本发明属于高分子隔热保温功能材料和绝热保温轻量化高分子材料技术领域，具体涉及到一种具有隔热保温功能的轻量化高分子聚合物微球制备方法。
背景技术：
中空聚合物微球是近年来高分子领域的研究热点之一，因其聚合物内部存在空腔结构，并可以填充某些气体(空气、氮气或烃类等可挥发性小分子)，而使其具有了一些特殊功能，如吸收紫外线、降低辐射、隔热、保温和降噪等作用，可以广泛应用于建筑、汽车、保温设备等领域。
正因为聚合物高分子材料的中空微球内部存在的空腔结构，所以中空微球内部的空腔部分可以作为反应容器，合成某些不稳定粒子，以及可以通过反应释放某些特定的气体，为内部的空腔结构赋予了特殊功能和用途，进而可以应用到催化剂载体、保温涂料和复合材料等行业，目前合成中空聚合物高分子材料微球常见的方法有模板法、自组装法和乳液聚合法等，可以赋予高分子聚合物微球壳体表面不同的尺寸或特定结构，为此，其开发及合成技术备受关注。
中国专利200410089039.1描述的是一种聚合物中空微球的制备方法，该方法是通过微乳液聚合方法在无机材料纳米微球的表面化学键合一层聚合层，形成聚合物/无机材料微球，然后用强酸刻蚀法去掉无机材料而获得聚合物中空微球。这与本专利提出的制备中空充气微球技术是有本质区别的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种中空充气高分子聚合物微球的制备方法及纳米复合发泡剂的制备方法。该方法所制备的中空充气微球具有轻质、颗粒细小、隔热、保温和降噪等特点。
本发明的技术方案：
一种具有隔热保温功能的轻量化高分子聚合物微球制备方法，首先利用超声波合成技术制备改性纳米碳酸锌微粉，然后借助支点聚合法工艺，将ac发泡剂与纳米碳酸锌进行复合，进而得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂，然后以纳米复合发泡剂为形核支点，通过微乳液聚合技术将聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯聚合物在纳米碳酸锌-ac复合发泡剂表面进行聚合，再经乙醇洗涤后得到高分子共聚物微球，然后将该微球发泡处理后便可以获得轻质的高分子中空微球，具体包括以下步骤：
(1)纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的制备：将氯化锌和碳酸钠溶于水中，在室温超声波振荡条件下反应10～30min，其中，氯化锌的质量百分比为2％～5％，碳酸钠的质量百分比为4％～8％；再加入上述反应溶液质量百分比为0.5％～3％的聚乙二醇，在超声波振动条件下反应10～30min，经超重力分离后进行洗涤，真空干燥，得到纳米碳酸锌；将偶氮二甲酞胺(ac)溶于二甲基亚砜(dmso)中，配制成w/v为4％的ac发泡剂；将纳米碳酸锌加入到ac发泡剂中，其中，纳米碳酸锌与偶氮二甲酞胺(ac)的质量比例为1:1～2，反应6～10h，然后在40℃下真空干燥30～60min，得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂；
(2)乳化和聚合反应：将制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂、聚乙烯基吡啶和聚甲基丙烯酸丁酯加入水中，其中，聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:1.1～1.2，纳米碳酸锌-ac复合发泡剂与聚乙烯基吡啶的质量比为0.8～1.2，在超声波条件下振荡乳化并进行聚合反应，控制聚合反应温度为30～80℃，反应时间为30～120min，反应结束后在超重力条件下分离，经无水乙醇洗涤，干燥，得到包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球；
(3)发泡：将包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球在110～140℃条件下发泡10～60min，获得比重为1.2～1.6kg/m3、尺寸为0.5～10μm的轻量化高分子聚合物微球。
所述的轻量化高分子聚合物微球应用于建筑墙体保温、特种汽车隔热保温材料和保温设备等领域。
本发明的有益效果：本发明利用超声波振荡技术制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂不仅具有稳定性强和发泡温度易于控制的特点，而且该复合发泡剂在乳化聚合过程中可以起到形核剂的作用，促进高分子聚合物微球的合成，不仅操作相对简便，而且中空充气聚合物微球的尺寸较为均匀，同时该材料还具有重量轻、隔热、保温和降噪的作用，应用前景广阔和市场价值潜力巨大。
附图说明
图1为本发明具有隔热保温功能的轻量高分子聚合物微球制备方法工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明是基于针对目前同时具有隔热、保温和降噪轻质材料的匮乏现状，提出一种具有轻量化和隔热保温功能的高分子聚合物微球制备新技术，下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能够更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
将2％氯化锌水溶液与4％碳酸钠溶液在室温超声波振荡条件下反应30min，再加入溶液质量百分比0.5％的聚乙二醇，在超声波振动条件下反应10min，经超重力分离后进行洗涤，真空干燥；将4g偶氮二甲酞胺(ac)溶于100ml二甲基亚砜(dmso)中，配制成4％的ac发泡剂溶液，将纳米碳酸锌加入到ac发泡剂中，纳米碳酸锌与偶氮二甲酞胺(ac)按比例1:1，反应6h，然后在40℃下真空干燥30min，可以得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂。
将制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂加入到纯净水中，再分别加入聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯，聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:1，纳米碳酸锌-ac复合发泡剂与聚乙烯基吡啶的重量比为0.8，在超声波条件下振荡乳化反应，控制聚合反应温度为30℃，反应时间为30min，反应结束后在超重力条件下分离，经无水乙醇洗涤，干燥，可以得到包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球。
将包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球在130℃条件下发泡30min，可以获得比重为1.2kg/m3的轻量化高分子中空微球，该微球尺寸约为5μm。
实施例2
采用超声波振动反应技术，将5％氯化锌水溶液与8％碳酸钠溶液在室温超声波振荡条件下反应10min，再加入溶液质量百分比3％的聚乙二醇，在超声波振动条件下反应10min，经超重力分离后进行洗涤，真空干燥；将4g偶氮二甲酞胺(ac)溶于100ml二甲基亚砜(dmso)中，配制成4％的ac发泡剂溶液，将纳米碳酸锌加入到ac发泡剂中，纳米碳酸锌与偶氮二甲酞胺(ac)按比例1:2，反应10h，然后在40℃下真空干燥60min，可以得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂。
将制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂加入到纯净水中，分别加入聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯，聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:1.2，纳米碳酸锌-ac复合发泡剂与聚乙烯基吡啶的重量比为1.2，在超声波条件下振荡乳化反应，控制聚合反应温度为80℃，反应时间为80min，反应结束后在超重力条件下分离，经无水乙醇洗涤，干燥，可以得到包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球。
将包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球在140℃条件下发泡60min，可以获得比重为1.2kg/m3的轻量化高分子中空微球，该微球尺寸约为10μm。
实施例3
采用超声波振动反应技术，将3％氯化锌水溶液与6％碳酸钠溶液在室温超声波振荡条件下反应20min，再加入溶液质量百分比2％的聚乙二醇，在超声波振动条件下反应20min，经超重力分离后进行洗涤，真空干燥；将4g偶氮二甲酞胺(ac)溶于100ml二甲基亚砜(dmso)中，配制成4％的ac发泡剂溶液，将纳米碳酸锌加入到ac发泡剂中，纳米碳酸锌与偶氮二甲酞胺(ac)按比例1:1.5，反应8h，然后在40℃下真空干燥40min，可以得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂。
将制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂加入到纯净水中，分别加入聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯，聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:15，纳米碳酸锌-ac复合发泡剂与聚乙烯基吡啶的重量比为1，在超声波条件下振荡乳化反应，控制聚合反应温度为60℃，反应时间为90min，反应结束后在超重力条件下分离，经无水乙醇洗涤，干燥，可以得到包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球。
将包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球在110℃条件下发泡10min，可以获得比重为1.6kg/m3的轻量化高分子中空微球，该微球尺寸约为0.5μm。
实施例4
采用超声波振动反应技术，将3％氯化锌水溶液与5％碳酸钠溶液在室温超声波振荡条件下反应10min，再加入溶液质量百分比1％的聚乙二醇，在超声波振动条件下反应20min，经超重力分离后进行洗涤，真空干燥；将4g偶氮二甲酞胺(ac)溶于100ml二甲基亚砜(dmso)中，配制成4％的ac发泡剂溶液，将纳米碳酸锌加入到ac发泡剂中，纳米碳酸锌与偶氮二甲酞胺(ac)按比例1:1，反应6h，然后在40℃下真空干燥45min，可以得到纳米碳酸锌-ac复合发泡剂。
将制备的纳米碳酸锌-ac复合发泡剂加入到纯净水中，分别加入聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯，聚乙烯基吡啶与聚甲基丙烯酸丁酯的摩尔比为1:1.2，纳米碳酸锌-ac复合发泡剂与聚乙烯基吡啶的重量比为1，在超声波条件下振荡乳化反应，控制聚合反应温度为80℃，反应时间为120min，反应结束后在超重力条件下分离，经无水乙醇洗涤，干燥，可以得到包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球。
将包裹纳米碳酸锌-ac复合发泡剂的高分子共聚物微球在120℃条件下发泡20min，可以获得比重为1.6kg/m3的轻量化高分子中空微球，该微球尺寸约为0.6μm。