[发明专利]可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法

说明书

本发明公开了一种可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，包括以下步骤：S1、将空心玻璃微珠进行清洗预处理，去除空心玻璃微珠的表面杂质与油垢；S2、将空心玻璃微珠浸泡入含碱性离子液体的水溶液中，然后进行电子束辐照活化处理；S3、向溶液体系中加入含不饱和键的硅烷偶联剂水溶液，进一步进行电子束辐照接枝处理，得到表面改性后的空心玻璃微珠。本发明的空心玻璃微珠表面改性的方法在溶液体系环境下采用电子束辐照改性，可常温常压反应，效率高且反应易于控制，改性后的玻璃微珠与聚合物的相容性较高，设备要求不高、操作简单、成本较低且可实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及材料工程技术领域，尤其涉及一种可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性的方法。

背景技术

空心玻璃微珠是一种微小、中空的空心玻璃球体(内部是真空或者是N₂、CO₂气体)，其典型的粒径范围为10～120μm，堆积密度0.1～0.6g/cm³，具有质轻、低导热、隔音、高分散、电绝缘性和热稳定性好等优点，作为轻质、隔音、隔热复合材料中的基本填料而广泛应用。但是由于玻璃微珠与聚合物的相容性较差，玻璃微珠的掺杂度不能太高，从而限制了材料的性能提升。因此，除了粒度和粒度分布的要求之外，还必须对玻璃微珠表面进行改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与聚合物的相容性和在聚合物中的分散性。目前用于玻璃微珠表面改性的方法有化学反应改性、表面包覆改性、高能表面改性以及化学镀银、镀镍等，这些方法会破坏空心玻璃微珠的本身结构，改变空心玻璃微珠的固有性能。现有技术中有用电子辐照对空心玻璃微珠进行表面改性的，虽然对空心玻璃微珠结构的破坏稍有改善，但还是不可避免的要用到强碱溶液，并没有从根本上解决问题，也不利于环保。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可在常温常压下进行、绿色环保、效率高、成本较低、可规模化生产且改性后的空心玻璃微珠与聚合物的相容性较高的空心玻璃微珠表面改性的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，包括以下步骤：

S1、将空心玻璃微珠进行清洗预处理，去除空心玻璃微珠表面的杂质与油垢；

S2、常温常压条件下，将空心玻璃微珠浸泡入含碱性离子液体的水溶液中，对空心玻璃微珠进行电子束辐照活化处理；

S3、常温常压条件下，将活化后的空心玻璃微珠浸泡入含不饱和键的硅烷偶联剂水溶液中，对空心玻璃微珠进行电子束辐照接枝处理，得到表面改性空心玻璃微珠。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，步骤S2中，所述电子束辐照的实际射线接触时间控制为1s～30s。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，步骤S2中，所述电子束辐照活化处理的电子束能量为1MeV～5MeV，辐射剂量为50kGy～1000kGy，活化过程中射线穿过的液层厚度控制在1mm～20mm。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，步骤S3中，所述电子束辐照的实际射线接触时间控制为1s～30s。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，步骤S3中，所述电子束辐照接枝处理的电子束能量为1MeV～5MeV，辐射剂量为1kGy～500kGy，接枝过程中射线穿过的液层厚度为1mm～20mm。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，所述碱性离子液体为碱性烷基咪唑类离子液体、季铵盐类离子液体和季膦盐类离子液体中的一种或几种的混合。

上述可规模化生产的空心玻璃微珠表面改性方法，优选的，步骤S2中，所述碱性烷基咪唑类离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体，所述季铵盐类离子液体为磺酸基三乙胺离子液体或甲基三丁基铵盐离子液体。