基于纤维素的可热膨胀微球制造技术

本发明专利技术涉及可热膨胀微球，其包括围绕含发泡剂空心核的聚合物壳，所述聚合物壳包含玻璃化转变温度(T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于纤维素的可热膨胀微球


[0001]本专利技术涉及由基于纤维素的生物聚合物制成的可热膨胀微球，并且还涉及其生产方法。

技术介绍

[0002]可热膨胀微球在本领域中是已知的，并且例如在US3615972、WO 00/37547和WO2007/091960中进行了描述。许多实例以商品名出售。它们可以膨胀以形成极低重量且低密度的填料，并用于诸如泡沫或低密度树脂、油漆和涂料、水泥、油墨和裂缝填料的应用中。经常包含可膨胀微球的消费品包括轻质鞋底(例如用于跑鞋)、带纹理的覆盖物(诸如墙纸)、太阳能反射和绝缘涂层、食品包装密封剂、酒瓶塞、人造革、用于防护头盔衬里的泡沫和汽车挡风雨条。
[0003]可热膨胀的聚合物微球通常包括具有空心核的热塑性聚合物壳，所述空心核包含在加热时膨胀的发泡剂。发泡剂的实例包括在室温下为液体但加热时汽化的低沸点烃或卤代烃。为了生产膨胀的微球，将可膨胀微球加热，使得热塑性聚合物壳软化，并且发泡剂汽化并膨胀，从而使微球膨胀。通常，在膨胀期间微球直径可以增加到1.5到8倍。
[0004]与通常用于微球中的热塑性聚合物有关的问题在于它们并非源自可持续的来源。典型的单体包括基于丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、偏二氯乙烯和苯乙烯的那些，它们主要衍生自石油化学来源。另外，许多聚合物是不可生物降解的，或者至少生物降解速度如此之慢以至于有在环境中累积的风险。
[0005]因此，本专利技术旨在找到使用生物衍生的聚合物的可热膨胀的聚合物微球。
[0006]专利技术概述
[0007]本专利技术是一种可热膨胀微球，其包括围绕空心核的聚合物壳，其中所述空心核包含发泡剂，并且所述聚合物壳包含玻璃化转变温度(T
g
)至少为125℃的羧酸酯官能化纤维素。
[0008]本专利技术还涉及制备这样的可膨胀微球的方法，其包括将任选地包含乳化剂的水相与包含有机溶剂、发泡剂和T
g
至少为125℃的羧酸酯官能化纤维素的有机相混合以形成微球分散体。
[0009]附图简述
[0010]图1说明单核(图1A)和多核(图1B)微球之间的区别。
[0011]图2显示实施例40的微球在热膨胀之前(图2A)和之后(图2B)的显微照片。图2A在149.5℃下拍摄，而图2B在203.4℃下拍摄，其中升温(速率)为20℃/分钟。
[0012]图3显示实施例12的微球在热膨胀之前(图3A)和之后(图3B)的显微照片。图3A在130.0℃下拍摄，而图3B在172.4℃下拍摄，其中升温(速率)为20℃/分钟。
[0013]图4显示实施例4的微球在热膨胀之前(图4A)和之后(图4B)的显微照片。图4A在170.5℃下拍摄，而图4B在217.9℃下拍摄，其中升温(速率)为20℃/分钟。
[0014]图5显示实施例47的微球在热处理之前(图5A)和之后(图5B)的显微照片。图5A在
102.7℃下拍摄，而图5B在144.6℃下拍摄，其中升温(速率)为20℃/分钟。
[0015]图6显示实施例32的微球在热处理之前(图6A)和之后(图6B)的显微照片。图6A在107.0℃下拍摄，而图6B在151.5℃下拍摄，其中升温(速率)为20℃/分钟。
[0016]在图2至6的所有照片中，比例尺均为400μm。
[0017]实施方案描述
[0018]可膨胀微球基于包含羧酸酯官能化纤维素的聚合物壳。所述官能团是一个羧酸酯基团或多于一个羧酸酯基团，其通常选自C1至C
12
羧酸酯。羧酸酯部分形成羧酸酯官能团和纤维素之间的连接的一部分，即，纤维素经由酯键与羧酸酯官能团连接。
[0019]聚合物壳可以包含一种或多种聚合物组分或由一种或多种聚合物组分组成，其中至少一种组分、多于一种组分或所有聚合物组分选自这样的羧酸酯官能化纤维素。在该壳包含除本文所述的那些之外的聚合物(即不是玻璃化转变温度(T
g
)至少为125℃的羧酸酯官能化纤维素)的情况下，其含量通常小于50重量％，例如小于30重量％，或小于10重量％，诸如9重量％或更小。这些百分比基于壳的总聚合物含量。
[0020]在实施方案中，羧酸酯官能化纤维素上的羧酸酯官能团可以由式(1)表示
[0021][0022]在式(1)中，A选自
‑
H、
‑
OH、
‑
OR
b
、
‑
C(O)OH和
‑
C(O)OR
b
。在实施方案中，A选自
‑
H和
‑
C(O)OH。
[0023]R
a
可以不存在，即A可以直接连接至C＝O基团。然而，在存在的情况下，R
a
可以选自具有1至11个碳原子的饱和或不饱和的脂族基团，且其可以是线形、支化或环状的。
[0024]R
a
也可以选自5元和6元芳族环。
[0025]R
a
可以任选地包含一个或多个选自
‑
OH、卤素、C1‑4烷基和C1‑4烷氧基的取代基，其中所述C1‑4烷基和C1‑4烷氧基任选地被一个或多个选自卤素和
‑
OH的基团取代。
[0026]在实施方案中，R
a
包含1至7个碳原子，例如1至5或1至3个碳原子。
[0027]R
b
每次出现时独立地选自C1‑4烷基，例如C1‑2烷基，任选地具有一个或多个选自卤素和
‑
OH基团的取代基。在实施方案中，C1‑4烷基或C1‑2烷基是未取代的。
[0028]在实施方案中，R
a
可以是饱和线形或支化的脂族基团或环状脂族基团。v是在1至11范围内、例如在1至8、诸如1至6或1至4范围内的整数。w是在3至11、例如4至6范围内的整数。
[0029]R
c
每次出现时独立地选自H、
‑
OH、卤素、C1‑4烷基和C1‑4烷氧基，其中所述C1‑4烷基和C1‑4烷氧基任选地被一个或多个选自卤素和
‑
OH的基团取代。
[0030]在其他实施方案中，R
a
可以是包含“y”个双键的不饱和线形或支化的脂族基团。x是在2至11、例如2至6、或2至4范围内的整数。y表示双键的数目，通常为1或2。
[0031]在进一步的实施方案中，R
a
可以是包含“y”个双键的不饱和环状脂族基团，其中y通常为1或2。
[0032]在还进一步的实施方案中，R
a
可以是芳族基团。z是选自5和6的整数。
[0033]在还进一步的实施方案中，R
a
可以是包含环状脂族或芳族环的线形或支化的脂族基团。因此，R
a
可以是具有不超过11个碳原子的基团，其中E为如上定
义的或p和r各自独立地为0至8的整数，其中p+r本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.可热膨胀微球，其包括围绕空心核的聚合物壳，其中所述空心核包含发泡剂，并且所述聚合物壳包含玻璃化转变温度(T
g
)至少为125℃的羧酸酯官能化纤维素。2.根据权利要求1所述的可热膨胀微球，其中所述羧酸酯基团为式(I)其中：A选自
‑
H、
‑
OH、
‑
OR
b
、
‑
C(O)OH和
‑
C(O)OR
b
；R
a
不存在使得A直接连接至C＝O基团；或R
a
选自具有1至11个碳原子的饱和或不饱和的脂族基团，其可以是线形、支化或环状的；和5元和6元芳族环；其中R
a
任选地被一个或多个选自
‑
OH、卤素、C1‑4烷基和C1‑4烷氧基的取代基取代，其中所述C1‑4烷基和C1‑4烷氧基任选地被一个或多个选自卤素和
‑
OH的基团取代；和R
b
每次出现时独立地选自C1‑4烷基，任选地具有一个或多个选自卤素和
‑
OH基团的取代基。3.根据权利要求2所述的可热膨胀微球，其中适用以下条件中的一个或多个：(a)A选自H和C(O)OH；(b)R
a
包含1至7个碳原子；(c)R
a
选自：(i)饱和线形或支化的脂族基团；(ii)环状脂族基团，(iii)包含“y”个双键的不饱和线形或支化的脂族基团；(iv)包含“y”个双键的不饱和环状脂族基团；和芳族基团其中：v是在1至11范围内的整数；w是在3至11范围内的整数；x是在2至11范围内的整数；y是1或2；z是5或6并且R
c
每次出现时独立地选自H、
‑
OH、卤素、C1‑4烷基和C1‑4烷氧基，其中所述C1‑4烷基和C1‑4烷氧基任选地被一个或多个选自卤素和
‑
OH的基团取代；(d)R
a
选自具有不超过11个碳原子的基团，其中：E为如上面(c)所定义的p和r各自独立地为0至8的整数，且p+r至少为1；q和s各自为相应的非环状脂族组分中双键的数目，各自独立地选自0、1和2。4.根据权利要求3所述的可热膨胀微球，其中所述羧酸酯官能化纤维素上的羧酸酯官能团选自任选取代的C1‑
C8脂族羧酸酯基团和包含任选取代的C6芳族环的羧酸酯基团。5.根据权利要求4所述的可热膨胀微球，其中所述羧酸酯官能团选自乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、戊酸酯、己酸酯、庚酸酯、辛酸酯和邻苯二...

【专利技术属性】
技术研发人员：波，
申请(专利权)人：诺力昂化学品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：