一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用，熱膨脹微球在常溫、常壓下采用反向聚合法制備，具體由二酰氯和二胺縮合到的壁材包裹氫氧化鈉水溶液的芯材制成，本發(fā)明制備的熱膨脹微球直徑在25μm左右，發(fā)泡體積倍率為2?6倍，發(fā)泡孔均勻細(xì)膩，在常溫、常壓下采用反向懸浮聚合以氫氧化鈉水溶液為芯材制備的熱膨脹微球環(huán)保，成本低，制備的熱膨脹微球更為環(huán)保且成本低、發(fā)泡性能良好。
【專利說明】
一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]熱膨脹微球具有良好的物理化學(xué)性能。熱膨脹微球制備的發(fā)泡材料其強(qiáng)度、力學(xué)等性能比單純的氣體發(fā)泡有很大的優(yōu)勢，膨脹微球制備的發(fā)泡材料泡孔均勻、細(xì)膩，力學(xué)性能良好，熱膨脹微球不僅增加了材料的比體積，而且還有質(zhì)輕、絕緣性、消除噪音等優(yōu)點(diǎn)，并且同時還有改善材料折光性和透明度等光學(xué)性能的特性。被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、飛機(jī)材料和特種材料等行業(yè)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，如專利CN104140549A、CN103665419A和專利CN101827911A以及相關(guān)期刊文獻(xiàn)中，熱膨脹微球壁材為不飽和烯烴單體自由基聚合的高聚物，芯材為低沸點(diǎn)、易揮發(fā)且分子量大于26的低分子烷烴，由于芯材在聚合反應(yīng)過程中需要高壓以減少其揮發(fā)，這不僅增加了實(shí)驗(yàn)成本，污染環(huán)境，也存在很大的安全隱患。此外，熱膨脹微球的反應(yīng)時間在20小時以上，需要連續(xù)實(shí)驗(yàn)，這在很大程度上增加了試驗(yàn)的成本。
[0004]因此，提供一種快速、常溫、常壓的制備方法，且芯材更為環(huán)保、低成本、發(fā)泡性能良好的熱膨脹微球成為本發(fā)明需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用，采用反向聚合法在常溫、常壓下制備熱膨脹微球，具體由二酰氯和二胺縮合到的壁材包裹氫氧化鈉水溶液的芯材制成，提供一種快速、常溫、常壓條件下就能制備熱膨脹微球的制備方法，且芯材采用氫氧化鈉水溶液，因此制備的熱膨脹微球更為環(huán)保且成本低、發(fā)泡性能良好。
[0006]本發(fā)明公開了一種熱膨脹微球，由壁材包裹芯材后獲得，所述壁材由二酰氯和二胺縮合后獲得，所述芯材為氫氧化鈉水溶液。
[0007]優(yōu)選的是，所述二酰氯與二胺的摩爾比1-1.1:1。
[0008]上述任一方案優(yōu)選的是，所述二酰氯包括乙二酰氯、丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、已二酰氯、I，7庚二酰氯、辛二酰氯、壬二酰氯或癸二酰氯中的至少一種。
[0009]上述任一方案優(yōu)選的是，所述二胺包括癸二胺、I，11-十一碳二胺、十二碳二胺、十三碳二胺、十四烷二胺或十五碳二胺中的至少一種。
[0010]上述任一方案優(yōu)選的是，所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-20%，氫氧化鈉水溶液為二酰氯與二胺單體總質(zhì)量的20%-50%。
[0011]本發(fā)明還公開一種熱膨脹微球的制備方法，采用反向聚合法制備，具體包括以下步驟:
(1)稱取氫氧化鈉1g，加入50g水中，攪拌混勻；
(2)將二胺加入到步驟(I)配制好的氫氧化鈉溶液中，即得水相;二胺與氫氧化鈉水溶液重量比為1:2.5-3;
(3)稱取200重量份的四氯化碳，加入2-5重量份的乳化劑曲拉通-X100，即得油相；
(4)將油相、水相按照重量比為2-3:1混合后在1000-1500印111乳化，通入氮?dú)?，攪拌，加入二酰氯，二酰氯與步驟(2)中的二胺摩爾比為1:1，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，洗滌，干燥即得熱膨脹微球。
[0012]優(yōu)選的是，所述步驟(4)中油相、水相混合在10°C溫度條件下進(jìn)行;洗滌采用乙醇或蒸餾水洗滌;乳化時間為10-15min。
[0013]上述任一方案優(yōu)選的是，所述步驟(3)制備的油相中加入分散劑和/或塑料助劑。本發(fā)明采用反向聚合法即在密閉容器內(nèi)進(jìn)行反向懸浮聚合，通過劇烈攪拌，將水相分散在油相里，而為了使液體穩(wěn)定存在于油相里，油相中應(yīng)加入適量分散劑和助劑。對于分散劑，選擇油相分散劑且不含羥基，如AEO系列、OP系列。
[0014]上述任一方案優(yōu)選的是，所述分散劑為AEO系列或OP系列分散劑中的至少一種，所述分散劑的用量為油相用量的I %_30%。優(yōu)選的為2%-10%。
[0015]上述任一方案優(yōu)選的是，所述塑料助劑為硬脂酸鈣，所述塑料助劑用量為油相用量的 0.01%-0.5%。
[0016]上述任一方案優(yōu)選的是，所述分散劑的用量為油相重量的8%。
[0017]上述任一方案優(yōu)選的是，所述塑料助劑用量為油相用量的0.2%-0.4%，優(yōu)選的為
0.3%。
[0018]本發(fā)明同時還公開了一種上述的熱膨脹微球在制備發(fā)泡材料方面的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明公開了一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用，熱膨脹微球在常溫、常壓下采用反向聚合法制備，具體由二酰氯和二胺縮合到的壁材包裹氫氧化鈉水溶液的芯材制成，本發(fā)明制備的熱膨脹微球直徑在25μπι左右，發(fā)泡體積倍率為2-6倍，發(fā)泡孔均勻細(xì)膩，在常溫、常壓下采用反向懸浮聚合以氫氧化鈉水溶液為芯材制備的熱膨脹微球環(huán)保，成本低，制備的熱膨脹微球更為環(huán)保且成本低、發(fā)泡性能良好。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下述實(shí)施例是對于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的進(jìn)一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實(shí)施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
[0021]本發(fā)明提供一種熱膨脹微球及其制備方法和應(yīng)用，以二酰氯和二胺為壁材，氫氧化鈉水溶液為芯材。熱膨脹微球由包括二酰氯和二胺縮合到的壁材包裹氫氧化鈉水溶液的芯材組成。二酰氯和二胺的單體摩爾比為I: I。
[0022]二酰氯包括乙二酰氯、丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、已二酰氯、I，7庚二酰氯、辛二酰氯、壬二酰氯、癸二酰氯中的一種或者幾種。
[0023]二胺包括癸二胺、I，11-十一碳二胺、十二碳二胺、十三碳二胺、十四烷二胺、十五碳二胺的至少一種或者幾種。
[0024]芯材為低成本環(huán)保的氫氧化鈉水溶液。氫氧化鈉水溶液的濃度為15%?20%，含量占單體總質(zhì)量的20%?50 %。
[0025]熱膨脹微球的制備方法，包括下述步驟: (1)稱取氫氧化鈉1g，攪拌作用下加入50g水，混勻；
(2)將適量的二胺在攪拌作用下緩慢加入到配制好的氫氧化鈉溶液中，即得水相。
[0026](3)稱取200份四氯化碳，加入3份乳化劑，即得油相；
(4)常溫(一般1 °C以下)將油相、水相加入到四口燒瓶中，水相油相混合后在1000?1500r/min乳化10?15min，通入氮?dú)?400?500r/min攪拌作用下，不斷緩慢加入二胺同摩爾比的二酰氯，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，乙醇、蒸餾水洗滌，干燥即得熱膨脹微球。
[0027]本發(fā)明為了使液體穩(wěn)定存在于油相里，油相中應(yīng)加入適量分散劑和其他助劑。
[0028]分散劑，選擇油相分散劑且不含羥基的一種，如AEO系列、OP系列，助劑為硬脂酸鈣。
[0029]分散劑的用量，優(yōu)選用量占油相用量的1%?30%，最佳用量占油相用量的2%?10%，助劑優(yōu)選用量占油相用量的0.01%?0.5%。
[0030]實(shí)施例1
稱取氫氧化鈉10g，攪拌作用下加入50g水，混勻，將21g癸二胺在攪拌作用下緩慢加入到配制好的氫氧化鈉溶液中，即得水相。稱取200g四氯化碳，加入3g曲拉通-X100，即得油相。10°C左右，將油相、水相加入到四口燒瓶中，水相油相混合后在1000-1500r/min乳化10-15分鐘，通入氮?dú)猓?00-500r/min攪拌作用下，將23g己二酰氯不斷緩慢加入，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，乙醇、蒸餾水洗滌，45°C干燥48h即得熱膨脹微球。制備的熱膨脹微球直徑在25μπι左右，發(fā)泡體積倍率為3倍。
[0031]實(shí)施例2
稱取氫氧化鈉10g，攪拌作用下加入50g水，混勻。選用22.5g十一烷二胺在攪拌作用下緩慢加入到配制好的氫氧化鈉溶液中即得水相，稱取200g四氯化碳，加入3g曲拉通-X100，即得油相。一般10°C左右，將油相、水相加入到四口燒瓶中，水相油相混合后在1000-1500r/min乳化10-15分鐘，通入氮?dú)猓?00-500r/min攪拌作用下，將23g己二酰氯不斷緩慢加入，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，乙醇、蒸餾水洗滌，45°C干燥48h即得熱膨脹微球。最后制備的熱膨脹微球直徑在25μπι左右，發(fā)泡體積倍率為4倍。
[0032]實(shí)施例3
稱取氫氧化鈉10g，攪拌作用下加入50g水，混勻。選用22.5g十一烷二胺在攪拌作用下緩慢加入到配制好的氫氧化鈉溶液中即得水相，稱取200g四氯化碳，加入3g曲拉通-X100，即得油相。10°C左右，將油相、水相加入到四口燒瓶中，水相油相混合后在1000-1500r/min乳化10-15分鐘，通入氮?dú)猓?00-500r/min攪拌作用下，將24.5g庚二酰氯不斷緩慢加入，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，乙醇、蒸餾水洗滌，45°C干燥48h即得熱膨脹微球。最后制備的熱膨脹微球直徑在25μπι左右，發(fā)泡體積倍率為4倍。
【主權(quán)項】
1.一種熱膨脹微球，由壁材包裹芯材后獲得，其特征在于，所述壁材由二酰氯和二胺縮合后獲得，所述芯材為氫氧化鈉水溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹微球，其特征在于，所述二酰氯與二胺的摩爾比1-1.1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹微球，其特征在于，所述二酰氯包括乙二酰氯、丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、已二酰氯、I，7庚二酰氯、辛二酰氯、壬二酰氯和癸二酰氯中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹微球，其特征在于，所述二胺包括癸二胺、I，11-十一碳二胺、十二碳二胺、十三碳二胺、十四燒二胺和十五碳二胺中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱膨脹微球，其特征在于，所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%-20%，氫氧化鈉水溶液為二酰氯與二胺單體總質(zhì)量的20%-50%。6.—種權(quán)利要求1-5任一項所述熱膨脹微球的制備方法，其特征在于，采用反向聚合法制備，即通過劇烈攪拌，將水相分散在油相里，具體包括以下步驟: (1)稱取氫氧化鈉，加入水中，攪拌混勻，配制氫氧化鈉水溶液； (2)將二胺加入到步驟(I)配制好的氫氧化鈉水溶液中，即得水相；二胺與氫氧化鈉水溶液重量比為1:2.5-3; (3)稱取200重量份的四氯化碳，加入2-5重量份乳化劑曲拉通-XlOO，即得油相； (4)將油相、水相按照重量比為2-3:1混合后在1000-150(^/1^11乳化，通入氮?dú)?，攪拌，加入二酰氯，反?yīng)結(jié)束后，過濾，洗滌，干燥即得熱膨脹微球。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熱膨脹微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)制備的油相中加入分散劑和/或塑料助劑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種熱膨脹微球的制備方法，其特征在于，所述分散劑為AEO系列或OP系列分散劑中的至少一種，所述分散劑的用量為油相用量的I % -30 %。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種熱膨脹微球的制備方法，其特征在于，所述塑料助劑為硬脂酸鈣，所述塑料助劑用量為油相用量的0.01 %-0.5%。10.—種如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的熱膨脹微球在制備發(fā)泡材料方面的應(yīng)用。
【文檔編號】C08G69/28GK105949494SQ201610309945
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】徐衛(wèi)兵, 周淑千, 沈宏坤, 王雪帆, 周正發(fā), 馬海紅, 任鳳梅
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)