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热膨胀微胶囊的结构类似宏观的球形密闭罐,其壳层是具有良好气密性的聚合物构成,包裹的芯材一般是低沸点的烃类。当外界温度上升时,内部芯材汽化推动达到玻璃化转变温度的聚合物壳层胀大,产生热膨胀效果。由于其独特的核壳结构,使微胶囊膨胀后能在一定温度范围内维持稳定的形态。基于此特点热膨胀微胶囊在微发泡制品、织物印花及微流体等领域具有广阔的应用前景。然而,在实际生产中热膨胀微胶囊存在膨胀温度窗口宽、膨胀倍率不均一等技术问题,直观的表现是微胶囊粒径大小不一,加工时出现先后膨胀的现象,造成材料中泡孔分布较宽,这极大的影响了发泡制品的应用。目前大多数研究仍围绕在,内部封装的液体特性和壳层组成等基础配方对微胶囊热膨胀性能的影响上,关于粒径、壳层厚度等物理因素对其热膨胀性能的探究较少,基础数据缺乏。因此,通过调整制备热膨胀微胶囊的水相和油相体系,实现热膨胀微胶囊的膨胀温度与膨胀倍率的控制,对拓宽环保轻量化制品的应用具有重要意义。本文选用丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)为聚合单体,正己烷(Hex)为芯材,饱和氯化钠溶液为水相,氢氧化镁为分散剂,以此构建悬浮聚合体系制备热膨胀微胶囊。系统研究了水相体系和油相体系对热膨胀微胶囊粒径、壳层厚度以及热膨胀性能的影响;建立了微胶囊粒径、壳层厚度与热膨胀性能之间的联系。并进一步探讨不同粒径、壳层厚度的微胶囊对发泡EVA复合材料综合性能的影响,阐明了不同类型微胶囊发泡剂对制备的微发泡材料泡孔质量和保温性能的作用机理。取得下列结论:(1)热膨胀微胶囊的平均粒径随着分散剂添加量的增加呈下降的趋势;适当的提高水油相的体积比可以有效地降低油相液滴碰撞团聚的几率,从而实现对微胶囊平均粒径的控制,当水油相的体积之比从3/1增加到9/1时微胶囊的平均粒径从10.8μm下降到3.5μm。(2)热膨胀微胶囊的平均粒径越小,其膨胀温度越高。当微胶囊的平均粒径从10.8μm下降到3.5μm时,其对应的膨胀温度从124℃提高到138℃;微胶囊的平均粒径维持在7.6-4.9μm时,热膨胀性能优良,稳泡温程达到30℃,膨胀倍率在2倍以上。继续降低微胶囊的粒径,热膨胀性能反而变差。(3)通过改变芯材的添加量实现了热膨胀微胶囊壳层厚度的调控,当芯材添加量从油相占比的21.30 wt%提高52.00 wt%时,壳层厚度从436 nm下降到196 nm。(4)热膨胀微胶囊的膨胀温度随着芯材添加量的增加,呈现先升高后降低的趋势。当芯材添加量从11.92 wt%提高到54.90 wt%时,膨胀温度从122℃增加到149℃;热膨胀性能随着芯材添加量的增加呈先提升后降低的规律,当芯材添加量在35.13-52.00 wt%,壳层厚度在290-196 nm之间时,微胶囊具有4倍的膨胀倍率,稳泡温程在20℃以上。(5)使用热膨胀微胶囊为发泡剂时,随着微胶囊粒径减小,发泡EVA复合材料泡孔形貌明显改善,材料的导热系数逐渐降低。当微胶囊的平均粒径从10.8μm减小到3.5μm时,泡孔的规整度提高,泡孔尺寸分布更为集中,发泡EVA复合材料的导热系数从0.0724 W/m·K降低到0.0607 W/m·K。(6)随着微胶囊发泡剂壳层厚度的减小,在一定范围内对发泡E VA复合材料的泡孔形貌存在积极影响;同时导热系数呈先增大后稳定的变化规律。当微胶囊发泡剂的壳层厚度从436 nm降低到221 n m时,发泡EVA复合材料的泡孔形貌良好,导热系数从0.0709 W/m·K降低到0.0552 W/m·K。