CN110433740B - 一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法 - Google Patents

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06—Making microcapsules or microballoons by phase separation

Abstract

本发明公开了一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法，其按照以下步骤进行：(1)取甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸异冰片酯10份、离子液体20份、阻燃发泡剂10‑20份、引发剂0.8份、交联剂0.1份，混合均匀制成油相(2)取600份蒸馏水、0.3份聚乙烯醇1788、50份氯化钠混合均匀制成水相；(3)用高纯氮气分别对油相和水相充分鼓泡去除氧气；(4)将氮气通入反应容器中进行除氧，随后将油相和水相加入到反应容器中，在20‑50℃下以100‑300rpm进行搅拌反应，7‑10小时后停止反应，将产物离心收集得到固体粉末，用蒸馏水洗涤固体粉末，烘干后制得包裹离子液体的热膨胀性微球。本发明的热膨胀微球具有生产工艺简单、安全、阻燃抑爆的特点。

Description

一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法
技术领域
本发明涉及一种包裹离子液体的热膨胀微球的制备方法，属于高分子材料应用领域。
背景技术
热膨胀微球是一种具有核壳结构的球形颗粒。传统热膨胀微球在内部封装有低沸点的烃类液体，当微球被加热到一定温度时，低沸点的烃类液体迅速汽化产生内压力，壳层结构受热软化，在内压力的作用下外壳膨胀使微球体积增大到原始体积的几倍到几十倍。
热膨胀微球的巨大膨胀能力使它们在工业上应用广泛。热膨胀微球可以减轻产品的质量，改变产品的性能(比如热性能，声性能和电绝缘性能)以及节约材料的用量。热膨胀微球的巨大膨胀能力使其在外观设计性、功能性、轻量化等广泛领域中得到应用，如涂料加工、造纸加工、塑料加工和纺织印花等。
传统热膨胀微球的发泡剂一般采用易燃易爆的低沸点烷烃，这导致热膨胀微球在生产、存储、运输和使用过程中存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法，该热膨胀微球具有生产工艺简单、安全、阻燃抑爆的特点。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)取甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸异冰片酯10份、离子液体20份、阻燃发泡剂10-20份、引发剂0.8份、交联剂0.1份，混合均匀制成油相；所述的阻燃发泡剂为四氯化碳、四氯乙烯中的一种或两种任意比例混合物；所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种；所述的引发剂为双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯，所述的交联剂为二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯；
(2)取600份蒸馏水、0.3份聚乙烯醇1788、50份氯化钠混合均匀制成水相；
(3)用高纯氮气分别对步骤(1)得到的油相和步骤(2)得到的水相充分鼓泡去除氧气；
(4)将氮气通入反应容器中进行除氧，随后将经过步骤(3)处理的油相和水相加入到反应容器中，在20-50℃下以100-300rpm进行搅拌反应，7-10小时后停止反应，将产物离心收集得到固体粉末，用蒸馏水洗涤固体粉末，烘干后制得包裹离子液体的热膨胀性微球；
上述份数均为质量份数。
本发明制备的热膨胀微球是以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外壳主要成分、离子液体和阻燃发泡剂的混合物为内核的具有核壳结构的热膨胀微球。
作为优选，步骤(4)中，反应温度为40℃，搅拌速率为200rpm，反应时间为9小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明制备的以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为外壳主要成分、离子液体和阻燃发泡剂的混合物为内核的具有核壳结构的热膨胀微球，所用发泡剂为具有灭火效应的四氯化碳与四氯乙烯，微球包裹的离子液体也不燃烧，因此该热膨胀微球具有生产工艺简单、安全、阻燃抑爆的特点。
附图说明
图1-a和1-b分别是实施例1制备的热膨胀微球膨胀前后的外貌图。
图2-a和2-b分别是实施例2制备的热膨胀微球膨胀前后的外貌图。
图3-a和3-b分别是实施例3制备的热膨胀微球膨胀前后的外貌图。
图4-a和4-b分别是实施例4制备的热膨胀微球膨胀前后的外貌图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
一种包裹离子液体的热膨胀微球，其制备步骤如下：
(1)将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1g四氯乙烯、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀作为“油相”；
(2)将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀作为“水相”。
(3)用高纯氮气分别对步骤(1)得到的油相和步骤(2)得到的水相充分鼓泡去除氧气；
(4)将氮气通入反应容器中进行除氧，随后将经过步骤(3)处理的油相和水相加入到反应容器中，在40℃下以200rpm进行搅拌反应，9小时后停止反应，将产物离心收集得到固体粉末，用蒸馏水洗涤固体粉末，烘干后制得包裹离子液体的热膨胀性微球。
热膨胀微球的表征与测试方法如下：
微球的粒径测量：取反应结束后的产物微球置于载玻片上，用连接电脑的显微镜拍下一定数量的微球照片，再利用Image J软件测量出微球的粒径大小。
发泡性能测试：取实施例中的热膨胀微球放置于与电脑相连的显微镜载物盘上加热，然后调节载物盘位置观察微球发泡过程，用电脑拍摄产物微球的发泡图像，记录下开始发泡温度、微球涨破时的温度以及微球发泡最大粒径。
微球膨胀倍率测定：用连接电脑的显微镜拍摄微球发泡前的图片和微球集中发泡的图片，再用Image J软件测量出微球发泡前后的粒径大小，计算出发泡微球的膨胀倍率。膨胀倍率＝发泡后微球体积/发泡前微球体积。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.23mm,微球集中发泡温度为190摄氏度，膨胀倍率为6倍。微球膨胀前后外貌如图1所示。
实施例2
参照实施例1的制备步骤、表征和性能测试方法，原料组成如下：将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1g四氯化碳、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀制得“油相”，将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀制得“水相”。其他同实施例1。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.15mm,微球集中发泡温度为175摄氏度，微球的膨胀倍率为12倍。微球膨胀前后外貌如图2。
实施例3
参照实施例1的制备步骤、表征和性能测试方法，原料组成如下：将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1g四氯化碳、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀制得“油相”，将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀制得“水相”。其他同实施例1。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.28mm，微球集中发泡温度为175摄氏度，微球的膨胀倍率为18倍。
实施例4
参照实施例1的制备步骤、表征和性能测试方法，原料组成如下：将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1g四氯乙烯、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀制得“油相”，将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀制得“水相”。其他同实施例1。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.22mm，微球集中发泡温度为190摄氏度，微球的膨胀倍率为10倍。微球膨胀前后外貌如图3。
实施例5
参照实施例1的制备步骤、表征和性能测试方法，原料组成如下：将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1g四氯化碳、1g四氯乙烯、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀制得“油相”，将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀制得“水相”。其他同实施例1。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.34mm，微球集中发泡温度为170摄氏度，微球的膨胀倍率为16倍，微球膨胀前后外貌如图4。
实施例6
参照实施例1的制备步骤、表征和性能测试方法，原料组成如下：将10g甲基丙烯酸甲酯、1g甲基丙烯酸异冰片酯、2g 1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、2g四氯化碳、0.01g二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、80mg双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯(PCC)混合均匀制得“油相”，将60g蒸馏水、30mg聚乙烯醇1788、5g氯化钠混合均匀制得“水相”。其他同实施例1。
制得的产物微球粒径大小较均匀，平均粒径0.32mm,微球集中发泡温度为170摄氏度，微球的膨胀倍率为20倍。

Claims (2)

1.一种包裹离子液体的热膨胀性微球的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)取甲基丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸异冰片酯10份、离子液体20份、阻燃发泡剂10-20份、引发剂0.8份、交联剂0.1份，混合均匀制成油相；所述的阻燃发泡剂为四氯化碳、四氯乙烯中的一种或两种任意比例混合物；所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种；所述的引发剂为双(叔丁基环己烷)过氧化二碳酸酯，所述的交联剂为二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯；
(2)取600份蒸馏水、0.3份聚乙烯醇1788、50份氯化钠混合均匀制成水相；
(3)用高纯氮气分别对步骤(1)得到的油相和步骤(2)得到的水相充分鼓泡去除氧气；
(4)将氮气通入反应容器中进行除氧，随后将经过步骤(3)处理的油相和水相加入到反应容器中，在20-50℃下以100-300rpm进行搅拌反应，7-10小时后停止反应，将产物离心收集得到固体粉末，用蒸馏水洗涤固体粉末，烘干后制得包裹离子液体的热膨胀性微球；
上述份数均为质量份数。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，反应温度为40℃，搅拌速率为200rpm，反应时间为9小时。
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