彩色物理髮泡微膠囊和製備方法

2023-05-09 22:06:56 1

專利名稱：彩色物理髮泡微膠囊和製備方法
技術領域：
本發明屬精細化工和新材料領域。利用丙烯腈、甲基丙烯酸酯及分散染料作為形成彩色發泡微膠囊壁材原料，低沸點溶劑為微膠囊芯材原料，通過有限凝集聚合法製備有色物理髮泡微膠囊。這種微膠囊是一種功能高分子材料，特別適用於有色發泡塗層整理工藝及有色發泡立體印花技術場合，也可用於靜電植絨和仿麂皮整理。
背景技術：
發泡微膠囊是一種熱膨脹性微膠囊，它具有熱塑性外殼，內包低沸點有機溶劑。根據不同的用途其直徑一般為5-500μm不等。在受熱時囊心液體(低沸點有機溶劑)迅速氣化產生內壓力，同時囊膜(壁材)受熱軟化，在內壓力的作用下囊膜(壁材)膨脹使體積增大發泡。在壁材熱塑性和芯材氣化所產生的匹配適當時，微球則表現出良好的膨脹性能。膨脹後的微膠囊應具有相對的形態穩定性，冷卻後不至於回縮。在紡織印花時採用適當的粘合劑、顏料等與該微球混合就形成發泡印花漿。印製、乾燥之後，再經一定溫度的熱處理，微膠囊膨脹導致花紋增高形成立體感、絨繡感很強的圖案，具有特別的裝飾作用。一般的物理髮泡微膠囊形成後為乳白色粉末，發泡後基本仍舊呈現乳白色，若在製備過程中加入分散染料形成有色物理髮泡微膠囊，則發泡後可以呈現顏色，解決了發泡過程與上色過程分開操作所導致的白芯現象。此方面技術未見國內外相關報導。相關原理(1)製備原理由水、分散劑、穩定劑及添加劑組成的水相及由單體、發泡劑、引發劑、著色劑組成的油相，兩者相混合後經強烈的攪拌作用，形成水包油型分散體系，油相液滴直徑2-30um，並保持一定穩定性。水相中組成成分可以抑制油相單體在水相中的溶解和聚合。
當溫度升至引發劑的分解溫度後，分解生成的游離基引發單體聚合。此前，單體、引發劑、發泡劑、著色劑是互溶而形成均一體系。隨著聚合反應的進行，聚合物不溶於發泡劑而沉析出來，而此時它對分散染料有一定吸附作用。聚合物吸附油相著色劑，不斷在油水界面沉積，形成壁層，而發泡劑作為芯材被包圍起來，最終形成有色物理髮泡微膠囊。
(2)發泡原理經加熱後，有色物理髮泡微膠囊內低沸點溶劑汽化，推動熱朔性壁殼向外膨脹，微膠囊發泡。冷卻後，膨脹了的壁殼仍能保持一定強度，使其形狀不收縮，產生彩色立體效果。

發明內容
本發明目的是提供一種彩色物理髮泡微膠囊。
本發明的目的還提供一種上述彩色物理髮泡微膠囊的製備方法。
本發明是利用採用乙烯類單體(例如苯乙烯，丙烯睛，偏氯乙烯，氯乙烯)、丙烯酸酯衍生物(例如甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸戊酯)及分散染料(偶氮類分散染料，蒽醌類分散染料或雜環類分散染料)作為形成有色發泡微膠囊壁材原料，低沸點溶劑(例如丁烷，正戊烷，新戊烷，2-甲基丁烷，正己烷，正庚烷等)為微膠囊芯材原料，通過有限凝集聚合法原位著色來獲得各種色彩的有色物理髮泡微膠囊。
該微膠囊通常為10～30μm本發明的具體製備方法如下(1)配料聚合體系由單體分散相(簡稱油相)和水連續相(簡稱水相)組成。由上述物質重量比組成水相蒸餾水500-800，氯化鈉150-250，超細固體分散劑(白碳黑或Mg(OH)2膠體或輕質碳酸鈣)90-120，水溶性聚合物分散劑(如聚乙烯醇1788；K值分別為12，17，20，25，30的聚乙烯吡咯烷酮；酸值分別為75，105，135，185的己二酸與二乙醇胺之縮聚物)1-5，陰離子表面活性劑(例如十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉)1-5，氧化劑(例如重鉻酸鉀，雙氧水)0.15-0.4，並用濃鹽酸溶液調節pH值到3-4。
油相乙烯類單體(例如苯乙烯，丙烯睛，偏氯乙烯，氯乙烯)100-150，丙烯酸酯衍生物(例如甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸戊酯)15-40，低沸點溶劑(例如丁烷，正戊烷，新戊烷，2-甲基丁烷，正己烷，正庚烷等)15-40，引發劑(偶氮二異丁腈或過氧化苯甲醯)1-2，分散染料(偶氮類分散染料，蒽醌類分散染料或雜環類分散染料)0.01-0.5。
(2)乳化將水相、油相搖勻後分別置於冰水和冷卻液循環泵內(0℃～-10℃)冷卻20～30分鐘。然後將兩相混合均勻，用高剪切混合乳化機以1000-5000轉/分鐘的轉速混合乳化10-30分鐘左右，得到均勻的懸浮液。
(3)反應將乳化好的體系加入到帶有攪拌器的高壓反應釜內，迅速封上蓋子，固定好，充入氮氣，調節攪拌器轉速到200～400轉/分鐘，程序升溫到40℃後再放慢升溫速度，直至50℃，保溫半小時後再升溫到55℃，又保溫半小時，然後控制溫度在58℃左右反應8-30小時，後將體系降溫至30℃左右，卸壓、出料，洗滌，抽濾，乾燥、過篩。
其中，乙烯類單體、丙烯酸酯系列及分散染料決定了此工藝所形成壁層的物理結構強度及發泡性能；分散染料有時會對微膠囊壁材產生增朔作用，降低膠囊的最低發泡溫度；不同的低沸點溶劑芯材物質對微膠囊最低發泡溫度起了主要作用。
此工藝的優點是製備物理髮泡微膠囊時進行原位著色，一般製備好的有色物理髮泡微膠囊顏色與分散染料的顏色基本一致，發泡後可以形成特定的顏色，增加了色彩的鮮豔度，還可製備特殊混色效果的發泡製品，改善了常規物理髮泡微膠囊發泡後呈現白色或灰暗顏色的缺點。此法製備的有色物理髮泡微膠囊的粒徑主要集中在10-50μm，尤其集中在20-30μm。
此工藝的優點是對物理髮泡微膠囊進行著色，或發泡後形成特定的彩色圖案，改善了常規物理髮泡膠囊發泡後呈現白色或灰暗顏色的缺點。
具體實施例方式實施例1 彩色物理髮泡微膠囊的製備(1)水相重量比蒸餾水700，氯化鈉200，15％的白碳黑100，酸值為105的己二酸與二乙醇胺縮聚物5，十二烷基磺酸鈉2，重鉻酸鉀0.25，並用濃鹽酸溶液調節pH值到3-4。油相重量比依次加入丙烯腈123，甲基丙烯酸甲酯23，分散紅1#0.2，低沸點溶劑正戊烷22，引發劑偶氮二異丁腈1份。
(2)將水相、油相搖勻後分別置於冰水和冷卻液循環泵內(-8℃)冷卻20～30分鐘。然後將兩相混合均勻，用高剪切混合乳化機以2500轉/分鐘的轉速混合乳化10-30分鐘左右，得到均勻的懸浮液。
(3)反應將乳化好的體系加入到帶有攪拌器的高壓反應釜內，迅速封上蓋子，固定好，充入氮氣，施加一定初壓0.35MPa。調節攪拌器轉速到300轉/分鐘，程序升溫到40℃後再放慢升溫速度，直至50℃，保溫半小時後再升溫到55℃，又保溫半小時，然後控制溫度在58℃左右反應24小時，後將體系降溫至30℃左右，卸壓、出料，洗滌，抽濾，乾燥、過篩。

注芯材為正戊烷，分散綠是由分散蘭E-4R與分散黃E-2G按1∶1的比例配成的。
分散紅1#(偶氮類分散染料)分散黃E-2G，分散蘭E-4R(蒽醌類分散染料)。
權利要求
1.一種彩色物理髮泡微膠囊，其特徵是乙烯類單體和丙烯酸酯衍生物的聚合物和分散染料為壁材和低沸點溶劑為芯材的彩色物理髮泡微膠囊。
2.如權利要求1所述的彩色物理髮泡微膠囊的製備方法，其特徵是通過下述方法製備(1)將蒸餾水、氯化鈉、超細固體分散劑、水溶性聚合物分散劑、陰離子表面活性劑、氧化劑按下述重量比混合500-800∶150-250∶90-120∶1-5∶1-5∶0.15-0.4，用濃鹽酸調節混合液至pH3-4製成水相；將乙烯類單體、丙烯酸酯衍生物、低沸點溶劑、引發劑和分散染料按下述重量比混合成油相100-150∶15-40∶15-40∶1-2∶0.01-0.5；(2)將上述水相和油相混合乳化成懸乳液，在氮氣保護下和室溫至60℃反應20-30小時，反應物經洗滌、過濾、乾燥和過篩；所述的超細固體分散劑是白碳黑、輕質碳酸鈣或氫氧化鎂膠體；所述的水溶性聚合物分散劑是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或乙二酸與二乙醇胺之縮聚物；所述的陰離子表面活性劑是十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉；所述的氧化劑是重鉻酸鉀或雙氧水；所述的丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸戊酯；所述的低沸點溶劑是丁烷、正戊烷、新戊烷、α-甲基丁烷、正己烷或正庚烷；所述的引發劑是偶氮二異丁腈或過氧化苯甲醯；所述的分散染料是偶氮類分散染料、蒽醌類分散染料或雜環類分散染料。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵是所述的乳化是將所述的水相和油相在冰或冷卻循環泵內冷卻20-30分鐘，用乳化機混合乳化10-30分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種彩色物理髮泡微膠囊和製備方法。系由乙烯類單體和丙烯酸酯衍生物的聚合物和分散染料作為微膠囊壁材和低沸點溶劑為芯材的彩色物理髮泡微膠囊。通過有限凝集聚合法製得。
文檔編號B01J13/06GK1586707SQ200410052920
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月16日 優先權日2004年7月16日
發明者羅豔, 呂學坤, 吳偉龍, 陳水林 申請人:東華大學