專利名稱：彩色物理發(fā)泡微膠囊和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬精細(xì)化工和新材料領(lǐng)域。利用丙烯腈、甲基丙烯酸酯及分散染料作為形成彩色發(fā)泡微膠囊壁材原料，低沸點(diǎn)溶劑為微膠囊芯材原料，通過有限凝集聚合法制備有色物理發(fā)泡微膠囊。這種微膠囊是一種功能高分子材料，特別適用于有色發(fā)泡涂層整理工藝及有色發(fā)泡立體印花技術(shù)場(chǎng)合，也可用于靜電植絨和仿麂皮整理。
背景技術(shù)：
發(fā)泡微膠囊是一種熱膨脹性微膠囊，它具有熱塑性外殼，內(nèi)包低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。根據(jù)不同的用途其直徑一般為5-500μm不等。在受熱時(shí)囊心液體(低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑)迅速氣化產(chǎn)生內(nèi)壓力，同時(shí)囊膜(壁材)受熱軟化，在內(nèi)壓力的作用下囊膜(壁材)膨脹使體積增大發(fā)泡。在壁材熱塑性和芯材氣化所產(chǎn)生的匹配適當(dāng)時(shí)，微球則表現(xiàn)出良好的膨脹性能。膨脹后的微膠囊應(yīng)具有相對(duì)的形態(tài)穩(wěn)定性，冷卻后不至于回縮。在紡織印花時(shí)采用適當(dāng)?shù)恼澈蟿?、顏料等與該微球混合就形成發(fā)泡印花漿。印制、干燥之后，再經(jīng)一定溫度的熱處理，微膠囊膨脹導(dǎo)致花紋增高形成立體感、絨繡感很強(qiáng)的圖案，具有特別的裝飾作用。一般的物理發(fā)泡微膠囊形成后為乳白色粉末，發(fā)泡后基本仍舊呈現(xiàn)乳白色，若在制備過程中加入分散染料形成有色物理發(fā)泡微膠囊，則發(fā)泡后可以呈現(xiàn)顏色，解決了發(fā)泡過程與上色過程分開操作所導(dǎo)致的白芯現(xiàn)象。此方面技術(shù)未見國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)導(dǎo)。相關(guān)原理(1)制備原理由水、分散劑、穩(wěn)定劑及添加劑組成的水相及由單體、發(fā)泡劑、引發(fā)劑、著色劑組成的油相，兩者相混合后經(jīng)強(qiáng)烈的攪拌作用，形成水包油型分散體系，油相液滴直徑2-30um，并保持一定穩(wěn)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(dāng)溫度升至引發(fā)劑的分解溫度后，分解生成的游離基引發(fā)單體聚合。此前，單體、引發(fā)劑、發(fā)泡劑、著色劑是互溶而形成均一體系。隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，聚合物不溶于發(fā)泡劑而沉析出來，而此時(shí)它對(duì)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(fā)泡劑作為芯材被包圍起來，最終形成有色物理發(fā)泡微膠囊。
(2)發(fā)泡原理經(jīng)加熱后，有色物理發(fā)泡微膠囊內(nèi)低沸點(diǎn)溶劑汽化，推動(dòng)熱朔性壁殼向外膨脹，微膠囊發(fā)泡。冷卻后，膨脹了的壁殼仍能保持一定強(qiáng)度，使其形狀不收縮，產(chǎn)生彩色立體效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種彩色物理發(fā)泡微膠囊。
本發(fā)明的目的還提供一種上述彩色物理發(fā)泡微膠囊的制備方法。
本發(fā)明是利用采用乙烯類單體(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(huán)類分散染料)作為形成有色發(fā)泡微膠囊壁材原料，低沸點(diǎn)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發(fā)泡微膠囊。
該微膠囊通常為10～30μm本發(fā)明的具體制備方法如下(1)配料聚合體系由單體分散相(簡(jiǎn)稱油相)和水連續(xù)相(簡(jiǎn)稱水相)組成。由上述物質(zhì)重量比組成水相蒸餾水500-800，氯化鈉150-250，超細(xì)固體分散劑(白碳黑或Mg(OH)2膠體或輕質(zhì)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，并用濃鹽酸溶液調(diào)節(jié)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(diǎn)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(fā)劑(偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰)1-2，分散染料(偶氮類分散染料，蒽醌類分散染料或雜環(huán)類分散染料)0.01-0.5。
(2)乳化將水相、油相搖勻后分別置于冰水和冷卻液循環(huán)泵內(nèi)(0℃～-10℃)冷卻20～30分鐘。然后將兩相混合均勻，用高剪切混合乳化機(jī)以1000-5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速混合乳化10-30分鐘左右，得到均勻的懸浮液。
(3)反應(yīng)將乳化好的體系加入到帶有攪拌器的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，迅速封上蓋子，固定好，充入氮?dú)?，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速到200～400轉(zhuǎn)/分鐘，程序升溫到40℃后再放慢升溫速度，直至50℃，保溫半小時(shí)后再升溫到55℃，又保溫半小時(shí)，然后控制溫度在58℃左右反應(yīng)8-30小時(shí)，后將體系降溫至30℃左右，卸壓、出料，洗滌，抽濾，干燥、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(jié)構(gòu)強(qiáng)度及發(fā)泡性能；分散染料有時(shí)會(huì)對(duì)微膠囊壁材產(chǎn)生增朔作用，降低膠囊的最低發(fā)泡溫度；不同的低沸點(diǎn)溶劑芯材物質(zhì)對(duì)微膠囊最低發(fā)泡溫度起了主要作用。
此工藝的優(yōu)點(diǎn)是制備物理發(fā)泡微膠囊時(shí)進(jìn)行原位著色，一般制備好的有色物理發(fā)泡微膠囊顏色與分散染料的顏色基本一致，發(fā)泡后可以形成特定的顏色，增加了色彩的鮮艷度，還可制備特殊混色效果的發(fā)泡制品，改善了常規(guī)物理發(fā)泡微膠囊發(fā)泡后呈現(xiàn)白色或灰暗顏色的缺點(diǎn)。此法制備的有色物理發(fā)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(yōu)點(diǎn)是對(duì)物理發(fā)泡微膠囊進(jìn)行著色，或發(fā)泡后形成特定的彩色圖案，改善了常規(guī)物理發(fā)泡膠囊發(fā)泡后呈現(xiàn)白色或灰暗顏色的缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 彩色物理發(fā)泡微膠囊的制備(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，并用濃鹽酸溶液調(diào)節(jié)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(diǎn)溶劑正戊烷22，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1份。
(2)將水相、油相搖勻后分別置于冰水和冷卻液循環(huán)泵內(nèi)(-8℃)冷卻20～30分鐘。然后將兩相混合均勻，用高剪切混合乳化機(jī)以2500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速混合乳化10-30分鐘左右，得到均勻的懸浮液。
(3)反應(yīng)將乳化好的體系加入到帶有攪拌器的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，迅速封上蓋子，固定好，充入氮?dú)猓┘右欢ǔ鯄?.35MPa。調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速到300轉(zhuǎn)/分鐘，程序升溫到40℃后再放慢升溫速度，直至50℃，保溫半小時(shí)后再升溫到55℃，又保溫半小時(shí)，然后控制溫度在58℃左右反應(yīng)24小時(shí)，后將體系降溫至30℃左右，卸壓、出料，洗滌，抽濾，干燥、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(quán)利要求
1.一種彩色物理發(fā)泡微膠囊，其特征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(diǎn)溶劑為芯材的彩色物理發(fā)泡微膠囊。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色物理發(fā)泡微膠囊的制備方法，其特征是通過下述方法制備(1)將蒸餾水、氯化鈉、超細(xì)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(diào)節(jié)混合液至pH3-4制成水相；將乙烯類單體、丙烯酸酯衍生物、低沸點(diǎn)溶劑、引發(fā)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?dú)獗Ｗo(hù)下和室溫至60℃反應(yīng)20-30小時(shí)，反應(yīng)物經(jīng)洗滌、過濾、干燥和過篩；所述的超細(xì)固體分散劑是白碳黑、輕質(zhì)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(diǎn)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(fā)劑是偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；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(huán)類分散染料。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的乳化是將所述的水相和油相在冰或冷卻循環(huán)泵內(nèi)冷卻20-30分鐘，用乳化機(jī)混合乳化10-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色物理發(fā)泡微膠囊和制備方法。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(diǎn)溶劑為芯材的彩色物理發(fā)泡微膠囊。通過有限凝集聚合法制得。
文檔編號(hào)B01J13/06GK1586707SQ200410052920
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者羅艷, 呂學(xué)坤, 吳偉龍, 陳水林 申請(qǐng)人:東華大學(xué)