[發明專利]一種空心玻璃微珠表面改性方法

無效

• 申請號: 201210016837.6
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102604439A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 彭壽;宋在芝;王蕓;蘇憲君;彭程;韓暉;王克根;彭小波
• 申請（專利權）人: 蚌埠華洋粉體技術有限公司;蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/12;C09C3/08
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 倪波

技術領域

本發明涉及空心玻璃微珠領域，特別是一種空心玻璃微珠的表面改性方法，以更好地應用于樹脂中。

背景技術

空心玻璃微珠是一種薄壁、密封的玻璃球殼體，內含惰性氣體的微小球形材料，它的主要成分是硼硅酸鹽，是一種性能獨特而穩定的中空微粒，具有許多其他輕質填料無法比擬的物理和化學性質，它具有熔點高、低導熱、強度高、高分散、電絕緣好和熱穩定性好等優點，但是由于樹脂基體與玻璃微珠填料的熱膨脹系數、熔點、密度、表面積等差異性很大，相容性差，所以不能直接進行有效地混合。為了制得性能優異的復合材料，需對填料進行表面活化處理，改變其表面形態、晶態、表面能、極性、表面化學組成以及除去表面弱邊界層，調到與基體樹脂的表面性能相匹配和適應，以提高兩者的相容性、浸潤性、反應性以及粘結性能。填料與樹脂的作用狀態關系到環氧樹脂復合材料的效果，通過偶聯劑對填料表面進行活化處理是最常用的方法，通過表面處理來改變界面狀態，使其更好地分散于樹脂中，提高樹脂與填料間的粘結性，增加材料強度，廣泛應用于航空航天、電子工業、玻璃纖維、冶金工業、醫療技術、尖端科研等領域。目前普通采用的是濕法改性處理，所需設備及工藝復雜，投入成本高，改性時間長，后續需要進一步干燥，增加能源消耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空心玻璃微珠表面改性方法，該方法不僅工藝簡單、操作容易、改性時間短，而且改性處理后的空心玻璃微珠能夠更好地分散于環氧樹脂中，提高樹脂與填料間的粘結性，增加材料強度。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的，一種空心玻璃微珠表面改性方法,包括以下步驟：

（1）去除空心玻璃微珠表面雜質并進行干燥處理；

（2）攪拌機預熱至50～80℃后，將步驟（1）干燥處理后的空心玻璃微珠加入到攪拌機內繼續加熱，待空心玻璃微珠表面溫度加熱到95～135℃后加入偶聯劑；

（3）保持空心玻璃微珠表面溫度95～135℃持續攪拌10～30分鐘后放料，得到表面改性的空心玻璃微珠。

本發明的進一步技術方案是，所述步驟（2）中偶聯劑的用量是玻璃微珠質量的0.2～1.5%。

本發明的進一步技術方案是，所述攪拌機的轉速為600～1200r/min。

所述步驟（2）中所用的偶聯劑是γ-（2,3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560），鈦酸酯，烷基陰離子表面活化劑中的一種或幾種混合物。

所述空心玻璃微珠堆積密度為0.10～0.30?g/cm3。

所述的空心玻璃微珠粒徑范圍為10～180μm。

所述步驟（1）中是用無水乙醇或丙酮去除空心玻璃微珠表面雜質。

所述步驟（1）中的干燥處理是指在100～120℃下烘干3～5小時。

本發明的有益效果：（1）本發明采用攪拌機進行干法改性，工藝簡單，操作容易，改性時間短，成本低，后續無需干燥，減少能源消耗；（2）改性過程中的溫度控制在95～135℃之間，溫度太低會導致烘干不夠，溫度太高會造成偶聯劑的分子結構被破壞，失去改性的作用；（3）偶聯劑的加入量為空心玻璃微珠質量0.2～1.5%，用量過少，不足以完全覆蓋粒子表面，不能最大限度的提高粒子在基體中的分散及界面結合，用量過多則會導致表面偶聯劑剩余，成為新的斷裂薄弱點，使材料沖擊強度下降；（4）攪拌機的轉速選擇600～1200r/min，轉速高會使玻璃微珠破碎，轉速低會使攪拌機底部或者靠近器璧邊緣處物料處于相對穩定狀態而分散不均勻、改性不充分。通過本發明處理后的空心玻璃微珠能夠更好地分散于環氧樹脂中，提高樹脂與填料間的粘結性，增加材料強度，其復合材料的力學性能顯著提高。??

附圖說明

圖1為未改性的空心玻璃微珠電子顯微鏡圖；

圖2為改性后的空心玻璃微珠電子顯微鏡圖。

具體實施方式

本發明提供一種空心玻璃微珠表面改性方法,?如圖1所示，所述空心玻璃微珠堆積密度為0.10～0.30?g/cm3，粒徑范圍為10～180μm，包括以下步驟：

（1）用無水乙醇或丙酮去除空心玻璃微珠表面雜質，在100～120℃下烘干3～5小時；

（2）攪拌機預熱至50～80℃后，將步驟（1）干燥處理后的空心玻璃微珠加入到攪拌機內繼續加熱，待空心玻璃微珠表面溫度加熱到95～135℃后加入偶聯劑，偶聯劑的用量是玻璃微珠質量的0.2～1.5%，所用的偶聯劑是γ-（2,3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560），鈦酸酯，烷基陰離子表面活化劑中的一種或幾種混合物；