CN109647299A - 一种导电型可膨胀微胶囊及其制备方法 - Google Patents

一种导电型可膨胀微胶囊及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括：油相的制备、水相的制备、悬浮聚合、制备微胶囊、一次后处理、反应体系制备、原位氧化聚合反应及二次后处理。本发明所制备的导电型可膨胀微胶囊使用热塑性聚合物作为外壳，内部包含低沸点类烷烃的新材料，具有轻量化、低污染的特点，使其在实际运输、携带、环保方面日益得到重视，并且加热后具有优良的膨胀性能，可以满足产品功能性、美观性的需求，使其在泡沫塑料、涂料、印刷、纺织等多领域得到了广泛的应用。

Description

一种导电型可膨胀微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于精细化工和功能材料领域，涉及一种导电型可膨胀微胶囊及其制备方法。
背景技术
热膨胀胶囊，是由高分子壁材包埋低沸点的烷烃芯材制备得到。该微球可在一定温度下发泡膨胀，体积增加50～100倍，并在温度回落后能够保持膨胀状态，该膨胀过程不同于传统的化学发泡剂，属于纯粹的物理变化过程，具有环保、低毒的特点。在微胶囊制备过程中，微胶囊的表面通常会附着分散剂，例如二氧化硅、碳酸钙、滑石粉，对其发泡性能具有一定影响。其次，发泡微胶囊的表面是绝缘体，在干燥环境下容易产生静电，对其实际应用造成阻碍，因此，对微胶囊的表面进行改性处理使其具有抗静电性就显得尤为重要。
公开号为CN107880644A的中国发明专利申请提到了一种环保生物质微球发泡油墨及其制备方法，通过先制备微球发泡剂，再与乙腈类单体、热塑性聚氨酯单体和胶质化生物质材料制成表面官能团化的热发泡性膨胀微球。这种微胶囊在生产和使用过程中对环境无污染，环保性能较好，但是对于静电防护性能需要进一步提高。
此外，目前商业化应用的热膨胀微胶囊表面通常附着二氧化硅、碳酸钙、滑石粉等分散剂或者没有分散剂附着于表面，由于微胶囊表面为绝缘体，导致其干燥后在实际应用过程中容易产生静电，对其发泡产品的应用造成一定的影响，例如静电吸附、静电短路等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种平均粒径介于30μm至50μm的导电型可膨胀微胶囊及其制备方法。
为了达成上述的目的，本发明提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：将碱溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀；再向其中滴加分散剂，高速搅拌；之后向其中加入乳化剂并搅拌均匀，得到水相；
3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相混合，搅拌，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热，搅拌反应，得到微胶囊粗产品；
5)一次后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值，搅拌，使酸与该微胶囊粗产品的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗数次，抽滤，干燥，用筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：将步骤5)得到的微胶囊加入去离子水中，搅拌均匀，得到微胶囊悬浮液；之后将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，搅拌均匀；
7)原位氧化聚合反应：将导电高分子单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下连续搅拌22～24h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复多次清洗并对步骤7)得到的产物进行抽滤，充分干燥，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
进一步地，其中在步骤1)中，所述搅拌的转速为200-500rpm；搅拌的时间为10-12min。
进一步地，其中在步骤1)中，所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。
进一步地，其中在步骤1)中，所述单体为两单体体系或三单体体系。
进一步地，其中在步骤1)中，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1。
进一步地，其中在步骤1)中，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3)。
进一步地，其中在步骤1)中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化二月桂酰中的一种，其用量为单体重量的1％-3％。
进一步地，其中在步骤1)中，所述交联剂选自二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.3％。
进一步地，其中在步骤1)中，所述发泡剂选自正己烷、异戊烷、环己烷、异辛烷、甲基环己烷或正辛烷中的至少一种，其用量为单体重量的20％-30％。
进一步地，其中在步骤2)中，所述水相的制备具体包括：将碱溶液中加入表面活性剂，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其均匀；再向其中滴加分散剂，以200-400rpm的转速高速搅拌10-12min；之后向其中加入乳化剂并以100-150rpm的转速搅拌5-10min使其均匀，得到反应水相。
进一步地，其中在步骤2)中，所述碱为NaOH或KOH，其用量为单体重量的10％-15％。
进一步地，其中在步骤2)中，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或马来酸酐共聚物钠盐中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.2％。
进一步地，其中在步骤2)中，所述分散剂选自FeCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、胶体二氧化硅、磷酸镁/PVP、15％白碳黑或轻质碳酸钙的溶液中的一种，其用量为单体重量的20％-40％。
进一步地，其中在步骤2)中，所述乳化剂选自氯化钠、亚硝酸钠或无水乙醇中的一种，其用量为单体重量的0.15％-6.0％。
进一步地，其中在步骤3)中，所述搅拌的转速为2000-10000rpm；搅拌的时间为1-10min。
进一步地，其中在步骤3)中，所述水相和油相的体积比为(2-3):1。
进一步地，其中在步骤4)中，所述悬浮液水浴加热的温度为50-70℃，搅拌转速为150～400rpm，反应时间为18～22h。
进一步地，其中在步骤5)中，所述后处理具体为：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值至3～4，通过磁力搅拌使酸与微胶囊粗产品上附有的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗2-5次，通风的环境中进行抽滤，40-60℃干燥3-6h，用53-150μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到可发泡的微胶囊。
进一步地，其中在步骤5)中，所述磁力搅拌的转速为200-500rpm，时间为10-12min。
进一步地，其中在步骤5)中，所述酸为36wt％-38wt％的盐酸、硫酸或硝酸。
进一步地，其中在步骤6)中，所述反应体系制备具体包括：步骤5)得到的微胶囊加入去离子水中，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液；将氧化剂溶解于去离子水中，用稀盐酸调节pH值至2-3；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以150-200rpm的转速搅拌0.5-1h，得到反应体系。
进一步地，其中在步骤6)中，所述氧化剂选自六水合三氯化铁、九水硫酸铁、四水合氯化锰或六水合氯化钴中的一种，其用量为单体重量的0.8％-1.5％；所述反应体系中氧化剂与单体的摩尔比为(2-3):1。
进一步地，其中在步骤6)中，所述微胶囊的用量为单体重量的20％-30％。
进一步地，其中在步骤6)中，所述稀盐酸的浓度为10wt％-15wt％。
进一步地，其中在步骤7)中，所述导电高分子单体选自吡咯单体、噻吩单体、苯胺单体或苯乙烯单体中的一种，其用量为单体重量的0.4％-0.6％。
进一步地，其中在步骤7)中，所述搅拌的转速为250-400rpm。
进一步地，其中在步骤8)中，所述抽滤是通过水泵减压抽滤到-0.1至-0.08MPa实现的；所述干燥的温度为50-60℃，时间为3-5h。
本发明还提供了一种导电型可膨胀微胶囊，其特征在于，所述导电型可膨胀微胶囊通过上述任一项的方法制得。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用分散剂，控制均化速度，调整分散剂粒子之间的空隙，从而得到不同粒径的微胶囊，之后通过在微胶囊的表面附着一层导电高分子而具有导电性，可起到消除静电的效果，从而使其应用范围更加广泛，例如用作电磁屏蔽、防静电装饰材料等；本发明所制备的导电型可膨胀微胶囊使用热塑性聚合物作为外壳，内部包覆低沸点类烷烃，且该外壳表面附着一层导电高分子，使其具有轻量化、低污染的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1的可发泡的微胶囊在膨胀前的SEM图(放大200倍)；
图2为本发明实施例1的可发泡的微胶囊在膨胀后的SEM图(放大200倍)；
图3为本发明实施例1的导电型可膨胀微胶囊在膨胀前的SEM图(放大200倍)；
图4为本发明实施例1的导电型可膨胀微胶囊在膨胀后的SEM图(放大200倍)；
图5为本发明实施例1的可发泡微胶囊与导电型可膨胀微胶囊膨胀后的的粒径分布对比图；
图6为本发明实施例1的导电型可膨胀微胶囊膨胀后的粉末的电阻率随压强的变化曲线图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌(200-500rpm，10-12min)使其形成混合均匀的油相；
所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。具体实施时，所述单体为两单体体系或三单体体系。当所述单体为两单体体系时，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1；当所述单体为三单体体系时，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3)。丙烯腈单体会使微胶囊的密封性良好，但是由于丙烯腈单体强度大使得微胶囊无法膨胀。因此需要加入甲基丙烯酸甲酯或者丙烯酸甲酯使其拥有热塑性，能使微胶囊膨胀。
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化二月桂酰中的一种，其用量为单体重量的1％-3％。
所述交联剂选自二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.3％。
所述发泡剂选自正己烷、异戊烷、环己烷、异辛烷、甲基环己烷或正辛烷中的至少一种，其用量为单体重量的20％-30％。
2)水相的制备：将碱(NaOH或KOH，其用量为单体重量的10％-15％)溶液中加入表面活性剂，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其均匀；再向其中滴加分散剂，以200-400rpm的转速高速搅拌10-12min；之后向其中加入乳化剂并以100-150rpm的转速搅拌5-10min使其均匀，得到反应水相。
所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或马来酸酐共聚物钠盐中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.2％，加入表面活性剂的作用是使乳液分散更小来达到微胶囊粒径更小。
所述分散剂选自FeCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、胶体二氧化硅、磷酸镁/PVP(聚乙烯吡咯烷酮，m磷酸镁/m PVP＝1/1)、15wt％白碳黑或轻质碳酸钙的溶液中的一种，其用量为单体重量的20％-40％。
所述乳化剂选自氯化钠、亚硝酸钠或无水乙醇中的一种，其用量为单体重量的0.15％-6.0％；加入所述乳化剂可以使油水相混合时乳滴更稳定不会团聚。
3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相(水相和油相的体积比为(2-3):1)混合，搅拌(2000-10000rpm，1-10min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液。
4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热(50-70℃)，搅拌反应(转速为150～400rpm，反应时间为18～22h)，得到微胶囊粗产品。
5)一次后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值至3～4，通过磁力搅拌(200-500rpm，10-12min)使酸与微胶囊粗产品上附有的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗2-5次，通风的环境中进行抽滤，40-60℃干燥3-6h，用53-150μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到可发泡的微胶囊。
所述酸可以为36wt％-38wt％的盐酸、硫酸或硝酸。
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊加入去离子水中，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液；将氧化剂溶解于去离子水中，用稀盐酸调节pH值至2-3；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以150-200rpm的转速搅拌0.5-1h，得到反应体系。
所述氧化剂选自六水合三氯化铁、九水硫酸铁、四水合氯化锰或六水合氯化钴中的一种，其用量为单体重量的0.8％-1.5％；所述反应体系中氧化剂与单体的摩尔比为(2-3):1。
所述微胶囊的用量为单体重量的20％-30％。
所述稀盐酸的浓度为10wt％-15wt％。
7)原位氧化聚合反应：将导电高分子单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以250-400rpm的转速连续搅拌22～24h后终止反应；
所述导电高分子单体选自吡咯单体、噻吩单体、苯胺单体或苯乙烯单体中的一种，其用量为单体重量的0.4％-0.6％。
8)二次后处理：用蒸馏水重复多次清洗并对步骤7)得到的产物进行抽滤，于50-60℃下充分干燥3-5h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
所述抽滤是通过水泵减压抽滤到-0.1至-0.08MPa实现的。
实施例1
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(12g)，甲基丙烯酸甲酯(4g)，丙烯酸甲酯(2g)，引发剂偶氮二异丁腈(0.43g)，交联剂二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯(0.04g)和发泡剂正己烷(5.12g)，用磁子充分搅拌(300rpm，10min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取2.5g NaOH置于烧杯中，向烧杯中加入48g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(100rpm，15min)，得到NaOH溶液，待用；称取6g FeCl2·4H2O置于另一个烧杯中，加入45g蒸馏水，用磁子充分搅拌(300rpm，10min)，得到FeCl2溶液，待用；之后，将NaOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.03g的十二烷基硫酸钠(表面活性剂)，机械搅拌一段时间(150rpm，15min)；再用分液漏斗向其中滴加FeCl2溶液，并控制一定的速度(0.1ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(400rpm，10min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化铁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入1.0g氯化钠(乳化剂)并搅拌均匀(150rpm，5min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(2.34:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(3000rpm，3min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至65℃，200rpm机械搅拌，反应18h，得到微胶囊粗产品；
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化铁，需要对其进行纯化处理。将38％浓度的盐酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至3左右，通过磁力搅拌(300rpm，12min)使盐酸与该氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗5次，通风的环境中进行抽滤，50℃干燥4h，用106μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取5g加入25ml去离子水中，以150rpm的转速搅拌15min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.17g六水合三氯化铁溶解于6ml去离子水中，用10wt％的稀盐酸调节pH值至2，备用；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以200rpm的转速搅拌0.5h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.075g吡咯单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以250rpm的转速连续搅拌22h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复5次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.08MPa后，于50℃下充分干燥5h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例2
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(12g)，甲基丙烯酸甲酯(4g)，丙烯酸甲酯(1g)，引发剂过氧化二苯甲酰(0.3g)，交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(0.03g)和发泡剂异戊烷(4g)，用磁子充分搅拌(300rpm，12min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取2.2g NaOH置于烧杯中，向烧杯中加入50g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(130rpm，10min)，得到NaOH溶液，待用；称取6.8g FeCl2·4H2O置于另一个烧杯中，加入50g蒸馏水，用磁子充分搅拌(400rpm，10min)，得到FeCl2溶液，待用；之后，将NaOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.035g的十二烷基苯磺酸钠，机械搅拌一段时间(100rpm，15min)；再用分液漏斗向其中滴加FeCl2溶液，并控制一定的速度(0.5ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(300rpm，10min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化铁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入0.05g亚硝酸钠并搅拌均匀(100rpm，5min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(2.5:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(5000rpm，4min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至60℃，300rpm机械搅拌，反应22h，得到微胶囊粗产品；
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化铁，需要对其进行纯化处理；将36wt％的硫酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至4左右，通过磁力搅拌(400rpm，10min)使硫酸与该氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗5次，通风的环境中进行抽滤，60℃干燥3h，用150μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取4g加入20ml去离子水中，以120rpm的转速搅拌12min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.16g四水合氯化锰溶解于8ml去离子水中，用12wt％稀盐酸调节pH值至2，备用；将氯化锰溶液加入到微胶囊悬浮液中，以200rpm的转速搅拌1h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.068g噻吩单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以300rpm的转速连续搅拌24h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复4次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.1MPa后，于60℃下充分干燥3h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例3
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(12g)，甲基丙烯酸甲酯(4g)，丙烯酸甲酯(3g)，引发剂过氧化二月桂酰(0.5g)，交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯(0.05g)和发泡剂正辛烷(5.7g)，用磁子充分搅拌(450rpm，12min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取2.6g NaOH置于烧杯中，向烧杯中加入50g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(130rpm，10min)，得到NaOH溶液，待用；称取7g FeCl2·4H2O置于另一个烧杯中，加入50g蒸馏水，用磁子充分搅拌(400rpm，10min)，得到FeCl2溶液，待用；之后，将NaOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.038g的马来酸酐共聚物钠盐，机械搅拌一段时间(120rpm，13min)；再用分液漏斗向其中滴加FeCl2溶液，并控制一定的速度(5ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(400rpm，10min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化铁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入0.03g亚硝酸钠并搅拌均匀(140rpm，8min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(2.7:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(5000rpm，9min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至65℃，350rpm机械搅拌，反应21h，得到微胶囊粗产品；
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化铁，需要对其进行纯化处理；将37wt％的硫酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至3左右，通过磁力搅拌(450rpm，10min)使硫酸与该氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗5次，通风的环境中进行抽滤，55℃干燥5h，用120μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取5.7g加入30ml去离子水中，以150rpm的转速搅拌15min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.25g六水合氯化钴溶解于12ml去离子水中，用15wt％稀盐酸调节pH值至2，备用；将氯化钴溶液加入到微胶囊悬浮液中，以180rpm的转速搅拌0.8h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.08g苯胺单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以400rpm的转速连续搅拌23h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复5次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.09MPa后，于60℃下充分干燥4h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例4
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(10g)，甲基丙烯酸甲酯(10g)，引发剂过氧化二碳酸二环己酯(0.5g)，交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯(0.05g)和发泡剂正辛烷(6g)，用磁子充分搅拌(200rpm，12min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取2g KOH置于烧杯中，向烧杯中加入45g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(120rpm，10min)，得到KOH溶液，待用；称取4g FeCl2·4H2O置于另一个烧杯中，加入40g蒸馏水，用磁子充分搅拌(300rpm，12min)，得到FeCl2溶液，待用；之后，将KOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.04g的十二烷基苯磺酸钠，机械搅拌一段时间(150rpm，15min)；再用分液漏斗向其中滴加FeCl2溶液，并控制一定的速度(1ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(400rpm，10min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化铁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入0.5g无水乙醇并搅拌均匀(120rpm，5min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(3:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(8000rpm，4min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至70℃，300rpm机械搅拌，反应20h，得到微胶囊粗产品。
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化铁，需要对其进行纯化处理。将38wt％的硝酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至4左右，通过磁力搅拌(500rpm，10min)使硫酸与该氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗5次，通风的环境中进行抽滤，60℃干燥3h，用90μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取6g加入30ml去离子水中，以140rpm的转速搅拌14min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.3g六水合三氯化铁溶解于14ml去离子水中，用14wt％稀盐酸调节pH值至3，备用；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以200rpm的转速搅拌0.7h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.1g吡咯单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以250rpm的转速连续搅拌22h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复3次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.1MPa后，于55℃下充分干燥4h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例5
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(16g)，甲基丙烯酸甲酯(4g)，引发剂过氧化二月桂酰(0.6g)，交联剂二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯(0.06g)和发泡剂甲基环己烷(5g)，用磁子充分搅拌(500rpm，11min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取3g NaOH置于烧杯中，向烧杯中加入45g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(150rpm，10min)，得到NaOH溶液，待用；称取4g MgCl2·6H2O置于另一个烧杯中，加入40g蒸馏水，用磁子充分搅拌(300rpm，12min)，得到MgCl2溶液，待用；之后，将NaOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.03g的十二烷基苯磺酸钠，机械搅拌一段时间(100rpm，10min)；再用分液漏斗向其中滴加MgCl2溶液，并控制一定的速度(3ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(300rpm，12min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化镁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入0.8g无水乙醇并搅拌均匀(100rpm，8min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(3:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(10000rpm，6min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至50℃，400rpm机械搅拌，反应22h，得到微胶囊粗产品。
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化镁，需要对其进行纯化处理。将37wt％的硝酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至3左右，通过磁力搅拌(300rpm，12min)使硫酸与该氢氧化镁充分反应后，用蒸馏水反复清洗3次，通风的环境中进行抽滤，55℃干燥5h，用80μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取5g加入25ml去离子水中，以120rpm的转速搅拌10min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.25g六水合三氯化铁溶解于10ml去离子水中，用12wt％稀盐酸调节pH值至2，备用；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以150rpm的转速搅拌1h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.09g苯乙烯单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以300rpm的转速连续搅拌23h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复5次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.08MPa后，于60℃下充分干燥3.5h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例6
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(15g)，甲基丙烯酸甲酯(5g)，引发剂过氧化二苯甲酰(0.3g)，交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(0.04g)和发泡剂异辛烷(4.5g)，用磁子充分搅拌(500rpm，10min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取3g KOH置于烧杯中，向烧杯中加入45g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(140rpm，8min)，得到KOH溶液，待用；称取5g MgCl2·6H2O置于另一个烧杯中，加入40g蒸馏水，用磁子充分搅拌(300rpm，12min)，得到MgCl2溶液，待用；之后，将KOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.04g的十二烷基硫酸钠，机械搅拌一段时间(150rpm，6min)；再用分液漏斗向其中滴加MgCl2溶液，并控制一定的速度(0.1-5ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(350rpm，12min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化镁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入1.1g氯化钠并搅拌均匀(120rpm，9min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(2.7:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(6000rpm，9min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至70℃，350rpm机械搅拌，反应21h，得到微胶囊粗产品。
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化镁，需要对其进行纯化处理。将38wt％的盐酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH值至4左右，通过磁力搅拌(350rpm，10min)使硫酸与氢氧化镁充分反应后，用蒸馏水反复清洗4次，通风的环境中进行抽滤，45℃干燥6h，用60μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取4.5g加入22ml去离子水中，以100rpm的转速搅拌13min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.16g九水硫酸铁溶解于6ml去离子水中，用11wt％的稀盐酸调节pH值至3，备用；将硫酸铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以160rpm的转速搅拌0.8h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.085g噻吩单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以300rpm的转速连续搅拌22h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复4次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.08MPa后，于50-60℃下充分干燥3-5h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
实施例7
本实施例提供了一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在烧杯中加入单体丙烯腈(13.3g)，甲基丙烯酸甲酯(6.7g)，引发剂过氧化二苯甲酰(0.25g)，交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(0.05g)和发泡剂正辛烷(4.3g)，用磁子充分搅拌(400rpm，10min)使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：称取2.8g NaOH置于烧杯中，向烧杯中加入45g蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌(130rpm，9min)，得到NaOH溶液，待用；称取7g MgCl2·6H2O置于另一个烧杯中，加入40g蒸馏水，用磁子充分搅拌(310rpm，10min)，得到MgCl2溶液，待用；之后，将NaOH溶液移入三口烧瓶中，向其中加入0.035g的十二烷基硫酸钠，机械搅拌一段时间(140rpm，13min)；再用分液漏斗向其中滴加MgCl2溶液，并控制一定的速度(0.3ml/min)，经搅拌桨的高速搅拌(250rpm，12min)，形成比较稳定且分散较好的氢氧化镁颗粒；最后，向三口烧瓶中依次加入0.05g硝酸钠并搅拌均匀(150rpm，10min)，得到反应水相；
3)悬浮聚合：将水油相(2.2:1)混合，用高速搅拌器均化搅拌(9000rpm，7min)，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将分散均匀的悬浮液加入三口烧瓶中，水浴加热至50℃，250rpm机械搅拌，反应19h，得到微胶囊粗产品。
5)一次后处理：所得的热膨胀型微胶囊粗产品上附有分散剂氢氧化镁，需要对其进行纯化处理。将38wt％的硫酸加入到微胶囊粗产品中，调节pH至3左右，通过磁力搅拌(450rpm，11min)使硫酸与氢氧化镁充分反应后，用蒸馏水反复清洗3次，通风的环境中进行抽滤，60℃干燥4h，用90μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，便可得到所述可物理发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：步骤5)得到的微胶囊称取4g加入19ml去离子水中，以120rpm的转速搅拌11min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液，备用；将0.18g六水合三氯化铁溶解于8ml去离子水中，用14wt％的稀盐酸调节pH值至2，备用；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以180rpm的转速搅拌0.6h，得到反应体系。
7)原位氧化聚合反应：将0.1g吡咯单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下以350rpm的转速连续搅拌24h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复5次清洗并对步骤7)得到的产物通过水泵减压抽滤到-0.1MPa后，于50℃下充分干燥3h，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
测试实施例
以下对实施例1所制备的可发泡微胶囊(未膨胀，未包覆导电高分子(吡咯))、导电型可膨胀微胶囊(未膨胀，已包覆导电高分子(吡咯))、可发泡微胶囊(已膨胀，未包覆导电高分子(吡咯))及导电型可膨胀微胶囊(已膨胀，已包覆导电高分子(吡咯))(对该实施例1未膨胀的可发泡微胶囊及导电型可膨胀微胶囊进行90-120℃的加热(通过电热板直接接触加热)，得到膨胀的微胶囊)进行了SEM测试(见图1-图4)，并对该可发泡微胶囊(已膨胀)及导电型可膨胀微胶囊(已膨胀)进行了粒径分析，最后对导电型可膨胀微胶囊(已膨胀)进行了电阻率分析，如图5-图6所示。
图1及图2分别为可发泡微胶囊在膨胀前以及膨胀后的SEM图，图3及图4分别为导电型可膨胀微胶囊在膨胀前以及膨胀后的SEM图，从图1-图4中可以看出，没有被包覆导电高分子的微胶囊膨胀前呈干瘪的核壳结构，粒径均一，加热膨胀后直径变大，呈规则的球形，粒径均一。被导电高分子包覆的微胶囊在膨胀前可以观察到其表面沉积一层疏松多孔的导电高分子，加热以后导电高分子随该微胶囊一起膨胀，使得其表面的导电高分子变薄。
将所制得的受热膨胀后的可发泡微胶囊及导电型可膨胀微胶囊分别进行粒度分布测定，测定结果见表1和图5。测试条件为：将0.1-1g该微胶囊分散于10-50ml去离子水中，在100r/min的转速下搅拌均匀后超声分散5min，通过激光粒度仪测出微胶囊球体积平均粒径MV(μm)及粒径分布，计算出粒径离散度(D90-D10)/D50。从表1中可以看出，微胶囊球的体积平均粒径MV(μm)为43.38μm，中位粒径D50为40.48μm，D95为98.39μm，这说明95％的微胶囊粒径值均小于98.39μm。通过计算粒径离散度，其值为(D90-D10)/D50＝1.69(其中，D90表示90％的微胶囊粒径值低于75.5μm，D10表示10％的微胶囊粒径值低于6.89μm，D50表示50％的微胶囊粒径值低于40.48μm)，这说明微胶囊球的粒径分布范围较窄。如图5所示，由于导电高分子的包覆使得该微胶囊的平均粒径分布从93.30μm增加到了104.1μm。通过粒径离散度计算可以得出，没有被导电高分子包覆和被导电高分子包覆的微胶囊的离散度，分别为0.97、0.96，均小于1.0，这也说明微胶囊膨胀后形成的微球粒径分布范围较窄，粒径大小均一。
表1微胶囊的粒度特征参数
颗粒直径D D10 D20 D30 D40 D50 D60 D70 D80 D90 D95
特征值μm 6.89 14.67 27.42 35.06 40.48 45.66 51.55 59.56 75.50 98.39
通过四端子法ST2722-SD配ST2255高阻仪对所制得的受热膨胀后的导电型可膨胀微胶囊进行了测试，其中测试温度为25℃，湿度为50％RH，导电型可膨胀微胶囊粉末的电阻率随压强的变化曲线图如图6所示。从图6中可以看出，导电高分子包覆后，导电型可膨胀微胶囊的粉末电阻随着压强的增大而减小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种导电型可膨胀微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)油相的制备：依次在单体中加入引发剂、交联剂和发泡剂，充分搅拌使其形成混合均匀的油相；
2)水相的制备：将碱溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀；再向其中滴加分散剂，高速搅拌；之后向其中加入乳化剂并搅拌均匀，得到水相；
3)悬浮聚合：将步骤2)得到的水相和步骤1)得到的油相混合，搅拌，使油相充分分散于水相中，得到分散均匀的悬浮液；
4)制备微胶囊：将步骤3)得到的悬浮液水浴加热，搅拌反应，得到微胶囊粗产品；
5)一次后处理：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值，搅拌，使酸与该微胶囊粗产品的分散剂的化学沉淀物充分反应后，用蒸馏水反复清洗数次，抽滤，干燥，用筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到可发泡的微胶囊；
6)反应体系制备：将步骤5)得到的微胶囊加入去离子水中，搅拌均匀，得到微胶囊悬浮液；之后将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，搅拌均匀；
7)原位氧化聚合反应：将导电高分子单体加入到步骤6)得到的反应体系中，在室温下连续搅拌22～24h后终止反应；
8)二次后处理：用蒸馏水重复多次清洗并对步骤7)得到的产物进行抽滤，充分干燥，即得到所述导电型可膨胀微胶囊。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述搅拌的转速为200-500rpm；搅拌的时间为10-12min；所述单体选自丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或偏二氯乙烯中的至少两种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述单体为两单体体系或三单体体系。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述两单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯混合物，二者的摩尔比为1:1-4:1。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述三单体体系为丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯混合物，三者的摩尔比为12:4:(1-3)。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在步骤1)中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二环己酯或过氧化二月桂酰中的一种，其用量为单体重量的1％-3％；所述交联剂选自二甲基丙烯酸1，4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.3％；所述发泡剂选自正己烷、异戊烷、环己烷、异辛烷、甲基环己烷或正辛烷中的至少一种，其用量为单体重量的20％-30％；
在步骤2)中，所述水相的制备具体包括：将碱溶液中加入表面活性剂，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其均匀；再向其中滴加分散剂，以200-400rpm的转速高速搅拌10-12min；之后向其中加入乳化剂并以100-150rpm的转速搅拌5-10min使其均匀，得到反应水相。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述碱为NaOH或KOH，其用量为单体重量的10％-15％；所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或马来酸酐共聚物钠盐中的一种，其用量为单体重量的0.1％-0.2％；所述分散剂选自FeCl2·4H2O、MgCl2·6H2O、胶体二氧化硅、磷酸镁/PVP、15％白碳黑或轻质碳酸钙的溶液中的一种，其用量为单体重量的20％-40％；所述乳化剂选自氯化钠、亚硝酸钠或无水乙醇中的一种，其用量为单体重量的0.15％-6.0％。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在步骤3)中，所述搅拌的转速为2000-10000rpm；搅拌的时间为1-10min；所述水相和油相的体积比为(2-3):1；
在步骤4)中，所述悬浮液水浴加热的温度为50-70℃，搅拌转速为150～400rpm，反应时间为18～22h；
在步骤5)中，所述后处理具体为：将酸加入到步骤4)得到的微胶囊粗产品中，调节pH值至3～4，通过磁力搅拌使酸与微胶囊粗产品上附有的氢氧化铁充分反应后，用蒸馏水反复清洗2-5次，通风的环境中进行抽滤，40-60℃干燥3-6h，用53-150μm的筛网将团聚体和大的颗粒筛除后，得到可发泡的微胶囊；
所述酸为36wt％-38wt％的盐酸、硫酸或硝酸；所述磁力搅拌的转速为200-500rpm，时间为10-12min。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
在步骤6)中，所述反应体系制备具体包括：步骤5)得到的微胶囊加入去离子水中，以100-150rpm的转速搅拌5-15min使其分散均匀，得到微胶囊悬浮液；将氧化剂溶解于去离子水中，用稀盐酸调节pH值至2-3；将三氯化铁溶液加入到微胶囊悬浮液中，以150-200rpm的转速搅拌0.5-1h，得到反应体系；所述氧化剂选自六水合三氯化铁、九水硫酸铁、四水合氯化锰或六水合氯化钴中的一种，其用量为单体重量的0.8％-1.5％；所述反应体系中氧化剂与单体的摩尔比为(2-3):1；所述微胶囊的用量为单体重量的20％-30％；所述稀盐酸的浓度为10wt％-15wt％；
在步骤7)中，所述导电高分子单体选自吡咯单体、噻吩单体、苯胺单体或苯乙烯单体中的一种，其其用量为单体重量的0.4％-0.6％；所述搅拌的转速为250-400rpm；
在步骤8)中，所述抽滤是通过水泵减压抽滤到-0.1至-0.08MPa实现的；所述干燥的温度为50-60℃，时间为3-5h。
10.一种导电型可膨胀微胶囊，其特征在于，所述导电型可膨胀微胶囊通过权利要求1-9任一项所述的方法制得。
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