[發(fā)明專利]一種單分散微米級中空陶瓷微球的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010697760.8
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111848206A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽昌偉;王翔;楊軍;沈志平;代禮彬;倪凱凱;梁燭;賀賢舉;岳茂;聶矗;夏銳
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州正業(yè)龍騰新材料開發(fā)有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/571;C04B35/622
• 代理公司: 貴州派騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 周黎亞

本發(fā)明屬于陶瓷微球制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單分散微米級中空陶瓷微球的制備方法，以硅氧烷單體為反應(yīng)單體，去離子水為反應(yīng)分散介質(zhì)，利用堿性催化劑催化反應(yīng)使得單體進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)得到聚硅氧烷微球粉末，然后將聚硅氧烷微球粉末在高溫下燒結(jié)，使得聚硅氧烷微球粉末陶瓷化，制得粒徑為1?6μm單分散微米級中空陶瓷微球；本發(fā)明方法，步驟簡單、反應(yīng)條件易控制、生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)規(guī)模化批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷微球制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單分散微米級中空陶瓷微球的制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷球形顆粒具有高比表面積、低密度、耐熱性、耐腐蝕、高強度等優(yōu)點，在隔熱、高溫涂層、光學(xué)產(chǎn)品、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，聚合物先驅(qū)體轉(zhuǎn)化技術(shù)制備陶瓷材料取得了很大進展。利用先驅(qū)體聚合物易成型加工等特點，可獲得傳統(tǒng)陶瓷制備工藝難以得到的復(fù)雜形狀的陶瓷材料，如陶瓷纖維、陶瓷薄膜、泡沫陶瓷、納米復(fù)相陶瓷等材料。常見的先驅(qū)體聚合物有聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷等，其中聚硅氧烷具有合成工藝簡單、價格低廉等特點，廣泛用于制備多孔陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料等性能優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)材料，是目前低成本制造高性能陶瓷材料的最佳原料之一。

聚硅氧烷是一種含有硅-氧-硅結(jié)構(gòu),硅原子上連接有機官能團或支鏈的有機硅聚合物，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低(Tg＝-127℃)，又具有優(yōu)異的柔順性、耐高低溫特性、耐輻射性、耐氧化性以及生理惰性等特點，聚硅氧烷成為一類具有獨特結(jié)構(gòu)和性能的高分子材料，并且含硅材料還具有生理惰性、無毒、無味的特點，可為清潔化生產(chǎn)做出貢獻。目前，制備聚硅氧烷微球最常使用的方法是1968年Stober發(fā)明的水解縮聚法。水解縮聚法主要是以正硅酸乙酯為單體，在水/乙醇混合溶液中以氨水為催化劑制備的聚硅氧烷微球，但通過此方法制備得到的聚硅氧烷微球表面殘留大量未反應(yīng)的硅醇，在后期的產(chǎn)品干燥過程中容易造成粒子團聚，并且通過此方法得到的聚硅氧烷微球粒徑分布通常較寬。

專利CN110154201A提供了一種陶瓷微球、懸浮光固化法制備陶瓷微球的方法，包括：步驟S1，制備含有光固化劑的陶瓷漿液；步驟S2，將所述陶瓷漿液非連續(xù)性滴入到粘稠度高于所述陶瓷漿液的懸浮劑中，且所述陶瓷漿液的液滴在所述懸浮劑中逐步下沉而轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐我旱危徊襟ES3，紫外線照射所述懸浮劑中的所述球形液滴，以激發(fā)所述球形液滴中的所述光固化劑固化，進而保存所述球形液滴的球形狀態(tài)，形成陶瓷微球坯體；步驟S4，將所述陶瓷微球坯體和所述懸浮劑分離開，將分離出來的所述陶瓷微球坯體烘干并排膠去除有機成分，得到陶瓷微球前驅(qū)體；步驟S5，將所述陶瓷微球前驅(qū)體高溫?zé)Y(jié)，得到陶瓷微球；該法成本較高，步驟控制繁雜，不利于實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

專利CN106631112A提供了一種空心陶瓷微球的制備方法，包括提供金屬球或金屬氧化物球作為核芯；在高溫流化床化學(xué)氣相沉積裝置中，在核芯上沉積形成熱解碳層；在熱解碳層上沉積形成碳化硅層和/或碳化硼層和/或碳化鋯層，形成實心陶瓷顆粒；通過激光打孔設(shè)備，在實心陶瓷顆粒上開孔得到開孔微球，孔至少貫穿碳化硅層和/或碳化硼層和/或碳化鋯層；高溫氧化熱處理開孔微球，除去其中的熱解碳層形成無熱解碳層微球；真空浸漬無熱解碳層微球，除去其中的核芯形成空心陶瓷微球。由該發(fā)明制備的陶瓷微球過程復(fù)雜，效率低，且不能實現(xiàn)粒徑可控。

目前，還有乳化-化學(xué)交聯(lián)法，乳化-溶劑蒸發(fā)法、溶膠-凝膠法及噴霧干燥法等方法均可生產(chǎn)陶瓷微球，但這些方法存在著如成本高、步驟繁雜、反應(yīng)條件控制要求高等一些缺陷，或者存在強度低、球形度差，粒徑分布不均勻、尺寸不可控、相對密度大等性能不良情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種單分散微米級中空陶瓷微球的制備方法。

具體是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：