本研究的目的是生产用于汽车车底涂层的热膨胀微球(TEMs)，并将其工业化应用。研究了交联剂与引发剂配比对TEMs耐热性的影响。研究了交联剂的含量及其对结果的影响。对TEMs的外壳进行增厚，以解决由于最大膨胀(T_马克斯）已达到。在发泡之后，观察到具有加厚外壳的样品的横截面厚度和表面。具有加厚壳的TEM表示最少的收缩，表明即使长时间暴露在热量之后，也表明了优异的收缩稳定性。

热膨胀微球，交联剂，车身底漆。

本研究的目的是生产用于汽车车底涂层的热膨胀微球(TEMs)，并将其工业化应用。研究了交联剂与引发剂配比对TEMs耐热性的影响。研究了交联剂的含量及其对结果的影响。对TEMs的外壳进行增厚，以解决由于最大膨胀(T_马克斯）已达到。在发泡之后，观察到具有加厚外壳的样品的横截面厚度和表面。具有加厚壳的TEM表示最少的收缩，表明即使长时间暴露在热量之后，也表明了优异的收缩稳定性。

热膨胀微球，交联剂，车身底漆。

在全球工业化进程中，汽车对化石燃料的需求不断增加。化石燃料和二氧化碳₂增加环境污染，导致全球变暖潜力(GWP)[1]的上升。因此，发展中国家和发达国家不断投资研究，通过设计轻型汽车来提高燃油效率。减轻汽车重量的一种方法是在汽车内部使用发泡材料。还有一些研究集中在通过使用发泡材料来降低车辆外部噪声和降低车辆底盘振动。特别是在车身底部涂层(UBC)过程中，泡沫被应用于车辆的下部，以解决噪音问题和防止腐蚀[2]。虽然各种材料被用于这些目的，聚合物微胶囊被用作填充它们的轻质量[3]。热膨胀微球(TEMs)是一种平均粒径为10 ~ 50 μm的聚合物。它们由外层的聚合物壳和内部的液态碳氢化合物组成[4,5]。在UBC过程中，当在大气压力下使用热膨胀聚合物向汽车底部喷洒PVC溶胶时，泡沫就形成了，然后通过加热过程燃烧。一般情况下，在电极位置涂敷后进行无气涂敷。 The foaming process is completed in 3 steps: first baking, second baking, and third baking for coating and adhesion. In this process, the PVC sol adhered to the bottom of the vehicle expands due to TEMs. This expansion keeps the environment protected from vibrations and noise transmitted from the vehicle and outside [6-10]. However, in this process, adhesion and foaming processes are completed through heating in the primary, secondary, and tertiary bakings. Unlike the TEMs applied in other industries, such heating process requires heat resistance due to the process being performed for a long period of time.

本研究要求TEMs用于汽车车底涂层，提高其耐热性，目的是防止长期暴露在高温下导致泡沫膨胀率下降。将聚氯乙烯溶胶与TEMs共混后粘贴在钢板上，进行了耐热性改善试验。提高抗变色能力的问题被排除在本研究之外，因为之前有[11]的研究。另一个原因是变色在这里并不重要，因为PVC溶胶是用于车辆的车身底部。

如许多研究所示，TEMS由内部和烃的热塑性塑料组成[4]。类似地，该研究基于该假设，当由于由烃的相变导致的内部压力的增加而软化，在热塑性树脂的增加时，体积会使体积变软。[5,10]。在该研究中，由丙烯腈（AN）和甲基丙烯腈（人）如丙烯腈（AN）和甲基丙烯腈（MAN）合成TEM。通过引发剂聚合微球的外壳。内烃由交联剂包围。

本文重点研究了与引发剂和交联剂用量有关的外层厚度的实验，以提高其耐热性。这表明，如果tem持续暴露在热中，它们会由于内压和长时间外热引起的聚合物降解而收缩。因此，我们尝试根据引发剂和交联剂的配比对TEMs壳层进行增厚。

水相含有二氧化硅胶体(CS)，油相含有单体、烃(异戊烷)、引发剂(过氧化苯甲酰)和交联剂(BDDMA, 1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯)，使用均质器在1000 rpm下混合10分钟。通过高速旋转制备悬浮液后，在合成反应器中反应16 h。悬浮液洗涤干燥后得到样品。合成在62ºC, 400 rpm, 16h，压力2 kg下进行_f/厘米²在合成反应器中应用氮取代3min。通过控制交联剂用量，合成了热膨胀微球(TEM)样品。

利用热膨胀分析仪(TMA Q400, TA Instruments, New Castle, DE, USA)在50ºC至250ºC范围内，以10ºC/min的速度测量TEM的热膨胀性能。测量的性质是膨胀开始时的温度(T_开始），达到最大膨胀的温度（t_马克斯)，以及达到最大扩展的水平(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。为了确认TEMS的外壳厚度，尝试了使用聚焦离子束（FEI，HELLIS NANOLAB 600，FEI Company，Fei Company，USA）的观察。对于合成TEM的发泡试验，通过混合PVC（100g，LP170，Lg Chem.，Seoul，Korea），邻苯二甲酸二辛基（30g，Sigma-Aldrich Co.，St.Louis，制备PVC（聚氯乙烯）溶胶作为培养基。，Mo，USA），重碳酸钙（60克，Sigma-Aldrich）和BZ810P-5（1G，Songwon，Seoul，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。

在冷轧钢板(CRS, 152×76 mm, 0.8T)上涂覆200 μm厚度的混合材料。涂层后，在110℃下加热10 s，让试样在冷轧钢板上沉淀。然后在110ºC的烘烤条件下常压15s下进行3次发泡过程。然后将膨胀前后的泡沫厚度除以，计算泡沫膨胀比。

烃类、引发剂、交联剂、硅溶胶(CS)和单体(AN、MAN)的含量列于表1。总量被测量在60%的试验反应堆体积。Bu等人通过对各种交联剂的研究，选择了1,4-甲基丙烯酸丁二醇(BDDMA)作为最优交联剂。引发剂、交联剂、CS、AN、MAN等单体用量相同，且在相同的生产条件下反应。实验根据启动剂的数量进行，如表1所示。

如图1所示，示例的D_马克斯而A (r 2.0)的尺寸变化值是A (r 0.5)的3倍。Bu等人报道，添加0.05 mol% BDDMA合成的胶囊所产生的液态碳氢化合物大约是不添加交联剂的胶囊的两倍。这表明内部的碳氢化合物不能起发泡剂的作用。在A (r 2.0)的情况下，我们认为交联剂的量很高，因为几乎不可能在TMA曲线上发泡。在A (r 0.5)的情况下，D_马克斯价值很高，但曲线的形状很尖锐。这说明D后微球的收缩率较大_马克斯，当热量不断增加时。Kawaguchi和Oishi报道说，在不同的应用过程中，需要使用不同数量的交联剂，具有更广泛的膨胀温度范围的微球。

表2中，T_开始T_马克斯和D._马克斯交联剂用量最大的A (r 2.0)的含量相对较低。随着交联剂用量的增加，粒径增大，表征粒径均匀性的跨度值明显增大。颗粒的厚度-半径比与收集距离有关，收集距离对粒径有显著影响，但粒径越小，聚合物壳层[12]的含量也相应越小。

因此选D_马克斯A (r 0.5)高。但是，可以预见，它的耐热性较弱。由于a (r 2.0)的泡沫膨胀率存在问题，预计a (r 1.0)和a (r 1.5)的交联剂用量适宜。因此，我们进行了额外的实验。

测试结果表明，（R 0.75），（R 1.0），A（R 1.25）和（R 1.5）的粒径为27至28μm。此外，D没有显着差异_马克斯如图2所示。确认A（R 0.75）试样在最大膨胀后温度升高时急剧收缩。特别是，（R 1.25）在D之后显示出最少的收缩_马克斯．认为T后尺寸变化值逐渐减小_马克斯或维_马克斯．过多的交联限制了泡沫的膨胀，而不足的交联会导致微球的崩溃和破裂[5]。在随后的测试中，我们将50g的PVC溶胶和1g的热膨胀微球(TEMs)混合，以获得相同的聚合物发泡结果。为了将混合的PVC溶胶固定在CRS上，将其在110ºC下干燥10s并固定。然后，在150℃下保温15 min后，测量泡沫膨胀率。在接下来15 min和最后15 min的每个发泡时间点后，测量泡沫产品的泡沫膨胀率(图3)。

每15分钟测量泡沫膨胀比。最初，所有可热膨胀的微球泡沫。而且，它们的泡沫膨胀比增加到150％。但是，所有泡沫膨胀口原子发生在2后下降^nd和3^{理查德·道金斯}发泡过程。膨胀微球在烘烤循环结束后回到室温状态时，必须恢复自身的稳定性，并表现出良好的回弹性能[13]。与TMA的结果相似，在A (r 0.75)比初始膨胀时收缩减小更快。在A (r 1.25)的情况下，收缩几乎没有发生，这被认为是最适合于UBC的TEMs由于收缩而减弱耐热性。通过显微镜观察试件的表面。在图4 (c)中，应用1.25 phm的A (r 1.25)试样的表面细胞最明显，其尺寸为200 ~ 250 μm。Kawaguchi和Oishi的结论是，有必要优化外壳聚合物的组成和粒径，以获得均匀的高耐热微球。用扫描电镜观察了表面，以便更明确地识别试样。除图5中的(c)外，[14]中观察到细胞因肿胀或收缩而破裂。

本研究的目的是通过增加交联剂的含量来防止高温下的收缩。通过增强微球的耐热性，可以防止tem的高温收缩，从而测量tem的壳层厚度。图6显示了FIB的分析结果。在(a)和(b)中，交联剂的用量分别为0.75和1.0 phm，壳层不均匀。在(d)的情况下，可以确认厚部与薄部的差异大于其他样品。(c)是最理想的形状，壳体的厚度比其他样品都要大，且各部分形状均匀。说明微球在高温条件下的膨胀率与初始膨胀率相比并没有下降。

进行该研究以将多功能热膨胀性微球应用于车辆的底部涂层。特别地，当通过改善可耐热性微球（TEMS）的交联剂的含量来改善它们的耐热性，在高温下施加微球时，研究重点是减少收缩。特别是，当施加交联剂1.25PP时，TEMS的外壳显示最厚，最稳定的形状。即使在实际发泡之后，由于发泡而发生的微型血管缺陷也是SEM显微照片中最小的。而且，根据我们的微观观察，形成了200-250μm的均匀球。认为具有更稳定的结构的TEM，由于引发剂引起的聚合过程中的交联的效果，其耐热性能更优异。通过使用FIB的横截面确认，这更清楚地证实了内容。认为很容易施加需要耐热性的TEM。

本研究得到了韩国中小企业和创业部世界300强项目研发支持项目(S2433278)的资助。