本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱膨脹微球具有良好的物理化學(xué)性能。熱膨脹微球制備的發(fā)泡材料其強(qiáng)度、力學(xué)等性能比單純的氣體發(fā)泡有很大的優(yōu)勢，發(fā)泡材料泡孔均勻、細(xì)膩，力學(xué)性能良好，熱膨脹微球不僅增加了材料的比體積，而且還有質(zhì)輕、絕緣性、消除噪音等優(yōu)點(diǎn)以及改善材料折光性和透明度等光學(xué)性能的特性。被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、飛機(jī)材料和特種材料等行業(yè)。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中，如專利cn104140549.a的發(fā)明專利，涉及低溫?zé)崤蛎浳⑶?。該發(fā)明由不飽和烯屬類單體聚合得到的外殼包裹惰性碳?xì)浠衔铮霾伙柡拖兕悊误w由丙烯腈、丙烯酸酯類和乙酸乙烯酯單體組成，但是芯材選用烷烴類，芯材為低沸點(diǎn)、易揮發(fā)且分子量大于26的低分子烷烴，目前應(yīng)用最多的是石油醚、異辛烷、異戊烷。制備方法為懸浮聚合法。由于低沸點(diǎn)的烷烴在聚合反應(yīng)過程中需要高壓以減少其揮發(fā)，這不僅增加了實(shí)驗(yàn)成本，污染環(huán)境，也存在很大的安全隱患。且懸浮聚合方法試驗(yàn)周期長，操作復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球及其制備方法，熱膨脹微球由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)外殼包裹碳酸氫鈉的乙醇溶液組成，利用簡單易操作的方法－熱誘導(dǎo)相分離方法制備熱膨脹微球,制備的熱膨脹微球直徑在1-6μm左右，起始發(fā)泡溫度為90-130℃，發(fā)泡體積可控，發(fā)泡孔均勻細(xì)膩，制備的熱膨脹微球操作簡單、成本低。
本發(fā)明的一種pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球，由外殼包裹芯材組成，微球直徑在1-6μm，所述外殼為聚甲基丙烯酸甲酯，所述芯材為碳酸氫鈉的乙醇溶液。
上述所述的pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球，所述聚甲基丙烯酸甲酯質(zhì)均分子量優(yōu)選介于5000與20萬之間。聚甲基丙烯酸甲酯質(zhì)均分子小于5000，壁材強(qiáng)度較??；大于20萬在乙醇中溶解度很小。
上述所述的pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球，所述碳酸氫鈉的乙醇溶液，碳酸氫鈉與乙醇質(zhì)量比為0.1–10：100。
本發(fā)明還提供了一種pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球的制備方法，其包括以下步驟：
(1)稱取100質(zhì)量份的乙醇，加入0.1–10質(zhì)量份碳酸氫鈉，得到碳酸氫鈉的乙醇溶液；
(2)稱取0.1-2質(zhì)量份聚甲基丙烯酸甲酯，加入到碳酸氫鈉的乙醇溶液中，升溫至60-70℃，攪拌得到透明的均相液體；
(3)攪拌作用下，將均相液體5分鐘內(nèi)降至0-10℃；時(shí)間過長或溫度過低均不能發(fā)生相分離形成微球；
(4)隨溫度降低，均相液體分成兩相，過濾、洗滌、干燥后得到熱膨脹微球。
本發(fā)明還公開了另一種pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取100質(zhì)量份的乙醇，0.1–10質(zhì)量份碳酸氫鈉，0.1-2質(zhì)量份聚甲基丙烯酸甲酯，60-70℃攪拌溶解得到均相液體；
(2)均相液體迅速降溫，過濾后洗滌干燥得到熱膨脹微球。
上述所述pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球的制備方法中，所述迅速降溫是為5分鐘內(nèi)降至0-10℃。
上述所述pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球的兩種制備方法中，所述過濾采用0.1-0.5μm網(wǎng)(濾膜)過濾。
上述所述pmma包裹nahco3乙醇溶液的熱膨脹微球的兩種制備方法中，所述干燥是在25-35℃干燥1-3h。
本發(fā)明公開了一種熱誘導(dǎo)相分離法制備聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球，由外殼包裹芯材后獲得。
上述任一方案優(yōu)選的是，殼材為聚甲基丙烯酸甲酯，且質(zhì)均分子量介于5000與20萬之間，更優(yōu)選質(zhì)均分子量介于5萬與20萬之間。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述芯材為濃度小于10％的碳酸氫鈉的乙醇溶液。
上述任一方案優(yōu)選的是殼材與芯材的質(zhì)量比小于2％。
本發(fā)明公開了一種熱膨脹微球及其制備方法，熱膨脹微球采用熱誘導(dǎo)相分離法制備，熱誘導(dǎo)相分離方法簡單易操作，制備的熱膨脹微球直徑在1-6μm左右，起始發(fā)泡溫度為90-130℃，發(fā)泡體積可控，發(fā)泡孔均勻細(xì)膩，制備的熱膨脹微球環(huán)保，成本低。
熱誘導(dǎo)相分離法制備聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球，乙醇低溫汽化，屬于汽化發(fā)泡；碳酸氫鈉在較高溫度分解出二氧化碳，屬于氣體發(fā)泡，且碳酸氫鈉的量可以調(diào)節(jié)泡孔大小；乙醇和碳酸氫鈉兩者的共同作用達(dá)到發(fā)泡溫度寬，滿足不同材料的發(fā)泡要求。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例是對于本發(fā)明內(nèi)容的進(jìn)一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實(shí)施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
在三口燒瓶中加入乙醇100g，0.5g碳酸氫鈉，0.5g質(zhì)均分子量為5萬的聚甲基丙烯酸甲酯，65℃水浴攪拌溶解30min，得到均相液體，均相液體迅速轉(zhuǎn)移到5℃的水浴中，攪拌5min降溫至8℃，0.1μm網(wǎng)過濾后，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次，30℃干燥2h，即得聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在3μm左右，發(fā)泡溫度為90℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為4倍。
實(shí)施例2
在三口燒瓶中加入乙醇100g，2g碳酸氫鈉，1g質(zhì)均分子量為10萬的聚甲基丙烯酸甲酯，65℃水浴攪拌溶解30min，得到均相液體，均相液體迅速轉(zhuǎn)移到5℃的水浴中，攪拌5min降溫至6℃，0.1μm網(wǎng)過濾后，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次，30℃干燥2h，即得聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在3μm左右，發(fā)泡溫度110℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為5倍。
實(shí)施例3
在三口燒瓶中加入乙醇100g，3g碳酸氫鈉，0.5g質(zhì)均分子量為18萬的聚甲基丙烯酸甲酯，65℃水浴攪拌溶解30min，得到均相液體，均相液體迅速轉(zhuǎn)移到5℃的水浴中，攪拌5min降溫至6℃，0.1μm網(wǎng)過濾后，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次，30℃干燥2h，即得聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在5μm左右，發(fā)泡溫度130℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為7倍。
實(shí)施例4
(1)稱取100g乙醇，加入0.1g碳酸氫鈉，得到碳酸氫鈉的乙醇溶液；
(2)稱取1.5g聚甲基丙烯酸甲酯，加入到碳酸氫鈉的乙醇溶液中，升溫至65℃，攪拌得到透明的均相液體；
(3)攪拌作用下，將均相液體5分鐘內(nèi)降至6℃；
(4)隨溫度降低，均相液體分成兩相，0.1μm網(wǎng)過濾，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次、30℃干燥2h得到熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在3μm左右，發(fā)泡溫度100℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為5倍。
實(shí)施例5
(1)稱取100g乙醇，加入5g碳酸氫鈉，得到碳酸氫鈉的乙醇溶液；
(2)稱取0.1g聚甲基丙烯酸甲酯，加入到碳酸氫鈉的乙醇溶液中，升溫至65℃，攪拌得到透明的均相液體；
(3)攪拌作用下，將均相液體5分鐘內(nèi)降至6℃；
(4)隨溫度降低，均相液體分成兩相，0.1μm網(wǎng)過濾，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次、28℃干燥2h得到熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在4μm左右，發(fā)泡溫度120℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為5倍。
實(shí)施例6
(1)稱取100g乙醇，加入10g碳酸氫鈉，得到碳酸氫鈉的乙醇溶液；
(2)稱取2g聚甲基丙烯酸甲酯，加入到碳酸氫鈉的乙醇溶液中，升溫至65℃，攪拌得到透明的均相液體；
(3)攪拌作用下，將均相液體5分鐘內(nèi)降至8℃；
(4)隨溫度降低，均相液體分成兩相，0.1μm網(wǎng)過濾，蒸餾水和乙醇分別洗滌一次，32℃干燥2h得到熱膨脹微球。熱膨脹微球直徑在5μm左右，發(fā)泡溫度110℃，聚甲基丙烯酸甲酯包裹碳酸氫鈉乙醇溶液的熱膨脹微球發(fā)泡體積倍率為5倍。