一种高温热膨胀微胶囊及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及热膨胀微胶囊技术领域，具体公开一种高温热膨胀微胶囊及其制备方法和应用。所述高温热膨胀微胶囊，包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固体碳酰胺微粒，所述囊壁为双重交联的苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种高温热膨胀微胶囊及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及热膨胀微胶囊
，尤其涉及一种高温热膨胀微胶囊及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热膨胀微胶囊主要应用于发泡油墨领域，传统的印刷用热膨胀微胶囊一般是利用微胶囊技术将低沸点有机溶剂作为发泡剂包裹在热塑性聚合物壳体中，形成粒径为5
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100μm、具有核壳结构的球形颗粒。含有热膨胀微胶囊的油墨通过丝网印刷将其印制在纸张、织物或硬质平面等承载物上并固化后，通过局部加热的方式使油墨中的热膨胀微胶囊芯部的有机溶剂受热挥发，气化产生的内蒸汽压使微胶囊膨胀变大，从而使印刷的图案或文字呈现出突出的立体视觉效果。热膨胀微胶囊合成技术的发展对相关油墨的应用技术水平的提升有很大的帮助，能够增加印刷品的美感，显著提升印刷品的质量，从而有利于获得更大的社会经济效益，因此，其技术开发近年来得到了广泛的关注。
[0003]近年来，随着印刷用油墨应用领域的不断扩展，印刷用油墨已经从目前应用较多的中低温领域逐渐向高温应用领域发展，因此，这就需要热膨胀微胶囊在所应用的印刷油墨的热膨胀加工温度与之相匹配。然而，传统的有机烷烃发泡剂在高发泡温度下会急剧挥发，容易导致微胶囊破裂，无法有效发挥产生3D凹凸效果的功效，微胶囊破裂挥发出的有机烷烃还会对环境造成污染。因此，研发一种绿色环保的高温热膨胀微胶囊对于扩大印刷油墨的应用领域具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中热膨胀微胶囊主要是中低温发泡，难以应用到高温印刷油墨领域中，以及发泡后容易对环境造成污染的问题，本专利技术提供一种高温热膨胀微胶囊及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种高温热膨胀微胶囊，包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固体碳酰胺微粒，所述囊壁为双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物。
[0007]相对于现有技术，本专利技术提供的微胶囊，以固体碳酰胺颗粒发泡剂为核，采用双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物为壳材，形成了具有核
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壳结构的在高温下发生固相热膨胀的微胶囊；其中，碳酰胺微粒作为固体发泡剂被聚合物包覆后，可在160
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180℃范围内全部分解为氨气和二氧化碳，产生较大的内部气压使微胶囊膨胀变大，显著提高微胶囊的发泡倍率，且无任何残留物；选择的双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物具有较高的玻璃化转变温度，既提高了微胶囊的耐高温性，满足囊壁160
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210℃不会分解破坏的要求，又兼顾了壳层的高弹性，可以随着气体压力的增大而发生膨胀，为微胶囊壳层提供了充足的强度、韧性、回弹力和耐高温性，在芯部碳酰胺分解产生较大内部压力的冲击作用下，依然可以保持囊体的完整和弹性。本专利技术核材和壁材的结合，不但使得制备的热膨胀微
胶囊适用于更高的热膨胀加工温度，同时，还避免了传统有机烃发泡剂在高温加工条件下发泡产生的有机挥发物(VOC)对环境的污染，是一种绿色环保的油墨印刷用高温热膨胀微胶囊。
[0008]本专利技术制备的高温热膨胀微胶囊的发泡温度为160
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210℃，发泡倍率可达7倍以上，且高温发泡后可维持良好的形态稳定和结构完整性，发泡性能好，克服了目前现有热膨胀微胶囊仅适用于中低温热膨胀加工的缺陷，且微胶囊芯部的碳酰胺发泡后全部分解为氨气和二氧化碳，避免了传统有机烷烃泡剂在高温加工发泡产生的有机挥发物(VOC)对环境的污染，具有良好的经济效益和发展前景。
[0009]优选的，所述固体碳酰胺微粒的平均粒径为5
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60μm。
[0010]优选的，所述高温热膨胀微胶囊的平均粒径为50
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70μm。
[0011]本专利技术选择固体碳酰胺微粒作为芯材，可根据油墨印刷加工应用中对文字图案膨胀高度的要求，通过控制固体碳酰胺微粒的粒径，简单有效地控制热膨胀微胶囊的粒径，克服了传统包覆液态有机烃发泡剂制备热膨胀微胶囊过程中粒径难以控制的问题，使得制备过程可控性更强，更利于扩大化生产。
[0012]优选的，所述双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物是以苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯类单体为原料，以二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，通过自由基聚合反应制备得到。
[0013]进一步优选的，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、双酚A环氧二丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯。
[0014]优选的壁材，采用软硬段链交互，引入双酚A环氧二丙烯酸酯显著提高壳材的玻璃化转变温度，并采用二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂进行双重交联，提高交联密度，为热膨胀微胶囊壳层提供了充足的强度、韧性、回弹力和高耐热性，不但为发泡剂提高更大的膨胀空间，有利于提高发泡倍率，还可保证壳层在高温热膨胀的加工条件下也具有较好的紧密型和完整性，更好的保护芯材，使得热膨胀微胶囊适用更高的加工温度。
[0015]本专利技术还提供了一种高温热膨胀微胶囊的制备方法，至少包括以下步骤：
[0016]步骤一、惰性气氛下，将固体碳酰胺微粒加入其不溶的分散溶剂中，混合均匀，加入大分子表面活性剂，搅拌混合均匀，然后再加入非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，再加入阴离子表面活性剂，继续搅拌混合均匀，得芯材乳液；
[0017]步骤二、将丙烯酸酯类单体、苯乙烯和丙烯腈混合均匀，加入二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和引发剂，混合均匀，得壁材乳液；
[0018]步骤三、惰性气氛和搅拌条件下，将所述芯材乳液升温至64.5
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65.5℃，然后加入所述壁材乳液，保温反应5
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6h，然后于相同温度下陈化12
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24h，过滤，洗涤，干燥，得所述高温热膨胀微胶囊。
[0019]本专利技术首先运用双分子层乳液模板技术，以碳酰胺不溶的分散溶剂对甲酰胺进行分散，然后采用大分子表面活性剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合乳化的方式，将苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯类单体，以及二乙烯基苯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂组装至固体碳酰胺微粒表面，然后通过原位自由基聚合方法，实现双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物对碳酰胺固相发泡剂的包覆，从而形成具有典型“核
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壳”结构的热膨胀微胶囊。
[0020]优选的，步骤一中，所述分散溶剂为质量比为4
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10:1的乙腈和甲酰胺的混合物，所述分散溶剂在芯材乳液中所占的质量百分比为50.0
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55.0％。
[0021]优选的分散溶剂可使碳酰胺形成均匀的悬浮液，不影响碳酰胺的性能，且有利于后续碳酰胺的充分乳化。
[0022]优选的，步骤一中，所述大分子表面活性剂为聚甲基吡咯烷酮，所述非离子表面活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温热膨胀微胶囊，包括囊芯和囊壁，其特征在于，所述囊芯为固体碳酰胺微粒，所述囊壁为双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物。2.如权利要求1所述的高温热膨胀微胶囊，其特征在于，所述双重交联的苯乙烯
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丙烯腈
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丙烯酸酯共聚物是以苯乙烯、丙烯腈和丙烯酸酯类单体为原料，以二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，通过自由基聚合反应制备得到。3.如权利要求2所述的高温热膨胀微胶囊，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、双酚A环氧二丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯；和/或所述固体碳酰胺微粒的平均粒径为5
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60μm。4.权利要求1
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3任一项所述的高温热膨胀微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、惰性气氛下，将固体碳酰胺微粒加入其不溶的分散溶剂中，混合均匀，加入大分子表面活性剂，搅拌混合均匀，然后再加入非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，再加入阴离子表面活性剂，继续搅拌混合均匀，得芯材乳液；步骤二、将丙烯酸酯类单体、苯乙烯和丙烯腈混合均匀，加入二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和引发剂，混合均匀，得壁材乳液；步骤三、惰性气氛和搅拌条件下，将所述芯材乳液升温至64.5
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65.5℃，然后加入所述壁材乳液，保温反应5
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6h，然后于相同温度下陈化12
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24h，过滤，洗涤，干燥，得所述高温热膨胀微胶囊。5.如权利要求4所述的高温热膨胀微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述分散溶剂为质量比为4
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10:1的乙腈和甲酰胺的混合物，所述分散溶剂在芯材乳液中所占的质量百分比为50.0
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55.0％；和/或步骤一中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟艺，刘莉莉，李洪娟，孙可凡，王亚涛，李建华，
申请(专利权)人：开滦集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：