一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，包括：(1)将水相阻聚剂、分散剂水溶液、助分散单体溶解在去离子水中，调节溶液pH值，降温，得到水相，备用；(2)将交联剂、引发剂溶解在混合单体中，降温，得到油相，备用；(3)将上述水相和油相混合后在搅拌下均化，得到均化混合溶液；(4)向均化混合溶液中加入发泡剂，在搅拌下均化，得到含有发泡剂的均化混合溶液；(5)将含有发泡剂的均化混合溶液在搅拌下反应，反应结束后，降温冷却至室温，将所得悬浮液过滤得到滤液，将滤液离心脱水，干燥得到热膨胀性聚偏氯乙烯微球产品。本发明专利技术具有工艺简单，绿色环保，所得产品性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法。
技术介绍
热膨胀微球是一种最早被应用于发泡塑料工业的材料，其最初的制备方法为悬浮聚合法：将溶有引发剂的单体和发泡剂同时加入反应体系中，通过悬浮聚合原位包覆发泡剂，最终形成一种聚合物壳层包覆一种或几种发泡剂的微球。制备条件影响所制备微球的形态和颗粒尺寸，通过调整反应条件，可以制备具有不同膨胀性能的热膨胀微球，从而对应工业上有不同的应用。US3615972、US3945956、US6235394、US6509384等专利中公开了几种不同应用的热膨胀微球制备方法。1961年，首个微胶囊聚合物合成技术被专利技术，应用于制作胶带，随后美国陶氏的研究者受该技术启发开发了一系列方法制备这种热膨胀微胶囊，由于其在各个工业领域有着巨大的应用，在过去50年间，很多公司诸如陶氏化学、普利司通、亨斯曼、通用电气、阿克苏诺贝尔均投入制造类似微球。Donald等采用高速搅拌将水相和油相混合，得到稳定的悬浮液，再利用悬浮聚合法制备成一系列可膨胀微球。但是由于悬浮聚合的特性，采用常规悬浮聚合方法制备得到的产物粒径一般较大，分散性较差，直接影响产物的品质和应用。如CN102746454A公开了一种热膨胀性树脂微球，其外壳由热塑性树脂形成，内部包覆发泡剂，该树脂微球加热可发生膨胀，最大膨胀时的膨胀倍率大于5倍。微球的集合体即为该专利技术的热膨胀性树脂微粉。制造方法是将至少一种单体和发泡剂组成的油性物料在水系中分散形成稳定的油珠，油珠被加热时单体发生聚合反应形成树脂包覆发泡剂的微球。水系中增加含有极性端单体后合成的热膨胀性树脂微粉在水中有非常好的分散性能。不足之处是合成的热膨胀性树脂微球颗粒较大，膨胀倍率低。如CN102633936A公布了一种可热膨胀热塑性微球，其主要由烯属可聚单体和可热膨胀物质经过悬浮聚合，得到以热塑性聚合物为壳、热膨胀物质为核的具有壳核结构的微球。该微球发泡区间为160-200℃，但该专利所合成的微球起始膨胀温度高，在低膨胀温度区间内的膨胀性能较差。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法。本专利技术运用pickering乳液悬浮聚合法合成聚偏氯乙烯微球，以VDC为主单体，通过优化聚合反应的温度、压力、投料配方、投料方式等影响反应的因素，优化了制备工艺。本专利技术解决了现有技术中存在的微球粒径大和发泡倍率低等问题，制备出小粒径、在低温下即具有优异发泡性能的热膨胀微球。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份计，将250-550份水相阻聚剂、150-350份质量百分比含量为10-35％的分散剂水溶液、3-15份助分散单体溶解在5000-8000份去离子水中，调节溶液pH为3-5，降温至0-10℃，得到水相，备用；(2)将5-15份交联剂、20-45份引发剂溶解在1000-2000份混合单体中，降温至0-10℃，得到油相，备用；(3)将上述水相和油相混合后在在2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到均化混合溶液；(4)向步骤(3)得到的均化混合溶液中加入300-550份发泡剂，在0.10-0.5MPa，2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到含有发泡剂的均化混合溶液；(5)将步骤(4)得到的含有发泡剂的均化混合溶液在300-600rpm搅拌转速下，于50-90℃反应10-30h，反应结束后，降温冷却至室温，将所得悬浮液过滤得到滤液，将滤液离心脱水，干燥得到热膨胀性聚偏氯乙烯微球产品。作为本专利技术的优选实施方式，所述助分散单体是按以下方法制备得到的：按重量份，将1-5份氯铂酸的四氢呋喃溶液，50-70份乙烯吡咯烷酮，0.5-2.5份甲基丙烯酸锌,10-30份二甲基烯丙基硅烷加入反应釜中进行反应，反应温度为70-100℃，反应时间为1-5h，得到助分散单体。作为本专利技术的优选实施方式，所述氯铂酸的四氢呋喃溶液中氯铂酸的质量百分含量为1.0-5.0％。作为本专利技术的优选实施方式，按重量份计，所述混合单体组成为：800-1200份偏二氯乙烯(VDC)，320-800份丙烯腈，160-320份甲基丙烯酸甲酯。作为本专利技术的优选实施方式，所述发泡剂为异丁烷、戊烷、异戊烷、己烷、异己烷、辛烷、异庚烷中的至少一种。作为本专利技术的优选实施方式，所述交联剂为二乙二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、含双键或三键的烯烃衍生物中的至少一种。作为本专利技术的优选实施方式，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二碳酸二异丙酯(IPP)、过氧化十二酰(LPO)、过氧化苯甲酰(BPO)中的至少一种。作为本专利技术的优选实施方式，所述分散剂水溶液为胶态氧化硅水溶液、氢氧化镁水溶液、胶体碳酸钙水溶液、胶体磷酸钙水溶液、胶体氢氧化铝水溶液中的至少一种。作为本专利技术的优选实施方式，所述水相阻聚剂为重铬酸钾、亚硝酸钠、柠檬酸、氯化钠中的至少一种。所述水相阻聚剂更优选为氯化钠与重铬酸钾或亚硝酸钠的混合物，所述混合物中氯化钠的质量百分含量为99.0-99.7％。本专利技术的热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，以偏二氯乙烯单体为主要聚合单体，配置定量的交联剂和引发剂形成油相，配置定量的分散剂、助分散单体、水相阻聚剂和水形成水相，并通过高速剪切分散将水相、油相及发泡剂打散形成微米级小液滴，利用pickering乳液悬浮聚合法在特定条件下反应若干时间，经过后处理得到一种核壳结构微球。本专利技术以VDC为主单体，通过优化聚合反应的温度、压力、投料配方、投料方式等影响反应的因素，优化了制备工艺，制备过程具有良好的气密阻隔性和聚合稳定性，制备得到的微球产品在较低温度区间内具有优异的膨胀性能。本专利技术制备得到的热膨胀性聚偏氯乙烯微球产品为表面光滑，形态规整的白色微颗粒，平均粒径分布在16-34微米之间，宏观体积膨胀倍率大于45，热膨胀响应温度范围在80-128℃之间，树脂表观密度0.44-0.52g/mL之间。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.传统发泡微球制备，采用悬浮聚合法，所制备微球粒径大，本专利技术基于picking乳液悬浮聚合法制备热膨胀性聚偏氯乙烯微球，所制备的热膨胀性聚偏氯乙烯微球表面光滑，形态规整，粒径小，粒径分布窄、发泡剂包裹效果好，平均粒径分布在16-34微米之间，具有优异的阻隔性能，气密性和储存有效期较其他类微球更长；2.本专利技术采用pickering乳液悬浮聚合法，通过优化聚合反应的温度、压力、投料配方、投料方式等影响反应的因素，优化了制备工艺，制备得到具有良好气密阻隔性、较低膨胀温度区间的热膨胀微球，其起始膨胀温度最低为80℃，宏观体积膨胀倍率大于45；3.工艺简单，绿色环保，制备过程具有良好的气密阻隔性和聚合稳定性。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)按重量份计，将250-550份水相阻聚剂、150-350份质量百分比含量为10-35％的分散剂水溶液、3-15份助分散单体溶解在5000-8000份去离子水中，调节溶液pH为3-5，降温至0-10℃，得到水相，备用；/n(2)将5-15份交联剂、20-45份引发剂溶解在1000-2000份混合单体中，降温至0-10℃，得到油相，备用；/n(3)将上述水相和油相混合后在2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到均化混合溶液；/n(4)向步骤(3)得到的均化混合溶液中加入300-550份发泡剂，在0.10-0.5MPa，2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到含有发泡剂的均化混合溶液；/n(5)将步骤(4)得到的含有发泡剂的均化混合溶液在300-600rpm搅拌转速下，于50-90℃反应10-30h，反应结束后，降温冷却至室温，将所得悬浮液过滤得到滤液，将滤液离心脱水，干燥得到热膨胀性聚偏氯乙烯微球产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份计，将250-550份水相阻聚剂、150-350份质量百分比含量为10-35％的分散剂水溶液、3-15份助分散单体溶解在5000-8000份去离子水中，调节溶液pH为3-5，降温至0-10℃，得到水相，备用；
(2)将5-15份交联剂、20-45份引发剂溶解在1000-2000份混合单体中，降温至0-10℃，得到油相，备用；
(3)将上述水相和油相混合后在2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到均化混合溶液；
(4)向步骤(3)得到的均化混合溶液中加入300-550份发泡剂，在0.10-0.5MPa，2000-8000rpm搅拌转速下均化2-10min，得到含有发泡剂的均化混合溶液；
(5)将步骤(4)得到的含有发泡剂的均化混合溶液在300-600rpm搅拌转速下，于50-90℃反应10-30h，反应结束后，降温冷却至室温，将所得悬浮液过滤得到滤液，将滤液离心脱水，干燥得到热膨胀性聚偏氯乙烯微球产品。


2.根据权利要求1所述的热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，其特征在于，所述助分散单体是按以下方法制备得到的：
按重量份，将1-5份氯铂酸的四氢呋喃溶液，50-70份乙烯吡咯烷酮，0.5-2.5份甲基丙烯酸锌，10-30份二甲基烯丙基硅烷加入反应釜中进行反应，反应温度为70-100℃，反应时间为1-5h，得到助分散单体。


3.根据权利要求2所述的热膨胀性聚偏氯乙烯微球的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫犇，吴宇鹏，吴志刚，韩金铭，苏兰辉，柴于登，马从礼，周洪信，苏刚，陆军民，
申请(专利权)人：浙江衢州巨塑化工有限公司，浙江巨化股份有限公司电化厂，
类型：发明
国别省市：浙江;33