[发明专利]一种具有UV固化环保型的热膨胀性微球制备方法及其装置

说明书

一种具有UV固化环保型的热膨胀性微球制备方法及其装置，它涉及膨胀性微球制备领域，本发明采用鼓泡悬浮涂覆UV固化工艺，采用微通道反应器(也可以采用管式反应器)，大幅度提高传热传质和分散效率，采用UV固化，不用加热固化，反应速度快，效率高，节省能耗。本发明制备的微球具有性能稳定，对环境不污染，对制品不污染，不影响固化和成型速度等特点。常压发泡、加压发泡均可，都能发泡均匀并且细孔结构理想。本发明应用于热膨胀性微球制备领域。

技术领域

本发明涉及膨胀性微球制备领域，具体涉及一种具有UV固化环保型的热膨胀性微球制备方法及其装置。

背景技术

环保型膨胀性微球一般通过釜式反应器、加热悬浮聚合方法制备。悬浮聚合就是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中而成壳。成熟的制备工艺就是指以水为介质，在分散剂的保护下，通过机械搅拌作用，把单体和发泡剂分散成细小的液滴悬浮在水中，以单体液滴为“微米反应器”，然后引发聚合。在每一个液滴中都含有不饱和单体、发泡剂、热引发剂和交联剂等，当聚合反应开始后，在液滴中形成的聚合物处于外面被水包围，内部被发泡剂和单体分散和溶解，它不溶于水，也不溶于发泡剂，但部分被单体溶解。随着单体的逐渐聚合成聚合物，分散在液滴中聚合物和发泡剂形成相分离倾向于分布在液滴的外围，随着的反应逐渐进行聚合物最终将发泡剂包在中心，从而形成一个核壳结构的微球，而相分离的质量和速度对包裹在微球外面的壳体的均匀度起到了决定作用。

早在20世纪60年代末，陶氏化学的Morehouse和Tetreault利用悬浮型聚合技术，开发了一种包封液态发泡剂的热塑性膨胀微球。从20世纪80年代初开始，瑞典的阿克苏诺贝尔化学品公司和日本的松本公司等少数企业将热膨胀微球的制备技术产业化，随后，热膨胀微球相关的研究不断发展。

在基础研究方面，很多学者针对热膨胀微球的聚合物壳壁组成设计开展了大量卓有成效的研究。Jonsson等人以丙烯腈(AN)、甲基丙烯腈(MAN)为主单体制备热膨胀微球，着重探究了交联剂类型和用量对热膨胀微球发泡温度及其发泡性能的影响。Yasuhiro等人通过向AN/MAN聚合体系添加不同的第三单体方法制备热膨胀微球，着重探究了单体组成与热膨胀微球发泡性能之间的关系。谢贵明等人以偏氯乙烯、AN、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为共聚单体，通过悬浮聚合制备了热膨胀聚合物微球，着重考察了氯化钠、柠檬酸和重铬酸钾等水相添加剂对聚合物微球结构和膨胀性能的影响。刘峰课题组以AN和MMA为主单体，通过添加甲基丙烯酸(MAA)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)等极性共聚单体来合成具有优异发泡性能的高温热膨胀微球。刘金霖在文献《耐热型高温热膨胀微球的制备及其发泡行为研究》、吴明华在《物理发泡微胶囊的研制及其在立体印花中的应用》都有详细研究。

国内外公司对微球的制备生产也申请了很多专利，各种热膨胀性微球的制备方法在CN101827911A、CN104379647B、CN104379647A、CN109503880A、CN104014287B、CN108219182A、CN109575347A、CN108276854A、CN102775550A、CN108912383A、CN102633936A、CN108912384A、CN102775545A等专利中己被披露。

但是上述所有专利及文献报道的制备热膨胀微球的工艺技术都采用“水包油”的技术，即以有机溶剂发泡剂和含双键的不饱和单体制备油相，以水作分散介质，将油相和水相通过快速搅拌或添加无机物稳定剂而保持悬浮状态。乳化成悬浮液后，进行悬浮聚合反应，得到热膨胀性微球。专利CN109575347A中，采用NaHCO₃作为发泡剂，但是NaHCO₃在50℃开始分解，NaHCO₃水溶液20℃开始分解，分解温度比较低，不利于制备高温发泡剂。专利CN104379647B、CN104379647A需要在反应釜中搅拌加热20～80℃，悬浮聚合反应8～20小时，才能制得热膨胀性微球。