[发明专利]一种酚醛树脂空心小球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及塑料加工领域，进一步地说，是涉及一种酚醛树脂空心小球及其制备方法和应用。

背景技术

中空微球型材料由于其特殊的中空结构而具有独特的化学和物理性质，近几年正越来越多地引起人们的关注，成为材料领域的研究热点。截止目前，无机材料、聚合物材料、金属氧化物材料和半导体材料（氧化镓、氮化镓）等均已被国内外科研工作者尝试制备成中空微球型材料，这些材料呈现出与相应的实心材料不同的特殊功能。这些具有特殊特性的中空微球型材料有望应用于微反应器、药物输送、控制释放、光催化、酶包覆、光子晶体等方面。此外，由于中空微球型材料密度低、有效面积大、具有隔热、吸音和光遮盖性能，因此可以作为密度减轻剂、树脂添加剂和空间填充剂等，广泛应用于造纸、石油开采、建筑涂料和生物医药等行业和领域。

无机空心微球通常以无机材料作为外壳，通过高温溶解和喷雾法、模板法等方法制得，目前研究较多的有碳、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、羟基磷灰石等空心微球。无机空心微球除具有密度低的特点外，还具有硬度高、强度高、耐腐蚀、热稳定性好等突出优点，具有良好的应用前景。

有机聚合物空心微球壳层结构以有机聚合物为主，它的抗温、抗压能力主要与所用的壳层材料有关。目前文献报道的壳层种类主要有酚醛树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，制备的方法主要有模板法、自组装法和乳液聚合法等。这种空心微球由于壁材本身特性所致，它具有一定的可变形性，与无机空心微球相比，聚合物空心微球具有密度更低、脆性小、韧性强的特点，因此聚合物空心微球材料具有更好的耐磨、抗剪切性能，在动态条件下破碎率低，这对于材料在动态环境下使用具有重要的意义，例如石油钻井、石油固井等。21世纪以来国内外科研工作者对聚合物空心微球材料进行了大量的研究和报道，但整体而言由于高分子空心微球制备仍然存在着制备过程繁琐、球体粒径控制难度大、空心球壳厚度和相组成难以有效精确控制等问题，目前大多数仅限于实验室研究阶段，还没有成熟的工业化产品。

目前尚鲜有有效制备酚醛树脂空心微球的制备方法技术的报道。

发明内容

本发明人通过研究，成功获得了有效制备酚醛树脂空心微球的制备方法，因此本发明提供了一种酚醛树脂空心小球及其制备方法和其应用。酚醛树脂是由酚类和醛类在酸或碱催化剂存在下合成的缩聚物，它是世界上最先发现并实现工业化的合成树脂，因具有较高的力学强度、耐热性好、难燃、低毒、低发烟等优点，被广泛应用于模塑料、涂料、摩擦材料、耐火材料、铸造树脂、粘合剂、泡沫塑料、半导体封装材料、光刻胶等领域。本发明利用喷雾造粒、瞬间干燥的原理，利用喷雾干燥设备制备酚醛树脂空心小球，制备过程简单，反应时间短，容易工业化。所得酚醛树脂空心小球，内部空心结构，颗粒微小，粒径可控。

本发明的目的之一是提供一种酚醛树脂空心小球。

本发明的酚醛树脂空心小球，其内部为空心结构，小球的粒径范围为5～100μm，优选为10~40μm。进一步地，该酚醛树脂空心小球密度为0.30～1.20g/cm³，优选为0.50~0.80g/cm³。

本发明的目的之二是提供所述酚醛树脂空心小球的制备方法。

本发明所述的酚醛树脂空心小球由以下方法制得：将水溶性酚醛树脂加入到水中，搅拌形成均匀的浆液，浆液中选择性加入发泡剂，即加入或者不加入发泡剂；将该浆液通过喷雾干燥使得水溶性酚醛树脂固化及造粒，制得酚醛树脂空心小球。

具体地，本发明的方法包括以下步骤：

（1）将水溶性酚醛树脂溶于水，再加入水溶性酚醛树脂重量的0~10%的发泡剂，优选为3~6%，充分混合形成均匀的浆液；其中水溶性酚醛树脂与水的重量比为1:1~1:20，优选为1:3~1:10；

（2）将上述浆液经高温喷雾干燥制得所述酚醛树脂空心小球，其中喷雾干燥的入口温度为250～300℃；出口温度为100-180℃。

以上所述本发明方法步骤（1）中的水溶性酚醛树脂为甲阶酚醛树脂。

以上所述本发明方法步骤（1）中发泡剂为无机发泡剂，优选为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氨水、尿素、等无机发泡剂中的一种。

以上所述本发明方法步骤（1）中可采用现有技术中各种溶液混合方式使得水溶性酚醛树脂完全溶解在水中得到均匀浆液。比如采用搅拌的混合方式。