专利名称：彩色物理发泡微胶囊和制备方法
技术领域：
本发明属精细化工和新材料领域。利用丙烯腈、甲基丙烯酸酯及分散染料作为形成彩色发泡微胶囊壁材原料，低沸点溶剂为微胶囊芯材原料，通过有限凝集聚合法制备有色物理发泡微胶囊。这种微胶囊是一种功能高分子材料，特别适用于有色发泡涂层整理工艺及有色发泡立体印花技术场合，也可用于静电植绒和仿麂皮整理。
背景技术：
发泡微胶囊是一种热膨胀性微胶囊，它具有热塑性外壳，内包低沸点有机溶剂。根据不同的用途其直径一般为5-500μm不等。在受热时囊心液体(低沸点有机溶剂)迅速气化产生内压力，同时囊膜(壁材)受热软化，在内压力的作用下囊膜(壁材)膨胀使体积增大发泡。在壁材热塑性和芯材气化所产生的匹配适当时，微球则表现出良好的膨胀性能。膨胀后的微胶囊应具有相对的形态稳定性，冷却后不至于回缩。在纺织印花时采用适当的粘合剂、颜料等与该微球混合就形成发泡印花浆。印制、干燥之后，再经一定温度的热处理，微胶囊膨胀导致花纹增高形成立体感、绒绣感很强的图案，具有特别的装饰作用。一般的物理发泡微胶囊形成后为乳白色粉末，发泡后基本仍旧呈现乳白色，若在制备过程中加入分散染料形成有色物理发泡微胶囊，则发泡后可以呈现颜色，解决了发泡过程与上色过程分开操作所导致的白芯现象。此方面技术未见国内外相关报导。相关原理(1)制备原理由水、分散剂、稳定剂及添加剂组成的水相及由单体、发泡剂、引发剂、着色剂组成的油相，两者相混合后经强烈的搅拌作用，形成水包油型分散体系，油相液滴直径2-30um，并保持一定稳定性。水相中组成成分可以抑制油相单体在水相中的溶解和聚合。
当温度升至引发剂的分解温度后，分解生成的游离基引发单体聚合。此前，单体、引发剂、发泡剂、着色剂是互溶而形成均一体系。随着聚合反应的进行，聚合物不溶于发泡剂而沉析出来，而此时它对分散染料有一定吸附作用。聚合物吸附油相着色剂，不断在油水界面沉积，形成壁层，而发泡剂作为芯材被包围起来，最终形成有色物理发泡微胶囊。
(2)发泡原理经加热后，有色物理发泡微胶囊内低沸点溶剂汽化，推动热朔性壁壳向外膨胀，微胶囊发泡。冷却后，膨胀了的壁壳仍能保持一定强度，使其形状不收缩，产生彩色立体效果。
发明内容
本发明目的是提供一种彩色物理发泡微胶囊。
本发明的目的还提供一种上述彩色物理发泡微胶囊的制备方法。
本发明是利用采用乙烯类单体(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(偶氮类分散染料，蒽醌类分散染料或杂环类分散染料)作为形成有色发泡微胶囊壁材原料，低沸点溶剂(例如丁烷，正戊烷，新戊烷，2-甲基丁烷，正己烷，正庚烷等)为微胶囊芯材原料，通过有限凝集聚合法原位着色来获得各种色彩的有色物理发泡微胶囊。
该微胶囊通常为10～30μm本发明的具体制备方法如下(1)配料聚合体系由单体分散相(简称油相)和水连续相(简称水相)组成。由上述物质重量比组成水相蒸馏水500-800，氯化钠150-250，超细固体分散剂(白碳黑或Mg(OH)2胶体或轻质碳酸钙)90-120，水溶性聚合物分散剂(如聚乙烯醇1788；K值分别为12，17，20，25，30的聚乙烯吡咯烷酮；酸值分别为75，105，135，185的己二酸与二乙醇胺之缩聚物)1-5，阴离子表面活性剂(例如十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠)1-5，氧化剂(例如重铬酸钾，双氧水)0.15-0.4，并用浓盐酸溶液调节pH值到3-4。
油相乙烯类单体(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，低沸点溶剂(例如丁烷，正戊烷，新戊烷，2-甲基丁烷，正己烷，正庚烷等)15-40，引发剂(偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰)1-2，分散染料(偶氮类分散染料，蒽醌类分散染料或杂环类分散染料)0.01-0.5。
(2)乳化将水相、油相摇匀后分别置于冰水和冷却液循环泵内(0℃～-10℃)冷却20～30分钟。然后将两相混合均匀，用高剪切混合乳化机以1000-5000转/分钟的转速混合乳化10-30分钟左右，得到均匀的悬浮液。
(3)反应将乳化好的体系加入到带有搅拌器的高压反应釜内，迅速封上盖子，固定好，充入氮气，调节搅拌器转速到200～400转/分钟，程序升温到40℃后再放慢升温速度，直至50℃，保温半小时后再升温到55℃，又保温半小时，然后控制温度在58℃左右反应8-30小时，后将体系降温至30℃左右，卸压、出料，洗涤，抽滤，干燥、过筛。
其中，乙烯类单体、丙烯酸酯系列及分散染料决定了此工艺所形成壁层的物理结构强度及发泡性能；分散染料有时会对微胶囊壁材产生增朔作用，降低胶囊的最低发泡温度；不同的低沸点溶剂芯材物质对微胶囊最低发泡温度起了主要作用。
此工艺的优点是制备物理发泡微胶囊时进行原位着色，一般制备好的有色物理发泡微胶囊颜色与分散染料的颜色基本一致，发泡后可以形成特定的颜色，增加了色彩的鲜艳度，还可制备特殊混色效果的发泡制品，改善了常规物理发泡微胶囊发泡后呈现白色或灰暗颜色的缺点。此法制备的有色物理发泡微胶囊的粒径主要集中在10-50μm，尤其集中在20-30μm。
此工艺的优点是对物理发泡微胶囊进行着色，或发泡后形成特定的彩色图案，改善了常规物理发泡胶囊发泡后呈现白色或灰暗颜色的缺点。
具体实施例方式实施例1 彩色物理发泡微胶囊的制备(1)水相重量比蒸馏水700，氯化钠200，15％的白碳黑100，酸值为105的己二酸与二乙醇胺缩聚物5，十二烷基磺酸钠2，重铬酸钾0.25，并用浓盐酸溶液调节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，分散红1#0.2，低沸点溶剂正戊烷22，引发剂偶氮二异丁腈1份。
(2)将水相、油相摇匀后分别置于冰水和冷却液循环泵内(-8℃)冷却20～30分钟。然后将两相混合均匀，用高剪切混合乳化机以2500转/分钟的转速混合乳化10-30分钟左右，得到均匀的悬浮液。
(3)反应将乳化好的体系加入到带有搅拌器的高压反应釜内，迅速封上盖子，固定好，充入氮气，施加一定初压0.35MPa。调节搅拌器转速到300转/分钟，程序升温到40℃后再放慢升温速度，直至50℃，保温半小时后再升温到55℃，又保温半小时，然后控制温度在58℃左右反应24小时，后将体系降温至30℃左右，卸压、出料，洗涤，抽滤，干燥、过筛。
注芯材为正戊烷，分散绿是由分散兰E-4R与分散黄E-2G按1∶1的比例配成的。
分散红1#(偶氮类分散染料)分散黄E-2G，分散兰E-4R(蒽醌类分散染料)。
权利要求
1.一种彩色物理发泡微胶囊，其特征是乙烯类单体和丙烯酸酯衍生物的聚合物和分散染料为壁材和低沸点溶剂为芯材的彩色物理发泡微胶囊。
2.如权利要求1所述的彩色物理发泡微胶囊的制备方法，其特征是通过下述方法制备(1)将蒸馏水、氯化钠、超细固体分散剂、水溶性聚合物分散剂、阴离子表面活性剂、氧化剂按下述重量比混合500-800∶150-250∶90-120∶1-5∶1-5∶0.15-0.4，用浓盐酸调节混合液至pH3-4制成水相；将乙烯类单体、丙烯酸酯衍生物、低沸点溶剂、引发剂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)将上述水相和油相混合乳化成悬乳液，在氮气保护下和室温至60℃反应20-30小时，反应物经洗涤、过滤、干燥和过筛；所述的超细固体分散剂是白碳黑、轻质碳酸钙或氢氧化镁胶体；所述的水溶性聚合物分散剂是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或乙二酸与二乙醇胺之缩聚物；所述的阴离子表面活性剂是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠；所述的氧化剂是重铬酸钾或双氧水；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；所述的低沸点溶剂是丁烷、正戊烷、新戊烷、α-甲基丁烷、正己烷或正庚烷；所述的引发剂是偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；所述的分散染料是偶氮类分散染料、蒽醌类分散染料或杂环类分散染料。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是所述的乳化是将所述的水相和油相在冰或冷却循环泵内冷却20-30分钟，用乳化机混合乳化10-30分钟。
全文摘要
本发明涉及一种彩色物理发泡微胶囊和制备方法。系由乙烯类单体和丙烯酸酯衍生物的聚合物和分散染料作为微胶囊壁材和低沸点溶剂为芯材的彩色物理发泡微胶囊。通过有限凝集聚合法制得。
文档编号B01J13/06GK1586707SQ200410052920
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月16日 优先权日2004年7月16日
发明者罗艳, 吕学坤, 吴伟龙, 陈水林 申请人:东华大学