[发明专利]一种球形空心粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种球形空心粉体及其制备方法和应用，属于粉体制备技术领域。其平均粒径为20‑500μm，表面开孔率为10‑80％，内部具有多个小空腔。其制备方法为：将粉体原料与水配置成浆料，研磨至粉体粒度为3μm‑10μm，实现了对空心粉体壁厚的精确调控；分为浆料A和浆料B两份，分别加入不同的粘结剂和表面活性剂，搅拌均匀，随后再混合并搅拌均匀，在成型塔中雾化成型，得到球形空心粉体坯体，进行烧结，冷却后形成互相连通或不连通的多空腔球形空心粉体。该粉体可在涂料、塑料、航空隔热、橡胶、微生物载体、石油开采、保温、隔热、耐火、油漆、水处理、缓释化肥、砂浆填料、建材、水土保持、土壤改良、烟气过滤或催化剂载体等行业中应用。

技术领域

本发明属于粉体制备技术领域，尤其涉及一种球形空心粉体及其制备方法和应用。

背景技术

球形空心粉体材料具有多种优异性能，可应用在轻质材料、保温材料、耐火材料、吸声材料、塑料橡胶涂料的填料、沙漠治理、土壤改良、药物缓释、化肥缓释、污水治理、烟气治理等众多领域，能够满足如石油固井、汽车底盘抗震、船身甲板、树脂等有机物的填料、乳化炸药、高档防火涂料、建筑外墙的保温节能、回归反射材料、生物制药缓释药物的载体等要求，此外在电子工业轻质封装材料、吸波材料、深水浮力材料、低密度粘合剂、轻质高强混凝土等方面也有潜在的用途。

现有技术中，粉煤灰空心微珠是最早发现的天然形成的一种空心粉体材料，其物相组成为：硅酸盐玻璃相占80-85％，莫来石相占10-15％，其他矿物占5％。有很多学者对粉煤灰中空心微珠的形成过程、形成机理、影响因素做过调查研究，目前无法形成统一结论。有研究认为，粉煤灰中空心微珠的形成首先是一个动态过程，燃烧温度、氧、气体和冷却之间存在一个临界状态、煤种和锅炉的设计都能直接影响空心微珠的形成和产量。正因为如此，粉煤灰空心微珠的外观特征(颜色、颗粒大小、球形度)、密度(真密度、表观密度)、光学特性、声学特性、热学特性、电学特性、力学特性、化学组成等无法实现人为预先设定和控制，导致其不能得到广泛大量的应用，尤其是在高端工艺应用领域。

空心玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料，粒度为10-250微米、壁厚为1-2微米的空心球体，其主要成分是碱硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅硼酸盐玻璃等，因为玻璃具有可塑性，工艺较为简单，但是这种空心微珠，主要依赖于玻璃材料，其他材料不具有可塑性，无法通过普通工艺形成内部具有大空腔结构的陶瓷球形空心粉体材料。

此外，纳米空心球是采用化学合成的手段制备纳米级空心粉体的一种方法，其百纳米级的空心结构不仅使其具有低密度、高比表面积的特性，而且其空腔部分可以容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，可以产生许多奇特的基于微观“包裹”效应的性质；使其在电磁学、光学、化学、药物学、生物学等各个领域都显示了极其重要的研究价值和广阔的应用前景。