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热塑性膨胀微球是一种热塑性空心高分子微球，聚合物 外壳和封入的烷烃气体组成。这些空心球的平均直径范围从10至50µm，真密度为1，000至1，300kg/m³。当加热膨胀微球时，壳内气体压力增加并且热塑性外壳软化，从而使膨胀微球体积显著增加。当冷却时，膨胀微球外壳再次变硬，体积固定。经过轻微膨胀的微球，再次加热可二次膨胀。完全膨胀后，膨胀微球直径和体积都会发生变化，例如直径从10增大到40µm，体积即增加4=64倍，终真密度会小于70千克/米（可控，低至20千克/米）。典型膨胀温度范围从80到230℃。

热膨胀微球又称物理发泡微球，微球大小一般在5-500μm之间，热膨胀微球通常具有核壳结构，其核材为低沸点的有机溶剂(如丁烷、戊烷等)，壳材为热塑性高分子聚合物(如聚丙烯腈等)。当微球被加热超过一定温度时(有机溶剂的沸点以及壳材的玻璃化转变温度tg)，微球外壳软化内部低沸点有机溶剂迅速汽化，产生内压力迫使微球外壳膨胀涨大，使微球体积增大到原始体积的几倍到几十倍。只要微球外壳聚合物的韧性与壳内膨胀压力匹配适当，微球可以保持膨胀状态，回到室温下微球不会发生明显的回缩，但在过高温度下微球会被有机溶剂蒸汽涨破，微球塌陷结构遭到破坏。

有国内外热膨胀发泡微球技术为满足微球的机械性能大多采用聚丙烯腈及其共聚物、以及聚偏氯乙烯及其共聚物作为主要的微球壳层材料，包裹低沸点烷烃作为微球的内核。但低沸点烷烃(如丁烷、戊烷)是易挥发、易燃、易爆的危化品，丙烯腈与偏氯乙烯皆属易燃、强毒性、有致畸变风险的管控危险化学品，这些危化品使得热膨胀微球在存储、运输、生产和使用过程中存在很大的安全隐患，同时在生产和使用过程中产生的废液、废渣、废气需要排放处理，对生态环境的影响也需受到严格的监管控制，从而给生产企业带来了高昂的生产成本，这些问题一定程度上阻碍了国内热膨胀发泡微球技术的大规模产业化进程，使得进口的热膨胀发泡微球产品占据了国内的大部分市场。

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