CN106103559A - 可膨胀的和膨胀的热塑性材料及它们的方法 - Google Patents

Abstract

在某些实施例中公开了一种可膨胀泡沫，其包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)在至少一部分的相邻球体之间形成化学键的偶联剂。

Description

可膨胀的和膨胀的热塑性材料及它们的方法

背景技术

可膨胀泡沫常用于各种用途，其中包括绝缘、耐冲击、包装、墙体材料、汽车组件和航空航天结构锥。可膨胀泡沫通常是由填充的中空微球构成，因为它们具有低密度和增加的冲击强度。尤其，中空球体通过减小产品的整体重量，同时拥有相同体积的固体对应物，提供一个特定的优势。

在可膨胀的热塑性塑料的许多应用中，这些材料广泛地用于抗冲击的应用。例如，可膨胀的热塑性材料常用于运动装备头盔的内衬，用于如骑自行车、足球、曲棍球和长曲棍球的活动中。遗憾的是，这种热塑性材料的内衬不能提供足够的抗冲击性和用户仍容易受到严重的伤害或死亡，这使用更好的材料是可以避免的。

脑震荡是一种外伤性脑损伤，改变了你的大脑功能的方式。影响通常是暂时的，但可包括头痛、注意力、记忆力、判断力、平衡和协调的问题。在高冲击运动中，如足球和赛车，脑震荡日益受到关注，尤其最近的研究表明，多重脑震荡可能导致短期和长期的脑损伤。

本领域存在对改进的热塑性材料的需要，其相对于现有材料具有改进的特性。这些特性可包括抗冲击性、耐久性、制造或耐火性的改进。

发明目的和内容

某些实施例的目的是提供一种改进的热塑性材料。

某些实施例的目的是提供一种改进的可膨胀热塑性材料。

某些实施例的目的是提供一种改进的膨胀热塑性材料。

本发明的某些实施例的目的是提供一种热塑性材料，其相对于已知的材料具有改进的抗冲击性。

本发明的某些实施例的目的是提供一种热塑性材料，其相对于已知的材料具有改进的绝缘阻抗。

本发明的某些实施例的目的是提供利用如本文所公开的组合物的改进的抗冲击性头盔。

本发明的某些实施例的目的是提供利用如本文所公开的组合物的成型材料。

本发明的某些实施例的目的是提供制备如本文所公开的组合物的方法。

上述目的和其他可以通过本发明的某些实施例中涉及的可膨胀泡沫实现，所述可膨胀泡沫包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，和(ii)在至少一部分的相邻球体之间形成化学键的偶联剂。

本发明的某些实施例的目的是提供一种制备包括多个结合的中空球体的膨胀泡沫的方法，包括将可膨胀泡沫加热到足够使材料塑化以形成具有气态中心的膨胀泡沫的温度，所述可膨胀泡沫包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装有在低于颗粒的热塑性温度下变成气态的推进剂材料，以及(ii)在至少一部分的相邻球体之间形成键合的偶联剂，然后将球体冷却到低于热塑性温度的温度。

本发明的某些实施例的目的是提供一种制备可膨胀泡沫的方法，包括将(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料与(ii)偶联剂混合，从而在至少一部分的相邻球体之间形成化学键。

本发明的某些实施例的目的是提供一种可膨胀泡沫(expandable foam)，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)偶联剂、(ⅲ)粘合剂和(iv)增强剂中的至少一种，其中所述可膨胀泡沫能够形成具有至少20G/英寸或至少200G/英寸的抗冲击性的膨胀泡沫。

本发明的某些实施例的目的是提供一种膨胀泡沫(expanded foam)，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)偶联剂，(ⅲ)粘合剂和(iv)增强剂中的至少一种，其中所述膨胀泡沫能够形成具有至少20G/英寸或至少200G/英寸的抗冲击性。

本发明的某些实施例的目的是提供一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

本发明的某些实施例的目的是提供一种膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

本发明的某些实施例的目的是提供一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包括偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷的球体和(ii)在至少一部分的相邻球体之间形成化学键的偶联剂。

本发明的某些实施例的目的是提供一种通过加热如本文中所公开的可膨胀泡沫而形成的膨胀泡沫。

本发明的某些实施例的目的是提供一种膨胀泡沫，包括(i)多个包含偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷的球体和(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

本发明的某些实施例的目的是提供一种通过加热如本文中所公开的可膨胀泡沫而形成的膨胀泡沫。

对于本发明的目的，术语“重力”(“G”)定义为与重力加速度相同的加速度，980.665cm/s²，在海平面上大约32.2英尺/秒和作为身体正在加速的压力测量的单位。

对于本发明的目的，术语“速率”定义为物体改变它的位置的速度。

对于本发明的目的，术语“加速度”定义为物体改变它的速率的速度。

具体实施例

本发明的某些实施例中，涉及可膨胀的热塑性泡沫和制备及使用这种材料的方法。所述泡沫可包括微球体，以及偶联剂、粘合剂和增强材料中的一种或多种。

热塑性材料的最终特性(例如，抗冲击性)也可以通过在粘合剂、增强剂或偶联剂的添加、选择或含量上进行改变来控制。

在一个实施例中，泡沫可以包括由包含推进剂材料的热塑性材料制成的微球体与偶联剂的混合物，并可以包括粘合剂和/或增强剂，利用该可膨胀泡沫能够形成具有至少20G/英寸或至少20G/英寸的抗冲击性的膨胀泡沫。

在另一个实施例中，膨胀泡沫可以包括多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及偶联剂、粘合剂和/或增强剂中的至少一种，其中膨胀泡沫具有至少20G/英寸或至少200G/英寸的抗冲击性。

可膨胀泡沫还可以包括它们的内部含有推进剂的热塑性球体，以及增强剂，球体与增强剂的比为从约1:1至约1:99。

所述泡沫可以以液体、粉末、颗粒、浆料或它们的组合的形式。所述泡沫在膨胀前，通过将例如，弹性体和柔性剂添加到混合物中，可以制成柔性的。在一些实施例中，泡沫可以配制成刚性的。在一些实施例中，所述的泡沫在膨胀前，通过将碳纳米管、长或短碳纤维、环氧树脂或聚脲添加到泡沫混合物中，可以是刚性的。

在一些实施例中，偶联剂将在至少一些相邻的球体之间形成化学键。偶联剂可以包括，但不限于，选自周期表的IVB、VB和VIB族、过渡金属醇盐或顺丁烯二酸酐共聚物或它们的组合的过渡金属原子。在其他实施例中，偶联剂可包括钛、锆、它们的衍生物和它们的组合。

在某些实施例中，球体可以是微球体。所述球体可以具有外壳，所述外壳可以由热塑性材料(如聚合物或共聚物)制成。聚合物或共聚物可以选自，但不限于，氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈与氯乙烯、溴乙烯或卤代乙烯基化合物或它们的组合。聚合物或共聚物也可以选自，但不限于，苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、ar-乙烯基-二甲苯、ar-氯代苯乙烯、ar-溴代苯乙烯、乙烯基苄基氯，对-叔丁基苯乙烯或它们的组合。

可以包括球体的热塑性外壳的合适的材料中的一种可以是丙烯酸酯材料。丙烯酸酯材料可以包括，但不限于，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯或它们的组合。

在泡沫的一些实施例中，偶联剂和热塑性材料可以通过超声波、高剪切、超高剪切或它们的混合而混合。偶联剂也可以在膨胀前分解成单体，并分散在球体中。在一些实施例中，加热球体时发生膨胀。

在其他实施例中，球体可以包含液体，如推进剂。推进剂可以是挥发性流体形成剂，如脂肪族烃。脂肪族烃可以选自，但不限于，乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、异丁烯、新戊烷、乙炔、己烷、庚烷、它们的卤化衍生物及它们的混合物。推进剂也可以选自三氯氟甲烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷或它们的混合物。推进剂可以具有低于热塑材料被推进剂充满时的软化点的沸点。

在某些实施例中，推进剂可以占球体的约1％至约70％w/w。在其他实施例中，推进剂可以是球体的约2％至约50％或约5％至约30％w/w。

未膨胀的球体的大小可以为约1μm至约1mm。在其他实施例中，球体的大小可以为约2μm至约0.5mm或约5μm至约50μm。加热后，膨胀的球体的大小可以增加到它们的原始大小的约1.5倍至约50倍。在其他实施例中，加热后，膨胀的球体的大小可以增加到它们的原始大小的约2倍至约25倍或约2倍至约10倍。

在其他实施例中，所述球体包括偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

在一些实施例中，泡沫可以包括粘合剂，其可以增强泡沫的某些性能。粘结剂可以是树脂材料，并且可以在低于球体的热塑性温度的温度下成为塑化。粘合剂还可以包围在部分或全部的球体的外表面，以使部分或全部的颗粒粘合在一起。在一些实施例中，粘合剂也可结合到偶联剂。粘合剂可以选自，但不限于，包含二氯甲烷、戊二酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯单体、乙酸甲酯、甲基乙基酮、二氯甲烷或它们的组合的溶剂基胶粘剂。

不受理论的限制，所述偶联剂可以在无机界面与游离质子反应，以在含粘合剂、增强材料或它们的组合的热塑性材料上形成有机单分子层。

所述泡沫可以包括增强材料。增强材料可以与热塑性材料分散在一起，并且可以是，但不限于，碳、热塑性或热固性材料。在一些实施例中，增强剂是橡胶、聚丁二烯弹性体、交联的丙烯腈丁二烯弹性体、聚丁二烯弹性体、饱和丙烯酰弹性体、聚烯烃弹性体、乙烯-乙酸乙烯酯弹性体或它们的组合。在其他实施例中，增强剂是弹性体。

在一些实施例中，增强剂占组合物的约0.1％至约95％w/w。在其他实施例中，增强剂占组合物的约1％至约90％或约5％至约75％w/w。偶联剂可以在与热塑性材料混合前与粘合剂、或增强材料或它们二者混合。偶联剂可以在膨胀前、膨胀过程中或膨胀后结合球体、粘合剂和增强剂。

稳定剂也可用于本文所公开的可膨胀或膨胀的组合物。所述稳定剂可以是氢氧化物盐或金属氢氧化物。

为了使泡沫膨胀，可以加热。在一些实施例中，热量可以在约100°F至约750°F的范围内。在其他实施例中，热量可以在约100°F至约450°F或约100°F至约500°F的范围内。

所述泡沫的潜在应用的其中一种是作为薄板、开模或注射成型过程。泡沫混合物可以放置在加热室中、分配或注入加热室。泡沫可使用的腔室的实例可以包括，但不限于，由环氧树脂、热塑性材料、铝、钢和不锈钢制成的模具或附件。

可利用所述泡沫的模压制品可以包括，但不限于，车辆的外部部件、车辆的内部部件、自行车部件、视听设备部件、电器部件、电脑部件、电话部件。其他合适的应用可以是如家具部件、建筑材料或耐火材料。另一种合适的应用是体育用品部件。

在一些实施例中，泡沫可用于制作一种安全头盔，其具有形成空腔的外壳和内衬。这种安全头盔可适用于足球、曲棍球、冰球、棒球、驾驶、摩托车赛、骑自行车、防暴、建筑或消防。

所述泡沫可具有至少约25G/英寸的耐冲击性，至少约50G/英寸的耐冲击性，至少约75G/英寸的耐冲击性，至少约100G/英寸的耐冲击性，至少约125G/英寸的耐冲击性，至少约150G/英寸的耐冲击性，至少约175G/英寸的耐冲击性，至少约200G/英寸的耐冲击性，至少约225G/英寸的耐冲击性，至少约250G/英寸的耐冲击性，至少约275G/英寸的耐冲击性，至少约300G/英寸的耐冲击性或至少约500G/英寸的耐冲击性。在一些实施例中，所述泡沫可具有约50G/英寸至约450G/英寸的耐冲击性，约100G/英寸至约400G/英寸的耐冲击性，约150G/英寸至约350G/英寸的耐冲击性或从约200G/英寸至约300G/英寸的耐冲击性。

可膨胀泡沫也可以具有球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。在其他实施例中，所述的比可以为约1:2至约1:9，约1:3至约1:8，约1:4至约1:7，或约1:6至约1:99。

本发明还公开了一种制备可膨胀泡沫的方法。该方法包括通过将由热塑性材料制成的球体与含有推进剂材料的球体结合制备膨胀泡沫。推进剂材料在低于热塑性材料的热塑性温度的温度下应变成气态。该方法还包括偶联剂，其在一些或全部的相邻球体之间反应或形成化学键。混合物可以加热到足够使材料塑化以形成具有气态中心的膨胀的球体的温度。然后这些球体应冷却至低于热塑性温度的温度。

该方法还可以包括通过将由热塑性材料制成的球状和具有包含在其中的推进剂材料的球体以及能在一些相邻球体之间形成化学键的偶联剂混合制备可膨胀泡沫。

通过例如高剪切或超高剪切将热塑性球体与偶联剂混合可能有利于所述方法。所述方法也可以包括使粘合剂和/或增强剂与热塑性球体和偶联剂混合。

在该方法的一些实施例中，球体可以在反应釜中由存在推进剂的水性悬浮液中的不饱和单体材料，或者单体材料的混合物聚合制备得到。在其他实施例中，该方法可以包括悬浮在存在粉末稳定剂的水介质中的单体或单体混合物。

该方法也可以使用偶联剂以在一些球体之间形成化学键。偶联剂可以包括，但不限于，选自周期表的IVB族、VB族和VIB族、过渡金属醇盐或顺丁烯二酸酐共聚物的过渡金属原子。在其他实施例中，偶联剂可以是钛或锆。

在该方法的某些实施例中，球体可以是微球体。所述球体可以具有由热塑性材料(如聚合物或共聚物)制成的外壳。聚合物或共聚物可以选自，但不限于，氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈与氯乙烯、溴乙烯或卤代乙烯基化合物或它们的组合。聚合物或共聚物也可以选自，但不限于，苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、ar-乙烯基-二甲苯、ar-氯代苯乙烯、ar-溴代苯乙烯、乙烯基苄基氯、对-叔丁基苯乙烯或它们的组合。

在本发明的方法中，可以包括球体的热塑性壳体的合适的材料的其中一种可以是丙烯酸酯材料。所述丙烯酸酯材料可以包括，但不限于，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸酯丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯或它们的组合。

在该方法的实施例中，偶联剂和热塑性材料可以通过超声波、高剪切、超高剪切或它们的混合而混合。偶联剂也可以在膨胀前分解成单体，并分散在球体中。

在该方法的实施例中，球体可以包含液体，例如推进剂。推进剂可以是挥发性流体形成剂，如脂肪族烃。脂肪族烃可以选自，但不限于，乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、异丁烯新戊烷、乙炔、己烷、庚烷、它们的卤化衍生物以及它们的混合物。推进剂也可以选自三氯氟甲烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷或它们的混合物。推进剂的沸点低于热塑材料被推进剂充满时的软化点。

在该方法的某些实施例中，推进剂可以占球体的约1％至约70％w/w。在其他实施例中，推进剂可以占球体的约2％至约50％或约5％至约30％w/w。

利用本发明的方法，未膨胀的球体的大小可以为约1μm至约1mm。在其他实施例中，球体的大小可以为约2μm至约0.5mm或约5μm至约50μm。加热后，膨胀球体的大小可以增加到它们的原始大小的1.5倍至50倍。在其他实施例中，加热后，膨胀球体的大小可能增加到它们的原始大小的约2倍至约25倍或约2倍至10倍。

在其他实施例中，所述球体包括偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

在一些实施例中，泡沫可以包括粘合剂，其可以增强泡沫的某些性能。粘结剂可以是树脂材料，并且在低于球体的热塑性温度的温度下可以成变成塑化的。粘合剂也可以包围在部分或全部球体的外表面，以使一部分颗粒粘合在一起。在一些实施例中，粘合剂也可以结合到偶联剂。粘合剂可以选自，但不限于，含有二氯甲烷、戊二酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯单体、乙酸甲酯、甲基乙基酮、二氯甲烷、或它们的组合的溶剂基胶粘剂。

在本发明的方法中，所述偶联剂可以在无机界面与游离质子反应以在含粘合剂、增强材料或它们的组合的热塑性材料上形成有机单分子层。

本方法可以包括在泡沫中的增强材料。所述增强材料可以与热塑性材料分散在一起，并且可以是，但不限于，碳、热塑性或热固性材料。在一些实施例中，增强剂是橡胶、聚丁二烯弹性体、交联的丙烯腈丁二烯弹性体、聚丁二烯弹性体、饱和丙烯酰弹性体、聚烯烃弹性体，乙烯-醋酸乙烯酯弹性体。在其他实施例中，增强剂是弹性体。

在本方法的一些实施例中，增强剂占组合物的约0.1％至约95％w/w。在其他实施例中，增强剂占组合物的约1％至约90％或约5％至约75％w/w。偶联剂可以在与热塑性材料混合前与粘合剂、增强材料或它们二者混合。偶联剂在膨胀前，膨胀过程中或膨胀后可以通过结合球体、粘合剂和增强剂起作用。

稳定剂也可用于本方法中。所述稳定剂可以是氢氧化物盐或金属氢氧化物。

在本发明的某些方法中，可以加热以使组合物膨胀。在一些实施例中，热量可以在约100°F至约750°F的范围内。在其他实施例中，热量可以在约100°F至约450°F或约100°F至约500°F的范围内。

该方法也可以具有球体与增强剂的比为从约1:1至约1:99。在其他实施例中，所述比可以从约1:2至约1:9，从约1:3至约1:8，从约1:4至约1:7，或从约1:6至约1:99。

实施例

实施例1

在这个实施例中，将处于未膨胀的形式的热塑性可膨胀的微球分配到亨舍尔(Henschel)混合机的混合室中，占热塑性可膨胀的微球和偶联剂总重量的96.5％。本实施例中的偶联剂是由锆制成的，并占热塑性可膨胀的微球的总重量的3.5％。

在放置于亨舍尔混合器之前，偶联剂放入超声波管在大于50,000赫兹下共振10分钟。然后，偶联剂从管中倒出，并将占总重量的3.5％的偶联剂分配到混合器中。密封混合器，并在室温下以转速最低达到5000RPM，混合10分钟。混合温度始终保持低于180°F。

在替代的实施例中，使用粘合剂和/或增强材料使泡沫达到所需的特性和规格。在另一个替代的实施例中，聚碳酸酯以粉末形式使用，并以占总重量的10％分配到混合物中。密封混合器，并在室温下以转速最低达到5000RPM，混合10分钟。同样，混合温度始终保持低于180°F。

一旦完成后，将得到的混合物分送到进料斗中，从进料斗分送到制备模具中。模具被密封，并通过400°F的温度的传送带式炉，约25-30分钟。材料在模具中膨胀并生成成品的形式。

当完成加热后，将模具从传送带上取下，放在冷却架上，直到模具温度低于100°F。然后打开模具，取出成品部件。所述材料可以涂上、覆盖一层保护膜，和/或与其他部件结合形成一系列广泛的成品。

Claims (150)

1.一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)在至少一部分相邻球体之间形成化学键的偶联剂。

2.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂在至少一部分相邻球体之间形成共价键。

3.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂包含选自由周期表的IVB、VB和VIB族组成的组中的过渡金属原子。

4.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂包含钛或锆。

5.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂是过渡金属醇盐。

6.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂是顺丁烯二酸酐共聚物。

7.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体是微球体。

8.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述热塑性材料是聚合物。

9.如权利要求8所述的可膨胀泡沫，其中所述聚合物是丙烯酸酯材料。

10.如权利要求9所述的可膨胀泡沫，其中所述丙烯酸酯材料选自由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯以及它们的组合组成的组。

11.如权利要求8所述的可膨胀泡沫，其中所述聚合物是氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈与氯乙烯、溴乙烯或卤代乙烯基化合物的聚合物或共聚物。

12.如权利要求8所述的可膨胀泡沫，其中所述聚合物是苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、ar-乙烯基-二甲苯、ar-氯代苯乙烯或ar-溴代苯乙烯的聚合物或共聚物。

13.如权利要求8所述的可膨胀泡沫，其中所述聚合物是乙烯基苄基氯或对-叔丁基苯乙烯的聚合物或共聚物。

14.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂是挥发性流体形成剂。

15.如权利要求14所述的可膨胀泡沫，其中所述流体形成剂是脂肪族烃。

16.如权利要求15所述的可膨胀泡沫，其中所述脂肪族烃是选自由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、异丁烯、新戊烷、乙炔、己烷、庚烷、它们的卤化衍生物和它们的混合物组成的组。

17.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂的沸点低于热塑性材料被推进剂充满时的软化点。

18.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂是三氯氟甲烷、正戊烷，异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷或它们的混合物。

19.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂占球体的约1％至约70％w/w。

20.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂占球体的约2％至约50％w/w。

21.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述推进剂占球体的约5％至约30％w/w。

22.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中球体包含偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

23.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，还包括粘合剂。

24.如权利要求23所述的可膨胀泡沫，其中所述粘合剂是树脂材料。

25.如权利要求23所述的可膨胀泡沫，其中粘合剂在低于球体的热塑性温度的温度下塑化。

26.如权利要求23所述的可膨胀泡沫，其中所述粘合剂包围在至少一部分球体的外表面，并将至少一部分颗粒粘合在一起。

27.如权利要求23所述的可膨胀泡沫，其中所述粘合剂结合到偶联剂。

28.如权利要求23所述的可膨胀泡沫，其中所述粘合剂是从含有二氯甲烷、戊二酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯单体、乙酸甲酯、甲基乙基酮或二氯甲烷的溶剂基胶粘剂衍生的。

29.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，还包括增强材料。

30.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强材料与热塑性材料分散在一起。

31.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强材料是碳、热塑性或热固性材料。

32.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强剂是弹性体。

33.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强剂是橡胶、聚丁二烯弹性体、交联的丙烯腈丁二烯弹性体、聚丁二烯弹性体、饱和丙烯酰弹性体、聚烯烃弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯弹性体。

34.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强剂占组合物的约0.1％至约95％w/w。

35.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强剂占组合物的约1％至约90％w/w。

36.如权利要求29所述的可膨胀泡沫，其中所述增强剂占组合物的约5％至约75％w/w。

37.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，还包括稳定剂。

38.如权利要求37所述的可膨胀泡沫，其中所述稳定剂是氢氧化物盐或金属氢氧化物。

39.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体的大小为约1μm至约1mm。

40.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体的大小为约2μm至约0.5mm。

41.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体的大小为约5μm至约50μm。

42.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体具有加热膨胀到它们原始大小的约1.5倍至约50倍的能力。

43.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体具有加热膨胀到它们原始大小的约2倍至约25倍的能力。

44.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述球体具有加热膨胀到它们原始大小的约2倍至约10倍的能力。

45.如权利要求1、23或29任一项所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂与自由质子在无机界面反应，从而在热塑性材料、粘合剂、增强材料或它们的组合上形成有机单分子层。

46.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂和热塑性材料通过超声波、高剪切、超高剪切或它们的混合进行混合。

47.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂在膨胀之前分解成单体并分散在球体中。

48.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其中所述偶联剂在与热塑性材料混合前与粘合剂、增强材料或它们二者混合。

49.如权利要求1所述的可膨胀泡沫，其为液体、粉末、颗粒、浆料或它们的组合的形式。

50.一种膨胀泡沫，由加热权利要求1-49中任一项所述的可膨胀泡沫形成。

51.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其中所述可膨胀泡沫在约100°F至约750°F的温度下被加热。

52.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其中所述可膨胀泡沫在约100°F至约500°F的温度下被加热。

53.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其中所述可膨胀泡沫在约100°F至约450°F的温度下被加热。

54.一种模压产品，包括权利要求50所述的膨胀泡沫。

55.如权利要求54所述的模压产品，其为车辆的外部部件、车辆的内部部件、自行车部件、视听设备部件、电器部件、电脑部件、电话部件的形式。

56.如权利要求54所述的模压产品，其为家具部件或建筑材料的形式。

57.如权利要求54所述的模压产品，其为体育用品部件的形式。

58.一种耐火材料，包括权利要求50所述的膨胀泡沫。

59.一种安全头盔，包括形成空腔的外壳和包含权利要求50所述的膨胀泡沫的内衬。

60.如权利要求59所述的安全头盔，其适用于足球、曲棍球、冰球、棒球、驾驶、摩托车赛、骑自行车、防暴、建筑或消防。

61.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约25G/英寸的耐冲击性。

62.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约50G/英寸的耐冲击性。

63.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约75G/英寸的耐冲击性。

64.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约100G/英寸的耐冲击性。

65.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约125G/英寸的耐冲击性。

66.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约150G/英寸的耐冲击性。

67.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约175G/英寸的耐冲击性。

68.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约200G/英寸的耐冲击性。

69.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约225G/英寸的耐冲击性。

70.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约250G/英寸的耐冲击性。

71.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约275G/英寸的耐冲击性。

72.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有至少约300G/英寸的耐冲击性。

73.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有约25G/英寸至约500G/英寸的耐冲击性。

74.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有约50G/英寸至约450G/英寸的耐冲击性。

75.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有约10G/英寸至约400G/英寸的耐冲击性。

76.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有约150G/英寸至约350G/英寸的耐冲击性。

77.如权利要求50所述的膨胀泡沫，其具有约200G/英寸至约300G/英寸的耐冲击性。

78.一种制备包括多个结合的空心球体的膨胀泡沫的方法，包括将可膨胀泡沫加热到足够使材料塑化以形成具有气态中心的膨胀泡沫的温度，所述可膨胀泡沫包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装有在低于颗粒的热塑性温度下变成气态的推进剂材料，以及(ii)在至少一部分的相邻球体之间形成化学键的偶联剂，并将所述球体冷却到低于热塑性温度的温度。

79.一种制备可膨胀泡沫的方法，包括将(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，与(ii)偶联剂混合，从而在至少一部分相邻球体之间形成化学键。

80.如权利要求79所述的方法，其中所述混合是通过高剪切或超高剪切混合。

81.如权利要求79所述的方法，还包括将粘合剂与组分(i)和(ii)混合。

82.如权利要求79所述的方法，还包括将增强剂与组分(i)和(ii)混合。

83.如权利要求79所述的方法，还包括将粘合剂和增强剂与组分(i)和(ii)混合。

84.如权利要求79所述的方法，其中所述多个球体是由在反应釜中存在推进剂的水性悬浮液中的不饱和单体材料或者单体材料的混合物聚合制备得到。

85.如权利要求84所述的方法，其中单体或单体混合物是悬浮在存在粉末稳定剂的水介质中。

86.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂在至少一部分相邻球体之间形成共价键。

87.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂包含选自由周期表的IVB、VB和VIB族组成的组中的过渡金属原子。

88.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂包含钛或锆。

89.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂是过渡金属醇盐。

90.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂是顺丁烯二酸酐共聚物。

91.如权利要求79所述的方法，其中所述球体是微球体。

92.如权利要求79所述的方法，其中所述热塑性材料是聚合物。

93.如权利要求92所述的方法，其中所述聚合物是丙烯酸酯材料。

94.如权利要求93所述的方法，其中所述丙烯酸酯材料选自由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯以及它们的组合组成的组。

95.如权利要求92所述的方法，其中所述聚合物是氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈与氯乙烯、溴乙烯或卤代乙烯基化合物的聚合物或共聚物。

96.如权利要求92所述的方法，其中所述聚合物是苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、ar-乙烯基-二甲苯、ar-氯代苯乙烯或ar-溴苯乙烯的聚合物或共聚物。

97.如权利要求92所述的方法，其中所述聚合物是乙烯基苄基氯或对-叔丁基苯乙烯的聚合物或共聚物。

98.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂是挥发性流体形成剂。

99.如权利要求98所述的方法，其中所述形成流体剂是脂肪族烃。

100.如权利要求99所述的方法，其中所述脂肪族烃选自由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯、异丁烯、新戊烷、乙炔、己烷、庚烷、它们的卤化衍生物以及它们的混合物组成的组。

101.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂的沸点低于热塑性材料被推进剂充满时的软化点。

102.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂是三氯氟甲烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷或它们的混合物。

103.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂占球体的约1％至约70％w/w。

104.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂占球体的约2％至约50％w/w。

105.如权利要求79所述的方法，其中所述推进剂占球体的约5％至约30％w/w。

106.如权利要求79所述的方法，其中所述球体包含偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

107.如权利要求81所述的方法，其中所述粘合剂是树脂材料。

108.如权利要求81所述的方法，其中粘合剂在低于球体的热塑性温度的温度下塑化。

109.如权利要求81所述的方法，其中所述粘合剂包围在至少一部分的球体的外表面，并将至少一部分的颗粒粘合在一起。

110.如权利要求81所述的方法，其中所述粘合剂结合到偶联剂。

111.如权利要求81所述的方法，其中所述粘合剂是从含有二氯甲烷、戊二酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯单体、乙酸甲酯、甲基乙基酮或二氯甲烷的溶剂基胶粘剂衍生的。

112.如权利要求82所述的方法，其中所述增强材料与热塑性材料分散在一起。

113.如权利要求82所述的方法，其中所述增强材料是碳、热塑性或热固性材料。

114.如权利要求82所述的方法，其中所述增强剂是弹性体。

115.如权利要求82所述的方法，其中所述增强剂是橡胶、聚丁二烯弹性体、交联的丙烯腈丁二烯弹性体、聚丁二烯弹性体、饱和丙烯酰弹性体、聚烯烃弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯弹性体。

116.如权利要求82所述的方法，其中所述增强剂占组合物的约0.1％至约95％w/w。

117.如权利要求82所述的方法，其中所述增强剂占组合物的约1％至约90％w/w。

118.如权利要求82所述的方法，其中所述增强剂占组合物的约5％至约75％w/w。

119.如权利要求85所述的方法，其中所述稳定剂是氢氧化物盐或金属氢氧化物。

120.如权利要求79所述的方法，其中所述球体的大小为约1μm至约1mm。

121.如权利要求79所述的方法，其中所述球体的大小为约2μm至约0.5mm。

122.如权利要求79所述的方法，其中所述球体的大小为约5μm至约50μm。

123.如权利要求79所述的方法，其中所述球体具有加热膨胀到它们的原始大小的约1.5倍至约50倍的能力。

124.如权利要求79所述的方法，其中所述球体具有加热膨胀到它们的原始大小的约2倍至约25倍的能力。

125.如权利要求79所述的方法，其中所述球体具有加热膨胀到它们的原始大小的约2倍至约10倍的能力。

126.如权利要求79、81或82中任一项所述的方法，其中偶联剂与游离质子在无机界面反应，从而在热塑性材料、粘合剂、增强材料或它们的组合上形成有机单分子层。

127.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂和热塑性材料通过超声波、高剪切、超高剪切或它们的混合进行混合。

128.如权利要求79所述的方法，其中所述偶联剂在膨胀之前分解成单体并分散在球体中。

129.如权利要求83所述的方法，其中所述偶联剂在与热塑性材料混合前与粘合剂、增强材料或它们二者混合。

130.如权利要求79所述的方法，其中所述可膨胀泡沫在约100°F至约750°F的温度下被加热。

131.如权利要求79所述的方法，其中所述可膨胀泡沫是在约100°F至约500°F的温度下被加热。

132.如权利要求79所述的方法，其中所述可膨胀泡沫是在约100°F至约450°F的温度下被加热。

133.一种可膨胀泡沫，包含(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)偶联剂、(ⅲ)粘合剂和(iv)增强剂中的至少一种，其中所述可膨胀泡沫能够形成具有至少20G/英寸的耐冲击性的膨胀泡沫。

134.一种膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)偶联剂、(ⅲ)粘合剂和(iv)增强剂中的至少一种，其中所述膨胀泡沫具有至少20G/英寸的耐冲击性。

135.一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

136.如权利要求135所述的可膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:2至约1:9。

137.如权利要求135所述的可膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:3至约1:8。

138.如权利要求135所述的可膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:4至约1:7。

139.如权利要求135所述的可膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:6至约1:99。

140.一种膨胀泡沫，包括(i)多个包含热塑性材料的球体，所述球体封装推进剂材料，以及(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

141.如权利要求135所述的膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:2至约1:9。

142.如权利要求135所述的膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:3至约1:8。

143.如权利要求135所述的膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:4至约1:7。

144.如权利要求135所述的膨胀泡沫，其中球体与增强剂的比为约1:6至约1:99。

145.如权利要求135所述的可膨胀泡沫，其中所述球体包括偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

146.如权利要求140所述的可膨胀泡沫，其中所述球体包括偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷。

147.一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包含偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷的球体和(ii)在至少一部分相邻球体之间形成化学键的偶联剂。

148.一种膨胀泡沫，通过加热权利要求所述的可膨胀泡沫而形成。

149.一种可膨胀泡沫，包括(i)多个包含偏二氯乙烯/丙烯腈共聚物和异丁烷的球体和(ii)增强剂，球体与增强剂的比为约1:1至约1:99。

150.一种膨胀泡沫，通过加热权利要求所述的可膨胀泡沫而形成。