[发明专利]一种含有二元或多元发泡剂的聚合物微球的低压发泡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有二元或多元发泡剂的聚合物微球的低压发泡方法和由此获得的发泡材料。在发泡过程中两种或多种发泡剂可起到协同作用，采用低压发泡方法，降低聚合物微球的发泡温度，提高其发泡倍率及发泡率。

背景技术

聚合物可发泡微球可应用于油墨、炸药和纸张等领域，并可在橡胶、塑料和涂料中充当填充剂以减轻材料的重量，而且改善材料弹性、隔音和隔热效果。

聚合物可发泡微球通常利用悬浮聚合制得，通常是在水系分散介质中使含有可聚合单体和挥发性发泡剂的混合物进行悬浮聚合，随着聚合反应的进行，生成的聚合物形成外壳，发泡剂以包埋方式封入在该外壳内，从而得到聚合物微球，其具有聚合物外壳包覆发泡剂的结构。聚合物外壳通常具有良好的气体阻隔性能，内含的发泡剂的沸点不高于聚合物外壳的软化温度。

这种聚合物微球通常具有两种使用方式，一是把已发泡的聚合物微球加入到其它材料中起到填充或其他作用，另外是把未发泡的聚合物微球加入到其他材料中，在其他材料的加工过程中进行微球发泡。这都涉及到如何使聚合物微球发泡。目前通常采用的发泡方式是加热方式，即加热微球，当达到或接近聚合物的软化温度之前，微球中包封的发泡剂已经气化，并驱动聚合物外壳发生膨胀，从而达到发泡目的。这样发泡的聚合物微球通常被称为热发泡性微球。

目前的聚合物微球中一般采用一种发泡剂或者几种沸点相差很大的混合发泡剂，它们对操作的发泡温度要求得非常苛刻，很容易出现温度低微球发不起来，而温度高微球就胀破掉的情况。因此希望聚合物微球的最佳发泡温度具有较宽的范围，特别是当聚合物微球的发泡和塑料、橡胶和热塑性弹性体等的加工同时进行时更是如此，而且由于不同的聚合物材料具有不同的加工温度，因此聚合物微球最好具有可调节的发泡温度。此外，即使聚合物微球在填充或其他应用之前既已提前发泡，也希望最佳发泡温度有所降低，这不但有利于节约能源，而且通过降低最佳发泡温度，那些软化温度低的可聚合材料也能用于微球的聚合物外壳。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有二元或多元发泡剂的聚合物微球的低压发泡方法，该聚合物微球具有较宽范围且易调节的发泡温度，在低压下可发泡，并且具有较高的发泡倍率及发泡率。

本发明人通过深入研究后发现，通过选择两种或多种沸点差异10～100℃，优选为20～90℃，更优选为30～80℃的组分构成。发泡剂组分并适当选择其含量，使它们在聚合物微球发泡过程中起到协同作用，这种协同作用使发泡剂在其沸点之上产生的压力随温度变化得以缓冲，从而更容易达到或接近聚合物的软化温度，并且在减小外界压力的情况下，发泡剂可以在有较低的发泡温度下气化并驱动聚合物外壳发生膨胀，膨胀驱动力得到大大增强，从而提高了发泡倍率和发泡率。

与传统方法发泡相比，在低压条件下使聚合物微球发泡能够降低其发泡温度，而且能够根据加工条件的变化调变不同的操作温度。

因此，根据本发明，提供一种具有较高发泡倍率的含有二元或多元发泡剂的聚合物微球，并提供一种该聚合物微球的低压发泡方法，其中，所述聚合物微球由聚合物外壳和发泡剂内核构成，聚合物外壳由可聚合单体和交联剂聚合而成，发泡剂由两种或多种沸点差异10～100℃，优选为20～90℃，更优选为30～80℃的组分构成，其特征在于，所述聚合物微球在外界压力小于一个标准大气压，优选0.5～0.8标准大气压的情况下，在温度达到100～180℃，优选110～170℃，更优选120～160℃时开始发泡，形成发泡倍率不小于20倍，优选25～50倍，更优选30～50倍的发泡材料。

所述发泡剂为异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、环戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、异庚烷、正辛烷、异辛烷和石油醚等烃类中的两种或多种。

所述两种或多种发泡剂在微球发泡过程中起到协同作用，使发泡剂在其沸点之上产生的压力随温度变化得以缓冲。这里的协同作用是指两种或多种沸点接近的发泡剂在发泡过程中其产生的内压驱动力随发泡温度而产生比较温和的变化，这点与先前的一种发泡剂或几种沸点相差很大的混合发泡剂不同，它们要求操作的发泡温度非常苛刻，很容易造成温度低微球发不起来，温度高微球就胀破掉。而本发明的协同作用发泡剂操作的发泡温度可以是一个区间，易实现工业化操作，且保持较高的发泡率。

所述可聚合单体包括丙烯腈和/或甲基丙烯腈和与其能共聚的乙烯基单体，丙烯腈占可聚合单体的重量百分含量不小于70％，优选不小于75％，更优选不小于80％。