[发明专利]一种空心玻璃微珠的表面改性方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热填料的表面改性方法，特别涉及一种空心玻璃微珠的表面改性方法，及该方法在制备隔热涂料领域的应用。

背景技术

空心玻璃微珠是一种薄壁、密封的玻璃球壳体，由于其内部是真空或者是N₂、CO₂气体，因此空心微珠具有轻质、高强、隔音、隔热、绝缘等特性，日渐成为建材、宇航、电子、煤炭、冶金等领域中的重要填料。在美国，许多制造商正在使用空心玻璃微珠制备人造大理石，该种人造大理石重量轻，耐冲击性能优良，成本低；在功能塑料和功能涂料制备领域，把空心玻璃微珠加入到热固性树脂中可制成具有密度低、强度高以及卓越的隔热性能和电性能的空心玻璃微珠复合泡沫塑料；空心玻璃微珠在保温隔热涂料中的使用，除了能够得到像金属铝粉那样的反射光和热辐射的效果以外，还能够阻隔绝热原理提高涂膜的绝热性能；空心玻璃微珠是生产具有漂浮能力产品的主要材料，用空心玻璃微珠制作的潜水服与氯丁橡胶制作的潜水服相比，不仅耐老化性能大幅度提高，保温效果也提高40～50％；在宇航、医疗技术、尖端科研等领域，把空心玻璃微珠装入容器外壁腹腔里，抽成真空后，绝热效果甚佳，它能使诸如超低温液态氢(-173℃)、液态氮(-269℃)在储运和使用过程中绝热而不气化；此外，空心玻璃微珠也是目前所知性能最好的一种乳化炸药调整剂，它强度高、封闭性好、流动性好、添加工艺简单、质量稳定，用于乳化炸药可承受相当高的外界压力而不致钝感。

当前，对于空心玻璃微珠的绝大部分研究(可参阅中国专利CN97111059.X，CN98100584.5，CN98100583.7，CN200510121422.5，CN99119422.5)仍集中于空心玻璃微珠生产工艺和空心玻璃微珠直接作为填料来制备保温隔热功能材料；虽有少量的研究涉及空心玻璃微珠表面改性的研究(CN200610123961.7，CN200510057369.7)，但也仅仅局限于在空心玻璃微珠表面镀银作为电磁屏蔽材料使用。

本发明在上述技术背景下，提出一种新的空心玻璃微珠表面改性方法，以提升空心玻璃微珠作为隔热填料的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种新的空心玻璃微珠表面改性方法，使空心玻璃微珠具有更高的保温隔热效果。

本发明的另一目的在于：提供所述空心玻璃微珠表面改性方法在制备保温隔热材料中的应用。

鉴于上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

提供一种空心玻璃微珠表面改性的方法，包括以下步骤：

(1)将0.2～0.4mol.L^-1的氢氧化物的水溶液与空心玻璃微珠按照重量比10.25∶1～307.5进行混合，在该混合液中按照表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与空心玻璃微珠重量比为0.002～0.006∶1进行滴加十二烷基苯磺酸钠水溶液，经搅拌得到空心玻璃微珠悬浮液；

(2)搅拌下，维持反应体系的温度为20～70℃，在1～8小时反应时间内向步骤(1)得到的空心玻璃微珠悬浮液中滴加与(1)中氢氧化物的水溶液体积比为0.5∶1～2、浓度为0.05～0.1mol.L^-1的四价钛盐的水溶液，滴加完毕后静置1～4小时，过滤并洗涤，直至滤液中加入重量百分比浓度为5～15％的含二价钡离子的盐溶液或硝酸银溶液无白色沉淀为止，抽滤得到湿粉料；

(3)将步骤(2)得到的湿粉料干燥，然后进行煅烧，得到经过改性的空心玻璃微珠。

上述方法中，

步骤(1)所述的空心玻璃微珠的粒径为10～100μm，比表面积为0.1～0.7m²/g；所述的氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵；所述搅拌的搅拌时间为5～10分钟。

步骤(2)所述的四价钛盐选自硫酸钛、硫酸氧钛或四氯化钛；所述的含二价钡离子的盐溶液为氯化钡或硝酸钡。

步骤(3)所述的干燥是在100～110℃下干燥2～4小时；所述的煅烧方法是以100℃/小时升温速度升温至400℃～700℃并保持2～4小时。

上述方法中用到的各种水溶液中的水均优选蒸馏水或去离子水。

经过本发明所述的改性方法的表面改性，空心玻璃微珠表面的二氧化钛涂层的厚度通常为0.1～3.0μm，优选0.3～1.5μm，该厚度的二氧化钛涂层呈纳米孔结构，孔径通常为60～100nm，优选85～95nm。

本发明还提供所述的空心玻璃微珠表面改性的方法在制备隔热涂料中的应用，即将空心玻璃微珠采用所述方法进行表面改性后，作为填料制备隔热涂料。