[发明专利]一种粒径可控的热膨胀性微球制备方法

说明书

本发明公开了一种粒径可控的热膨胀性微球制备方法，包括水相配制、油相配制、膜乳化和原位聚合反应几个步骤。原位聚合反应完成后，将反应液通过真空抽滤后，使用溶剂进行洗涤，洗涤后的湿物料在真空干燥箱中进行烘干，烘干后物料进行粉碎。本发明通过膜材料、膜孔径的选择及膜粒径分布控制，从而获得粒径可控和粒径分布窄的乳化微球，进而通过原位聚合反应获得粒径可控的热膨胀性微球。本发明的膜乳化方式能耗低、投资成本低，有利于工业化生产且获得的热膨胀性微球粒径可控且粒径分布窄，粒径分布范围控制在15μm以内，能够满足不同客户的定量需求。

技术领域

本发明涉及一种粒径可控的热膨胀性微球制备方法，通过提高乳化效率而获得平均粒径可控且粒径分布窄的热膨胀性微球。

背景技术

热膨胀性微球是具有热塑性高分子聚合物外壳和沸点较低的烷烃发泡剂为芯材的微球，在热作用下，具有热塑性的高分子外壳软化，核芯烷烃发泡剂发生汽化而产生内压，在内压作用下使得微球发生膨胀，当芯材膨胀后内压与热塑性外壳所承受的压力平衡时，微球膨胀完成，进而形成发泡微球。

关于热膨胀性微球的制备方法在中国专利CN102203205B、CN102070868A、CN101346218A、CN101087811B、CN101378830B、CN101378831B、CN101460240B、CN1329471C、CN1882638B、CN101679537、CN102459492B、CN104053681A、CN101827911A、CN101014679A、CN102775550A、CN104379647A、CN102633936A及美国专利US6509348、US3945956等专利中都有发表，在报道的文献中，乳液制备是采用机械分散，采用的乳化设备有高速机械搅拌器、乳化泵和高压管道乳化器，这些乳化形式产生的结果是颗粒粒径不均一，粒径分布宽，从而制备出来的微球也是粒径分布宽且粒径不可控。市场上要获得不同粒径的微球需要通过筛分方式实现，这样增加了设备投资及生产成本，同时也影响了生产效率。

膜乳化技术是依靠膜本身的孔结构来制备乳液，与传统的机械分散不同，其具有低能耗、低剪切力、所需表面活性剂少、生产的乳液颗粒均匀等特点，同时由于膜本身稳定的孔结构特点，可以实现乳液颗粒粒径可控且颗粒均一。

因此，本发明基于膜乳化方式制备粒径分布窄且粒径可控热膨胀性微球，不要增加筛分设备而得到市场需要的不同粒径微球，提高了生产效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种粒径可控的热膨胀性微球制备方法，包括水相配制、油相配制、膜乳化、原位聚合反应几个步骤，其中具体步骤如下：

步骤1，水相配制过程包括：以不饱和有机物的总质量为100wt%为计算基准，称取100~600wt%的去离子水，向去离子水中加入0.02wt‰~1.2wt%的消热剂、5~76wt%的稳定剂、0.05wt‰~3.2wt%的稳定助剂和20~185wt%的无机盐，然后采用酸调节体系pH为2.2~6.5，在搅拌下使其溶解完全而形成均相体系；

步骤2，油相配制过程包括：以不饱和有机物的总质量为100wt%为计算基准，向不饱和有机物中加入0.05~6.2wt%的引发剂、0.05~1.3wt%的乙烯基类交联剂和10.0 ~45.0 wt%的发泡剂，然后在加压、搅拌作用下使其溶解完全而形成均匀体系；

步骤3，膜乳化过程为：将步骤1的水相和步骤2的油相加入到膜乳化设备中，通过控制膜的平均孔径、膜的粒径分布范围、操作温度、搅拌速率，在泵的压力下利用膜乳化作用将油相稳定地分散在水相中，从而在膜乳化作用下得到粒径可控和均一的微球乳化液；

步骤4，原位聚合反应：将上述步骤3获得的乳化液加入压力反应釜中，在加入微球乳化液之前采用高纯氮气对压力反应釜进行吹扫以置换压力反应釜中的空气，在加压之前还需要采用氮气进行置换2次，再用氮气将初始压力升至0.1~0.7MPa并控制反应温度、搅拌速率和反应时间进行聚合反应，反应结束后，将反应釜进行泄压；