一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球及其制备方法技术

本申请涉及热膨胀材料技术领域，特别涉及一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球及其制备方法。本申请提供的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，包括以下步骤：将二氧化硅溶胶、反应型阴离子表面活性剂和水混合，得到水相；将单体、丙烯酸改性硅氧烷化合物、引发剂和发泡剂混合，得到油相；将油相加入到水相中，加热反应，得到悬浮溶液；对悬浮溶液进行洗涤、过滤、干燥，即得到热膨胀发泡微球。本申请提供的制备方法引入反应型阴离子表面活性剂提高了悬浮液的反应稳定性，丙烯酸改性硅氧烷化合物作为发泡微球的壳材，通过有机硅基团的耐热性和柔韧性提高了壳材的耐热性和耐黄变性，制得的发泡微球的起始发泡温度可达225℃，最高膨胀温度可达265℃。温度可达265℃。温度可达265℃。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球及其制备方法


[0001]本申请涉及材料
，特别涉及一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]热膨胀型发泡微球是一种由外壳和芯材组成的微胶囊球体结构，外壳由气密性的热塑性高聚物组成，芯材是碳氢化合物,碳氢化合物的沸点小于聚合物外壳的玻璃化转变温度，加热到一定温度后，聚合物外壳软化，低沸点碳氢化合物充当发泡剂，气化产生的内蒸汽压使微胶囊膨胀变大。热膨胀型微球开始膨胀的温度称为起始膨胀温度T
onset
，达到最大膨胀时的温度称为T
max
。
[0003]热膨胀型发泡微球具有一定的耐热范围，在较高温度或长时间的热处理时，发泡微球会因漏气而收缩，无法获得良好的热膨胀性能。将发泡微球用在热塑性塑料、橡胶或者热塑性弹性体等一些需要高温操作加工的材料中时，则要求微球的起始膨胀温度较高，从而达到较好的发泡效果。为了提高热膨胀性微球的耐热性能，专利CN111701546A公开了一种耐黄变耐高温可膨胀微球及其制备方法和应用,该方法以腈类单体、具有酰胺基的单体、双键的含羧基类单体和丙烯酸酯类单体作为壳材体系,在微球聚合反应后期加入有机酸或有机酐进一步交联提高耐温性和耐黄变性，所得可膨胀微球的起始膨胀温度小于150℃，最大膨胀温度小于200℃，无法满足对起始膨胀温度要求较高的材料。
[0004]基于以上分析，提供一种起始膨胀温度高、耐黄变性能优异的热膨胀发泡微球十分必要。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，以解决现有技术中发泡微球起始膨胀温度不高的问题。
[0006]本申请提供一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S101，将二氧化硅溶胶、反应型阴离子表面活性剂和水混合，得到水相；
[0008]步骤S102，将单体、丙烯酸改性硅氧烷化合物、引发剂和发泡剂混合，得到油相；其中，所述反应型阴离子表面活性剂具有至少一个乙烯基团，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物具有至少两个乙烯基团；
[0009]步骤S103，将油相加入到水相中，以一定的速率搅拌至达到合适粒径后，在密闭容器中升温到一定温度后反应10～20h，得到悬浮溶液；
[0010]步骤S104，对悬浮溶液进行洗涤、过滤、干燥，即得到热膨胀发泡微球。
[0011]一些实施例中，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物的分子量为1000～1500。
[0012]一些实施例中，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物选用多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物、双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物中的任一种或两者的混合。
[0013]一些实施例中，所述多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的结构式如下所示：
[0014][0015]式中，R的通用结构式为b的取值为3～6。本申请对多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物结构式中a的取值不作限制，只要保证总分子量不超过1500即可。
[0016]一些实施例中，所述双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的结构式如下所示：
[0017][0018]式中，R的通用结构式为本申请对双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物结构式中c的取值不作限制，只要保证总分子量不超过1500即可。
[0019]一些实施例中，多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物和双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物均由醇羟基有机硅和丙烯酸反应制得。
[0020]一些实施例中，同时使用多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物与双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物时，所述多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物与双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的混合质量比为3:1～1:1。
[0021]一些实施例中，所述二氧化硅溶胶选用酸性纳米二氧化硅溶胶或硅烷改性二氧化硅溶胶。酸性或者硅烷改性的纳米二氧化硅溶胶对油相液滴的稳定性更好，能够在油相液滴的表面提供稳定化保护层。
[0022]一些实施例中，二氧化硅溶胶的质量用量占单体、有机硅预聚体、引发剂和发泡剂总质量的5％～10％。
[0023]一些实施例中，所述反应型阴离子表面活性剂选用乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠、丙烯酰氨基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵中的任一种或多种的混合。
[0024]一些优选实施例中，所述反应型阴离子表面活性剂选用乙烯基烷基酯磺酸钠，乙烯基烷基酯磺酸钠参与共聚时具有更高的反应活性。
[0025]一些实施例中，所述反应型阴离子表面活性剂的质量用量占单体、有机硅预聚体、引发剂和发泡剂总质量的0.5％～1％。
[0026]一些实施例中，所述单体选用丙烯酸酯类单体、丙烯酸类单体或丙烯腈类单体
[0027]一些优选实施例中，所述单体选用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸或甲基丙烯腈类单体。更进一步地，所述单体选用甲基丙烯腈单体及其混合物。
[0028]一些实施例中，所述发泡剂选用正己烷、正戊烷、正庚烷中的任一种或多种的混
合。
[0029]一些实施例中，所述引发剂选用过氧酯、二烷基过氧化物、过氧二碳酸酯、二酰基过氧化物或偶氮化合物中的任一种或多种的混合。
[0030]一些优选实施例中，所述引发剂选用高反应活性的偶氮二异庚腈或者二(4
‑
叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯。
[0031]一些实施例中，所述引发剂的质量用量占单体和有机硅预聚体的质量总量的1％～5％。
[0032]一些实施例中，所述单体与丙烯酸改性硅氧烷化合物的质量比为7:3～9:1。
[0033]第二方面，本申请提供了一种利用上述制备方法制得的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球，所述耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的壳材为单体和丙烯酸改性硅氧烷化合物反应生成的聚合物，所述耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的芯材为发泡剂；其中，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物具有至少两个乙烯基团。
[0034]一些实施例中，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物的分子量为1000～1500。
[0035]一些实施例中，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物选用多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物、双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物中的任一种或两者的混合。
[0036]一些实施例中，同时使用多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物和双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物时，所述多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物与双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的质量比为3:1～1:1。
[0037]一些实施例中，所述二氧化硅溶胶选用酸性纳米二氧化硅溶胶或硅烷改性二氧化硅溶胶。酸性或者硅烷改性的纳米二氧化硅溶胶对油相液滴的稳定性更好，能够在油相液滴的表面提供稳定化保护层。
[0038]一些实施例中，二氧化硅溶胶的质量用量占单体、有机硅预聚体、引发剂和发泡剂总质量的5％～10％。
[0039]一些实施例中，所述反应型阴离子表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二氧化硅溶胶、反应型阴离子表面活性剂和水混合，得到水相；将单体、丙烯酸改性硅氧烷化合物、引发剂和发泡剂混合，得到油相；其中，所述反应型阴离子表面活性剂具有至少一个乙烯基团，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物具有至少两个乙烯基团；将油相加入到水相中，加热反应，得到悬浮溶液；对悬浮溶液进行洗涤、过滤、干燥，即得到热膨胀发泡微球。2.根据权利要求1所述的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物选用多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物、双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物中的任一种或两者的混合。3.根据权利要求2所述的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，所述多官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的结构式如下所示：式中，R的结构通式为b的取值为3～6。4.根据权利要求2所述的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，所述双官能团丙烯酸改性硅氧烷化合物的结构式如下所示：式中，R的结构通式为5.根据权利要求1所述的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸改性硅氧烷化合物的分子量为1000～1500。6.根据权利要求1所述的耐高温耐黄变热膨胀发泡微球的制备方法，其特征在于，所述反应型阴离子表面活性剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：何睿，康翼鸿，喻学锋，张光武，朱钰漕，
申请(专利权)人：武汉中科先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：