反应的单体或低聚物，所述与水不混溶的溶剂为环己烷、二甲苯、氯仿等环烷烃、烷基苯以及卤代烃，所述的有机相变材料是C16-C23的直链烷烃、低熔点石蜡、45号石蜡、58号石蜡或硬脂酸丁酯中的一种或两种以上的混合物。2.一种聚合物相变微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A.吸油性微球的制备将悬浮聚合稳定剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸油性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80℃，加入引发剂保温反应4～6小时得到吸油性微球聚合物乳液，所述原料的重量份含量为：水                  1500-2500聚合稳定剂          1.5-2.5吸油性聚合物单体    400-800共聚物单体          200-600带功能性基团的单体  150-300引发剂              1-1.5B.吸附相变材料将上述聚合物微球分散乳液加热至40-50℃，中速均匀搅拌条件下缓慢滴加加热到同等温度的有机相变材料400-1200份，同时保持在40-50℃条件下4-8小时，使吸油性微球聚合物充分吸收相变材料。C.界面聚合反应向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入缩聚单体80-320份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存...

【专利技术属性】
技术研发人员：金小刚，邓岩刚，但毅，
申请(专利权)人：武汉昂泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]