[發明專利]一種空心微晶玻璃微球的制備方法

無效

• 申請號: 201210168584.4
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102674662A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 戴金輝;吳平偉;黃翔;朱志斌;田進濤;李海燕;徐楠
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C03B19/10
• 分類號: C03B19/10;C03C10/14;C03C10/08
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

技術領域

本發明涉及一種空心微晶玻璃微球的制備工藝，屬于無機非金屬材料成形技術領域。

背景技術

深潛技術是國防安全和海洋資源開發技術的重要部分。為了提高具有足夠凈浮力的深潛拖體、深潛器和水下機器人的耐壓性和結構穩定性，輕質高強固體浮力材料制備成為關鍵環節。而高強空心玻璃微球是制備固體浮力材料的關鍵原料。采用具有高強度的微晶玻璃制備具有高強度的空心玻璃微球對于深海浮力材料的發展具有重要的意義。

傳統方法制備的空心玻璃微球被用作填充材料，添加在樹脂基材中制備出輕質高強浮力復合材料，被應用于深潛技術。但由于空心玻璃微球本身機械強度不高，同時傳統制備方法不能控制空心玻璃微球的尺寸和殼層厚度等原因限制了這種浮力材料的發展。

目前，關于空心玻璃微球的專利報道較少，專利CN1123772和?CN1990401分別公開了以液態原料噴霧干燥法制備低品位玻璃微球的制備方法；專利CN102219357A和CN101638295分別公開了高溫熔融噴吹法制備玻璃微球的工藝。上述玻璃空心微球制備方中，前兩種僅能夠得到低品位的空心玻璃微球，且成球率較低，所得到的空心微球強度也較低；后兩種方法雖然經高溫熔融噴吹發成型使得所得到的空心玻璃微球強度有所提高，但其材質仍為普通玻璃，致使其強度提高有限，而且兩種方法均存在空心微球的直徑和壁厚不可控的缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種大小和殼層厚度可控的具有高機械強度的空心微晶玻璃微球的制備方法。

一種空心微晶玻璃球的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：（1）制備玻璃粉末的水性漿料：以水為溶劑溶解有機單體和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯劑，按有機單體質量的0.1～0.5%加入檸檬酸銨分散劑，得到有機單體質量百分濃度為15～30％的預配液，有機單體與交聯劑質量比為15:1~20:1；以質量百分濃度為15~38%氨水調節pH值為8~11，按玻璃粉與有機單體質量比為2:10~5:10加入玻璃粉，強力攪拌1～4小時得到分散良好的漿料；

（2）按有機單體質量的0.1～0.5%加入引發劑過硫酸銨，攪拌半小時；

（3）在另一反應器中加入含有分散劑的油相溶劑，并加入模板球，再把上述攪拌好的水性漿料加入到該反應器中，升溫至50~60℃反應3～5小時，通過模板法制備出包覆球；

（4）經過抽濾，清洗，在室溫下干燥，然后在預定的熱處理溫度制度下燒結得到空心微晶玻璃微球。

所述的溶劑水為蒸餾水、去離子水或自來水中的一種。

所述的有機單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺單體中的一種。

所述的玻璃粉末為鋁硅酸鹽玻璃或磷硅酸鹽玻璃粉末。

所述的引發劑過硫酸銨以水溶液的形式加入。

所述的油性溶劑為環己烷、甲苯、煤油、大豆油中的一種，其加入量為反應器容積的20～50%。

所述的油相分散劑為失水山梨醇油酸酯（Span-80）和失水山梨醇油酸酯聚氧乙烯醚（Tween-80）的復配分散劑，其HLB值范圍為6~11。

所述的模板球為聚丙烯酰胺球、聚甲基丙烯酰胺球中的一種，其加入量按每百毫升油性溶劑3～10g計算；水性漿料的加入量按玻璃粉與模板球的質量比為1:10~3:10計算。

所述的熱處理溫度制度是指在升溫速率為2~5℃/min下，在模板球完全去除溫度（450～600℃）、玻璃的核化溫度（700～800℃）和晶化溫度（900～1050℃）分別保溫60~120分鐘、60~240分鐘和30~120分鐘。

本發明的優點：通過模板法可以控制空心球的大小，同時通過控制反應條件，進一步控制空心球的殼層厚度，實現空心球的可設計性。基于微晶玻璃出色的機械性能，所制備的空心微晶玻璃微球具有較高的抗壓強度，可廣泛地應用于深海浮力材料等輕質高強材料的制備。

具體實施方式

下面通過具體實施例來進一步說明本發明。

實施例1：