技术领域

本发明涉及一种热膨胀性微球、 其制备方法和应用。 更具体地说， 本发明涉 及一种发泡性能改善的热膨胀性微球、 其制备方法、 由其制得的空心微球以及 含有该热膨胀性微球和 /或空心微球的组合物及成型制品。 背景技术

热膨胀性微球一般通过悬浮聚合方法制备。悬 浮聚合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如水 中而形成壳。 壳以其内包裹发泡 剂的薄层形式形成。 在悬浮聚合工艺中， 发泡剂和包括可聚合单体的可聚合化 合物通过连续搅拌或添加诸如氢氧化镁或胶体 二氧化硅等稳定剂而保持悬浮状 态。 经过悬浮聚合， 聚合物能够形成球形。

在此类微球中，发泡剂通常是沸点温度不高于 热塑性聚合物壳软化温度的液 体。 一旦加热， 发泡剂蒸发而增加内压， 与此同时， 壳体软化， 从而导致该微球 显著的膨胀。 膨胀开始时的温度被称为 τ ， 而达到最大膨胀时的温度被称为 τ最大。 热膨胀性微球以各种形式， 例如以干燥的自由流动颗粒， 水性浆料或者部 分脱水的湿饼的形式销售。

各种热膨胀性效球的制备方法在 US3615972、 US3945956, EP486080, US5536756、 US6235800, US6235394, US6509384和 CN101827911A等专利中 已被披露。 例如， CN101827911A公开了一种热膨胀性微球， 所述热膨胀性微球 各自包含热塑性树脂的壳和包封在所述壳中的 核材料， 并且具有在 1至 100微 米范围内的平均粒度； 其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性树 脂的软化 点的发泡剂和沸点高于所述热塑性树脂的所述 软化点的气体迁移抑制剂， 所述 气体迁移抑制剂的重量比是所述核材料的至少 1重量％并且低于 30重量％。 i 文献的特点在于采用的气体迁移抑制剂的沸点 高于热塑性树脂软化点， 从而一 方面避免气体迁移抑制剂起发泡而非气体迁移 抑制剂的作用， 另一方面防止当 热膨胀性微球在其热膨胀之前经历热历史时， 发泡剂通过壳从微球迁移出。

但是根据以上方法制得的微球的发泡性能还有 待提高，比如发泡倍率还不够 大， 难以满足某些需要较大发泡倍率的应用需要。 因此， 需要制备发泡倍率更 大的热膨胀性微球。 发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高发泡倍率的 热膨胀性微球。

为了解决上述问题， 本发明的发明人进行了深入细致的研究， 结果出人意 料地发现， 采用一种特定的发泡剂组合可以有利地提高微 球的发泡倍率。

由此， 本发明的第一个方面提供了一种热膨胀性微球 ， 所述热膨胀性微球 各自包含热塑性树脂的壳和包封在所述壳中的 核材料， 其中所述核材料包含沸 点不高于所述热塑性树脂的软化点的第一发泡 剂和沸点不高于所述热塑性树脂 的软化点的第二发泡剂， 所述第二发泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化 合物。

本发明的第二个方面提供了一种热膨胀性微球 的制备方法， 所述方法包括 如下步骤：

(a)提供含有所述第一发泡剂、任选的至少一部 分第二发泡剂和烯属不饱和 单体组分的油相， 所述烯属不饱和单体组分用于聚合形成所述热 塑性树脂的壳；

(b)提供含有水性分散介质和尚未进入油相的 所述第二发泡剂的水相；

(c)将水相和油相乳化成悬浮液后，进行悬浮聚 合反应，得到热膨胀性微球。 本发明的第三个方面提供了一种通过将本发明 第一个方面的热膨胀性微球 热膨胀制备的空心微球。

本发明的第四个方面提供了一种组合物， 所述组合物包含除二烯橡胶之外 的基本组分和本发明第一个方面的热膨胀性微 球和 /或第三个方面的空心微球。

本发明的第五个方面提供了一种成型产品， 该成型产品通过对本发明第四 个方面的组合物]¾予形^ 而制备。

本发明通过在悬浮聚合法制备热膨胀性微球过 程中加入沸点不高于热塑性 树脂的壳的软化点的醇作为发泡剂的一部分， 并且与传统的发泡剂例如亲油性 的碳氢化合物结合使用， 出人意料地获得了发泡性能优异尤其是发泡倍 率较高 的热膨胀性微球。 此外， 本发明人出人意料地发现， 通过引入沸点不高于热塑 性树脂的壳的软化点的醇类与传统发泡剂 （例如碳氢化合物发泡剂）一起作为 发泡剂使用不仅可以增加发泡倍率， 而且形成了更均匀的微球壳体， 使得微球 发泡时的耐温性（比如膨胀开始温度和最大膨 胀温度）得以保持或改善。 附图说明

图 1是本发明实施例 A1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片； 图 2是本发明实施例 A2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片； 图 3是本发明比较例 B1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片； 图 4是本发明比较例 B2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 具体实施方式

本发明中， 除非特别指明， 术语 "核材料" 是指包封在热膨胀性微球的热 塑性树脂壳内部的材料。 本发明提供了一种热膨胀性微球， 所述热膨胀性微球各自包含热塑性树脂 的壳和包封在所述壳中的核材料， 其中所述核材料包含沸点不高于所述热塑性 树脂的软化点的第一发泡剂和沸点不高于所述 热塑性树脂的软化点的第二发泡 剂， 所述第二发泡剂为不同于第一发泡剂的醇类化 合物。

热塑性树脂可以由可聚合组分聚合得到。 可聚合组分在聚合引发剂存在下 聚合， 可以转变成构成热膨胀性微球的壳的热塑性树 脂。 可聚合组分必须包含 单体组分并且任选含有交联剂。

单体组分包括通常称作具有一个可聚合双键的 可（自由基）聚合单体的那 些， 并且包括但不具体限于， 例如：

腈类单体， 包括但不限于丙烯腈、 2-曱基 -2-丙晞腈、 2-氯丙烯腈、 2-乙氧基 丙烯腈、 反式 -1,2-二氰基乙烯、 富马腈和 2-丁烯腈。

(甲基） 丙烯酸酯类单体， 包括但不限于（曱基）丙烯酸甲酯、 （甲基）丙 烯酸乙酯、 （曱基）丙烯酸丙酯、（曱基）丙烯酸丁酯、 （曱基）丙烯酸异冰片酯、 (曱基） 丙烯酸环己酯、 （曱基） 丙烯酸正辛酯、 （曱基） 丙烯酸十二烷酯、 （甲 基）丙烯酸 2-乙基己酯、（甲基）丙烯酸十八烷酯、 (曱基）丙烯酸 2-氯乙酯、 (甲 基） 丙烯酸苯酯、 （曱基） 丙烯酸 2-羟基丙酯、 （甲基） 丙烯酸羟乙酯和（曱基） 丙烯酸缩水甘油酯。

(曱基） 丙烯酰胺类， 包括但不限于丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 N，N-二 曱基丙烯酰胺、 Ν,Ν-二乙基丙烯酰胺和 N-羟曱基丙烯酰胺。

含羧基类单体， 包括但不限于丙烯酸、 甲基丙烯酸、 衣康酸、 马来酸、 富 马酸和柠康酸。

乙烯基卤化物， 包括但不限于 1，1-二氯乙烯和 1,2-二氯乙烯。

可以将这些可自由基聚合单体中的一种或至少 两种的组合用作构成可聚合 组分的组分。 可聚合组分应当优选含有至少一种可自由基聚 合单体， 更优选同 时含有腈类单体和（甲基） 丙烯酸酯类单体。

根据某些优选的实施方案，所述热塑性树脂通 过聚合烯属不饱和单体组分制 备， 并且按所述烯属不饱和单体组分的总重量为 100重量％计， 所述烯属不饱和 单体组分含有：

腈类 30~90 wt%;

(曱基） 丙烯酸酯类 10-70 wt%;

(曱基） 丙烯酰胺类 0-10 wt%;

含羧基类单体 0〜40 wt%;

乙烯基 ι¾化物 0〜50 wt%;

乙酸乙烯酯 0-20 wt%; 和

乙烯基吡啶 0-10 wt%。 核材料包括沸点不高于热塑性树脂的软化点的 第一发泡剂和沸点不高于热 塑性树脂的软化点的第二发泡剂 （醇类发泡剂）， 优选核材料由第一发泡剂和第 二发泡剂组成。

适合用作本发明第一发泡剂的发泡剂没有具体 限制， 只要它是沸点不高于 热塑性树脂的软化点的物质即可， 并且包括， 例如 C1-C12烃和它们的鹵化物， 具有醚结构并且不含氯和溴原子的 C2-C10氟化物，四烷基硅烷和热分解而产生 气体的化合物。 可以使用这些发泡剂中的一种或至少两种的组 合。

C1-C12烃的实例是丙烷， 环丙烷， 丙烯， 丁炕， 正丁烷， 异丁烷， 环丁烷， 正戊烷， 环戊烷， 异戊烷， 新戊烷， 正己烷， 异己烷， 环己烷， 庚烷， 环庚烷, 辛烷， 异辛烷， 环辛烷， 2-曱基戊烷， 2,2-二曱基丁烷和石油醚。 这些烃可以具 有任何直链、 支链或脂环族结构， 并且优选脂族烃。 其中更优选含有 3~10个碳 原子的烃类或 代烃类化合物。

热分解而产生气体的化合物包括例如， 偶氮二曱酰胺， Ν,Ν'-二亚硝基五亚 甲基四胺和 4，4，-氧双 (苯磺酰肼）。

所述第一发泡剂的沸点优选为 -30〜15(TC , 更优选 -20~100Ό。 沸点低于优选 范围的第一发泡剂可能不被充分包封在微球中 ， 并且可能使得得到的微球易受 热历史影响， 从而降低它们的膨胀性能。 另一方面， 沸点高于优选范围的发泡 剂可能不容易在微球中气化， 从而降低它们的膨胀性能。

适合用作本发明第二发泡剂的醇类发泡剂没有 具体限制， 但是它必须是沸 点不高于热塑性树脂的软化点的物质。 所述醇类发泡剂一般是沸点温度不高于 热塑性聚合物壳软化温度的液体， 优选为具有 3〜8个碳原子的醇类化合物， 具 体例子包括但不限于甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇、 异丁醇、 叔丁醇、 正 戊醇、 异戊醇、 新戊醇、 正己醇、 异己醇、 新己醇、 庚醇、 异庚醇、 辛醇、 异 辛醇的至少一种。 其中， 优选甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇、 异丁醇、 叔 丁醇、 正戊醇、 异戊醇、 新戊醇、 正己醇、 异己醇、 新己醇、 庚醇、 异庚醇、 辛醇、 环己醇、 和异辛醇中的至少一种， 更优选甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 叔丁醇、 2-丁醇中的至少一种。 其中， 乙醇由于价格低廉， 几乎无毒， 是少数能 被食用的化工品因此最为优选。

所述醇类化合物的沸点优选低于 150摄氏度， 更优选低于 100摄氏度。 所述 醇类发泡剂的沸点的范围优选为 40〜： 150°C， 更优选 50~100°C。 沸点低于或高于 优选范围的醇类发泡剂难以发挥本发明期望达 到的效果， 难以得到高的膨胀性 能。 醇类化合物可以在油相或者水相或者两相中同 时加入。

所述醇类化合物在核材料中的含量为所述核材 料总重量的 0.1wt%- 99wt%, 优选 0.2wt%-70wt%, 更优选 lwt%-60wt%， 进一步优选 5wt%- 50wt%， 最优选 10wt%-40wt%。

本发明还提供了一种用于制备如上所述的热膨 胀性微球的方法， 所述方法 包括如下步骤：

(a)提供含有所述第一发泡剂、任选的至少一部 分所述第二发泡剂和可聚合 组分（其含有烯属不饱和单体） 的油相， 所述可聚合组分用于聚合形成所述热 塑性树脂的壳；

(b)提供含有水性分散介质和尚未进入油相的所 述第二发泡剂的水相；

(c)将水相和油相乳化成悬浮液后，进行悬浮 聚合反应，得到热膨胀性微球。 步骤 (c)中悬浮聚合反应温度可以为 40°C〜100°C , 进而优选 45°C〜90°C , 特 別优选 50°C~85°C; 聚合反应压力可以为 0〜5.0MPa， 优选 0.1〜3.0MPa, 特别优 选 0.2~2.0MPa.

根据某些更为优选的实施方案， 本发明方法包括如下步骤：

(al)将烯属不饱和单体组分、 任选的交联剂、 任选的引发剂、 和第一发泡 剂以及任选的至少一部分第二发泡剂混合制得 悬浮聚合的油相；

(bl)将尚未进入油相的所述第二发泡剂、 分散介质、 任选的分散稳定剂、 和任选的分散稳定助剂混合， 制得悬浮聚合的水相； 和

(cl)将水相和油相乳化成悬浮液后， 在 20~80°C悬浮聚合反应 8~20小时， 制得热膨胀性微球。

步骤 (cl)中还可以包括在悬浮聚合反应之后再次引� �聚合的步骤。 优选地， 上述步骤 (cl)中悬浮液中各组分重量配比可以如下：

烯属不饱和单体 100份

第一发泡剂 10〜60份， 优选 15 50份 第二发泡剂 （醇类发泡剂） 1-20份， 优选 5-15份

引发剂 0.01 份

交联剂 0.05〜5份

分散稳定剂 0.1~20份， 优选 1〜20份

分散稳定助剂 0.001〜2份

分散介质 100 1000份。

交联剂并不是必须的， 其种类也没有具体限制。 其实例包括但不限于二乙 烯基苯、 乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、 二乙二醇二曱基丙烯酸酯、 三乙二醇二曱基 丙烯酸酯、 1,3-丙二醇二曱基丙烯酸酯、 1，4-丁二醇二曱基丙烯酸酯、 1,6-己二醇 二甲基丙烯酸酯、 二曱基丙烯酸甘油酯、 1,3-丁二醇二曱基丙烯酸酯、 新戊二醇 二曱基丙烯酸酯、 1，10-癸二醇二曱基丙烯酸酯、 三曱基丙烯酸季戊四醇酯、 四 曱基丙烯酸季戊四醇酯、 欢季戊四醇六甲基丙烯酸酯、 甲基丙烯酸烯丙酯、 三 羟甲基丙烷三曱基丙烯酸酯、聚乙二醇（200 )二曱基丙烯酸酯、聚乙二醇（400 ) 二曱基丙烯酸酯、 聚乙二醇（600 )二曱基丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯、 三烯 丙基异氰脲酸酯、 二乙烯基醚、 乙二醇二乙烯基醚、 二乙二醇二乙烯基醚、 三 乙二醇二乙烯基醚和四乙二醇二乙烯基醚。 其中， 更优选三甲基丙烯酸季戊四 醇酯、 双季戊四醇六曱基丙烯酸酯、 曱基丙烯酸烯丙酯、 三羟曱基丙烷三曱基 丙烯酸酯、 三烯丙基异氰酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯。

若所述交联剂为三官能团化合物， 交联剂用量可以为烯属不饱和单体的 0.01〜2wt%, 若所述交联剂为二官能团化合物， 交联剂用量可以为烯属不饱和单 体的 0.1~3wt%。

引发剂并不是必须的。 但是， 在本发明的制备方法中， 优选在聚合引发剂 存在下聚合可聚合组分。 引发剂的种类没有具体限制。 适用于本发明的引发剂 的例子包括但不限于过氧化二碳酸双十六烷基 酯、 双 (4-叔丁基环己基)过氧化二 碳酸酯、 过氧化二辛酸、 过氧化二苯曱酸、 过氧化二月桂酸、 过氧化二癸酸、 叔丁基过乙酸酯、 叔丁基过月桂酸酯、 叔丁基过氧化苯甲酸酯、 氢过氧化叔丁 基、氢过氧化枯烯、 乙基过氧化枯烯、二异丙基羟基二羧酸酯、 2，2，-偶氮双 ((2，4- 二曱基戊腈)、 2,2，-偶氮双 (异丁腈)、 1，Γ-偶氮汉 (环己烷- 1-腈)、 二曱基 2,2, -偶 氮双 (2-甲基丙酸酯)或 2，2'-偶氮双 [2-甲基 -Ν-(2-羟乙基) -丙酰胺]。

引发剂的量没有具体限制并且相对于 100重量份的单体组分， 应当优选在 0.1至 8重量份的范围内， 更优选 0.2-4， 进一步优选 0.4-2。

本发明中 , 也可以采用辐射引发聚合方法进行所述悬浮聚 合。

在本发明中， 水性分散介质主要包含用于分散包含可聚合组 分和发泡剂的 油性混合物的水， 优选离子交换水（去离子水）。 水性分散介质的量没有具体限 制，但是相对于 100重量份的可聚合组分，优选在 100至 1100重量份的范围内。

本发明中， 可以采用分散稳定剂。 所述分散稳定剂的例子包括但不限于： 胶体二氧化硅、 胶体碳酸钙、 氢氧化镁、 磷酸钙、 氢氧化铝、 氢氧化铁、 硫酸 钙、 硫酸钠、 草酸钙、 碳酸钙、 碳酸钡、 碳酸镁或氧化铝溶胶。 所述分散稳定 剂的另外一些例子包括但不限于： 淀粉、 甲基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、 羧 基曱纤维素、 胶琼脂、 胶体二氧化硅、 胶体粘土或铝或铁的氧化物或氢氧化物， 并且分散介质的 ρΗ值控制在卜 6， 优选 3~5。 所述分散稳定剂选自 Ca、 Mg、 Ba、 Zn、 Ni和 Mn的盐、 氧化物或氢氧化物时， 分散介质的 pH值优选控制在 5-12, 更优选 6~10。

根据某些更为优选的实施方案， 所述分散稳定剂选自磷酸钙、 碳酸 、 氢 氧化镁、 氧化镁、 硫酸钡、 草酸 ， 和锌、 镍或锰的氢氧化物中的至少一种。

本发明中还可以采用分散稳定助剂 , 所述分散稳定助剂的例子包括但不限 于：

高分子型的分散稳定助剂， 包括但不限于二乙醇胺与脂肪族二羧酸的缩合 生成物、 明胶、 聚乙烯吡咯烷酮、 甲基纤维素、 聚环氧乙垸和聚乙烯醇；

阳离子表面活性剂， 包括但不限于氯化烷基三曱基銨和氯化二炕基 二甲基 镇；

阴离子表面活性剂， 包括但不限于烷基¾酸钠；

两性离子表面活性剂， 包括但不限于烷基二甲基氳基醋酸甜菜碱和烷 基二 羟基乙基氨基醋酸甜菜碱。

进一步， 所述水相还可以包括游离基抑制剂， 以抑制聚合中的凝聚微球的 产生， 所述游离基抑制剂选自亚硝酸纳、 亚硝酸钾等亚硝酸碱金属盐、 重铬酸 铵、 重格酸钠、 重铬酸鉀等重铬酸盐、 氯化亚锡、 氯化锡、 氯化亚铁、 氯化铁、 硫酸亚铁、 水溶性抗坏血酸类及其衍生物中的一种或一种 以上， 优选亚硝酸钠、 亚硝酸钾等亚硝酸碱金属盐； 相对 100重量份烯属不饱和单体重量， 游离基抑 制剂用量为 0.0001~1重量份， 优选 0.0003~0.1重量份；

进一步， 所述水相还可以包括电解质， 电解质选自氯化锂、 氯化钠、 氯化 钾、 氯化镁、 氯化钙、 碳酸氢钠、 硫酸锂、 硫酸钠、 硫酸钾、 硫酸镁、 硫酸按、 碳酸钠或安息香酸； 相对于 100重量份分散介质， 电解质用量为 0.1~50重量份。

进一步， 所述油相和水相的乳化方法可以通过均质混合 器、 均质分散机等 搅拌法、 使用静力混合器等静止分散法、 膜乳化法、 超声波分散法或微通道法 等分散方法进行。

本发明中采用悬浮聚合法制备热膨胀性微球。 所谓悬浮聚合法， 例如， 是 指以水为介质， 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， 然后引发聚合。 在每一个液滴中含有单体， 发泡剂， 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。

本发明的发明人发现， 通过加入醇类发泡剂作为第二发泡剂并与其它 发泡 剂组合使用， 可以得到均匀的壳体。 虽然不愿意受任何理论束缚， 本发明的发 明人认为， 可能是因为较高极性的醇类发泡剂与较低极性 的传统发泡剂 （如碳 氢化合物发泡剂） 的组合有助于很好地控制聚合物与发泡剂和未 反应单体的相 分离的质量和速度。

具体而言， 在传统商品化的发泡微球生产中发泡剂都是用 碳氢化合物， 但 极性都不够高， 特別是一些直链碳氢化合物如正丁烷， 正戊烷和正辛烷等。 虽 然异丁烷， 异戊烷和异辛烷等碳氢化合物含有一个叔碳结 构从而极性相对较高， 但事实表明， 单独采用这些发泡剂， 依然无法得到良好的相分离。

本发明引入了部分醇类作为发泡剂， 由于醇类含有羟基， 使得发泡剂的极 性显著提高。 由于醇类是水溶性的， 本发明例如利用盐析作用， 使得醇类转入 油相液滴， 通过气相色谱测定， 在油相中的醇类转入量超过 95%, 而留在水相 中的醇类小于 5%。 优选地， 在水相中加入分散稳定剂和分散稳定助剂， 优选盐 类物质， 可以实现上述盐析作用。

本发明引入的醇类可与碳氢化合物发泡剂一起 发泡以增加发泡倍率， 由于 可形成更均匀的微球壳体， 使得微球的发泡倍率比在市场上已商品化的传 统发 泡微球更高， 同时维持或者改善了微球的耐温性。 另一方面， 醇类化合物尤其是乙醇的价格低廉， 可以使得热膨胀性微球的 成本大为降低。

本发明制备热膨胀性微球的方法还可以包括： 将浆料状热膨胀性微球经脱 水得湿滤饼状热膨胀性微球或经洗涂、 脱水和干燥得分散体型热膨胀性微球， 所述脱水方法包括床滤、 压滤、 叶滤、 转滤、 带滤或离心分离， 所述干燥方法 包括喷雾干燥、 支架干燥、 隧道千燥、 旋转干燥、 转鼓干燥、 通风干燥、 涡轮 支架干燥、 圆盘干燥或流化床千燥。

进一步， 所述制备方法还可以包括热膨胀性微球的表面 改性， 通过热膨胀 性微球和表面改性剂的混合， 表面改性剂吸附于热膨胀性微球外表面， 进而提 高其在分散性和流动性。 所述表面改性剂没有具体限制， 其实例包括但不限于 硬脂酸镁、 硬脂酸钙、 硬脂酸锌、 硬脂酸钡、 硬脂酸锂等金属皂类、 聚乙烯蜡、 月桂酸酸胺、 肉豆寇酸酰胺、 棕搁酸酰胺、 硬脂酰胺、 硬化蓖麻油等合成蜡类、 聚丙烯酰胺、 聚酰亚胺、 尼龙、 聚甲基丙烯酸曱醋、 聚乙烯、 聚四氟乙烯等树 脂粉体、 滑石、 云母、 膨润土、 絹云母、 炭黑、 二^ <化铝、 二 A化钨、 氟化石 墨、 氟化钙、 氮化硼、 二氧化硅、 氧化铝、 云母、 碳酸钙、 氢氧化钙、 磷酸钙、 氢氧化镁、 磷酸镁、 硫酸钡、 二氧化钦、 氧化锌、 陶瓷珠、 玻璃珠、 水晶珠等 层状结构无机改性剂。

进一步， 所述表面改性剂平均粒径可以为热膨胀性微球 的平均粒径的 1/10 以下， 所述表面改性剂平均粒径是指一次粒子的平均 粒径。

进一步，所述 100重量份热膨胀性微球表面可以附着 0.1〜95wt%的表面改性 剂， 优选为 0.5~60wt%, 特别优选为 5~50wt%, 最优选为 8~30wt%；

进一步， 混合方法可以使用具备容器和搅拌桨的装置进 行或使用粉体混合 机例如带状叶片型混合机、 垂直螺旋型混合机等能够进行摇动或搅拌的粉 体混 合机； 另外， 也可以使用近年来通过组合搅拌装置的效率更 高的多功能粉体混 合机即超级混合机和高速混合机、 SV混合机等；

进一步， 所述热膨胀微球的聚合物壳的玻璃化转变温度 优选 50〜190°C , 最 优选 70〜160°C ;

进一步， 所述热膨胀微球的 优选 60~20CTC，最优选 80~160°C , 可膨胀 球的 T ^优选 100〜240°C , 最优选 120〜220°C。

本发明热膨胀性微球的平均粒度优选为 5-50微米， 其粒径分布为：

Span在 0.8-1.5范围内， 其中 Span为粒径分布宽窄的指数， 按照如下公式计 算：

Span=D ₅ o/(D ₉ o-D ₁₀ )

其中 D10是数均在 10%的粒径大小， D50是数均在 50%的粒径大小， D90 为数均在 90%的粒径大小。

本发明热膨胀性微球的最大发泡倍率为 30- 500倍。 最大发泡倍率是按照如 下方法计算的。

( 1 ) 密度计算方法

发泡最小密度是根据发泡剂的静态机械热分析 （即 TMA )测试计算所得。 TMA为美国沃特斯公司的 Q400系列， 计算公式如下：

p =m/V

其中， m为所称取的发泡剂的质量

' V为发泡达到最大高度时的体积

V= V坩埚 =S*h= 7i r2*h

其中 h为 TMA探头的位移

(1 )(2)合并可得 p =m/V=m/ ( π r2*h ) 用游标卡尺测的坩埚的内半径约为 3.4mm,高度单位为 mm,质量单位为 mg,综上 发泡密度的计算公式如下：

p =m/V=m/ ( 36.3*h ), 单位为 mg/mm ³ ,换算可得国际单位即 Kg/m ³

( 2 )发泡倍率的计算

最大发泡倍率 = p J p _max , 其中 p。为未发泡的热膨胀性微球的密度， p _max 为发泡达到最大高度时的热膨胀性微球的密度 。

本发明的热膨胀性微球可以用来制备热膨胀微 球（空心微球）。 热膨胀微球 (空心微球）通过加热和膨胀本发明的热膨胀� �微球和 /或在本发明的制备方法 中制备的热膨胀性微球来制备。 用于空心微球的制备方法没有具体限制， 并且 采用干法加热-膨胀方法或湿法加热 -膨胀方法。 干法加热-膨胀方法例如描述于 JP A 2006-213930或 JP A 2006-96963中， 湿法加热-膨胀方法例如描述于 JP A 62-201231中。

中空微粒的平均粒径可以根据它们的应用而自 由地设计。 因此没有具体限 制。 平均粒径应当优选在 1至 1000微米的范围内， 更优选 5至 800微米， 并且 进一步更优选 10至 500微米。

本发明还提供了一种組合物， 其包含基体組分和热膨胀性微球和 /或中空微 粒。

基体组分没有具体限制， 并且包括， 例如， 橡胶， 如天然橡胶， 丁基橡胶， 和硅橡胶； 热固性树脂， 如环氧树脂和酚醛树脂； 密封材料， 如改性硅氧炕， 氨基曱酸酯， 聚硫醚， 丙烯酸类和硅氧烷聚合物； 涂料组分， 如乙烯-乙酸乙烯 酯共聚物， 氧乙烯聚合物和丙烯酸类聚合物； 和无机材料， 如水泥， 砂浆和堇 青石。本发明的组合物通过混合基体組分和热 膨胀性微球和 /或中空微粒来制备。

本发明组合物的应用包括例如， 模塑组合物， 涂料组合物， 粘土组合物， 纤维组合物， 密封胶组合物， 粘合剂组合物和粉末组合物。

本发明还提供了一种成型制品 , 其通过将所述的组合物模塑或成型而制备。 本发明的成型制品包括例如， 模塑制品和成型制品如涂膜。 本发明的成型制品 具有改善的轻重量效果、 孔隙率、 吸声性、 绝热性、 导热性、 导电性、 设计效 果、 冲击吸收性能和强度。 实施例

用下列实施例和比较例具体地描述本发明， 但是本发明不限制在这些实施 例的范围内。 除非另外指明， 本发明中的比例、 比率、 份数、 百分比均以重量 计， 所有温度均指摄氏度。

实施例中， 各缩写词代表含义如下：

AN: 丙烯腈，

MAN: 甲基丙烯腈

MMA: 曱基丙烯酸甲酯，

MAA: 甲基丙烯酸，

EGDMA: 二曱基丙烯酸乙二醇酯，

DCPD: 过氧化碳酸二环己酯，

IP: 异戊烷。 原料来源

丙烯腈（上海赛科石油化工有限责任公司）， 曱基丙烯晴（丸红（中国）有 限公司）， 曱基丙烯酸和曱基丙烯酸曱酯（江苏强盛化工 有限公司）， 异戊烷（吉 林市龙燕化工厂）， 无水乙醇（吉林松元吉安生化有限公司）， 其余来自上海晶 纯实业有限公司。 测试方法

在下列实施例中的醇类含量测试及实施例和比 较例中制备的热膨胀性微球 的各种特性测定描述如下。 醇类含量具体测试方法

该测试仪器是上海精密科学仪器有限公司出产 的 GC 112A, 采用顶空进样 和外标法， 先进行纯品测试以确定乙醇的气相保留时间， 然后配置与待测组分 浓度相同的乙醇溶液， 平行进样三次， 乙醇峰面积稳定， 进而确定为标准峰面 积。 经过样品测试， 发现水相中乙醇峰很小， 而油相中的乙醇峰与标准峰面积 接近， 经计算比对可认定在油相中的醇类转入量和留 在水相中的醇类量。 平均粒径和粒径分布的测定

将 LS-POP(VI)型激光粒度分析仪 (型号 SCF-105, 由欧美克仪器有限公司制 造)用作用于确定的装置。

将热膨胀微球在蒸馏水中 ， 加入带有超声波分散的粒度分析仪中， 利 用光散射原理测定热膨胀微球的粒径分布。将 中值粒度 (D ₅ 。值)确定为平均粒度; 粒径分布 SPAN= D _5Q /(D _9Cr D ₁₀ )。 发泡特性分析 Q-400测量。 具体操作如下： 由内直径 3.4mm且深度 14.2mm的石英坩埚放置 TMA测试位， 设定零位， 再将 LOmg热膨胀性微球放入坩埚， 读取探头初始高度， 样品温度以 20°C/min 的升温速度从环境温度升高至 230°C ,并由探头施加 0.06N的力分析通过测量探 头垂直位移而进行， 得出如下数据：

膨胀初始温度 (T 探头位移开始增大时的温度 (°C);

发泡最高温度 (T 探头位移达到最大时的温度

最大发泡位移 ((D 探头位移达到最大时的位移 (μηι)。

发泡倍率 （微球在它们最大膨胀时的膨胀率） 的评价： 发泡最小密度是根 据发泡剂的静态机械热分析（即 ΤΜΑ )测试计算所得。 ΤΜΑ为美国沃特斯公 司的 Q400系列 , 计算公式如下：

p =m/V

其中， m为所称取的发泡剂的质量

V为发泡达到最大高度时的体积

V= V坩埚 ^S^- i r ² *]!

其中 h为 TMA探头的位移

(1)(2)合并可得 p =m/V=m/ ( π r ² *h )

用游标卡尺测的坩埚的内半径约为 3.4mm,高度单位为 miru质量单位为 mg ₅ 综上 发泡密度的计算公式如下：

p =m/V=m/ ( 36.3*h ), 单位为 mg/mm ³ ,换算可得国际单位即 Kg/m ³ 发泡倍率按照如下公式计算:

最大发泡倍率 = P o/ p

p _o =m/V ₀ =m/( ττ r ² *h ₀ ) P。为初始密度， VQ为初始体积， h。为初始高度 实施例 A1-A6和比较例 B1-B2:可热膨胀热塑性微球的制备

实施例 A1-A6和比较例 B1-B2中所用原料及聚合反应条件如下表 1所示。 表 1. 实施例 A1-A6和比较例 B1- B2中所用原料及聚合反应条件

*： 这部分乙醇加入到油相中作为油相的一部分。

按照表 1所示用量， 通过混合丙烯腈（AN )、 甲基丙烯腈 (MAN)、 曱基丙烯 酸甲酯（MMA )、 甲基丙烯酸 (MAA)、 二甲基丙烯酸乙二醇酯 (EGDMA)、 过氧 化碳酸二环己酯 (DCPD)和异戊烷 (IP)和醇类发泡剂（如果有的话）得到悬浮聚� � 的油相。

在离子交换水中， 加入氯化钠、 聚乙烯吡咯烷酮、 醇类发泡剂、 亚硝酸钠， 和 LudoxHS-30，然后将 pH调节至 2.4,均匀地混合，将其作为水性分散介质（水 相）。

将油相和水相混合， 将混合液用均质混合机（弗鲁克设备上海有限 公司， 分 散混合机 F-22Z )在 10000RPM的转速下分散 2分钟， 制得悬浮液。将该悬浮液 转入 2升的反应器中，进行氮取代后，将反应初始� �力设置在 0.5MPa,在 80RPM 下搅拌的同时在聚合温度 50摄氏度下聚合 20小时。 聚合后， 将聚合物过滤， 干燥， 得到热膨胀微球。

通过气相色谱测定，在油相中的醇类转入量超 过 95wt%， 而留在水相中的醇 类小于 5wt%。

实施例 A1-A6的聚合反应中悬浮液的稳定性好， 聚合后的反应混合物没有 异常，具有良好的状态。比较例 B1-B2的聚合反应， 聚合后的反应混合物也没有 异常， 但是， 如下面所讨论的那样， 热膨胀性微球的粒径均匀性不如实施例的 热膨胀性微球。 实施例 A7:可热膨胀热塑性微球的制备

除了将醇类发泡剂（乙醇）加入到油相中而不 是水相中外，重复实施例 A1 , 制得实施例 A7的热膨胀性微球。通过气相色谱测定， 留在油相中的醇类发泡剂 超过 95wt%， 而在水相中的醇类发泡剂小于 5wt%。 实施例 A7的聚合反应中悬 浮液的稳定性好， 聚合后的反应混合物没有异常， 具有良好的状态。 按照前面所述的方法测量实施例 A1-A7及比较例 B1-B2所得的热膨胀微球 的物性， 结果如表 2所示。

图 1是本发明实施例 A1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 2是本 发明实施例 A2获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 3是本发明比较例 B1获得的热膨胀性微球的电子显微镜照片。 图 4是本发明比较例 B2获得的热 膨胀性微球的电子显微镜照片。 如图 1至图 4所示， 本发明实施例 A1和 A2的 热膨胀性微球粒径更为均匀。 表 1 实施例和比较例获得的热膨胀性微球的性能的 比较

由表 2可知， 和比较例 B 1〜B2相比， 实施例 A1-A7制备的热膨胀性微球的 发泡性能更优， 发泡倍率更高。 实施例 A8: 空心微粒的制备

按照中国专利申请 200880016933.2实施例 C3描述的制备方法和测试方法， 将实施例 A1中制备的热膨胀性微球制备成空心微球，并� ��测试其对破裂的耐久 性。结果表明， 由本发明的热膨胀性微球制备的空心微球具有 良好的耐久性（粘 土密度低于 1.4g/cm ³ )。 根据上述说明所给出的方法，本领域技术人员 能够想到本发明的多种修改和 其他实施方式。 因此， 应当理解， 本发明的保护范围并不限于披露的实施例， 本发明的保护范围在权利要求中阐述