سنتز و شناسايي ريزبالن‌هاي با چگالي كم بر پايه پلي‌متيل متاكريلات

Synthesis and Characterization of Low Density MMA-based Microballoons

ريزبالن‌‌ها نتيجه انبساط ريزگوي‌هاي انبساط‌پذيرند كه از پوسته گرمانرم و هسته هيدروكربني انبساط‌پذير تشكيل مي‌شوند. اگر دماي انبساط به دماي انتقال شيشه‌اي ديواره ريزبالن‌‌‌ها نزديك باشد، با تبخير مايع از هسته ريزگوي، فشاري داخلي ايجاد مي‌شود و هم‌زمان با نرم‌شدن ديواره، انبساط رخ مي‌دهد. در اين پژوهش، ريزگوي‌هاي اوليه انبساط نيافته از جنس پلي‌متيل متاكريلات با يا بدون ايجاد اتصالات عرضي به روش پليمرشدن راديكالي آزاد تعليقي تهيه شدند. در فاز آبي از پلي‌وينيل الكل به عنوان عامل پايداركننده استفاده شد و در فاز آلي علاوه بر متيل‌متاكريلات به عنوان مونومر، از تري‌اتيلن گليكول دي‌متاكريلات به عنوان عامل شبكه‌اي كننده، از پنتان به عنوان عامل انبساط و از بنزوييل پراكسيد به عنوان آغازگر استفاده شد. در نتيجه پليمرشدن، ذراتي به قطر 20 تا mµ40 با قابليت انبساط حاصل شد. اثر مقدار عامل شبكه‌اي‌كننده استفاده شده در فرمول‌بندي بر شكل‌شناسي، كيفيت انبساط و نيز چگالي ريزبالن‌‌‌هاي حاصل بررسي شد. نتايج بررسي ريزبالن‌‌ها به روش ميكروسكوپي الكتروني پويشي ريزبالن‌‌‌هايي كاملا كروي با ضخامت ديواره در حدود mµ 4/0را نشان داد. آزمون گرماوزن‌سنجي درصد پنتان باقي‌مانده درون ريزبالن‌‌‌‌هاي انبساط‌يافته را در حدود 20 درصد نشان داد.

Hollow microspheres or microballoons are gas-filled spherical particles with diameters between 1 to 1000 micrometers. The wall material may be made from glass, ceramic oxides, polymers or even metals. The typical thickness of the wall is in the range of 1 to 10% of the outer diameter of the sphere. Hollow microspheres have low density and high specific surface. They are widely used as toners, immobilization carriers, chromatographic packings, and sound dampening or adsorption materials. Thermally expandable microspheres are hollow balloons that consist of a thermoplastic shell with a liquid blowing agent as the core. These microspheres are expanded by applying temperatures higher than the glass transition temperature of the thermoplastic shell. The particles expand due to the evaporation of the encapsulated solvent which causes an internal pressure. In this study the primary expandable particles were synthesized via suspension polymerization of methacrylate monomers in the presence of pentane as a blowing agent and benzoyl peroxide as a thermal initiator. In the second step, the particles consisting of PMMA shell and pentane core were expanded at elevated temperature to obtain microballoons with a very low density. Morphology of the particles was studied using scanning electron microscopy. The results showed that the process successfully resulted in formation of spherical microballoons. The mean diameter of unexpanded particles was about 30 ?m and thickness of the shell was about 2 ?m while, their mean diameter after expansion was about 90 ?m and the thickness of the shell decreased to 400 nm. The diameter to wall thickness ratio of expanded particles was about 1:200 which provided particles with a very low density of 0.05 g/cm3.