热膨胀微球：功能多样的新型发泡剂
热膨胀微球：功能多样的新型发泡剂
热膨胀微球（Thermally expandable microsphere）是一种具有核-壳结构的热膨胀型微胶囊，由热塑性高分子聚合物外壳包裹低沸点溶剂组成。这种材料在加热后体积可迅速膨胀到自身几十倍，并在冷却后保持膨胀状态。凭借其优异的机械性能、弹性、发泡性能和环保特性，热膨胀微球已被广泛应用于涂料印刷、泡沫工业、纺织工业、建筑、汽车制造、航空航天等领域。
热膨胀微球的分类
按照其最大膨胀温度可将热膨胀微球分为：
- 低温膨胀型：Tmax＜110℃
- 中温膨胀型：Tmax 110~160℃
- 高温膨胀型：Tmax160~220℃
- 超高温膨胀型：Tmax＞220℃
热膨胀微球的特性
良好的机械性能：无开放泡孔，避免了使用普通发泡剂泡孔不均匀、泡孔破裂、泡孔回弹性差等缺点，其完整的球形结构保证了良好的机械性能。
优良的弹性：热塑性壳体有优异的耐压性，最高可承受300kg/cm2的压力，良好的回弹性可以承受多次循环加压/卸压而不破裂。
优异的发泡性能：发泡后体积可达到原来40-80倍；微球囊具有独立的闭孔结构，发泡后仍是完整的密闭体，且发泡后泡孔粒径较为均一，使其表现出稳定的发泡性能。
环保性能：普通发泡剂使用过程中以及固化后可能会有气味、残留的挥发物，而聚合物微球无毒无污染，性能更加安全，可作为环保型发泡剂在高端产品及高附价值产品中使用。
隔绝性：微球受热膨胀后形成充气式密闭腔体，具有良好的绝缘性，当添加到聚氨酯、酚醛树脂、涂料等材料中可以起到优异的隔热保温效果，同时还可起到隔音、减震、阻燃和电绝缘效果。
应用领域
三维立体图案印刷：热膨胀微球优异的发泡性能使其在印刷油墨或涂料中可通过控制加入微球的粒径和膨胀温度进行可控发泡，广泛用于油墨印刷、织物印染、盲文凸字、墙纸、皮革等工业生产中。
轻质材料：热膨胀微球作为塑料和橡胶的理想轻质填料，应用于PE、PP、PVC、PET、TPR、TPU等热塑性材料的挤出或注塑发泡，可增加产品体积、改善绝缘性能、降低密度、提高抗热性能及抗压性等。
功能涂层：热膨胀微球可加到相应涂料中，作为保护层，使产品具有一定的弹性和回弹性、抗冲击性和其他特殊性能，比如可用于汽车底部装甲涂料。
其他应用：包括胶粘剂/热减粘胶带、半导体CMP抛光垫等。
市场概况
据调研机构恒州诚思（YH Research）研究统计，2023年全球可膨胀微球市场规模约36亿元，预计未来将持续保持平稳增长的态势，到2030年市场规模将接近67亿元，未来年复合增长率CAGR为8.7%。
全球热膨胀微球的核心厂商包括Nouryon、Matsumoto Yushi-Seiyaku、Kureha、Sekisui Chemical、Kumyang等。长期以来，热膨胀微球市场被国外公司所占据，全球前五大厂商占有大约80%的市场份额，日本是最大的生产地区，亚太地区是最大的消费市场，就产品类型而言，发泡剂处于主导地位，占有约64%的份额。
中国市场进口依赖度较高，且进口产品价格远高于国产价格，国内由于研究起步较晚，我国在技术、生产设备以及规模等方面与国外仍存在一定差距。近年来，随着国内自主研发能力提升，以及相关技术不断突破，国内厂家快思瑞、山西运研成功开发了热膨胀微球产品并投产，但在国内市场占比仅20-30%，未来随着研发技术的不断提升，国内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。
武汉先进院的技术突破
为解决国外技术垄断，武汉先进院独立开发了膨胀微球技术，目前已完成实验室产品验证，成功制备实验级别的不同起始发泡温度和最大发泡温度的膨胀微球。解决了膨胀微球在实际使用生产过程中易发黄、发泡温度不集中、发泡倍率偏低、韧性差和耐温性能较差等问题。产品性能达到国内外领先水平，正在进行中试验证阶段。此外，该院还布局超高温膨胀微球，旨在高温工程塑料领域进行新产品开发与拓展。
微胶囊技术
微胶囊技术是一种储存固体、液体、气体的微型封装技术,通过封装实现对物质的隔离、保护、缓释等功能。武汉先进院已成功开发了香精微胶囊、相变微胶囊、变色微胶囊、磁控微胶囊、灭火微胶囊等多种产品,相关技术达到国际先进水平,已经实现批量化生产和百吨级出货；成功开发无醛微胶囊包覆技术,设计建造的大型微胶囊生产线的产能和自动化程度全国领先。广泛应用于日化品、电子信息、生物医药等行业,实现高性能产品的定制化开发, 具有广阔的应用前景。