具有优异发泡性能的热膨胀微球合成与研究

摘要

热膨胀微球是指聚合物外壳包裹碳氢化合物形成的具有核壳结构的颗粒，由于膨胀后的微球具有质轻、均一的发泡倍率等优点，并在隔热、隔声、减震、减重等方面具有特殊作用，因而在工业中被广泛应用。
　　本文通过悬浮聚合并以氢氧化镁作为主分散剂合成热膨胀微球，采用了偏光显微镜（带热台）、激光粒度仪、红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热仪(DSC)、热机械分析(TMA)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)对得到的微球进行表征。首先初步探究不同单体丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸丁酯(BA)、乙酸乙烯酯(VAc)、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)组合及配比得到的热膨胀微球发泡情况，得出结论:二元体系AN/EMA、AN/MA、AN/BA、AN/GMA得到的微球发泡倍率普遍偏低;三元体系中以AN/MMA/VAc、AN/EMA/MAA为聚合单体可以合成出发泡倍率较大的快速发泡微球;以AN/MA/VAc为聚合单体可以合成出发泡倍率较大的低温热膨胀微球;以AN/MMA/St为聚合单体可以合成出多孔微球。
　　在AN/EMA聚合体系基础上，对比添加不同第三单体MA、BA、MAA、DMAA、GMA得到的微球发泡情况，确定了以MAA作为第三单体合成出快速响应性热膨胀微球。通过实验确定:引发剂用量为单体质量的2.5％、交联剂用量为单体质量的0.44％时得到微球具有更高的发泡探针位移Dmax;正己烷、异辛烷包封量越高，微球越容易凹瘪;在本体系中正己烷、异辛烷包封量在18.5％时微球发泡Dmax最大，微球此时形貌为略微凹瘪状;微球的发泡剂包封量过低时不发泡。
　　本文接着探讨了以AN/MA/VAc为聚合体系在常压下合成出低温热膨胀微球并探究单体用量、交联剂及发泡剂对其的影响。结果表明:合成的热膨胀微球具有较低的发泡温度及较高的发泡Dmax;较高的AN添加量有助于微球具有更大的发泡Dmax，但份数达到8时微球粒径过大、聚合物外壳分相加剧反而对微球发泡不利;MA添加份数低至1时会使聚合物外壳分相加剧并导致微球发泡效果很差;VAc的添加可以明显提高微球发泡Dmax;交联剂用量为0.46％时，微球形貌并不随正己烷量的增加而变化，而当交联剂用量降至0.26％或0时，此时随着正己烷量的增加，微球形貌由凹瘪向球形过渡，发泡剂中添加少量的异辛烷有助于微球具有更高的发泡温度及更大的发泡Dmax。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 热膨胀微球简介

1．2 热膨胀微球研究进展

1．2．1 热膨胀微球合成研究进展

1．2．2 热膨胀微球表面改性研究进展

1．2．3 热膨胀微球应用研究进展

1．3 热膨胀微球形成机理

1．4 热膨胀微球膨胀机理

1．5 影响热膨胀微球的因素

1．5．1 影响微球形貌的因素

1．5．2 影响微球颗粒大小的因素

1．5．3 影响热膨胀微球膨胀能力的因素

1．6 热膨胀微球面临现状与发展趋势

1．7 研究课题的意义和内容

1．7．1 研究课题的意义

1．7．2 本文的主要工作

参考文献

第二章 热膨胀微球聚合体系的选择

2．1 引言

2．1．1 MAN

2．1．2 MMA

2．1．3 VDC

2．1．4 其它单体

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料

2．2．2 仪器设备

2．2．3 合成工艺

2．2．4 表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 二元体系

2．3．2 三元体系

2．4 小结

参考文献

第三章 快速发泡热膨胀微球的合成与研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料

3．2．2 仪器设备

3．2．3 合成工艺

3．2．4 表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同第三单体的的选择对热膨胀微球的影响

3．3．2 引发剂用量(AIBN)的选择对热膨胀微球的影响

3．3．3 交联剂(EGDMA)用量的选择对热膨胀微球的影响

3．3．4 发泡剂对热膨胀微球的影响

3．3．5 与其它反应体系对比

3．4 小结

参考文献

第四章 AN／MA／VAc低温发泡微球的合成与研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要原料

4．2．2 仪器设备

4．2．3 合成工艺

4．2．4 表征方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 单体AN对热膨胀微球的影响

4．3．2 单体MA对热膨胀微球的影响

4．3．3 单体VAc对热膨胀微球的影响

4．3．4 交联剂对热膨胀微球的影响

4．3．5 发泡剂对热膨胀微球的影响

4．4 小结

参考文献

第五章 结论

致谢

攻读学位期间发表和即将发表的论文

发明专利

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