一种热膨胀微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热膨胀微球及其制备方法，所述热膨胀微球具有复合微球结构，包含外层和内层，其中外层为聚合物层，内层为包含若干小微球及固体颗粒的混合层，所述小微球包含壳材及芯材，所述固体颗粒与芯材接触后发生化学反应并释放出气体。本发明专利技术通过化学反应进行发泡，从而可以不使用市面上常见的低沸点烷烃发泡剂，在不影响发泡效果的前提下，解决了传统发泡剂的出油问题，是一种性能良好，能够运用于日常生活用品的热膨胀微球，其可以运用于TPE发泡日用材料中，并且由于其不出油的特性，能够用于制作贴身使用的材料。本发明专利技术采用的是二段发泡的方式，最终发泡结构更加的稳定。最终发泡结构更加的稳定。最终发泡结构更加的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种热膨胀微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发泡材料领域，具体涉及一种热膨胀微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]热膨胀微球主要是由聚合物外壳以及可受热膨胀的芯材组成，在加热时其体积能膨胀数十倍，该特点使其在材料的轻量化、图案化、立体化等方面有重要的应用价值。
[0003]近年来，热膨胀微球被应用于发泡行业时，相比于原有的发泡剂，其具有泡沫均匀的优点，但是目前市面上的热膨胀微球主要发泡成分是低沸点烷烃，其在高温发泡后会从固体或者液体变为气体，发生体积膨胀，但是当发泡工艺结束进入冷却工艺时，气态烷烃会恢复到固态或者液体，在后续的使用中，小分子成分会慢慢渗透到物质表面，这就是人们所常说的出油，工业使用中影响不大，但是制作成日常生活用品使用时会产生极大的不适。
[0004]另外，目前热膨胀微球的制备方法已有较多的国内外专利和文献报道，主要是通过悬浮聚合法来制备。热膨胀微球的发泡能力受发泡剂组成、壳壁聚合物组成、发泡剂与壳壁聚合物的比例、微球的尺寸及其分布等众多因素的影响，因此针对微球发泡性能的调控较为复杂。而且高的膨胀倍率和优良的高温稳泡性能往往难以兼顾，因此制备耐热型高温热膨胀微球具有较大的难度。
[0005]针对上述问题，目前并没有很有效的解决方法，因此对热膨胀微球材料及其制备工艺的进一步开发十分有必要。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了解决上述问题，本专利技术的专利技术目的在于提供一种发泡效果好并且发泡后无油性物质渗出的热膨胀微球及其制备方法。
>[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种热膨胀微球，具有复合微球结构，包含外层和内层，其中外层为聚合物层，内层为包含若干小微球及固体颗粒的混合层，所述小微球包含壳材及芯材，所述固体颗粒与芯材接触后发生化学反应并释放出气体。
[0009]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术热膨胀微球粒径为30
‑
50μm，内层中的小微球粒径为0.5
‑
3μm。
[0010]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术热膨胀微球外层通过含双键可聚合单体进行聚合反应得到。
[0011]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的小微球的壳材为PMMA。
[0012]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，为使壳材具有足够的膨胀性，本专利技术所使用的小微球的壳材优选为分子量为30万
‑
50万的超高分子量PMMA。
[0013]具体的，所述超过分子量PMMA的制备方法如下：
[0014]将水和分散剂搅拌均匀并将温度升高到60
‑
80℃后保温，将包含甲基丙烯酸甲酯
和引发剂的混合溶液滴加到含有分散剂的水溶液中进行聚合反应，聚合完成的超高分子量PMMA从体系中析出，过滤，即可得到所需超高分子量PMMA。
[0015]上述超高分子量PMMA的制备过程中，水的添加量为原料总质量的80
‑
90％。
[0016]上述超高分子量PMMA的制备过程中，分散剂优选为明胶，其添加量为原料总质量的0.5
‑
2％。
[0017]上述超高分子量PMMA制备过程中，引发剂优选为过氧化苯甲酰，其添加量为原料总质量的0.02
‑
0.05％。
[0018]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的小微球中包裹的芯材为有机酸；具体的，所述有机酸优选为乙酸。
[0019]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的小微球的制备方法包含以下步骤：
[0020]将前述制备的超高分子量PMMA溶解于有机溶剂中，加入有机酸、分散剂和乳化剂；
[0021]搅拌均匀后加入水，控制溶液温度维持在10
‑
20℃之间并持续搅拌至溶液乳化均匀；
[0022]乳化均匀后，将乳化液平铺并在25
‑
35℃下进行烘干，直至有机溶剂完全脱除，得到PMMA包覆有机酸的小微球水溶液，再进行脱水，即得到PMMA包覆有机酸的小微球。
[0023]具体的，所述分散剂优选为聚乙烯醇，所述乳化剂优选为十二烷基苯磺酸钠，所述有机溶剂优选为低沸点的有机溶剂，例如二氯甲烷。
[0024]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的其他固体颗粒为碳酸钙。
[0025]本专利技术的PMMA包覆有机酸的小微球在加热条件下可释放出有机酸，如下以乙酸作为有机酸的代表来阐释本专利技术的作用原理：
[0026][0027]乙酸能够和碳酸钙反应生成CO2气体和乙酸钙，然后乙酸钙在加热条件下会分解生成丙酮气体和碳酸钙，然后碳酸钙继续与乙酸发生反应。乙酸最终全部转化为二氧化碳和丙酮气体，在体系中不会有任何的残留，因此可有效避免油性物质渗透到表面的问题。
[0028]本专利技术采用的是二段发泡的方式，最终发泡结构更加的稳定。
[0029]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的聚合物层是通过含双键的可聚合单体进行原位聚合反应得到。
[0030]具体的，含双建的可聚合单体可以选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯氰、丙烯酰胺、苯乙烯、乙酸乙烯酯、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯，丙烯酸苯氧基乙酯和丙烯酸四氢呋喃酯、壬基酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
[0031]作为本专利技术一种热膨胀微球的进一步方案，本专利技术所使用的复合微球的制备方法
包含以下步骤：
[0032](1)将亲油性含双建可聚合单体、乳化剂、PMMA包覆有机酸的小微球、聚合引发剂、碳酸钙及水混合后，预先乳化，得到待滴定液，备用；
[0033](2)向反应器内预先加入水以及亲水性含双建可聚合单体，搅拌加热后，缓慢将步骤(1)的待滴定液滴加到体系中，滴加完成后保温熟化一段时间后反应完成；
[0034](3)使用冻干法将体系中的水去除后，即得到所述复合微球。
[0035]本专利技术的化学反应为二段反应，都能够放出气体。
[0036]本专利技术通过化学反应进行发泡，从而可以不使用市面上常见的低沸点烷烃发泡剂，在不影响发泡效果的前提下，解决了传统发泡剂的出油问题，是一种性能良好，能够运用于日常生活用品的热膨胀微球，尤其可以运用于TPE发泡日用材料中，并且由于其不出油的特性，能够贴身使用。
[0037]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：
[0038]本专利技术通过使用复合微球技术解决了两种相互反应的物质在发泡前不能共存的问题，从而达到了很好的发泡效果，并且由于热膨胀微球内层包含的固体颗粒可循环参与反应，不会因固体颗粒的加入量变化而影响体积膨胀倍数，保证了产品的均质性，另外，本专利技术的热膨胀微球在用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热膨胀微球，其特征在于，其具有复合微球结构，包含外层和内层，其中外层为聚合物层，内层为包含若干小微球及固体颗粒的混合层，所述小微球包含壳材及芯材，所述固体颗粒与芯材接触后发生化学反应并释放出气体。2.根据权利要求1所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述热膨胀微球粒径为30
‑
50μm，内层中的小微球粒径为0.5
‑
3μm。3.根据权利要求1所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述外层通过含双键可聚合单体进行聚合反应得到。4.根据权利要求1所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述小微球的壳材为PMMA。5.根据权利要求4所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述PMMA的分子量为30万
‑
50万。6.根据权利要求1所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述的小微球中包裹的芯材为有机酸。7.根据权利要求6所述的一种热膨胀微球，其特征在于，所述的有机酸为乙酸。8.根据权利要求6所述的一种热膨胀微球，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯伟强，
申请(专利权)人：汕头市夏娃之秀内衣有限公司，
类型：发明
国别省市：