【《热膨胀微球的研究进展综述》2600字】

热膨胀微球的研究进展综述1.1热膨胀微球的合成及改性研究进展热膨胀微球是由陶氏化学在20世纪60~70年代所发明和发展。时至今日，热膨胀微球的生产工艺不断完善，并在诸多行业中得到广泛的应用，但是目前仍只有少数微球生产厂商，如美国的“陶氏化学”、日本的“松本油脂制药株式会”、瑞典的“阿克苏诺贝尔/依卡化学品公司”、韩国的“

东进世美肯有限公司”等。热膨胀微球在国内起步较晚，尽管近几年科研人员对热膨胀微球进行了研究，但由于微球的生产对生产设备、工艺条件、生产周期要求较高，而国内相应的配套设备、原料供应难以匹配，因此国内还未对热膨胀微球进行大规模产业化[15]。目前热膨胀微球的合成制备、表面改性被广泛关注，如单体、发泡剂、引发剂、交联剂、聚合温度及助剂等，以及对热膨胀微球表面进行功能化改性，从而进一步提高微球的发泡性能和基材的相容性。在微球性能影响因素方面，Jonsson[38]等以丙烯腈（AN）、甲基丙烯腈（MAN）为外壳聚合物单体；过氧化二月桂酰（LPO）为引发剂，通过悬浮聚合法制备热膨胀微球，主要研究了单体比例、反应温度对微球表面形貌的影响。缪克存[39]等使用异辛烷作为微球内部的发泡剂，着重于发泡剂分子结构及其用量对发泡性能影响的研究；Rheem[40]等以AN、甲基丙烯酸甲酯（MMA）为外壳聚合物单体，对比研究了不同温度下，具有不同半衰期的油溶性引发剂在对热膨胀微球的表面形貌、膨胀特性的影响；谢贵明[41]等制备了聚甲基丙烯酸甲酯热膨胀微球（PMMA），实验发现反应温度对微球的表面形貌及粒径大小有显著影响。Huang等[19]以偏氯乙烯（VDC）、AN、丙烯酸甲酯（MA）为外壳聚合物单体，硅溶胶和聚乙烯胺（PVAM）作为复合分散剂制备了热膨胀微球；谢贵明[36]等制备了P(AN-VDC-MMA)热膨胀微球，并研究了水相添加剂氯化钠（NaCl）、亚硝酸钠（NaNO3）、重铬酸钾（K2Cr2O7）对微球表面形貌、粒径大小及分布、膨胀效果的影响。在微球表面功能化改性方面，朱效接等[42]对制备的低温热膨胀微球接枝丙烯酰胺，改善了微球表面的亲水性；Cingil等[43]将被聚吡咯、聚苯胺或聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）涂覆与热膨胀微球表面，已改善热膨胀微球的分散性，并通过一系列的测试表明聚吡咯是首选的导电聚合物涂层，可以优化热膨胀微球的体积膨胀行为。1.2热膨胀微球的应用研究进展由于热膨胀微球具有独特的膨胀结构、优异的耐热性、低密度、高回弹力等特点，[44]这使热膨胀微球被广泛应用于皮革、泡沫工业、涂料印刷、塑料等行业。1.2.1热膨胀微球用于皮革补伤天然皮革有羊皮、牛皮、猪皮、狐狸皮、鳄鱼皮、蛇皮等等，由于动物的生存习惯或者后期人们对天然皮的处理过程，难免会对皮革粒面造成一定程度的损伤，如果对这些损伤不进行处理，则势必会影响到成品革的质量，因此如何处理真皮粒面的伤残成为了关键的技术难题[45]。目前传统的解决方式是采用无机填料对伤残部位进行填补，但是这种方式虽然能在外观上进行了修补，但由于无机填料彼此的凝聚力较强，使得修复部位于真皮部分的部位差较大，手感差别较大，易引起不适感[46]。为了进一步提升修复效果，可采用热膨胀微球进行伤残修复，其修复原理如图1.9所示，将热膨胀微球与聚氨酯树脂、有机填料、助剂等复合而成补伤膏，涂覆与伤残部位，并经过熨烫发泡、抛光等后续操作，皮革粒面伤残能够得到很好的掩盖，再结合结合木质纤维素，可在伤残面形成三维网状结构，从而提高涂层的物理机械心性能，增加天然皮革的可使用性以及附加价值[47]。图1.9热膨胀微球用于修复皮革粒面Figure1.9Applicationofthermalexpansionmicrosphereinrepairingleathergrain.1.2.3热膨胀微球用于塑料行业热膨胀微球在塑料行业有着广泛的应用，例如在塑料加工过程中，热膨胀微球可以作为模压成型的加工助剂[48]，其原理如图1.10所示：将其与填料、粘结料混合，加入模具内，利用热膨胀微球膨胀体积增大的原理，可在磨具内产生内压，可以使混合物充分填充粒子间的空隙；另外注塑成型中也可以使用热膨胀微球产生的压力抵消制品因冷却产生的内缩力。热膨胀微球膨胀后，其密度大幅度下降，利用这一特点，可将其用于塑料制品的轻量化，降低产品密度，从而降低制造成本。热膨胀微球还有一个重要用途，即可用于如PVC、TPU、PE、PP等各种塑料的发泡。如经过热膨胀微球发泡后的PVC拖鞋，具有重量超轻、泡孔均匀，柔软、舒适度高，收缩小等优异性能。图1.10使用膨胀微球，在模压制品内产生内压figure1.10Internalpressureisgeneratedinthemoldedproductbyusingthethermalexpandedmicrosphere.1.2.4热膨胀微球用于涂料、印刷油墨将热膨胀微球添加至涂料、印刷油墨中，可以印刷在不同材料的衬底上，经过加热使微球发泡，可以得到表面具有三维效果的衬底，提高其美观性[49]；同时由于处理后衬底的体表面积的大幅度提升，使其还具有防滑等功能。除此之外，将热膨胀微球用于油墨工业中，通过立体印刷可获得生动的图案；热膨胀微球具有较高力学强度的外壳，这提高了涂层的耐磨、耐刮性能。另外由于热膨胀微球是球形的封闭结构，这一独特的构造使含涂料还具有优异的隔热、隔音、防震等性能。更为重要的是，微球作为一种新型的物理发泡剂，其无毒无污染的特性，使其可作为绿色材料提高产品附加值。1.2.5热膨胀微球用于立体印花立体印花技术发展于20世纪70年代，是将热膨胀微球加入在传统的胶浆印花浆料中加入，经过涂饰、烘干、发泡等工序，可以使涂层具有类似“浮雕”的立体效果，这是因为在发泡过程中，热膨胀微球内部的低沸点烷烃迅速气化，微球体积快速增大，膨胀后的微球相互挤压、无规重叠，导致涂层表面高低不平，有种起绒的效果，因此立体印花也被称为起绒印花[11]。由于热膨胀微球的稳定性和可控性，还可以进行局部印花、特殊的花纹印花、凹凸印花等等,并且复配得到的立体印花浆料性能稳定，适合长时间储存、运输。发泡印花工艺优点在于印花部位立体感强、耐洗涤、耐磨耐刮、织物手感柔软。立体印花技术广泛运用于棉布、尼龙布等材料上。1.2.6热膨胀微球用于纸张处理热膨胀微球还可对纸张进行处理，在纸张纤维中添加一种含热膨胀微球的水淤泥，经过加热发泡后，其松厚程度得到明显提升[50]，同时经过处理的纸张还具有密度低、轻质化、隔热优良的特点；此外还可以利用热膨胀微球的自消光性，使纸张表面光泽变得更加柔和，降低读者眼睛的疲劳度。1.2.7热膨胀微球在其他领域中的应用除了以上主要应用领域，在其他领域热膨胀微球也得到了越来越多的关注，例如利用含热膨胀微球的胶粘接可拆卸接头，这种胶粘剂不仅有良好的粘接性能，经过处理后还易于分离、拆除。QiruiYi等[24]