WO2014036681A1 - 热膨胀性微球及其制备和应用 - Google Patents

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WO2014036681A1
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acid
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孙伟贤
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西能化工科技(上海)有限公司
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    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/22Expandable microspheres, e.g. Expancel®

Definitions

  • the present invention relates to a heat-expandable microsphere, a preparation method and application thereof. More particularly, the present invention relates to a heat-expandable microsphere having improved foaming properties, a process for preparing the same, hollow microspheres produced therefrom, and a composition and molding comprising the heat-expandable microspheres and/or hollow microspheres product. Background technique
  • the heat-expandable microspheres are generally prepared by a suspension polymerization method.
  • Suspension polymerization forms a shell by dispersing a polymerizable compound including a blowing agent and a polymerization monomer into an incompatible liquid such as water.
  • the shell is formed in the form of a thin layer in which the blowing agent is encapsulated.
  • the blowing agent and the polymerizable compound including the polymerizable monomer are kept in a suspended state by continuously stirring or adding a stabilizer such as magnesium hydroxide or colloidal silica. After suspension polymerization, the polymer is able to form a sphere.
  • the blowing agent is usually a liquid having a boiling temperature not higher than the softening temperature of the thermoplastic polymer shell. Upon heating, the blowing agent evaporates to increase the internal pressure, while at the same time, the shell softens, causing the microspheres to expand significantly.
  • the temperature at the start of expansion is called ⁇
  • the temperature at which maximum expansion is reached is called ⁇ max.
  • the heat-expandable microspheres are sold in various forms, for example, in the form of dried free-flowing granules, aqueous syrup or partially dehydrated wet cake.
  • CN101827911A discloses a heat-expandable microsphere each comprising a shell of a thermoplastic resin and a core material encapsulated in the shell, and having an average particle size in the range of 1 to 100 ⁇ m;
  • the core material comprises a boiling point not higher than the softening of the thermoplastic resin
  • a blowing agent having a point and a gas migration inhibitor having a boiling point higher than the softening point of the thermoplastic resin, the weight ratio of the gas migration inhibitor being at least 1% by weight and less than 30% by weight of the core material.
  • the literature is characterized in that the gas migration inhibitor has a boiling point higher than the softening point of the thermoplastic resin, thereby avoiding the gas migration inhibitor from foaming rather than the gas migration inhibitor, and on the other hand preventing the heat-expandable microspheres from being
  • the blowing agent migrates out of the microspheres through the shell as it undergoes a thermal history prior to thermal expansion.
  • the foaming performance of the microspheres prepared according to the above method needs to be improved, for example, the expansion ratio is not large enough, and it is difficult to meet the needs of some applications requiring a large expansion ratio. Therefore, it is required to prepare heat-expandable microspheres having a larger expansion ratio.
  • An object of the present invention is to provide a heat-expandable microsphere having a high expansion ratio.
  • the inventors of the present invention conducted intensive studies, and as a result, surprisingly found that the foaming ratio of the microspheres can be advantageously increased by using a specific combination of blowing agents.
  • a first aspect of the invention provides a heat-expandable microsphere each comprising a shell of a thermoplastic resin and a core material encapsulated in the shell, wherein the core material comprises a boiling point a first blowing agent not higher than a softening point of the thermoplastic resin and a second blowing agent having a boiling point not higher than a softening point of the thermoplastic resin, the second blowing agent being different from the first blowing agent Alcohol compounds.
  • a second aspect of the invention provides a method of preparing a thermally expandable microsphere, the method comprising the steps of:
  • a third aspect of the invention provides a hollow microsphere prepared by thermally expanding a heat-expandable microsphere of the first aspect of the invention.
  • a composition comprising a basic component other than a diene rubber and a heat-expandable microsphere of the first aspect of the invention and/or a hollow of the third aspect Microspheres.
  • a shaped product which is prepared by subjecting the composition of the fourth aspect of the invention to a shape.
  • the present invention incorporates an alcohol having a boiling point not higher than a softening point of a shell of a thermoplastic resin as a part of a foaming agent in the process of preparing a heat-expandable microsphere by a suspension polymerization method, and is combined with a conventional foaming agent such as a lipophilic hydrocarbon. Using, unexpectedly, heat-expandable microspheres having excellent foaming properties, particularly high expansion ratio, were obtained.
  • the present inventors have unexpectedly found that the use of an alcohol which has a boiling point not higher than the softening point of the shell of the thermoplastic resin together with a conventional foaming agent (for example, a hydrocarbon foaming agent) as a foaming agent can not only increase foaming
  • a conventional foaming agent for example, a hydrocarbon foaming agent
  • the magnification, and the formation of a more uniform microsphere shell allows the temperature resistance of the microspheres to be maintained (such as the expansion start temperature and the maximum expansion temperature) to be maintained or improved.
  • FIG. 1 is an electron micrograph of a heat-expandable microsphere obtained in Example A1 of the present invention
  • FIG. 2 is an electron micrograph of a heat-expandable microsphere obtained in Example A2 of the present invention
  • FIG. 3 is a thermal expansion property obtained in Comparative Example B1 of the present invention.
  • Fig. 4 is an electron micrograph of the heat-expandable microspheres obtained in Comparative Example B2 of the present invention.
  • nuclear material means a material encapsulated inside a thermoplastic resin shell of heat-expandable microspheres unless otherwise specified.
  • the present invention provides a heat-expandable microsphere each comprising a shell of a thermoplastic resin and a core material encapsulated in the shell, wherein the core material comprises a boiling point not higher than the thermoplastic resin a first blowing agent having a softening point and a second blowing agent having a boiling point not higher than a softening point of the thermoplastic resin, the second blowing agent being an alcohol compound different from the first blowing agent.
  • the thermoplastic resin can be obtained by polymerizing a polymerizable component.
  • the polymerizable component is polymerized in the presence of a polymerization initiator, and can be converted into a thermoplastic resin constituting a shell of the heat-expandable microspheres.
  • the polymerizable component must comprise a monomer component and optionally a crosslinking agent.
  • the monomer component includes those which are generally referred to as a (radical) polymerizable monomer having one polymerizable double bond, and includes, but not particularly limited to, for example:
  • Nitrile monomers including but not limited to acrylonitrile, 2-mercapto-2-propanenitrile, 2-chloroacrylonitrile, 2-ethoxy acrylonitrile, trans-1,2-dicyanoethylene, rich Horse nitrile and 2-butenenitrile.
  • (Meth) acrylate monomers including but not limited to methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (fluorenyl) Isobornyl acrylate, (decyl) cyclohexyl acrylate, (decyl) n-octyl acrylate, (decyl) dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, (meth) acrylate Octadecyl ester, 2-chloroethyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxyethyl (meth)acrylate and (meth)acrylic acid shrinkage Glyceride.
  • (Mercapto) acrylamides including but not limited to acrylamide, methacrylamide, N,N-dimercaptoacrylamide, hydrazine, hydrazine-diethyl acrylamide, and N-hydroxydecyl acrylamide.
  • the carboxyl group-containing monomer includes, but is not limited to, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid.
  • Vinyl halides include, but are not limited to, 1,1-dichloroethylene and 1,2-dichloroethylene.
  • the polymerizable component should preferably contain at least one radical polymerizable monomer, more preferably both a nitrile monomer and a (meth) acrylate monomer.
  • the thermoplastic resin is prepared by polymerizing an ethylenically unsaturated monomer component, and the olefinic is not based on 100% by weight of the total weight of the ethylenically unsaturated monomer component.
  • the saturated monomer component contains:
  • Carboxyl group-containing monomer 0 ⁇ 40 wt%
  • the core material includes a first blowing agent having a boiling point not higher than a softening point of the thermoplastic resin and a second blowing agent (alcohol blowing agent) having a boiling point not higher than a softening point of the thermoplastic resin, and preferably the core material is foamed by the first And a second blowing agent.
  • the foaming agent suitable for use as the first foaming agent of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance having a boiling point not higher than the softening point of the thermoplastic resin, and includes, for example, a C1-C12 hydrocarbon and a halide thereof, C2-C10 fluoride which has an ether structure and does not contain chlorine and bromine atoms, a tetraalkylsilane and a compound which thermally decomposes to generate a gas.
  • One of these blowing agents or a combination of at least two may be used.
  • C1-C12 hydrocarbons are propane, cyclopropane, propylene, butane, n-butane, isobutane, cyclobutane, n-pentane, cyclopentane, isopentane, neopentane, n-hexane, isohexane , cyclohexane, heptane, cycloheptane, octane, isooctane, cyclooctane, 2-decylpentane, 2,2-didecylbutane and petroleum ether.
  • These hydrocarbons can have There are any linear, branched or alicyclic structures, and aliphatic hydrocarbons are preferred. Among them, a hydrocarbon or a hydrocarbon-forming compound having 3 to 10 carbon atoms is more preferable.
  • the compound which thermally decomposes to generate a gas includes, for example, azobismuthamide, hydrazine, ⁇ '-dinitrosopentamethylenetetramine, and 4,4,-oxybis(benzenesulfonylhydrazide).
  • the first blowing agent preferably has a boiling point of -30 to 15 (TC, more preferably -20 to 100 ⁇ .
  • the first blowing agent having a boiling point lower than the preferred range may not be sufficiently encapsulated in the microspheres, and may The resulting microspheres are susceptible to thermal history, thereby reducing their swelling properties.
  • blowing agents having a boiling point above the preferred range may not readily vaporize in the microspheres, thereby reducing their expansion properties.
  • the alcohol-based foaming agent suitable for use as the second foaming agent of the present invention is not particularly limited, but it must be a substance having a boiling point not higher than the softening point of the thermoplastic resin.
  • the alcohol foaming agent is generally a liquid having a boiling temperature not higher than a softening temperature of a thermoplastic polymer shell, preferably an alcohol compound having 3 to 8 carbon atoms, and specific examples include, but are not limited to, methanol, ethanol, propanol, Isopropanol, butanol, isobutanol, tert-butanol, n-pentanol, isoamyl alcohol, neopentyl alcohol, n-hexanol, isohexanol, neohexanol, heptanol, isoheptanol, octanol, isooctyl alcohol At least one of them.
  • ethanol is almost non-toxic because of its low price, and it is the most preferred chemical that can be eaten.
  • the boiling point of the alcohol compound is preferably less than 150 degrees Celsius, more preferably less than 100 degrees Celsius.
  • the boiling point of the alcohol foaming agent is preferably in the range of 40 to 150 ° C, more preferably 50 to 100 ° C. It is difficult for the alcohol-based foaming agent having a boiling point lower than or higher than the preferred range to exhibit the desired effect of the present invention, and it is difficult to obtain high expansion properties.
  • the alcohol compound can be added simultaneously in the oil phase or in the aqueous phase or in both phases.
  • the content of the alcohol compound in the core material is from 0.1% by weight to 99% by weight based on the total weight of the core material, It is preferably 0.2% by weight to 70% by weight, more preferably 1% by weight to 60% by weight, further preferably 5% by weight to 50% by weight, most preferably 10% by weight to 40% by weight.
  • the present invention also provides a method for producing the heat-expandable microspheres as described above, the method comprising the steps of:
  • thermoplastic resin (a) providing an oil phase comprising the first blowing agent, optionally at least a portion of the second blowing agent, and a polymerizable component comprising an ethylenically unsaturated monomer, the polymerizable component a shell for polymerizing to form the thermoplastic resin;
  • suspension polymerization After emulsification of the aqueous phase and the oil phase into a suspension, suspension polymerization is carried out to obtain heat-expandable microspheres.
  • the suspension polymerization temperature in the step (c) may be 40 ° C to 100 ° C, more preferably 45 ° C to 90 ° C, particularly preferably 50 ° C to 85 ° C; the polymerization pressure may be 0 to 5.0 MPa, preferably 0.1 to 3.0 MPa, particularly preferably 0.2 to 2.0 MPa.
  • the method of the invention comprises the steps of:
  • the step (cl) may further include a step of initiating polymerization again after the suspension polymerization reaction.
  • the weight ratio of each component in the suspension in the above step (cl) can be as follows:
  • Dispersion stabilizer 0.1 ⁇ 20 parts, preferably 1 ⁇ 20 parts
  • the crosslinking agent is not essential, and the kind thereof is not specifically limited. Examples thereof include, but are not limited to, divinylbenzene, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol dimercapto acrylate, triethylene glycol dimercapto acrylate, 1,3-propanediol didecyl group.
  • pentaerythritol trimethacrylate dipentaerythritol hexamethylene acrylate, allyl methacrylate, trihydroxy propyl propane tridecyl acrylate, triallyl isocyanate, and triallyl isocyanurate are more preferable.
  • Acid ester pentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol hexamethylene acrylate, allyl methacrylate, trihydroxy propyl propane tridecyl acrylate, triallyl isocyanate, and triallyl isocyanurate are more preferable.
  • Acid ester pentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol hexamethylene acrylate, allyl methacrylate, trihydroxy propyl propane tridecyl acrylate, triallyl isocyanate, and triallyl isocyanurate are more preferable.
  • Acid ester pentaerythr
  • the crosslinking agent is a trifunctional compound
  • the crosslinking agent may be used in an amount of 0.01 to 2% by weight of the ethylenically unsaturated monomer.
  • the amount of the crosslinking agent may be ethylenic unsaturation. 0.1 to 3 wt% of the monomer.
  • the initiator is not required. However, in the production method of the present invention, it is preferred to polymerize the polymerizable component in the presence of a polymerization initiator.
  • the kind of the initiator is not specifically limited.
  • Initiator suitable for use in the present invention Examples include, but are not limited to, dihexadecyl peroxydicarbonate, bis(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate, dioctanoic acid peroxide, dibenzoic acid peroxide, dilauric acid peroxide, Didecanoic acid, tert-butyl peracetate, t-butyl perurate, t-butyl peroxybenzoate, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, ethyl peroxy cumene , diisopropylhydroxydicarboxylate, 2,2,-azobis((2,4-dimercaptophthalonitrile), 2,2,
  • the amount of the initiator is not particularly limited and should preferably be in the range of 0.1 to 8 parts by weight, more preferably 0.2 to 4, still more preferably 0.4 to 2 parts, per 100 parts by weight of the monomer component.
  • the suspension polymerization may also be carried out by a radiation-initiated polymerization method.
  • the aqueous dispersion medium mainly contains water for dispersing an oily mixture containing a polymerizable component and a foaming agent, preferably ion-exchanged water (deionized water).
  • the amount of the aqueous dispersion medium is not particularly limited, but is preferably in the range of 100 to 1100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable component.
  • a dispersion stabilizer can be employed.
  • the dispersion stabilizer include, but are not limited to, colloidal silica, colloidal calcium carbonate, magnesium hydroxide, calcium phosphate, aluminum hydroxide, iron hydroxide, calcium sulfate, sodium sulfate, calcium oxalate, calcium carbonate, barium carbonate. , magnesium carbonate or alumina sol.
  • Further examples of such dispersion stabilizers include, but are not limited to: oxidation of starch, methyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose, carboxy fluorene cellulose, gum agar, colloidal silica, colloidal clay or aluminum or iron.
  • the substance or hydroxide, and the pH value of the dispersion medium is controlled to be 6, preferably 3 to 5.
  • the dispersion stabilizer is selected from the group consisting of salts, oxides or hydroxides of Ca, Mg, Ba, Zn, Ni and Mn
  • the pH of the dispersion medium is preferably controlled to 5-12, more preferably 6-10.
  • the dispersion stabilizer is selected from the group consisting of calcium phosphate, carbonic acid, magnesium hydroxide, magnesium oxide, barium sulfate, oxalic acid, and at least one of zinc, nickel or manganese hydroxides.
  • a dispersion stabilizing aid may also be used in the present invention, and examples of the dispersion stabilizing auxiliary include but are not limited to In:
  • a polymeric dispersion-stabilizing aid including but not limited to a condensation product of diethanolamine with an aliphatic dicarboxylic acid, gelatin, polyvinylpyrrolidone, methylcellulose, polyethylene oxide, and polyvinyl alcohol;
  • Cationic surfactants including but not limited to alkyl decyl ammonium chloride and dimercaptodimethyl chloride;
  • Anionic surfactants including but not limited to sodium alkyl benzoate;
  • Zwitterionic surfactants include, but are not limited to, alkyl dimethyl decyl acetate betaine and alkyl dihydroxy ethyl amino acetic acid betaine.
  • the aqueous phase may further include a radical inhibitor to inhibit the generation of aggregated microspheres in the polymerization, the radical inhibitor being selected from the group consisting of alkali metal nitrites such as sodium nitrite and potassium nitrite, and dichromic acid.
  • a radical inhibitor to inhibit the generation of aggregated microspheres in the polymerization, the radical inhibitor being selected from the group consisting of alkali metal nitrites such as sodium nitrite and potassium nitrite, and dichromic acid.
  • the aqueous phase may further include an electrolyte selected from the group consisting of lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium hydrogencarbonate, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, and sulfuric acid. , sodium carbonate or benzoic acid; the amount of the electrolyte is 0.1 to 50 parts by weight relative to 100 parts by weight of the dispersion medium.
  • the emulsification method of the oil phase and the water phase may be dispersed by a stirring method such as a homomixer or a homogenizer, a static dispersion method such as a static mixer, a membrane emulsification method, an ultrasonic dispersion method, or a microchannel method. The method is carried out.
  • heat-expandable microspheres are prepared by a suspension polymerization method.
  • the suspension polymerization method refers to dispersing a monomer and a foaming agent into fine droplets suspended in water by mechanical agitation using water as a medium, and then initiating polymerization. Containing monomers, blowing agents, initiators and crosslinkers in each droplet, When the polymerization reaction starts, the polymer formed in the droplets is surrounded by water, the inside is dispersed and dissolved by the blowing agent and the monomer, it is insoluble in water, and is insoluble in the blowing agent, but partially dissolved by the monomer.
  • the phase separation of the polymer and the blowing agent in the droplets tends to be distributed around the periphery of the droplets, and as the reaction proceeds, the polymer eventually wraps the blowing agent in The center, thereby forming a core-shell microsphere, and the quality and speed of phase separation play a decisive role in the uniformity of the shell wrapped around the microsphere.
  • a uniform shell can be obtained by adding an alcohol-based foaming agent as a second foaming agent and using it in combination with other foaming agents. While not wishing to be bound by any theory, the inventors of the present invention believe that it may be due to the combination of a higher polarity alcohol blowing agent with a lower polarity conventional blowing agent such as a hydrocarbon blowing agent. Helps to well control the quality and speed of phase separation of the polymer from the blowing agent and unreacted monomer.
  • the blowing agent uses hydrocarbons, but the polarity is not high enough, especially some linear hydrocarbons such as n-butane, n-pentane and n-octane. Alkane, etc.
  • isobutane, isopentane and isooctane hydrocarbons contain a tertiary carbon structure and are relatively polar, it has been shown that good phase separation cannot be obtained with these blowing agents alone.
  • the present invention introduces a part of an alcohol as a foaming agent, and since the alcohol contains a hydroxyl group, the polarity of the foaming agent is remarkably improved. Since the alcohol is water-soluble, the present invention utilizes salting out, for example, to transfer the alcohol to the oil phase droplets, and the amount of alcohol in the oil phase exceeds 95% as determined by gas chromatography, leaving the aqueous phase The alcohol in the less than 5%.
  • the above-mentioned salting out effect can be achieved by adding a dispersion stabilizer and a dispersion stabilizing aid, preferably a salt substance, to the aqueous phase.
  • the alcohol introduced by the present invention can be foamed together with a hydrocarbon blowing agent to increase the expansion ratio, and the expansion ratio of the microspheres is more conventional than that which has been commercialized on the market due to the formation of a more uniform microsphere housing.
  • the foamed microspheres are higher while maintaining or improving the temperature resistance of the microspheres.
  • the low cost of the alcohol compound, especially ethanol can greatly reduce the cost of the heat-expandable microspheres.
  • the method for preparing the heat-expandable microspheres of the present invention may further comprise: dehydrating the slurry-like heat-expandable microspheres to obtain wet cake-like heat-expandable microspheres or by washing, dehydrating and drying to obtain dispersion-type heat-expandable microspheres,
  • the dehydration method includes bed filtration, pressure filtration, leaf filtration, rotary filtration, belt filtration or centrifugal separation
  • the drying method includes spray drying, stent drying, tunnel drying, rotary drying, drum drying, air drying, turbine bracket drying, The disc is dry or the fluidized bed is dry.
  • the preparation method may further include surface modification of the heat-expandable microspheres, and the surface modifier is adsorbed on the outer surface of the heat-expandable microspheres by mixing the heat-expandable microspheres and the surface modifier, thereby improving the dispersibility thereof. And mobility.
  • the surface modifier is not particularly limited, and examples thereof include, but are not limited to, magnesium stearate, calcium stearate, zinc stearate, barium stearate, metal soap such as lithium stearate, polyethylene wax, laurel Synthetic waxes such as acid amine, myristic acid amide, palmitic acid amide, stearamide, hardened castor oil, polyacrylamide, polyimide, nylon, polymethyl methacrylate, polyethylene, polytetra Resin powder such as vinyl fluoride, talc, mica, bentonite, sericite, carbon black, aluminum oxide, titanium arsenide, graphite fluoride, calcium fluoride, boron nitride, silica, alumina, mica , a layered structural inorganic modifier such as calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium phosphate, magnesium hydroxide, magnesium phosphate, barium sulfate, dioxins, zinc oxide, ceramic beads, glass beads, crystal beads, and the like.
  • the average particle diameter of the surface modifier may be 1/10 or less of the average particle diameter of the heat-expandable microspheres, and the average particle diameter of the surface modifier means an average particle diameter of the primary particles.
  • the surface of the 100 parts by weight of the heat-expandable microspheres may be attached with 0.1 to 95% by weight of a surface modifier, preferably 0.5 to 60% by weight, particularly preferably 5 to 50% by weight, most preferably 8 to 30% by weight;
  • the mixing method may be carried out using a device equipped with a container and a stirring blade or a powder mixing device capable of shaking or stirring using a powder mixer such as a belt-blade type mixer or a vertical spiral type mixer.
  • a powder mixer such as a belt-blade type mixer or a vertical spiral type mixer.
  • a multi-functional powder mixer which is more efficient in combination with a stirring device in recent years, that is, a super mixer, a high-speed mixer, an SV mixer, and the like;
  • the glass transition temperature of the polymer shell of the thermally expandable microspheres is preferably 50 to 190 ° C, most preferably 70 to 160 ° C;
  • thermally expandable microspheres are preferably 60 to 20 CTC, most preferably 80 to 160 ° C, and the expandable spheres have a T ⁇ of preferably 100 to 240 ° C, most preferably 120 to 220 ° C.
  • the heat-expandable microspheres of the present invention preferably have an average particle size of 5 to 50 ⁇ m and a particle size distribution of:
  • Span is in the range of 0.8-1.5, where Span is an index with a narrow particle size distribution, calculated according to the following formula:
  • D10 is the particle size of 10%
  • D50 is the particle size of 50%
  • D90 90%
  • the maximum expansion ratio of the heat-expandable microspheres of the present invention is 30 to 500 times.
  • the maximum expansion ratio is calculated as follows.
  • TMA static mechanical thermal analysis
  • 'V is the volume at which the foam reaches its maximum height
  • the heat-expandable microspheres of the present invention can be used to prepare thermally expandable microspheres (hollow microspheres).
  • the heat-expandable microspheres (hollow microspheres) are prepared by heating and expanding the heat-expandable microspheres of the present invention and/or the heat-expandable microspheres prepared in the production method of the present invention.
  • the preparation method for the hollow microspheres is not particularly limited, and a dry heating-expansion method or a wet heating-expansion method is employed.
  • the dry heating-expansion method is described, for example, in JP A 2006-213930 or JP A 2006-96963, and the wet heating-expansion method is described, for example, in JP A 62-201231.
  • the average particle diameter of the hollow fine particles can be freely designed according to their applications. Therefore there are no specific restrictions.
  • the average particle diameter should preferably be in the range of 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 5 to 800 ⁇ m, and still more preferably 10 to 500 ⁇ m.
  • the present invention also provides a composition comprising a matrix component and heat-expandable microspheres and/or hollow microparticles.
  • the matrix component is not particularly limited and includes, for example, rubber such as natural rubber, butyl rubber, and silicone rubber; thermosetting resins such as epoxy resins and phenolic resins; sealing materials such as modified siloxanes, amino citric acid Esters, polythioethers, acrylic and silicone polymers; coating components such as ethylene-vinyl acetate copolymers, oxyethylene polymers and acrylic polymers; and inorganic materials such as cement, mortar and cordierite.
  • the composition of the present invention is prepared by mixing a matrix component and heat-expandable microspheres and/or hollow microparticles.
  • compositions of the present invention include, for example, molding compositions, coating compositions, clay compositions, Fiber composition, sealant composition, adhesive composition and powder composition.
  • the present invention also provides a shaped article which is prepared by molding or molding the composition.
  • the molded article of the present invention includes, for example, a molded article and a molded article such as a coating film.
  • the shaped article of the present invention has an improved light weight effect, porosity, sound absorbing property, heat insulating property, thermal conductivity, electrical conductivity, design effect, impact absorption property and strength.
  • MAA methacrylic acid
  • EGDMA ethylene glycol dimercaptoacrylate
  • DCPD dicyclohexyl peroxycarbonate
  • IP Isopentane. Source of raw materials
  • the test instrument is GC 112A produced by Shanghai Precision Scientific Instrument Co., Ltd., using headspace injection and external standard method, first conduct pure product test to determine the gas phase retention time of ethanol, and then configure the ethanol solution with the same concentration as the component to be tested.
  • the sample was run three times in a row, and the ethanol peak area was stable, which was determined as the standard peak area. After sample testing, it was found that the ethanol peak in the aqueous phase is small, and the ethanol peak in the oil phase is close to the standard peak area.
  • the calculated alcoholic amount in the oil phase and the alcohol remaining in the aqueous phase can be determined by calculation. Class quantity. Determination of average particle size and particle size distribution
  • a LS-POP (VI) type laser particle size analyzer (model SCF-105, manufactured by Omega Instrument Co., Ltd.) was used as the device for determination.
  • the thermally expandable microspheres were placed in distilled water in a particle size analyzer with ultrasonic dispersion, and the particle size distribution of the thermally expanded microspheres was measured by the principle of light scattering.
  • the specific operations are as follows: Place the TMA test position from a quartz crucible with an inner diameter of 3.4 mm and a depth of 14.2 mm, set the zero position, and then put the LOmg heat-expandable microsphere into the crucible, read the initial height of the probe, and raise the temperature of the sample at a heating rate of 20 ° C / min. From the ambient temperature rise to 230 ° C, and the force analysis of the probe applied by 0.06 N by measuring the vertical displacement of the probe, the following data is obtained:
  • V is the volume at which the foam reaches the maximum height
  • V V ⁇ S ⁇ - ir 2 *]!
  • the inner radius of the crucible with a vernier caliper of about 3.4mm, the height of the unit is in units of mg 5 miru mass calculated sum foam density is as follows:
  • Examples A1-A6 and Comparative Examples B1-B2 The starting materials and polymerization conditions are shown in Table 1 below. Table 1. Examples A1-A6 and Comparative Examples B1-B2 used materials and polymerization conditions
  • aqueous phase In ion-exchanged water, sodium chloride, polyvinylpyrrolidone, alcohol blowing agent, sodium nitrite, and Ludox HS-30 were added, and then the pH was adjusted to 2.4, and uniformly mixed as an aqueous dispersion medium (aqueous phase). .
  • the oil phase and the water phase were mixed, and the mixture was dispersed by a homomixer (Fluker Equipment Shanghai Co., Ltd., dispersion mixer F-22Z) at 10,000 RPM for 2 minutes to prepare a suspension.
  • the suspension was transferred to a 2-liter reactor, and after nitrogen substitution, the initial pressure of the reaction was set at 0.5 MPa, and polymerization was carried out at a polymerization temperature of 50 ° C for 20 hours while stirring at 80 RPM. After the polymerization, the polymer was filtered and dried to obtain thermally expanded microspheres.
  • the amount of alcohol transferred in the oil phase exceeds 95% by weight as determined by gas chromatography, while the amount of alcohol remaining in the aqueous phase is less than 5% by weight.
  • Example A7 The heat-expandable microspheres of Example A7 were obtained by repeating Example A1 except that an alcohol blowing agent (ethanol) was added to the oil phase instead of the aqueous phase.
  • the alcohol blowing agent remaining in the oil phase was more than 95% by weight as determined by gas chromatography, and the alcohol blowing agent in the aqueous phase was less than 5% by weight.
  • the stability of the suspension was good, and the reaction mixture after the polymerization had no abnormality and had a good state.
  • the thermal expansion microspheres obtained in Examples A1 to A7 and Comparative Examples B1 to B2 were measured in accordance with the methods described above. The physical properties, the results are shown in Table 2.
  • Fig. 1 is an electron micrograph of a heat-expandable microsphere obtained in Example A1 of the present invention.
  • Fig. 2 is an electron micrograph of the heat-expandable microspheres obtained in Example A2 of the present invention.
  • Fig. 3 is an electron micrograph of the heat-expandable microspheres obtained in Comparative Example B1 of the present invention.
  • Fig. 4 is an electron micrograph of the heat-expandable microspheres obtained in Comparative Example B2 of the present invention.
  • the heat-expandable microspheres of the inventive examples A1 and A2 were more uniform in particle diameter. Table 1 Comparison of properties of heat-expandable microspheres obtained in the examples and comparative examples
  • Example A1 The heat-expandable microspheres prepared in Example A1 were prepared into hollow microspheres according to the preparation method and test method described in Example C3 of Chinese Patent Application No. 200880016933.2, and their durability against cracking was tested. The results show that the hollow microspheres prepared from the heat-expandable microspheres of the present invention have good durability (sticky The soil density is less than 1.4 g/cm 3 ). Numerous modifications and other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the ⁇ RTIgt; Therefore, it should be understood that the scope of the present invention is not limited by the disclosed embodiments, the scope of the invention is set forth in the claims

Abstract

本发明提供了一种热膨胀性微球,所述热膨胀性微球各自包含热塑性树脂的壳和包封在所述壳中的核材料,其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性树脂的软化点的第一发泡剂和沸点不高于所述热塑性树脂的软化点的第二发泡剂,所述第二发泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化合物。该热膨胀性微球的发泡性能优异,尤其是发泡倍率较高。还提供了其制备方法以及由该热膨胀性微球制备的空心微球、组合物和成型制品。

Description

热膨胀性凝球及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种热膨胀性微球、 其制备方法和应用。 更具体地说, 本发明涉 及一种发泡性能改善的热膨胀性微球、 其制备方法、 由其制得的空心微球以及 含有该热膨胀性微球和 /或空心微球的组合物及成型制品。 背景技术
热膨胀性微球一般通过悬浮聚合方法制备。悬浮聚合通过将包括发泡剂和聚 合单体的可聚合化合物分散至不相容液体如水中而形成壳。 壳以其内包裹发泡 剂的薄层形式形成。 在悬浮聚合工艺中, 发泡剂和包括可聚合单体的可聚合化 合物通过连续搅拌或添加诸如氢氧化镁或胶体二氧化硅等稳定剂而保持悬浮状 态。 经过悬浮聚合, 聚合物能够形成球形。
在此类微球中,发泡剂通常是沸点温度不高于热塑性聚合物壳软化温度的液 体。 一旦加热, 发泡剂蒸发而增加内压, 与此同时, 壳体软化, 从而导致该微球 显著的膨胀。 膨胀开始时的温度被称为 τ , 而达到最大膨胀时的温度被称为 τ最大。 热膨胀性微球以各种形式, 例如以干燥的自由流动颗粒, 水性浆料或者部 分脱水的湿饼的形式销售。
各种热膨胀性效球的制备方法在 US3615972、 US3945956, EP486080, US5536756、 US6235800, US6235394, US6509384和 CN101827911A等专利中 已被披露。 例如, CN101827911A公开了一种热膨胀性微球, 所述热膨胀性微球 各自包含热塑性树脂的壳和包封在所述壳中的核材料, 并且具有在 1至 100微 米范围内的平均粒度; 其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性树脂的软化 点的发泡剂和沸点高于所述热塑性树脂的所述软化点的气体迁移抑制剂, 所述 气体迁移抑制剂的重量比是所述核材料的至少 1重量%并且低于 30重量%。 i 文献的特点在于采用的气体迁移抑制剂的沸点高于热塑性树脂软化点, 从而一 方面避免气体迁移抑制剂起发泡而非气体迁移抑制剂的作用, 另一方面防止当 热膨胀性微球在其热膨胀之前经历热历史时, 发泡剂通过壳从微球迁移出。
但是根据以上方法制得的微球的发泡性能还有待提高,比如发泡倍率还不够 大, 难以满足某些需要较大发泡倍率的应用需要。 因此, 需要制备发泡倍率更 大的热膨胀性微球。 发明内容
本发明的目的是提供一种具有较高发泡倍率的热膨胀性微球。
为了解决上述问题, 本发明的发明人进行了深入细致的研究, 结果出人意 料地发现, 采用一种特定的发泡剂组合可以有利地提高微球的发泡倍率。
由此, 本发明的第一个方面提供了一种热膨胀性微球, 所述热膨胀性微球 各自包含热塑性树脂的壳和包封在所述壳中的核材料, 其中所述核材料包含沸 点不高于所述热塑性树脂的软化点的第一发泡剂和沸点不高于所述热塑性树脂 的软化点的第二发泡剂, 所述第二发泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化合物。
本发明的第二个方面提供了一种热膨胀性微球的制备方法, 所述方法包括 如下步骤:
(a)提供含有所述第一发泡剂、任选的至少一部分第二发泡剂和烯属不饱和 单体组分的油相, 所述烯属不饱和单体组分用于聚合形成所述热塑性树脂的壳;
(b)提供含有水性分散介质和尚未进入油相的所述第二发泡剂的水相;
(c)将水相和油相乳化成悬浮液后,进行悬浮聚合反应,得到热膨胀性微球。 本发明的第三个方面提供了一种通过将本发明第一个方面的热膨胀性微球 热膨胀制备的空心微球。
本发明的第四个方面提供了一种组合物, 所述组合物包含除二烯橡胶之外 的基本组分和本发明第一个方面的热膨胀性微球和 /或第三个方面的空心微球。
本发明的第五个方面提供了一种成型产品, 该成型产品通过对本发明第四 个方面的组合物]¾予形^ 而制备。
本发明通过在悬浮聚合法制备热膨胀性微球过程中加入沸点不高于热塑性 树脂的壳的软化点的醇作为发泡剂的一部分, 并且与传统的发泡剂例如亲油性 的碳氢化合物结合使用, 出人意料地获得了发泡性能优异尤其是发泡倍率较高 的热膨胀性微球。 此外, 本发明人出人意料地发现, 通过引入沸点不高于热塑 性树脂的壳的软化点的醇类与传统发泡剂 (例如碳氢化合物发泡剂)一起作为 发泡剂使用不仅可以增加发泡倍率, 而且形成了更均匀的微球壳体, 使得微球 发泡时的耐温性(比如膨胀开始温度和最大膨胀温度)得以保持或改善。 附图说明
图 1是本发明实施例 A1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片; 图 2是本发明实施例 A2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片; 图 3是本发明比较例 B1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片; 图 4是本发明比较例 B2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 具体实施方式
本发明中, 除非特别指明, 术语 "核材料" 是指包封在热膨胀性微球的热 塑性树脂壳内部的材料。 本发明提供了一种热膨胀性微球, 所述热膨胀性微球各自包含热塑性树脂 的壳和包封在所述壳中的核材料, 其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性 树脂的软化点的第一发泡剂和沸点不高于所述热塑性树脂的软化点的第二发泡 剂, 所述第二发泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化合物。
热塑性树脂可以由可聚合组分聚合得到。 可聚合组分在聚合引发剂存在下 聚合, 可以转变成构成热膨胀性微球的壳的热塑性树脂。 可聚合组分必须包含 单体组分并且任选含有交联剂。
单体组分包括通常称作具有一个可聚合双键的可(自由基)聚合单体的那 些, 并且包括但不具体限于, 例如:
腈类单体, 包括但不限于丙烯腈、 2-曱基 -2-丙晞腈、 2-氯丙烯腈、 2-乙氧基 丙烯腈、 反式 -1,2-二氰基乙烯、 富马腈和 2-丁烯腈。
(甲基) 丙烯酸酯类单体, 包括但不限于(曱基)丙烯酸甲酯、 (甲基)丙 烯酸乙酯、 (曱基)丙烯酸丙酯、(曱基)丙烯酸丁酯、 (曱基)丙烯酸异冰片酯、 (曱基) 丙烯酸环己酯、 (曱基) 丙烯酸正辛酯、 (曱基) 丙烯酸十二烷酯、 (甲 基)丙烯酸 2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、 (曱基)丙烯酸 2-氯乙酯、 (甲 基) 丙烯酸苯酯、 (曱基) 丙烯酸 2-羟基丙酯、 (甲基) 丙烯酸羟乙酯和(曱基) 丙烯酸缩水甘油酯。
(曱基) 丙烯酰胺类, 包括但不限于丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 N,N-二 曱基丙烯酰胺、 Ν,Ν-二乙基丙烯酰胺和 N-羟曱基丙烯酰胺。
含羧基类单体, 包括但不限于丙烯酸、 甲基丙烯酸、 衣康酸、 马来酸、 富 马酸和柠康酸。
乙烯基卤化物, 包括但不限于 1,1-二氯乙烯和 1,2-二氯乙烯。
可以将这些可自由基聚合单体中的一种或至少两种的组合用作构成可聚合 组分的组分。 可聚合组分应当优选含有至少一种可自由基聚合单体, 更优选同 时含有腈类单体和(甲基) 丙烯酸酯类单体。
根据某些优选的实施方案,所述热塑性树脂通过聚合烯属不饱和单体组分制 备, 并且按所述烯属不饱和单体组分的总重量为 100重量%计, 所述烯属不饱和 单体组分含有:
腈类 30~90 wt%;
(曱基) 丙烯酸酯类 10-70 wt%;
(曱基) 丙烯酰胺类 0-10 wt%;
含羧基类单体 0〜40 wt%;
乙烯基 ι¾化物 0〜50 wt%;
乙酸乙烯酯 0-20 wt%; 和
乙烯基吡啶 0-10 wt%。 核材料包括沸点不高于热塑性树脂的软化点的第一发泡剂和沸点不高于热 塑性树脂的软化点的第二发泡剂 (醇类发泡剂), 优选核材料由第一发泡剂和第 二发泡剂组成。
适合用作本发明第一发泡剂的发泡剂没有具体限制, 只要它是沸点不高于 热塑性树脂的软化点的物质即可, 并且包括, 例如 C1-C12烃和它们的鹵化物, 具有醚结构并且不含氯和溴原子的 C2-C10氟化物,四烷基硅烷和热分解而产生 气体的化合物。 可以使用这些发泡剂中的一种或至少两种的组合。
C1-C12烃的实例是丙烷, 环丙烷, 丙烯, 丁炕, 正丁烷, 异丁烷, 环丁烷, 正戊烷, 环戊烷, 异戊烷, 新戊烷, 正己烷, 异己烷, 环己烷, 庚烷, 环庚烷, 辛烷, 异辛烷, 环辛烷, 2-曱基戊烷, 2,2-二曱基丁烷和石油醚。 这些烃可以具 有任何直链、 支链或脂环族结构, 并且优选脂族烃。 其中更优选含有 3~10个碳 原子的烃类或 代烃类化合物。
热分解而产生气体的化合物包括例如, 偶氮二曱酰胺, Ν,Ν'-二亚硝基五亚 甲基四胺和 4,4,-氧双 (苯磺酰肼)。
所述第一发泡剂的沸点优选为 -30〜15(TC , 更优选 -20~100Ό。 沸点低于优选 范围的第一发泡剂可能不被充分包封在微球中, 并且可能使得得到的微球易受 热历史影响, 从而降低它们的膨胀性能。 另一方面, 沸点高于优选范围的发泡 剂可能不容易在微球中气化, 从而降低它们的膨胀性能。
适合用作本发明第二发泡剂的醇类发泡剂没有具体限制, 但是它必须是沸 点不高于热塑性树脂的软化点的物质。 所述醇类发泡剂一般是沸点温度不高于 热塑性聚合物壳软化温度的液体, 优选为具有 3〜8个碳原子的醇类化合物, 具 体例子包括但不限于甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇、 异丁醇、 叔丁醇、 正 戊醇、 异戊醇、 新戊醇、 正己醇、 异己醇、 新己醇、 庚醇、 异庚醇、 辛醇、 异 辛醇的至少一种。 其中, 优选甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇、 异丁醇、 叔 丁醇、 正戊醇、 异戊醇、 新戊醇、 正己醇、 异己醇、 新己醇、 庚醇、 异庚醇、 辛醇、 环己醇、 和异辛醇中的至少一种, 更优选甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 叔丁醇、 2-丁醇中的至少一种。 其中, 乙醇由于价格低廉, 几乎无毒, 是少数能 被食用的化工品因此最为优选。
所述醇类化合物的沸点优选低于 150摄氏度, 更优选低于 100摄氏度。 所述 醇类发泡剂的沸点的范围优选为 40〜: 150°C, 更优选 50~100°C。 沸点低于或高于 优选范围的醇类发泡剂难以发挥本发明期望达到的效果, 难以得到高的膨胀性 能。 醇类化合物可以在油相或者水相或者两相中同时加入。
所述醇类化合物在核材料中的含量为所述核材料总重量的 0.1wt%- 99wt%, 优选 0.2wt%-70wt%, 更优选 lwt%-60wt%, 进一步优选 5wt%- 50wt%, 最优选 10wt%-40wt%。
本发明还提供了一种用于制备如上所述的热膨胀性微球的方法, 所述方法 包括如下步骤:
(a)提供含有所述第一发泡剂、任选的至少一部分所述第二发泡剂和可聚合 组分(其含有烯属不饱和单体) 的油相, 所述可聚合组分用于聚合形成所述热 塑性树脂的壳;
(b)提供含有水性分散介质和尚未进入油相的所述第二发泡剂的水相;
(c)将水相和油相乳化成悬浮液后,进行悬浮聚合反应,得到热膨胀性微球。 步骤 (c)中悬浮聚合反应温度可以为 40°C〜100°C , 进而优选 45°C〜90°C , 特 別优选 50°C~85°C; 聚合反应压力可以为 0〜5.0MPa, 优选 0.1〜3.0MPa, 特别优 选 0.2~2.0MPa.
根据某些更为优选的实施方案, 本发明方法包括如下步骤:
(al)将烯属不饱和单体组分、 任选的交联剂、 任选的引发剂、 和第一发泡 剂以及任选的至少一部分第二发泡剂混合制得悬浮聚合的油相;
(bl)将尚未进入油相的所述第二发泡剂、 分散介质、 任选的分散稳定剂、 和任选的分散稳定助剂混合, 制得悬浮聚合的水相; 和
(cl)将水相和油相乳化成悬浮液后, 在 20~80°C悬浮聚合反应 8~20小时, 制得热膨胀性微球。
步骤 (cl)中还可以包括在悬浮聚合反应之后再次引发聚合的步骤。 优选地, 上述步骤 (cl)中悬浮液中各组分重量配比可以如下:
烯属不饱和单体 100份
第一发泡剂 10〜60份, 优选 15 50份 第二发泡剂 (醇类发泡剂) 1-20份, 优选 5-15份
引发剂 0.01 份
交联剂 0.05〜5份
分散稳定剂 0.1~20份, 优选 1〜20份
分散稳定助剂 0.001〜2份
分散介质 100 1000份。
交联剂并不是必须的, 其种类也没有具体限制。 其实例包括但不限于二乙 烯基苯、 乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、 二乙二醇二曱基丙烯酸酯、 三乙二醇二曱基 丙烯酸酯、 1,3-丙二醇二曱基丙烯酸酯、 1,4-丁二醇二曱基丙烯酸酯、 1,6-己二醇 二甲基丙烯酸酯、 二曱基丙烯酸甘油酯、 1,3-丁二醇二曱基丙烯酸酯、 新戊二醇 二曱基丙烯酸酯、 1,10-癸二醇二曱基丙烯酸酯、 三曱基丙烯酸季戊四醇酯、 四 曱基丙烯酸季戊四醇酯、 欢季戊四醇六甲基丙烯酸酯、 甲基丙烯酸烯丙酯、 三 羟甲基丙烷三曱基丙烯酸酯、聚乙二醇(200 )二曱基丙烯酸酯、聚乙二醇(400 ) 二曱基丙烯酸酯、 聚乙二醇(600 )二曱基丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯、 三烯 丙基异氰脲酸酯、 二乙烯基醚、 乙二醇二乙烯基醚、 二乙二醇二乙烯基醚、 三 乙二醇二乙烯基醚和四乙二醇二乙烯基醚。 其中, 更优选三甲基丙烯酸季戊四 醇酯、 双季戊四醇六曱基丙烯酸酯、 曱基丙烯酸烯丙酯、 三羟曱基丙烷三曱基 丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯。
若所述交联剂为三官能团化合物, 交联剂用量可以为烯属不饱和单体的 0.01〜2wt%, 若所述交联剂为二官能团化合物, 交联剂用量可以为烯属不饱和单 体的 0.1~3wt%。
引发剂并不是必须的。 但是, 在本发明的制备方法中, 优选在聚合引发剂 存在下聚合可聚合组分。 引发剂的种类没有具体限制。 适用于本发明的引发剂 的例子包括但不限于过氧化二碳酸双十六烷基酯、 双 (4-叔丁基环己基)过氧化二 碳酸酯、 过氧化二辛酸、 过氧化二苯曱酸、 过氧化二月桂酸、 过氧化二癸酸、 叔丁基过乙酸酯、 叔丁基过月桂酸酯、 叔丁基过氧化苯甲酸酯、 氢过氧化叔丁 基、氢过氧化枯烯、 乙基过氧化枯烯、二异丙基羟基二羧酸酯、 2,2,-偶氮双 ((2,4- 二曱基戊腈)、 2,2,-偶氮双 (异丁腈)、 1,Γ-偶氮汉 (环己烷- 1-腈)、 二曱基 2,2, -偶 氮双 (2-甲基丙酸酯)或 2,2'-偶氮双 [2-甲基 -Ν-(2-羟乙基) -丙酰胺]。
引发剂的量没有具体限制并且相对于 100重量份的单体组分, 应当优选在 0.1至 8重量份的范围内, 更优选 0.2-4, 进一步优选 0.4-2。
本发明中 , 也可以采用辐射引发聚合方法进行所述悬浮聚合。
在本发明中, 水性分散介质主要包含用于分散包含可聚合组分和发泡剂的 油性混合物的水, 优选离子交换水(去离子水)。 水性分散介质的量没有具体限 制,但是相对于 100重量份的可聚合组分,优选在 100至 1100重量份的范围内。
本发明中, 可以采用分散稳定剂。 所述分散稳定剂的例子包括但不限于: 胶体二氧化硅、 胶体碳酸钙、 氢氧化镁、 磷酸钙、 氢氧化铝、 氢氧化铁、 硫酸 钙、 硫酸钠、 草酸钙、 碳酸钙、 碳酸钡、 碳酸镁或氧化铝溶胶。 所述分散稳定 剂的另外一些例子包括但不限于: 淀粉、 甲基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、 羧 基曱纤维素、 胶琼脂、 胶体二氧化硅、 胶体粘土或铝或铁的氧化物或氢氧化物, 并且分散介质的 ρΗ值控制在卜 6, 优选 3~5。 所述分散稳定剂选自 Ca、 Mg、 Ba、 Zn、 Ni和 Mn的盐、 氧化物或氢氧化物时, 分散介质的 pH值优选控制在 5-12, 更优选 6~10。
根据某些更为优选的实施方案, 所述分散稳定剂选自磷酸钙、 碳酸 、 氢 氧化镁、 氧化镁、 硫酸钡、 草酸 , 和锌、 镍或锰的氢氧化物中的至少一种。
本发明中还可以采用分散稳定助剂 , 所述分散稳定助剂的例子包括但不限 于:
高分子型的分散稳定助剂, 包括但不限于二乙醇胺与脂肪族二羧酸的缩合 生成物、 明胶、 聚乙烯吡咯烷酮、 甲基纤维素、 聚环氧乙垸和聚乙烯醇;
阳离子表面活性剂, 包括但不限于氯化烷基三曱基銨和氯化二炕基二甲基 镇;
阴离子表面活性剂, 包括但不限于烷基¾酸钠;
两性离子表面活性剂, 包括但不限于烷基二甲基氳基醋酸甜菜碱和烷基二 羟基乙基氨基醋酸甜菜碱。
进一步, 所述水相还可以包括游离基抑制剂, 以抑制聚合中的凝聚微球的 产生, 所述游离基抑制剂选自亚硝酸纳、 亚硝酸钾等亚硝酸碱金属盐、 重铬酸 铵、 重格酸钠、 重铬酸鉀等重铬酸盐、 氯化亚锡、 氯化锡、 氯化亚铁、 氯化铁、 硫酸亚铁、 水溶性抗坏血酸类及其衍生物中的一种或一种以上, 优选亚硝酸钠、 亚硝酸钾等亚硝酸碱金属盐; 相对 100重量份烯属不饱和单体重量, 游离基抑 制剂用量为 0.0001~1重量份, 优选 0.0003~0.1重量份;
进一步, 所述水相还可以包括电解质, 电解质选自氯化锂、 氯化钠、 氯化 钾、 氯化镁、 氯化钙、 碳酸氢钠、 硫酸锂、 硫酸钠、 硫酸钾、 硫酸镁、 硫酸按、 碳酸钠或安息香酸; 相对于 100重量份分散介质, 电解质用量为 0.1~50重量份。
进一步, 所述油相和水相的乳化方法可以通过均质混合器、 均质分散机等 搅拌法、 使用静力混合器等静止分散法、 膜乳化法、 超声波分散法或微通道法 等分散方法进行。
本发明中采用悬浮聚合法制备热膨胀性微球。 所谓悬浮聚合法, 例如, 是 指以水为介质, 通过机械搅拌作用, 把单体和发泡剂分散成细小的液滴悬浮在 水中, 然后引发聚合。 在每一个液滴中含有单体, 发泡剂, 引发剂和交联剂等, 当聚合反应开始后, 在液滴中形成的聚合物处于外面被水包围, 内部被发泡剂 和单体分散和溶解, 它不溶于水, 也不溶于发泡剂, 但部分被单体溶解, 随着 单体的逐渐聚合成聚合物, 分散在液滴中聚合物和发泡剂形成相分离倾向于分 布在液滴的外围, 随着的反应逐渐进行聚合物最终将发泡剂包在中心, 从而形 成一个核壳结构的微球, 而相分离的质量和速度对包裹在微球外面的壳体的均 匀度起到了决定作用。
本发明的发明人发现, 通过加入醇类发泡剂作为第二发泡剂并与其它发泡 剂组合使用, 可以得到均匀的壳体。 虽然不愿意受任何理论束缚, 本发明的发 明人认为, 可能是因为较高极性的醇类发泡剂与较低极性的传统发泡剂 (如碳 氢化合物发泡剂) 的组合有助于很好地控制聚合物与发泡剂和未反应单体的相 分离的质量和速度。
具体而言, 在传统商品化的发泡微球生产中发泡剂都是用碳氢化合物, 但 极性都不够高, 特別是一些直链碳氢化合物如正丁烷, 正戊烷和正辛烷等。 虽 然异丁烷, 异戊烷和异辛烷等碳氢化合物含有一个叔碳结构从而极性相对较高, 但事实表明, 单独采用这些发泡剂, 依然无法得到良好的相分离。
本发明引入了部分醇类作为发泡剂, 由于醇类含有羟基, 使得发泡剂的极 性显著提高。 由于醇类是水溶性的, 本发明例如利用盐析作用, 使得醇类转入 油相液滴, 通过气相色谱测定, 在油相中的醇类转入量超过 95%, 而留在水相 中的醇类小于 5%。 优选地, 在水相中加入分散稳定剂和分散稳定助剂, 优选盐 类物质, 可以实现上述盐析作用。
本发明引入的醇类可与碳氢化合物发泡剂一起发泡以增加发泡倍率, 由于 可形成更均匀的微球壳体, 使得微球的发泡倍率比在市场上已商品化的传统发 泡微球更高, 同时维持或者改善了微球的耐温性。 另一方面, 醇类化合物尤其是乙醇的价格低廉, 可以使得热膨胀性微球的 成本大为降低。
本发明制备热膨胀性微球的方法还可以包括: 将浆料状热膨胀性微球经脱 水得湿滤饼状热膨胀性微球或经洗涂、 脱水和干燥得分散体型热膨胀性微球, 所述脱水方法包括床滤、 压滤、 叶滤、 转滤、 带滤或离心分离, 所述干燥方法 包括喷雾干燥、 支架干燥、 隧道千燥、 旋转干燥、 转鼓干燥、 通风干燥、 涡轮 支架干燥、 圆盘干燥或流化床千燥。
进一步, 所述制备方法还可以包括热膨胀性微球的表面改性, 通过热膨胀 性微球和表面改性剂的混合, 表面改性剂吸附于热膨胀性微球外表面, 进而提 高其在分散性和流动性。 所述表面改性剂没有具体限制, 其实例包括但不限于 硬脂酸镁、 硬脂酸钙、 硬脂酸锌、 硬脂酸钡、 硬脂酸锂等金属皂类、 聚乙烯蜡、 月桂酸酸胺、 肉豆寇酸酰胺、 棕搁酸酰胺、 硬脂酰胺、 硬化蓖麻油等合成蜡类、 聚丙烯酰胺、 聚酰亚胺、 尼龙、 聚甲基丙烯酸曱醋、 聚乙烯、 聚四氟乙烯等树 脂粉体、 滑石、 云母、 膨润土、 絹云母、 炭黑、 二^ <化铝、 二 A化钨、 氟化石 墨、 氟化钙、 氮化硼、 二氧化硅、 氧化铝、 云母、 碳酸钙、 氢氧化钙、 磷酸钙、 氢氧化镁、 磷酸镁、 硫酸钡、 二氧化钦、 氧化锌、 陶瓷珠、 玻璃珠、 水晶珠等 层状结构无机改性剂。
进一步, 所述表面改性剂平均粒径可以为热膨胀性微球的平均粒径的 1/10 以下, 所述表面改性剂平均粒径是指一次粒子的平均粒径。
进一步,所述 100重量份热膨胀性微球表面可以附着 0.1〜95wt%的表面改性 剂, 优选为 0.5~60wt%, 特别优选为 5~50wt%, 最优选为 8~30wt%;
进一步, 混合方法可以使用具备容器和搅拌桨的装置进行或使用粉体混合 机例如带状叶片型混合机、 垂直螺旋型混合机等能够进行摇动或搅拌的粉体混 合机; 另外, 也可以使用近年来通过组合搅拌装置的效率更高的多功能粉体混 合机即超级混合机和高速混合机、 SV混合机等;
进一步, 所述热膨胀微球的聚合物壳的玻璃化转变温度优选 50〜190°C , 最 优选 70〜160°C ;
进一步, 所述热膨胀微球的 优选 60~20CTC,最优选 80~160°C , 可膨胀 球的 T ^优选 100〜240°C , 最优选 120〜220°C。
本发明热膨胀性微球的平均粒度优选为 5-50微米, 其粒径分布为:
Span在 0.8-1.5范围内, 其中 Span为粒径分布宽窄的指数, 按照如下公式计 算:
Span=D5o/(D9o-D10)
其中 D10是数均在 10%的粒径大小, D50是数均在 50%的粒径大小, D90 为数均在 90%的粒径大小。
本发明热膨胀性微球的最大发泡倍率为 30- 500倍。 最大发泡倍率是按照如 下方法计算的。
( 1 ) 密度计算方法
发泡最小密度是根据发泡剂的静态机械热分析(即 TMA )测试计算所得。 TMA为美国沃特斯公司的 Q400系列, 计算公式如下:
p =m/V
其中, m为所称取的发泡剂的质量
' V为发泡达到最大高度时的体积
V= V坩埚 =S*h= 7i r2*h
其中 h为 TMA探头的位移
(1 )(2)合并可得 p =m/V=m/ ( π r2*h ) 用游标卡尺测的坩埚的内半径约为 3.4mm,高度单位为 mm,质量单位为 mg,综上 发泡密度的计算公式如下:
p =m/V=m/ ( 36.3*h ), 单位为 mg/mm3,换算可得国际单位即 Kg/m3
( 2 )发泡倍率的计算
最大发泡倍率 = p J p max, 其中 p。为未发泡的热膨胀性微球的密度, p max 为发泡达到最大高度时的热膨胀性微球的密度。
本发明的热膨胀性微球可以用来制备热膨胀微球(空心微球)。 热膨胀微球 (空心微球)通过加热和膨胀本发明的热膨胀性微球和 /或在本发明的制备方法 中制备的热膨胀性微球来制备。 用于空心微球的制备方法没有具体限制, 并且 采用干法加热-膨胀方法或湿法加热 -膨胀方法。 干法加热-膨胀方法例如描述于 JP A 2006-213930或 JP A 2006-96963中, 湿法加热-膨胀方法例如描述于 JP A 62-201231中。
中空微粒的平均粒径可以根据它们的应用而自由地设计。 因此没有具体限 制。 平均粒径应当优选在 1至 1000微米的范围内, 更优选 5至 800微米, 并且 进一步更优选 10至 500微米。
本发明还提供了一种組合物, 其包含基体組分和热膨胀性微球和 /或中空微 粒。
基体组分没有具体限制, 并且包括, 例如, 橡胶, 如天然橡胶, 丁基橡胶, 和硅橡胶; 热固性树脂, 如环氧树脂和酚醛树脂; 密封材料, 如改性硅氧炕, 氨基曱酸酯, 聚硫醚, 丙烯酸类和硅氧烷聚合物; 涂料组分, 如乙烯-乙酸乙烯 酯共聚物, 氧乙烯聚合物和丙烯酸类聚合物; 和无机材料, 如水泥, 砂浆和堇 青石。本发明的组合物通过混合基体組分和热膨胀性微球和 /或中空微粒来制备。
本发明组合物的应用包括例如, 模塑组合物, 涂料组合物, 粘土组合物, 纤维组合物, 密封胶组合物, 粘合剂组合物和粉末组合物。
本发明还提供了一种成型制品 , 其通过将所述的组合物模塑或成型而制备。 本发明的成型制品包括例如, 模塑制品和成型制品如涂膜。 本发明的成型制品 具有改善的轻重量效果、 孔隙率、 吸声性、 绝热性、 导热性、 导电性、 设计效 果、 冲击吸收性能和强度。 实施例
用下列实施例和比较例具体地描述本发明, 但是本发明不限制在这些实施 例的范围内。 除非另外指明, 本发明中的比例、 比率、 份数、 百分比均以重量 计, 所有温度均指摄氏度。
实施例中, 各缩写词代表含义如下:
AN: 丙烯腈,
MAN: 甲基丙烯腈
MMA: 曱基丙烯酸甲酯,
MAA: 甲基丙烯酸,
EGDMA: 二曱基丙烯酸乙二醇酯,
DCPD: 过氧化碳酸二环己酯,
IP: 异戊烷。 原料来源
丙烯腈(上海赛科石油化工有限责任公司), 曱基丙烯晴(丸红(中国)有 限公司), 曱基丙烯酸和曱基丙烯酸曱酯(江苏强盛化工有限公司), 异戊烷(吉 林市龙燕化工厂), 无水乙醇(吉林松元吉安生化有限公司), 其余来自上海晶 纯实业有限公司。 测试方法
在下列实施例中的醇类含量测试及实施例和比较例中制备的热膨胀性微球 的各种特性测定描述如下。 醇类含量具体测试方法
该测试仪器是上海精密科学仪器有限公司出产的 GC 112A, 采用顶空进样 和外标法, 先进行纯品测试以确定乙醇的气相保留时间, 然后配置与待测组分 浓度相同的乙醇溶液, 平行进样三次, 乙醇峰面积稳定, 进而确定为标准峰面 积。 经过样品测试, 发现水相中乙醇峰很小, 而油相中的乙醇峰与标准峰面积 接近, 经计算比对可认定在油相中的醇类转入量和留在水相中的醇类量。 平均粒径和粒径分布的测定
将 LS-POP(VI)型激光粒度分析仪 (型号 SCF-105, 由欧美克仪器有限公司制 造)用作用于确定的装置。
将热膨胀微球在蒸馏水中 , 加入带有超声波分散的粒度分析仪中, 利 用光散射原理测定热膨胀微球的粒径分布。将中值粒度 (D5。值)确定为平均粒度; 粒径分布 SPAN= D5Q/(D9CrD10)。 发泡特性分析 Q-400测量。 具体操作如下: 由内直径 3.4mm且深度 14.2mm的石英坩埚放置 TMA测试位, 设定零位, 再将 LOmg热膨胀性微球放入坩埚, 读取探头初始高度, 样品温度以 20°C/min 的升温速度从环境温度升高至 230°C ,并由探头施加 0.06N的力分析通过测量探 头垂直位移而进行, 得出如下数据:
膨胀初始温度 (T 探头位移开始增大时的温度 (°C);
发泡最高温度 (T 探头位移达到最大时的温度
最大发泡位移 ((D 探头位移达到最大时的位移 (μηι)。
发泡倍率 (微球在它们最大膨胀时的膨胀率) 的评价: 发泡最小密度是根 据发泡剂的静态机械热分析(即 ΤΜΑ )测试计算所得。 ΤΜΑ为美国沃特斯公 司的 Q400系列 , 计算公式如下:
p =m/V
其中, m为所称取的发泡剂的质量
V为发泡达到最大高度时的体积
V= V坩埚 ^S^- i r2*]!
其中 h为 TMA探头的位移
(1)(2)合并可得 p =m/V=m/ ( π r2*h )
用游标卡尺测的坩埚的内半径约为 3.4mm,高度单位为 miru质量单位为 mg5综上 发泡密度的计算公式如下:
p =m/V=m/ ( 36.3*h ), 单位为 mg/mm3,换算可得国际单位即 Kg/m3 发泡倍率按照如下公式计算:
最大发泡倍率 = P o/ p
p o=m/V0=m/( ττ r2*h0) P。为初始密度, VQ为初始体积, h。为初始高度 实施例 A1-A6和比较例 B1-B2:可热膨胀热塑性微球的制备
实施例 A1-A6和比较例 B1-B2中所用原料及聚合反应条件如下表 1所示。 表 1. 实施例 A1-A6和比较例 B1- B2中所用原料及聚合反应条件
Figure imgf000019_0001
*: 这部分乙醇加入到油相中作为油相的一部分。
按照表 1所示用量, 通过混合丙烯腈(AN )、 甲基丙烯腈 (MAN)、 曱基丙烯 酸甲酯(MMA )、 甲基丙烯酸 (MAA)、 二甲基丙烯酸乙二醇酯 (EGDMA)、 过氧 化碳酸二环己酯 (DCPD)和异戊烷 (IP)和醇类发泡剂(如果有的话)得到悬浮聚合 的油相。
在离子交换水中, 加入氯化钠、 聚乙烯吡咯烷酮、 醇类发泡剂、 亚硝酸钠, 和 LudoxHS-30,然后将 pH调节至 2.4,均匀地混合,将其作为水性分散介质(水 相)。
将油相和水相混合, 将混合液用均质混合机(弗鲁克设备上海有限公司, 分 散混合机 F-22Z )在 10000RPM的转速下分散 2分钟, 制得悬浮液。将该悬浮液 转入 2升的反应器中,进行氮取代后,将反应初始压力设置在 0.5MPa,在 80RPM 下搅拌的同时在聚合温度 50摄氏度下聚合 20小时。 聚合后, 将聚合物过滤, 干燥, 得到热膨胀微球。
通过气相色谱测定,在油相中的醇类转入量超过 95wt%, 而留在水相中的醇 类小于 5wt%。
实施例 A1-A6的聚合反应中悬浮液的稳定性好, 聚合后的反应混合物没有 异常,具有良好的状态。比较例 B1-B2的聚合反应, 聚合后的反应混合物也没有 异常, 但是, 如下面所讨论的那样, 热膨胀性微球的粒径均匀性不如实施例的 热膨胀性微球。 实施例 A7:可热膨胀热塑性微球的制备
除了将醇类发泡剂(乙醇)加入到油相中而不是水相中外,重复实施例 A1 , 制得实施例 A7的热膨胀性微球。通过气相色谱测定, 留在油相中的醇类发泡剂 超过 95wt%, 而在水相中的醇类发泡剂小于 5wt%。 实施例 A7的聚合反应中悬 浮液的稳定性好, 聚合后的反应混合物没有异常, 具有良好的状态。 按照前面所述的方法测量实施例 A1-A7及比较例 B1-B2所得的热膨胀微球 的物性, 结果如表 2所示。
图 1是本发明实施例 A1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 2是本 发明实施例 A2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 3是本发明比较例 B1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 4是本发明比较例 B2获得的热 膨胀性微球的电子显微镜照片。 如图 1至图 4所示, 本发明实施例 A1和 A2的 热膨胀性微球粒径更为均匀。 表 1 实施例和比较例获得的热膨胀性微球的性能的比较
Figure imgf000021_0001
由表 2可知, 和比较例 B 1〜B2相比, 实施例 A1-A7制备的热膨胀性微球的 发泡性能更优, 发泡倍率更高。 实施例 A8: 空心微粒的制备
按照中国专利申请 200880016933.2实施例 C3描述的制备方法和测试方法, 将实施例 A1中制备的热膨胀性微球制备成空心微球,并且测试其对破裂的耐久 性。结果表明, 由本发明的热膨胀性微球制备的空心微球具有良好的耐久性(粘 土密度低于 1.4g/cm3 )。 根据上述说明所给出的方法,本领域技术人员能够想到本发明的多种修改和 其他实施方式。 因此, 应当理解, 本发明的保护范围并不限于披露的实施例, 本发明的保护范围在权利要求中阐述

Claims

权利要求书
1. 热膨胀性微球, 所述热膨胀性微球各自包含热塑性树脂的壳和包封在所 述壳中的核材料, 其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性树脂的软化点的 第一发泡剂和沸点不高于所述热塑性树脂的软化点的第二发泡剂, 所述第二发 泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化合物。
2.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物的沸点低于 150 摄氏度。
3.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物的沸点低于 100 摄氏度。
4.根据权利要求 1的热膨胀性微球,其中所述醇类化合物含有 3-8个碳原子。
5.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物为选自甲醇、 乙 醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇、 异丁醇、 叔丁醇、 正戊醇、 异戊醇、 新戊醇、 正己 醇、 异己醇、 新己醇、 庚醇、 异庚醇、 辛醇、 环己醇、 和异辛醇中的至少一种。
6. 根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物选自甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 叔丁醇、 2-丁醇、 环己醇。
7. 根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物为乙醇。
8. 根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述醇类化合物在核材料中的含 量为所述材料总重量的 0.1wt%-99wt%, 优选 0.2wt%-70wt%, 更优选
lwt%-60wt%, 进一步优选 5wt%-50wt%, 最优选 10wt%-40wt%。
9.根据权利要求 1的热膨胀性微球,其中所述微球的平均粒度为 5-50微米。
10. 根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述微球的最大发泡倍率为 30-200倍。
11.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述热塑性树脂通过聚合烯属不 饱和单体组分制备, 并且按所述烯属不饱和单体组分的总重量为 100重量%计 所述烯属不饱和单体组分含有:
腈类 30-90 wt%;
(曱基) 丙烯酸酯类 10〜70 wt%;
(曱基) 丙烯酰胺类 0-20 wt%;
含羧基类单体 0-40 wt%;
乙烯基 1¾化物 0-50 wt%;
乙酸乙烯酯 0〜20 wt%; 和
乙烯基吡啶 0-10 wt%。
12.根据权利要求 11所述的热膨胀性微球, 其中所述腈类选自丙烯腈、 2- 甲基- 2-丙烯腈、 2-氯丙烯腈、 2-乙氧基丙烯腈、 反式 -1,2-二氰基乙烯、 富马腈和 2-丁烯腈中的至少一种。
13. 根据权利要求 11所述的热膨胀性微球, 其中所述(曱基)丙烯酸酯类 选自 (曱基) 丙烯酸曱酯、 (甲基) 丙烯酸乙酯、 (曱基) 丙烯酸丙酯、 (甲基) 丙烯酸丁酯、 (曱基) 丙烯酸异冰片酯、 (甲基) 丙烯酸环己酯、 (甲基) 丙烯酸 正辛酯、 (甲基) 丙烯酸十二烷酯、 (曱基) 丙烯酸 2-乙基己酯、 (曱基) 丙烯酸 十八烷酯、 (曱基) 丙烯酸 2-氯乙酯、 (甲基) 丙烯酸苯酯、 (曱基) 丙烯酸 2- 羟基丙酯、 (曱基) 丙烯酸羟乙酯和(曱基) 丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
14. 根据权利要求 11所述的热膨胀性微球, 其中所述(甲基)丙烯酰胺类 选自丙烯酰胺、 曱基丙烯酰胺、 Ν,Ν-二曱基丙烯酰胺、 Ν,Ν-二乙基丙烯酰胺 和 Ν-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
15. 根据权利要求 11所述的热膨胀性微球,其中所述含羧基类单体选自丙 烯酸、 曱基丙烯酸、 衣康酸、 马来酸、 富马酸和柠康酸中的至少一种。
16. 根据权利要求 11所述的热膨胀性微球, 其中所述乙烯基! ¾化物选自 1,1-二氯乙晞和 1,2-二氯乙烯中的至少一种。
17.根据权利要求 1所述的热膨胀性微球, 其中所述微球的膨胀初始温度 T开始为 60~200°C,优选 80~16(TC。
18. 根据权利要求 1所述的热膨胀性微球, 其中微球的最大膨胀温度 为 100〜240°C , 优选 120 220。C。
19.根据权利要求 1所述的热膨胀性微球,其中所述微球还包含附着在所述 热膨胀性微球的所述壳的外表面上的表面改性剂。
20.根据权利要求 19所述的热膨胀性微球, 其中以表面改性前的所述热膨 胀性微球的重量为 100重量%计, 表面改性剂的附着量为 0.1~95wt%, 优选为 0.5-60 wt%, 特别优选为 5〜50wt%, 最优选为 8~30wt%。
21.根据权利要求 19所述的热膨胀性微球, 其中所述表面改性剂为选自金 属皂类表面改性剂、 阳离子表面活性剂、 合成蜡、 树脂粉体和无机填料中的至 少一种。
22.根据权利要求 21所述的热膨胀性微球, 其中所述金属皂类表面改性剂 选自硬脂酸 4美、 硬脂酸钙、 硬脂酸锌、 硬脂酸钡、 硬脂酸锂中的至少一种; 所 述合成蜡选自聚乙烯蜡、 月桂酸酸胺、 肉豆寇酸酰胺、 棕搁酸酰胺、 硬脂酰胺、 硬化蓖麻油中的至少一种; 所述树脂粉体选自聚丙烯酰胺、 聚酰亚胺、 尼龙、 聚甲基丙烯酸甲醋、 聚乙烯、 聚四氟乙烯中的至少一种; 所述无机填料选自滑 石、 云母、 膨润土、 絹云母、 炭黑、 二硫化铝、 二碗化钨、 氟化石墨、 氟化钙、 氮化硼、 二氧化硅、 氧化铝、 云母、 碳酸钙、 氢氧化钙、 磷酸钙、 氢氧化镁、 磷酸镁、 硫酸钡、 二氧化钦、 氧化锌、 陶瓷珠、 玻璃珠、 水晶珠中的至少一种。
23.根据权利要求 19所述的热膨胀性微球, 其中所述表面改性剂平均粒径 为热膨胀性微球的平均粒径的 1/10以下。
24.根据权利要求 1所述的热膨胀性微球,其中所述壳的玻璃化转变温度为 10~190°C。
25.根据权利要求 1所述的热膨胀性^:球,其中所述壳的玻璃化转变温度为 50~160°C。
26.根据权利要求 1的热膨胀性微球,其中所述第一发泡剂是沸点温度不高 于热塑性聚合物壳软化温度的液体, 为含有 3-10个碳原子的烃类或卤代烃类化 合物。
27.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述第一发泡剂选自丙烷, 环丙 烷, 丙烯, 丁烷, 正丁烷, 异丁烷, 环丁炕, 正戊烷, 环戊垸, 异戊烷, 新戊 烷, 正己烷, 异己烷, 环己烷, 庚烷, 环庚烷, 辛烷, 异辛烷, 环辛烷, 2-甲基 戊烷, 2,2-二甲基丁烷和石油醚中的至少一种。
28.根据权利要求 1的热膨胀性微球, 其中所述第一发泡剂的沸点为
-30~150°C, 优选- 20~100°C。
29. —种用于制备如权利要求 1-28中任一项所述的热膨胀性微球的方法, 所述方法包括如下步骤:
(a)提供含有所述第一发泡剂、任选的至少一部分第二发泡剂和烯属不饱和 单体组分的油相, 所述烯属不饱和单体组分用于聚合形成所述热塑性树脂的壳;
(b)提供含有水性分散介质和尚未进入油相的所述第二发泡剂的水相;
(c)将水相和油相乳化成悬浮液后,进行悬浮聚合反应,得到热膨胀性微球。
30.根据权利要求 29的方法, 包括如下步弊:
(al)将婶属不饱和单体组分、 任选的交联剂、 任选的引发剂、 和第一发泡 剂及任选的至少一部分第二发泡剂混合制得悬浮聚合的油相; (bl)将尚未进入油相的第二发泡剂、 分散介质、 任选的分散稳定剂、 和任 选的分散稳定助剂混合, 制得悬浮聚合的水相; 和
(cl)将水相和油相乳化成悬浮液后, 在 20~80 C悬浮聚合反应 8~20小时, 制得热膨胀性微球。
31.根据权利要求 30的方法, 其中步骤 (cl)中悬浮液中各组分重量配比如 下:
烯属不饱和单体 100份
发泡剂 10〜60份, 优选 15〜50份
醇类发泡剂 1-20份, 优选 5-15份
引发剂 0.0卜 5份
交联剂 0.05-5份
分散稳定剂 0.1〜20份, 优选 1~20份
分散稳定助剂 0.001 2份
分散介质 100-1000份。
32.根据权利要求 30的方法, 所述交联剂为选自二乙烯基苯、 乙二醇二 (曱 基)丙烯酸酯、二乙二醇二曱基丙烯酸酯、三乙二醇二曱基丙烯酸酯、 1,3-丙二醇 二曱基丙烯酸酯、 1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、 1,6-己二醇二曱基丙烯酸酯、 二 甲基丙烯酸甘油酯、 1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二曱基丙烯酸酯、 1,10- 癸二醇二曱基丙烯酸酯、 三甲基丙烯酸季戊四醇酯、 四甲基丙烯酸季戊四醇酯、 双季戊四醇六曱基丙烯酸酯、 甲基丙烯酸烯丙酯、 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸 酯、 聚乙二醇(200 )二1 基丙烯酸酯、 聚乙二醇(400 )二甲基丙烯酸酯、 聚 乙二醇(600 )二曱基丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯、 三烯丙基异氰脲酸酯、 二 乙烯基醚、 乙二醇二乙烯基醚、 二乙二醇二乙烯基醚、 三乙二醇二乙烯基醚和 四乙二醇二乙烯基醚中的至少一种。
33.根据权利要求 30的方法, 其中所述交联剂为选自三曱基丙烯酸季戊四 醇酯、 双季戊四醇六曱基丙烯酸酯、、 曱基丙烯酸烯丙酯、 三羟曱基丙烷三甲基 丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种。
34.根据权利要求 30的方法, 其中, 若所述交联剂为三官能团化合物, 交 联剂用量为烯属不饱和单体的 0.01~2wt%,若所述交联剂为二官能团化合物, 交 联剂用量为烯属不饱和单体的 0.1〜3wt%。
35.根据权利要求 30的方法, 其中所述引发剂为选自过氧化二碳酸双十六 烷基酯、双 (4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、过氧化二辛酸、过氧化二苯甲酸、 过氧化二月桂酸、 过氧化二癸酸、 叔丁基过乙酸酯、 叔丁基过月桂酸酯、 叔丁 基过氧化苯甲酸酯、 氢过氧化叔丁基、 氢过氧化枯烯、 乙基过氧化枯烯、 二异 丙基羟基二羧酸酯、 2,2,-偶氮汉 ((2,4-二曱基戊腈)、 2,2'-偶氮双 (异丁腈)、 Ι,Γ- 偶氮默 (环己烷小腈)、 二甲基 2,2, -偶氮双 (2-曱基丙酸酯)或 2,2'-偶氮双 [2-曱基 -Ν-(2-羟乙基) -丙酰胺]中的至少一种。
36.根据权利要求 29的方法, 其中所述悬浮聚合采用辐射引发聚合。
37.根据权利要求 30的方法, 其中所述分散介盾为离子交换水。
38. 根据权利要求 30的方法, 其中所述分散稳定剂为选自胶体二氧化硅、 胶体碳酸钙、 氢氧化镁、 嶙酸钙、 氢氧化铝、 氢氧化铁、 硫酸钙、 硫酸钠、 草 酸钙、 碳酸钙、 碳酸钡、 碳酸镁或氧化铝溶胶中的至少一种。
39.根据权利要求 30的方法,其中所述分散稳定剂选自淀粉、 甲基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、 羧基甲纤维素、 胶琼脂、 胶体二氧化硅、 胶体粘土或铝或 铁的氧化物或氢氧化物, 并且分散介质的 ρΗ值控制在 1〜6, 优选 3〜5。
40.根据权利要求 30的方法, 其中所述分散稳定剂选自 Ca、 Mg、 Ba、 Zn、 Ni和 Mn的盐、 氧化物或氢氧化物, 并且分散介质的 pH值控制在 5〜12, 优选 6~10。
41.根据权利要求 40的方法, 其中所述分散稳定剂选自磷酸麪、 碳酸钙、 氢氧化镁、 氧化镁、 硫酸钡、 草酸钙, 和锌、 镍或锰的氢氧化物中的至少一种。
42.根据权利要求 30的方法, 其中所述分散稳定助剂选自高分子型的分散 稳定助剂、 阳离子表面活性剂、 阴离子表面活性剂或两性离子表面活性剂中的 至少一种。
43.根据权利要求 42的方法, 其中所述高分子型的分散稳定助剂为选自二 乙醇胺与脂肪族二羧酸的缩合生成物、 明胶、 聚乙烯吡咯烷酮、 曱基纤维素、 聚环氧乙烷和聚乙烯醇中的至少一种; 所述阳离子表面活性剂为选自氯化垸基 三甲基镂和氯化二烷基二曱基铵中的至少一种; 所述阴离子表面活性剂为烷基 硫酸钠; 所述两性离子表面活性剂为选自坑基二曱基氨基醋酸甜菜碱和烷基二 羟基乙基 基醋酸甜菜碱中的至少一种。
44.根据权利要求 30的方法, 其中所述水相还包括游离基抑制剂。
45.根据权利要求 30的方法, 其中步骤 (c)中悬浮聚合反应温度为 40Ό ~100°C ,进而优选 45T〜 90°C ,特別优选 50Ό 85Ό ;聚合反应压力为 0~5.0MPa, 优选 0.1〜3.0MPa, 特别优选 0.2〜2.0MPa。
46. 通过将权利要求 1至 28中任一项所述的热膨胀性微球热膨胀制备的空 心微球。
47. —种组合物, 所述組合物包含除二烯橡胶之外的基本组分和权利要求 1 至 28中任一项所述的热膨胀性微球和 /或权利要求 46所述的空心微球。
48.通过对根据权利要求 47的组合物赋予形状而制备的成型产品。
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