[发明专利]微胶囊发泡剂的制备方法

说明书

本发明涉及微胶囊合成方法，特别是一种碱法制微胶囊发泡剂的工艺。

在本发明作出之前，现有技术中关于微胶囊发泡剂的制备方法有过一些报道，如美国专利U.S.P 3615972中曾介绍必须使用酸性介质与等克分子比例的己二酸和二乙醇胺组成的共聚物水溶液悬浮体系，这在生产控制上存在相当的困难，常使不同批次的产品质量不一致。美国专利U.S.P 4016110介绍采用悬浮于水中的胶体二氧化硅悬浮剂，并加入柠檬酸来代替等克分子量的已二酸和二乙醇胺的共聚物，可使产品质量稳定，使不同批次的发泡剂产品质量基本一致。上述两种方法都采用酸性反应条件，酸性物质的加入会降低悬浮剂二氧化硅的稳定性并影响微胶囊发泡剂的均匀性和可分散性。而且，在酸性条件下进行聚合反应，往往引起某些单体如偏氯乙烯的分解，使形成的微胶囊发泡剂产品呈较强酸性(PH＜4)，这种强酸性微胶囊发泡剂配制的发泡树脂组合物贮存稳定性低，并影响使用性能。

本发明的目的是提供一种简单且易于控制的微胶囊发泡剂制备方法，采用碱性聚合条件和复合悬浮剂以克服现有技术的酸性反应条件所产生的不稳定因素，从而使由本法制成的微胶囊发泡剂所配制的发泡树脂组合物稳定性与使用性能得到提高。

本发明是这样实现：反应物油相由低沸点液体如饱和烃类、氟氯甲烷、氟氯乙烷等发泡剂与单体偏氯乙烯、丙烯腈和第三单体如甲基丙烯酸低碳数烷基酯、丙烯酸低碳数烷基酯醋酸乙烯酯等组成，还可加入微量交联单体如二乙烯基苯，并使用油溶性引发剂。水相则以胶体二氧化硅和水溶性树脂如明胶、纤维素醚、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠盐等组成复合悬浮剂，以钠、钾、铵的碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐以及它们的氢氧化物等作为碱性调节剂，水相中各组分配比(重量百分比)如下：胶体二氧化硅5-10％、碱性调节剂15-25％、水溶性树脂0.3-0.8％、水60-8O％。上述油相和水相按1∶3-6比例(最佳为1∶3.5-4.5)于经氮气清洗过的带搅拌反应器中混合，此时体系PH＞7，最佳为PH＝7-10，然后均匀分散成约10微米的稳定液滴，在45-80℃(最佳为45-60℃)下反应12小时以上，降温并离心分离，用水洗涤至PH＝7，再加入1-3％脂肪醇聚氧乙烯醚溶液浸渍8-12小时，干燥、过筛得白色粉末为微胶囊发泡剂。这一合成过程的反应机理是：在形成的悬浮体系中，每一个悬浮的液滴以溶液沉淀聚合物的方式实现微胶囊的包裹。这一微胶囊化的过程可描述为四个阶段：(1)稳定的悬浮体系的形成，水相和油相互相混合，在强烈的剪切力作用下，油相被分散成为平均直径约10微米的稳定小液滴。(2)聚合反应初期——溶液沉淀聚合开始，当温度升至引发剂的分解温度时，分解产生游离基引发单体聚合，当高分子链增长于一定程度，由于聚合物不溶于发泡剂而沉淀析出，这是溶液沉淀聚合的过程。(3)聚合反应中期——微胶囊皮膜成长阶段。随着聚合反应的进行，高分子链不断从溶液中沉淀析出，沉淀出来的高分子链相互缠绕成线团，在搅拌作用下，每一颗被分散的液滴产生强烈的转动，离心力的作用使线团向液滴表面沉淀，相互粘接，逐步形成一层胶囊的皮膜。发泡剂则由于表面张力的作用，逐步收缩聚集于胶囊的中心面形成一个单核心胶囊。(4)聚合反应后期——胶囊形成。随着链转移和链终止，粘稠的皮膜逐步增厚，强度增加变成坚韧的固态，生成微胶囊。

采用本发明的方法可以制备高分散性的单核颗粒的微胶囊，而在反应器的器壁和搅拌器上几乎无粘附物产生，制成的微胶囊发泡剂平均粒径10微米，PH接近中性。当加热至125℃时，其体积膨胀达27倍，储存一年后，其PH仍大于5，发泡性能不变。用本发明制备的微胶囊发泡剂配制的发泡树脂组合物，外观均匀、分散性好，常温贮存半年，其流动性良好，质量稳定。

实施例：

先按下面配方配制油相和水相。

油相(重量百分比)      ％

偏氯乙烯              47.5

丙烯腈                20

丙烯酸甲酯            11

二乙烯基苯            1

正戊烷                20

过氧化碳酸二异丙酯    0.5

总    计              100

水相(重百分比)        ％

硼砂                  22.2

胶体二氧化硅  8.9

聚乙烯醇      0.7

水            68.2