[发明专利]一种聚合物发泡微球及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种聚合物发泡微球及其制备方法和用途。所述的聚合物发泡微球是由可塑性聚合物外壳以及封在外壳内部的惰性烃类发泡剂构成；通过加热使发泡剂汽化，汽化压力使壳层聚合物膨胀，发泡形成热膨胀聚合物中空微球；所述可塑性聚合物外壳是丙烯腈和/或甲基丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体和自由基聚合可能的其它单体，在经偶联剂处理过的二氧化硅胶体分散剂及阳离子稳定助剂构成的水相复合分散液的存在下，通过自由基微悬浮聚合形成的。本发明还公开了所述聚合物发泡微球在制备聚硫密封剂中的应用。本发明的优点在于密度低，易于作为复聚硫橡胶的轻量化添加剂，能大幅降低聚硫密封剂重量。

技术领域

本发明涉及聚合物微球的制备方法技术领域，具体为一种聚合物发泡微球的制备方法及其在制备聚硫密封剂中的应用。

背景技术

聚合物发泡微球是由可塑性聚合物外壳以及封在微球内部的惰性烃类发泡剂构成，经加热处理后，发泡形成聚合物中空结构。由于其较大的空腔结构，聚合物发泡微球表现出隔热、断热、减震、隔音、轻量化等特征，广泛用于汽车顶棚、汽车油箱、皮革、密封材料减重等领域。

现有技术中，如专利文献1(JP 2016-169274A)，公开了具有高热耐久性的热膨胀性发泡微球，例如，包含由含有80重量％以上的腈单体、20重量％以下的非腈单体及交联剂构成的聚合物壳。采用该方法制备热膨胀性发泡微球时，使用二氧化硅胶体作为分散稳定剂。然而，聚合后吸着在微球表面的二氧化硅容易吸水，且和液态硫橡胶相容性差。

如文献2(材料工程，44卷第4期，pp.14-19)，发表了题为“高分子中空微球的制备及其在聚硫密封剂中的应用”。该文献，以甲基丙烯酸及甲基丙烯酸酯类单体为核、苯乙烯单体为壳层，通过种子乳液聚合法合成核壳结构的聚合物微球，微球的粒径最大为551nm。将高分子中空微球与聚硫橡胶共混，制备出相应的聚硫密封剂。结果表明：添加高分子中空微球可以降低密封剂密度，但由于微球的粒径较小，减重降密的效果不十分显著。

发明内容

本发明提出了一种由热塑性树脂的壳和被封装在所述壳内的发泡剂构成的聚合物发泡微球的制备方法，并将一定比例的聚合物发泡微球分散在液态聚硫橡胶中，经加热硫化形成低密度聚硫橡胶。

本发明所述的聚合物发泡微球，是由可塑性聚合物外壳以及封在外壳内部的惰性烃类发泡剂构成；通过加热使发泡剂汽化，汽化压力使壳层聚合物膨胀，发泡形成热膨胀聚合物中空微球。所述可塑性聚合物外壳是丙烯腈和/或甲基丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体和自由基聚合可能的其它单体，在经偶联剂处理过的二氧化硅胶体分散剂及阳离子稳定助剂构成的水相复合分散液的存在下，通过自由基微悬浮聚合形成的；以不饱和单体总重量为100wt％作为计算基准，丙烯腈和/或甲基丙烯腈单体占30-60wt％，甲基丙烯酸单体占50-30wt％，自由基聚合可能的其它单体占20-10wt％；以不饱和单体总重量为100wt％作为计算基准，二氧化硅固体占5-20wt％；以二氧化硅固体成分为100wt％作为计算基准，偶联剂使用量占0.5-10wt％

本发明中，所述自由基聚合可能的其它单体为N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺的一种及两种任意比例的混合物；所述惰性烃类发泡剂为异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、环戊烷中的一种及两种任意比例的混合物。

本发明中，所述阳离子稳定助剂为椰子酸二乙醇胺缩合物、二乙醇胺-己二酸缩合物、聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素的一种及两种任意比例的混合物。

本发明还提供了所述的聚合物发泡微球的制备方法，是首先通过将油溶性过氧化物、偶氮类引发剂的一种或两种组合与含丙烯腈和/或甲基丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体和自由基聚合可能的其它单体及发泡剂混合形成油相，再与含有电解质、经偶联剂处理过的二氧化硅胶体分散剂及阳离子稳定助剂组成的水相复合分散液中进行混合和高速剪切乳化分散，将得到的乳化分散液转移至高压反应器中进行微悬浮聚合，最后得到内包发泡剂的聚合物微球乳液，然后，经过离心分离、水洗、干燥、粉碎及发泡等过程，得到聚合物发泡微球.