本研究通过制备热膨胀微球(TEMs)来提高墙纸的白色指数(WI)。研究了胶体二氧化硅的粒径对tem制备的热性能、泡沫膨胀率和WI的影响。结果表明，含小颗粒胶体二氧化硅的tem具有最佳的白度和黄度。此外，TGA结果表明，小粒径的胶体二氧化硅极有可能在物理或化学上附着在tem表面，从而在高温下提高了白度。

胶体二氧化硅，颗粒大小，热膨胀微球。

本研究通过制备热膨胀微球(TEMs)来提高墙纸的白色指数(WI)。研究了胶体二氧化硅的粒径对tem制备的热性能、泡沫膨胀率和WI的影响。结果表明，含小颗粒胶体二氧化硅的tem具有最佳的白度和黄度。此外，TGA结果表明，小粒径的胶体二氧化硅极有可能在物理或化学上附着在tem表面，从而在高温下提高了白度。

胶体二氧化硅，颗粒大小，热膨胀微球。

聚合物行业意识到环境的重要性。同时，由于最近的技术进步和环境意识，它对提高能源效率很感兴趣。随着对能源效率的需求急剧增加，各种涉及重量减轻的方法被提出。重量减轻可以通过发泡过程实现。这种工艺是工业上最常用的方法。发泡在很大程度上可以分为使用化学发泡剂的化学发泡和基于物理行为的物理发泡。[2,3]传统上，当化学发泡剂和聚合物的混合物被加热产生气泡时，轻质泡沫是通过在聚合物基体中形成孔隙而产生的。然而，化学发泡过程中产生的CO2、CO、氨等气体引起了环境问题。尽管人们提出了各种化学发泡的替代方法来克服环境问题，但由于商业化的困难和高昂的成本，许多问题没有得到解决。在这些方法中，使用热膨胀微球(TEMs)来获得泡沫是最接近于工业化规模使用的方法。 One of the advantages of foaming using TEMs is that a product can be made in various compositions, according to working conditions or a manufacturing process, without releasing harmful gas to the outside environment.

然而，与化学发泡相比，TEMS发泡方法具有一些问题，包括低发泡压力，由于发泡后变色，并且细胞尺寸不均匀的应用限制。需要更多的研究来解决这些问题。特别是，关于在本研究中的壁纸的时间应用中的关于变色的讨论很重要。因此，这项研究优先考虑找到解决问题的解决方案。

tem的粒径一般为10-50 μm。它们的外部由热塑性树脂组成，内部含有低沸点[4]的碳氢化合物。由于内部烃类在高于聚合物外壳玻璃化转变温度的温度下压力的增加，这些tem的体积增加了50倍以上。这是由被封装的碳氢化合物的相变引起的膨胀引起的。tem因其热膨胀性能而被用于各种产品中。例如，它们被用于生产墙纸、油墨、应用泡沫塑料的建筑内饰材料、汽车内饰材料、鞋材等[5-10]。本研究采用丙烯腈(AN)、甲基-丙烯腈(MAN)和甲基丙烯酸(MAA)等具有良好气体阻隔性能的单体进行聚合。

变色成为壁纸商业应用的大问题。因此，应该建议解决这种问题的方法。为了做到这一点，在制备悬浮液期间，用作水相中的分散稳定剂作为分散稳定剂的矿物质在液滴的表面上物理分布。它们根据在表面上分布的颗粒的尺寸进行化学或物理分布在最终TEM的表面上。这些矿物质可以应用于耐热部件，因为它们在外面均匀地被吸收。

当过大的颗粒聚集在tem表面时，tem的尺寸增大。换句话说，一个实体是由多个粒子组成的。这种凝结形式会导致泡沫膨胀率低和消泡等问题。此外，还进行了去除残留单体防止变色的研究。本研究的重点是通过使用不同的引发剂[11]来减缓合成产物的反应，防止变色，调节合成产物的pH值至中性，并改变后处理反应的进程。

进行该研究以克服变色问题并通过其他方法增加白色指数（Wi），因为这种方法通过添加过程增加废水。我们专注于测试Wi和黄变值（b​​）以确定根据胶体二氧化硅的粒度的变色度，作为分散稳定剂。还通过热分析研究了包括倍率的物理性质，包括TEMS的放大。

水相含胶体二氧化硅(CS)，油相含碳氢化合物(异戊烷)，作为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BDDMA)为交联剂，使用均质器在1000 rpm下混合10min。高速纺丝制备悬浮液后，在合成反应器中反应16h。将悬浮液洗净并干燥以获得标本。合成是在62℃、400 rpm、2kg压力下进行的_F/厘米²随着氮取代在合成反应器中3分钟的应用。在反应器中使用俯仰的刀片涡轮机叶轮。根据其颗粒尺寸测试四种类型的胶体二氧化硅。在该实验中，所有四种类型的胶体二氧化硅（SIO₂(30±1%)，购自POC公司，用于合成tem标本。分别为SS-SOL 30E (15 nm)、SS-SOL 30F (25 nm)、SS-SOL 60 (65 nm)和SS-SOL 100 (100 nm)。

使用热膨胀分析仪(TMA Q400, TA Instruments, New Castle, DE, USA)测量tem的热膨胀性能，从50°C到250°C，速率为10°C/min。测量的性质是膨胀开始时的温度(T_开始)，达到最大膨胀温度(T_马克斯)，以及达到最大扩张的水平(D_马克斯）。通过使用扫描电子显微镜（SEM AIS2300C，Seron Technologies Co.，Uiwang，Korea）和光学显微镜（E200LED，Nikon Instruments Inc.，Melville，Ny，USA）来拍摄合成微球表面。通过使用粒度分析仪（Mastersizer 2000s，Malvern Instruments Ltd.，England）测量合成微球的平均粒径。

对于壁纸的合成温度的发泡试验，通过混合PVC（100g，LP170，Lg Chem，邻苯二甲酸二辛酸酯（60g，Sigma-Aldrich），重碳酸钙制备PVC（聚氯乙烯）溶胶。（40g，Sigma-Aldrich）和BZ810P-5（1G，Songwon，首尔，韩国）。将干燥的TEM（1g）加入到得到的PVC溶胶中。然后，混合混合物。然后将所得混合物涂覆到厚度为120μm上。涂布后，将试样在110℃下加热10S并静置在壁纸上。之后，在大气压下在200℃下进行30,40和50s的发泡过程。然后，通过将厚度除以膨胀之前和之后的厚度来计算泡沫膨胀比。此外，用比色计（Konika Minolta，CM-2500D，Konika Minolta Co.，Tokyo，Japan）测量PVC溶胶泡沫样本的白度指数（Wi）和黄变量（b）。

碳氢化合物、引发剂、交联剂、胶体二氧化硅(CS)和单体(AN、MAN、MAA)的含量列于表1。总量在2L试验反应器体积的60%中计量。引发剂、交联剂、CS和单体AN、MAN、MAA用量相同，反应条件相同。根据CS的粒径，制备了四种不同类型的tem，并进行了比较。pH值对胶体二氧化硅平均粒径的影响表明机械磨损[12]对蓝宝石的去除率影响不大。Sumi等人观察到，在透射电镜下，所有商业可用的CS分散体的粒径均为15±5 nm。如图1、D中的TMA曲线所示_马克斯随着CS的粒度减少而增加，TEM增加。T._开始测量用最大CS制成的TEM比其他CS的温度降低至少5°C。

D相比_马克斯和T_开始根据CS的粒径，这一结果的差异可能是因为TEMs内部碳氢化合物的内部压力无法克服外部热塑性树脂组成的壁面压力。表2给出了每个样品的TMA结果以及合成TEMs的粒径和跨度。纯聚二甲基硅氧烷(PDMS)在惰性气氛中的热降解和半焦率较低，这通常归因于PDMS的解聚和挥发性环状低聚物[13]的形成。用CS制备tem时，粒径小可制备出较小的tem。由于均匀分布值的跨度较小，得到的粒径分布值比较均匀。将50g PVC溶胶与1g的tem混合后，在110℃下加热10s，将混合后的PVC溶胶固定在墙纸上。然后在200°C大气压下发泡30、40、50 s。

通过在发泡之前和之后分开厚度，泡沫膨胀比表示为百分比。具有最大粒径的SS-溶胶100的膨胀比最高，并且具有最小粒径的SS-溶胶30e的膨胀率是标本中最低的。随着其暴露于热量的时间增加，标本的膨胀比减少。看起来暴露在高于t的温度时_马克斯，TEMS的外部树脂通过软化而萎缩。当与最大CS的TEMS的泡沫膨胀比与最小的Cs进行比较时，大CS是有利的，但差异在8％以内。结果与通过d的发泡差的比较反向相关_马克斯蓝玉。胶体结晶的临界体积分数取决于改性程度和接枝聚合物[14]的分子量。在墙纸上发泡时，是在大气压下发泡，而在TMA情况下，探针以0.01N的力压住含有样品的笔。两种情况之间的压力差似乎带来了不同的结果(图2)。

在工业规模的墙纸tem应用中，起泡后的变色和白度是最重要的(尽管泡沫膨胀率的差异是重要的)。因此，对在200℃发泡30、40、50 s的样品进行白色指数(WI)和黄变值(b)的比较。WI越高，越接近白色，黄变值(b)越低，黄变程度越小。用比色仪测量样品的白度，CS粒径最小(15 nm)的tem样品的白度最高。CS粒径最大(100 nm)的tem样品的白度最低。除了用色度计测量的WI和黄变值(b)的差异外，在变色方面也存在显著差异，可以用肉眼确认(图3)。

CS粒径最小的TEMs样品的黄变值(b)最低。尽管暴露在高温下会导致黄变，但粒径越小，黄变值越低(b)(图4)。

使用SEM进行TEM的表面分析。在图5（a）中，表面上几乎没有聚集颗粒。然而，图5（d）的表面展示中有些大致相结合。当通过通用SEM观察TEM时，出现了图5（a）和（b）所示的表面形状。确认如图5（d）所示的表面形状是由于二氧化硅与大颗粒尺寸的部分吸附。因此，似乎在200°C时发生变色的问题，这是相对较高的温度。进行TGA分析以确认这一点。大多数有机材料在600℃下分解。我们认为二氧化硅可以承受比该温度更多。通过将其从室温和20℃/ min的速率从室温加热至700℃来进行测试。

在用具有最小粒径的CS制成的TEM的情况下，仍保持14％（w / w）。发现填料中的相互作用程度和填料 - 聚合物的相互作用随着表面改性和分散介质而变化，将Cs分散到PDMS基质中[13]。Cs颗粒越大，无机含量越低。这是重要的，因为随着Cs的粒度增加而物理或化学键合到TEM的表面的吸附量降低。Yoshinaga等。建议，有机溶剂中聚合物改性二氧化硅的胶体结晶受原始二氧化硅表面的内在性质和改性聚合物链的复杂因素的影响。

在用具有最小粒径的CS制成的TEM的情况下，仍保持14％（w / w）。发现填料中的相互作用程度和填料 - 聚合物的相互作用随着表面改性和分散介质而变化，将Cs分散到PDMS基质中[13]。Cs颗粒越大，无机含量越低。这是重要的，因为随着Cs的粒度增加而物理或化学键合到TEM的表面的吸附量降低。Yoshinaga等。建议，有机溶剂中聚合物改性二氧化硅的胶体结晶受原始二氧化硅表面和改性聚合物链的内在性质的复杂因素的影响（图6）。

本研究的主要目的是调查TEMS如何应用于壁纸。为了克服变色，改善白度，尝试在微球表面上诱导比常规胶体二氧化硅含量（％，w / w）含有更多含量的物理和化学吸附。为此目的，根据胶体二氧化硅的颗粒尺寸研究了诸如变色，白度和泡沫膨胀率的热性能。特别地，当产生具有小颗粒胶体二氧化硅的TEM时，在它们的表面上未示出附聚的TEMS形状。原因可能是二氧化硅均匀地吸附在表面上。此外，TGA分析表明，具有小胶体颗粒的TEM含有大量的无机物质，支持该论点。结果，当在本研究中的单体和合成环境中使用具有小颗粒尺寸的胶体二氧化硅时，泡沫膨胀比没有显着差异。然而，它促进了抗黄变性和改善白度。它似乎适合应用壁纸生产的温度。

该研究得到了韩国中小企业和初创公司的300级项目研发支持项目（S2433278）。