[发明专利]一种采用喷雾法制备微球发泡剂的方法及微球发泡剂

说明书

技术领域

本发明涉及发泡剂技术领域，特别是涉及一种采用喷雾法制备微球发泡剂的方法及微球发泡剂。

背景技术

热膨胀性微球包括热塑性树脂的外壳和包封在外壳中的发泡剂，其通常称作热膨胀性微囊。热塑性树脂通常包括偏二氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物和丙烯酸酯共聚物。主要采用的发泡剂包括烃，如异丁烷和异戊烷等。热膨胀发泡微球具有优异的发泡性能,优良的耐溶剂性、耐磨性、电绝缘性,良好的机械性能以及无毒无污染等优点,可用于涂料、纺织、塑料加工、粘合剂、密封圈、合成革、保温、轻量化材料等领域。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。

目前国内外基本采用悬浮聚合法制备膨胀微球。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，壳以包裹内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。

US 20110123807提出一种具有核壳结构的热膨胀型发泡微球的制备方法，以发泡剂为核，以热塑性树脂和在交联位点之间具有的数均分子量大于500的长链交联剂为壳。该方法可以增加单体和发泡剂混合物的粘度，制备出具有均匀直径的热膨胀型微球。但丙烯酸酯类长链交联剂的加入，增加了壳层聚合物分子链中的交联密度，提高壳层的力学强度，但同时也缩小了稳泡温度范围。

US7931967B2在可聚合有机硅化合物的存在下用悬浮聚合法制备出一种热膨胀型微球，壳层组成包括可聚合单体共聚物与有机硅化合物，通过壳层表面有机硅官能团对无机粒子的附着力，在微球表面通过化学键附着一定量的无机粒子，避免发泡微球粒子在制备过程及发泡过程中产生的团聚问题。但使用可聚合有机硅化合物增加了原料成本，影响丙烯酸酯单体的聚合反应，微球表面键合的无机粒子影响微球的纯度。

悬浮聚合使用高温高压聚合工艺，但这些制备方法存在以下缺点:设备投入大，反应能耗高，在高温条件下聚合放热易使低沸点烃类发泡剂沸腾汽化，不易制备性能稳定的发泡微球且操作安全性低，环保要求严，生产成本难以控制。

发明内容

针对目前悬浮聚合制备微球发泡剂的设备投入大，反应能耗高，在高温条件下聚合放热易使低沸点发泡剂沸腾汽化，不易制备性能稳定的发泡微球且操作安全性低，环保要求严，生产成本难以控制的缺点，本发明的目的是提供一种采用喷雾法制备微球发泡剂的方法及微球发泡剂，它具有设备简单，工艺更环保，而且生产成本容易控制，生产可控性更高的优点。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种采用喷雾法制备微球发泡剂的方法，包括以下步骤：

（1）树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在25~40℃下反应60~240min，得到树脂乳液；

（2）将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出；雾化后的溶液均匀落在下方的承接体发泡剂上，固化处理后，以15℃/min的速率冷却至室温，在发泡剂的表面包覆基层树脂，得到微球发泡剂。

由于现有技术中微球发泡剂主要采用高温高压的方法，设备成本高，且安全性也较低，因此，本发明的发明采用一种喷雾法将聚合物乳液喷涂在发泡剂的表面，从而形成核壳结构的微球发泡剂，该方法的工艺简单，在常温常压下即可实现，无需复杂的设备仪器，从而降低了生产成本和维护成本。

本发明采用喷雾的方法将聚合物乳液涂覆在发泡剂的表面，由于一次喷雾产生的聚合物乳液的含量较少，因而在发泡剂表面形成的包覆层也比较薄，甚至还会出现不能完全包覆发泡剂的情况，无法保证发泡剂在后续的正常使用，因此，在制备过程中，所述步骤（2）重复至少2~8次，从而在发泡剂表面形成完整的包覆外壳。

由于在喷涂过程中，可能会出现部分外壳粘结在一起的现象，因此，在固化成形后，对微球发泡剂进行球磨处理，使得发泡剂之间可以彼此分离，本发明中球磨工艺对微球发泡剂的性能影响很大，如果球磨的程度不够，不能使微球发泡剂之间彼此分离，如果球磨过多，则可能导致外壳的破碎，而导致微球发泡剂的失效，优选的，所述球磨处理的工艺为：球料比为（2~5）：1；球磨时间为15-30min。