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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種新型涂料添加劑——聚合物空心微球的制備與應(yīng)用研究
小類：
能源化工
簡介：
采用懸浮聚合法，制備了聚合物空心微球，并以此微球?yàn)橥苛咸砑觿┲苽淞烁魺岜赝苛?，結(jié)果表明：交聯(lián)劑含量和成孔劑的組成是制備空心微球的最重要因素，成孔劑與聚合單體的比例決定了中空微球的壁厚和強(qiáng)度。一次投料即可制得所需的產(chǎn)品，無需后處理，制造成本低，非常適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。中空聚合物微球可以作為一種新型的涂料添加劑添加于涂料中，改善涂料的懸浮穩(wěn)定性和遮蓋力，增加涂膜的附著力，提高涂層的隔熱保溫性能。
詳細(xì)介紹：
用于涂料的聚合物空心微球是一種內(nèi)部為空氣、殼層為高強(qiáng)度交聯(lián)高分子聚合物的球形材料。由于外部殼層聚合物與空腔內(nèi)的空氣對(duì)光的折射系數(shù)不同，所以入射光能被有效散射，具有良好的遮蓋性并顯示出特殊的光學(xué)效果，且質(zhì)量輕、易分散、不產(chǎn)生沉淀結(jié)塊、與成膜物有良好的親和性，可制得高性能、高附加值的特種涂料。同時(shí)，空心微球?qū)嵯禂?shù)低、內(nèi)部空腔體絕熱，對(duì)熱量傳遞起到阻隔作用，將其填充到涂料中，可起到良好的隔熱、保溫功效。在含鈦白粉的涂料體系中，加入聚合物空心微球粒子，可以抑制鈦白粉之間的渾濁效應(yīng)，提高鈦白粉的遮蓋力和分散性，減少顏料的用量，改善涂料的耐沾污性和耐擦洗性、提高涂料的戶外保色性，更有利于實(shí)現(xiàn)涂料的輕質(zhì)化。懸浮聚合法工藝簡單、成本低、便于工業(yè)化生產(chǎn)且可以制備較大粒徑的空心微球，最有實(shí)用價(jià)值。因此，我們采用懸浮聚合方法，用最簡便和實(shí)用的工藝，制備出了一種以MMA為主要成分的交聯(lián)聚合物空心微球，微球的大小、中空程度、壁厚等可以依據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，空心微球的硬度、韌性、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能也能夠調(diào)節(jié)。制備工藝簡單，一次投料即可制得所需的產(chǎn)品，無需后處理，制造成本低，非常適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。使用這種空心微球作為功能性涂料添加劑配制隔熱保溫涂料，不僅解決了空心微球與成膜物之間附著的問題，還體現(xiàn)了良好的隔熱保溫性能，涂料分散穩(wěn)定、涂膜附著堅(jiān)固、抗沖擊、耐劃傷，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。同時(shí)，對(duì)涂料的遮蓋性能也有提高。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

聚合物空心微球是一種內(nèi)部為空氣、殼層為高強(qiáng)度交聯(lián)高分子聚合物的球形材料。由于外部殼層聚合物與空腔內(nèi)的空氣對(duì)光的折射系數(shù)不同，所以入射光能被有效散射，具有良好的遮蓋性并顯示出特殊的光學(xué)效果，且質(zhì)量輕、易分散、不產(chǎn)生沉淀結(jié)塊、與成膜物有良好的親和性，可制得高性能、高附加值的特種涂料。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

國內(nèi)最早的報(bào)道是直接利用空心玻璃微球作為填料改善涂料的隔熱保溫性能，但玻璃屬于難粘材料，與成膜物的粘合不牢固，且空心的玻璃微球韌性差、易碎，造成涂層的附著力和耐劃傷等物理機(jī)械性能不能滿足使用要求。但本實(shí)驗(yàn)采用懸浮聚合法，工藝簡單、成本低、便于工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，微球的大小、中空程度、壁厚等可以依據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，空心微球的硬度、韌性、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能也能夠調(diào)節(jié)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

聚合物中空微球可以作為一種新型的涂料添加劑添加于涂料中，不僅解決了空心微球與成膜物之間附著的問題，還體現(xiàn)了良好的隔熱保溫性能，涂料分散穩(wěn)定、涂膜附著堅(jiān)固、抗沖擊、耐劃傷，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。同時(shí)，對(duì)涂料的遮蓋性能也有提高。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文以MMA為單體、EGDMA為交聯(lián)劑,甲苯和HP的混合溶劑為成孔劑，采用懸浮聚合法，制備了聚合物空心微球，并以此微球?yàn)橥苛咸砑觿┲苽淞烁魺岜赝苛?，結(jié)果表明：交聯(lián)劑含量和成孔劑的組成是制備空心微球的最重要因素，成孔劑與聚合單體的比例決定了中空微球的壁厚和強(qiáng)度。當(dāng)EGDMA含量為單體總量的50%，而成孔劑組成分別為甲苯：WHP= 6:1時(shí)，制成了表面光滑、中空結(jié)構(gòu)良好的空心聚合物粒子；單體與成孔劑的比例為1:1.2時(shí)，空心聚合物粒子的強(qiáng)度可滿足實(shí)用要求；涂料中添加一定比例的空心聚合物粒子后，涂料具有了良好的隔熱保溫性能，并提高了涂層的附著力和耐擦洗性。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] 李文丹，陳建華，馮春霞. 二氧化鈦包覆空心玻璃微珠隔熱涂料[J].涂料工業(yè).2008，38（3）：33-36 [2] 曾文，徐宏，古宏晨. 氧化硅空心微球的制備及表面形貌的調(diào)控[J].功能材料.2008,39（6）: 975-978

同類課題研究水平概述

國內(nèi)在涂料用空心微球方面的研究報(bào)道還比較少，最早的報(bào)道是直接利用空心玻璃微球作為填料改善涂料的隔熱保溫性能，但玻璃屬于難粘材料，與成膜物的粘合不牢固，且空心的玻璃微球韌性差、易碎，造成涂層的附著力和耐劃傷等物理機(jī)械性能不能滿足使用要求；李文丹等以Ti(SO4)2溶液為前軀體，氨水為沉淀劑，采用非均相沉淀法在空心玻璃微球表面包覆了一層二氧化鈦，大大提高了其與成膜物樹脂間的附著能力，用其作為功能性添加劑，制成了一種性能良好的隔熱涂料，涂膜附著牢固，但由于玻璃微球自身的強(qiáng)度不足，膜的柔韌性和抗沖擊能力仍不理想；曾文等[3]以聚苯乙烯實(shí)心微球?yàn)槟０?，正硅酸四乙酯為氧化硅的前軀體，采用溶膠凝膠法制備了氧化硅空心微球，在提高空心微球的力學(xué)性能、改善與成膜物的附著能力方面收到了更好的效果，但制備方法復(fù)雜、成本高、難于工業(yè)化生產(chǎn)和推廣使用。 本實(shí)驗(yàn)中采用懸浮聚合法，工藝簡單、成本低、便于工業(yè)化生產(chǎn)且可以制備較大粒徑的空心微球，最有實(shí)用價(jià)值。因此，我們采用懸浮聚合方法，用最簡便和實(shí)用的工藝，制備出了一種以MMA為主要成分的交聯(lián)聚合物空心微球，微球的大小、中空程度、壁厚等可 以依據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，空心微球的硬度、韌性、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能也能夠調(diào)節(jié)。制備工藝簡單，一次投料即可制得所需的產(chǎn)品，無需后處理，制造成本低，非常適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。使用這種空心微球作為功能性涂料添加劑配制隔熱保溫涂料，不僅解決了空心微球與成膜物之間附著的問題，還體現(xiàn)了良好的隔熱保溫性能，涂料分散穩(wěn)定、涂膜附著堅(jiān)固、抗沖擊、耐劃傷，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。同時(shí)，對(duì)涂料的遮蓋性能也有提高。制得空心微球質(zhì)量輕、易分散、不產(chǎn)生沉淀結(jié)塊、與成膜物有良好的親和性，可制得高性能、高附加值的特種涂料。在含鈦白粉的涂料體系中，加入聚合物空心微球粒子，可以抑制鈦白粉之間的渾濁效應(yīng)，提高鈦白粉的遮蓋力和分散性，減少顏料的用量，改善涂料的耐沾污性和耐擦洗性、提高涂料的戶外保色性，更有利于實(shí)現(xiàn)涂料的輕質(zhì)化。
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