可膨胀发泡微球可行性研究报告

一、总论

1.1 概述

1.1.3.2 项目提出的背景、投资的必要性

新功能性高分子材料热膨胀微球是热塑性树脂外壳封装挥发性碳氢化物的微球。性其粒径在10到30微米之间,微球加热后，树脂外壳软化，碳氢化物气化升高压力将外壳吹大，微球体积可膨胀100倍。因此它可以作为发泡剂（闭孔型）及轻质填充剂，例如可用于涂料发泡、塑料、橡胶发泡、皮革，印花浆，乳化炸药发泡等，用途正在不断扩展。

热膨胀微球是高分子颗粒，它有核/壳结构，当加热时它还会膨胀。这个微球包含一种可渗透的低沸点的烃类，然而外壳由一种气密的热塑性聚合物组成，它可以组织烃类释放。在室温下，聚合物外壳坚硬。尽管如此，当加热的时候外壳软化，同时烃类使内压增大。最后微球膨胀得像一个气球，并且体积显著增加（图1）。一旦微球被冷却，聚合物外壳依旧坚硬在膨胀状态，所以体积大小维持在加热状态。这样微球的密度从大约1100kg.m-3减少到大约30kg.m-3。尽管如此，持续加热微球，最后会导致微球萎缩，因为烃类逐渐逃逸，球内压强减少。

图1. 热膨胀微球普遍概念的阐述

图2.一个典型的TMA-温度记录图，该图用于监控微球的膨胀性能。

（TMA：thermomechanical analysis热机械分析仪）

在二十世纪六十年代末期，七十年代初期，热膨胀微球被陶氏化学的Morehouse和Tetreault发展。目前只有少数的微球制造商，其中有瑞典阿克苏诺贝尔/依卡化学品公司的Expancel和来自日本的Yushi-SeiyaKu，他

们自二十世纪八十年代早期以来就已经成为主要的制造商。这些年至始至终，各种微球都在经历不间断的发展，从制造到应用。但是在中国尚属空白，在图3中阐明了包含商品名”Expancel”的应用的数量（从1982年到2009）。

图3. 从Scifinder Scholar搜索得到的命中分布图，搜索仅仅限于专利，用Expancel为搜索关键词（2009年12月13日搜索）在2000到2009年专利数量出现了顶峰，这跟这个时期出现了一批新的微球应用制造厂相

关联。

尽管图3中的大部分专利覆盖了微球在各种方面的应用，但是大量的专利都涉及到微球的性能和他们的应用。考虑到的大量的专利，其中令人惊讶的是只有少部分专利讨论了微球的合成和性能。大量的是关于微球的应用，这些专利为微球提供了深厚的市场应用潜力。

微球的显著膨胀能力使它们在工业上有大量的应用。例如，可以用来

作为重量减轻物，改变产品性能（比如热性能，声性能和电绝缘性能）和材料节省物。微球可以在涂料方面加以应用，可使墙纸具有3D的效果，或者提高表面性能比如防滑并且同时能够减轻重量。可以用于汽车底部装甲涂料，减轻50%的重量，改善耐腐蚀性能和减轻噪音。应用微球的另外的优点是提高弹性和回弹性能，并且材料质量更轻。

热塑性材料，比如PVC,TPE,PE,PP.TPU等等可以用传统的聚合物制备方法发泡，比如挤出或者注射成型。由于微球应用在这些加工工艺上，经常以干粉的形式出来，没有特殊的设备要求来制备这些发泡产品。

用途介绍

用途产品举例

立体膨胀印刷用油墨调整发泡成形（T恤衫，壁纸等）

非氯乙烯壁纸图案设计，环境问题对应

汽车领域耐卷皮涂料（防锈，隔音，轻量化，防震材

料），密封剂, 底盘装甲涂料

服装加工领域肥大型加工，人工皮革，皮革表面调整纸，无纺布相关超轻量化，隔热，壁纸材料，纸管

建筑材料相关天花板材料，气泡控制，隔热材料

防滑材料防滑纸，防滑布，防滑桌布

设计性用剂车辆内装饰，各种树脂片，涂层表面处理剂发泡成型用途鞋子轻量化材料，尿烷等的发泡轻量化材料氯乙烯，塑料溶胶领域消光，轻量化材料

粘结剂热剥离性粘结剂（片），热膨胀性粘结剂

工业材料领域电线(轻量，绝缘性),浇铸型不饱和树脂,玻璃

纤维增强塑料以及玻璃钢的轻量化近年来炸药作为一个崭新的应用，微球在该领域展示了其独特的优越性，中国是世界上炸药生产的第一大国，微球在炸药行业的前景不可估量热膨胀微球从上世纪70年代开始发展，由于对产品质量要求的多样性，影响产品质量的因素很多，再加上专利保护，目前世界上主要有瑞典阿克苏·诺贝尔公司及日本松本油脂生产，国内尚无厂家生产。

高分子热膨胀微球是新功能高分子材料，该产品开发符合国家十二五规划，是先进高分子材料，具有相对独特物理化学性能、适宜在特殊领域或特定环境下应用的人工合成高分子新材料。高分子热膨胀微球的开发和应用将大大带动国内相关产业的发展。

本项目技术来自西能化工科技（上海）有限公司和华东理工大学材料科学与工程学院。

项目总投资1000万元人民币，资金由公司自筹解决，本项目新增厂房设备拟安置在现有工厂预留空地，无需新征土地。原有水电配套设备可以满足新增设备要求。

二、市场需求预测

2.1 产品现状及市场分析

在二十世纪六十年代末期，七十年代初期，热膨胀微球被陶氏化学的Morehouse和Tetreault发展。目前只有少数的微球制造商，其中有瑞典阿克苏诺贝尔/依卡化学品公司的Expancel和来自日本的Yushi-SeiyaKu，他们自二十世纪八十年代早期以来就已经成为主要的制造商。这些年至始至终，各种微球都在经历不间断的发展，从制造到应用。但是在中国尚属空白，在图3中阐明了包含商品名”Expancel”的应用的数量（从1982年到2009）。

图3. 从Scifinder Scholar搜索得到的命中分布图，搜索仅仅限于专利，用Expancel为搜索关键词（2009年12月13日搜索）在2000到2009年专利数量出现了顶峰，这跟这个时期出现了一批新的微球应用制造厂相关联。

微球的显著膨胀能力使它们在工业上有大量的应用。目前在国际市场

每年产量2万吨,国内市场每年进口3千吨,随着人们对该新材料的认识，

每年需求量将有20%-30%提增。近年来炸药作为一个崭新的应用，微球在该领域展示了其独特的优越性，炸药的密度一般在1.2左右,在实际使用1.0-1.06，因用途不同为确保使用的安全和稳定性必须调正炸药的密度, 热膨胀微球是较理想的炸药密度调节材料,中国是世界上海炸药生产的第一大国，微球在炸药行业的前景不可估量。

三、产品、生产技术方案及建设规模

3.1 建设规模

本项目的生产规模

年产高分子热膨胀微球1000吨

产品性能和规格

粒径10-30μm；密度≈1.1kg/m3；加热最大体积膨胀率≥100倍；微球破裂温度：高温型≥180℃；低温型≥150℃.

3.2生产技术方案

1、热膨胀微球生产工艺

热膨胀微球的功能我们都知道，在加热时，聚合物外壳软化，微球中的压强增大使颗粒膨胀。尽管如此，微球的配置能力很大程度上取决于聚合物外壳的隔离性能和机械性能，一是要保存发泡剂，二是在膨胀过程中的变形。

AN（AN:acrylonitrile 丙烯晴）或者VDC偏氯乙烯在几乎所有的微球的聚合物外壳中都是主要成分。这些单体的均聚物是半晶状的并且有优秀