一种提高空心玻璃微珠粉体流动性的方法技术

本发明专利技术属于无机粉体材料表面处理技术领域，特别涉及一种改善空心玻璃微珠粉体流动性的方法，其特征在于使用碱性物质溶于水中配制成一定浓度的碱性溶液，将空心玻璃微珠粉体加入到该碱性溶液中，搅拌一定时间，过滤、冲洗后烘干，得到流动性良好的空心玻璃微珠粉体。该方法无毒、成本低、操作简单，经过本方法处理后的空心玻璃微珠粉体的流动性得到明显改善，同时本方法对空心玻璃微珠的真密度和耐压强度影响很小。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于无机粉体材料表面处理
，特别涉及一种改善空心玻璃微珠粉体流动性的方法，其特征在于使用碱性物质溶于水中配制成一定浓度的碱性溶液，将空心玻璃微珠粉体加入到该碱性溶液中，搅拌一定时间，过滤、冲洗后烘干，得到流动性良好的空心玻璃微珠粉体。该方法无毒、成本低、操作简单，经过本方法处理后的空心玻璃微珠粉体的流动性得到明显改善，同时本方法对空心玻璃微珠的真密度和耐压强度影响很小。【专利说明】
本专利技术属于无机粉体材料表面处理
，特别涉及一种改善空心玻璃微珠粉体流动性的方法。
技术介绍
空心玻璃微珠是最近二三十年发展起来的一种新型无机粉体材料，主要成分为碱金属或碱土金属硼硅酸盐，颗粒为空心球形结构，粒径在几微米到几百微米之间。空心玻璃微珠这种独特的微小球形空心结构使其具有密度小、流动性好、导热系数低、绝缘性能好、耐压强度大、化学稳定性好等诸多优异性能。因此，空心玻璃微珠已被广泛应用在石油化工、涂料工业、建筑材料、乳化炸药、防火材料等领域，同时空心玻璃微珠在深潜探索和航天航空等尖端国防领域的应用也日趋成熟。所以说，空心玻璃微珠具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。理论上，球形的空心玻璃微珠颗粒具有良好的流动性，但是由于表面存在的大量硅羟基，未经任何处理的空心玻璃微珠产品在长期的储存和运输过程中，容易逐渐吸收空气中的水分而逐渐失去流动性，最终板结在一起，这将会严重影响空心玻璃微珠的进一步使用，所以有必要预先对空心玻璃微珠进行一定的处理以提高其流动性。目前，关于提高空心玻璃微珠流动性的研究还较少，现有的研究主要是通过在空心玻璃微珠表面包覆一层有机物来实现的。中国专利CN103232170A中公布了一种防止空心玻璃微珠吸潮结块 的方法。该方法通过将空心玻璃微珠浸泡在三甲氧基氯硅烷溶液中，从而在空心玻璃微珠表面引入憎水性的有机基团来达到防止空心玻璃微珠吸潮并提高其流动性的目的。但是该方法存在所用有机物存在一定毒性、成本较高和操作相对复杂等不足，所以有必要寻求一种更加简单高效的提高空心玻璃微珠粉体流动性的方法。空心玻璃微珠进行表面功能化的过程中，碱溶液也会被用来对空心玻璃微珠粉体进行预处理，如中国专利CN103566977A、CN102964878A和CN102311233A，但它们的目的只是为了去除空心玻璃微珠表面的油污或增加表面的活性羟基的数量，而不是提高空心玻璃微珠粉体的流动性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在改善空心玻璃微珠流动性时所用有机物存在一定毒性、成本较高和操作相对复杂的缺陷，提供一种能够提高空心玻璃微珠粉体流动性的方法，该方法无毒、成本低、操作简单，经过本方法处理后的空心玻璃微珠粉体的流动性得到明显改善，同时本方法对空心玻璃微珠的真密度和耐压强度影响很小。本专利技术的目的是通过如下技术方案予以实现的:，其特征是，使用碱性物质溶于水中配制成一定浓度的碱性溶液，将空心玻璃微珠粉体加入到该碱性溶液中，搅拌一定时间，过滤、冲洗后放入烘箱中烘干一定时间，得到流动性良好的空心玻璃微珠粉体。本专利技术的进一步技术方案是，将空心玻璃微珠加入到配制好的碱性溶液中，温度维持在20~30°C，以600~1200转/分钟的转速搅拌5~30分钟，再用800目以上的滤网将空心玻璃微珠滤出，然后使用溶剂如水、甲醇、乙醇或丙酮等冲洗1-20次，放入烘箱中升温至50~120°C，保温0.5小时以上至烘干溶剂，烘干后得到流动性良好的空心玻璃微珠粉体。所述的碱性物质为碱性较强的氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾和氢氧化钙等。配制的碱性溶液的摩尔浓度宜在0.05~0.5摩尔/升之间，浓度太低，处理效果不明显；浓度过高容易造成空心玻璃微珠颗粒的破碎及耐压强度的下降。所述的空心玻璃微珠粉体指的是低碱含量的空心玻璃微珠粉体，不包括粉煤灰和高碱含量的普通空心玻璃微珠粉体。所述的空心玻璃微珠粉体的流动性是通过粉体的休止角的大小来衡量的，所述的空心玻璃微珠粉体良好的流动性要求其休止角小于30°。本专利技术参照国家标准GB/T6609.23中规定的注入法来测试空心玻璃微珠粉体的休止角。经过本专利技术处理后的空心玻璃微珠粉体除了具有良好的流动性外，空心玻璃微珠的密度和耐压强度几乎没有变化。本专利技术中空心玻璃微珠的真密度和耐压强度测试均按照国军标GJB3594中的规定进行。本专利技术的有益效果:由于空心玻璃微珠的主要成分是硼硅酸盐，所以通常认为碱溶液会对空心玻璃微珠产生一定的刻蚀作用， 降低空心玻璃微珠的耐压强度。本专利技术的优点在于发现使用合适浓度的碱溶液对空心玻璃微珠浸泡一定的时间，并不会对空心玻璃微珠的真密度和耐压强度产生明显的影响，同时空心玻璃微珠粉体的流动性获得了明显的提高。根据《陶瓷学》杂志2010年第54卷235页的文章(Kouassi, S.S., J.Andji, etal.Ceramics-Silikaty.2010,54:235.)对碱与硅酸盐玻璃之间反应机理的研究，碱溶液中的0H—在破坏空心玻璃微珠中的S1-O-Si网络后会在溶液中形成一些不溶物，主要是碱土金属的硅酸盐和碳酸盐，这些不溶物会进一步沉积在玻璃表面形成一层包覆膜。通过进一步的红外光谱表征，研究发现这层包覆膜的亲水性比玻璃的原表面差。因此，通过碱溶液处理空心玻璃微珠后可以降低空心玻璃微珠颗粒表面的吸湿性，减小空心玻璃微珠颗粒间的粘着力，进而提高空心玻璃微珠粉体的流动性。本专利技术工艺简单、效率高、成本低，经过本方法处理后的空心玻璃微珠粉体的流动性得到明显提高，同时本方法对空心玻璃微珠的真密度和耐压强度影响很小。经过本专利技术处理的空心玻璃微珠产品可以经受住长期的储存运输过程而不发生吸潮结块。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术作进一步说明但并非限制本专利技术的保护范围。实施例1将50克中科院理化所制备的T30系列高性能空心玻璃微珠样品加入到500毫升浓度为0.05摩尔/升的氢氧化钠水溶液中，温度维持在约25°C，以1200转/分钟的转速搅拌30分钟，再用800目的滤网将空心玻璃微珠滤出，然后使用去离子水冲洗I次，放入烘箱中升温至120°C，保温2小时至烘干溶剂，烘干后得到休止角为24°的流动性良好的空心玻璃微珠粉体。实施例2将50克中科院理化所制备的T30系列高性能空心玻璃微珠样品加入到500毫升浓度为0.1摩尔/升的氢氧化钾水溶液中，温度维持在约25°C，以1000转/分钟的转速搅拌20分钟，再用800目的滤网将空心玻璃微珠滤出，然后使用甲醇冲洗5次，放入烘箱中升温至100°C，保温0.5小时至烘干溶剂，烘干后得到休止角为23°的流动性良好的空心玻璃微珠粉体。实施例3将50克中科院理化所制备的T30系列高性能空心玻璃微珠样品加入到500毫升浓度为0.2摩尔/升的氢氧化锂水溶液中，温度维持在约25°C，以800转/分钟的转速搅拌15分钟，再用800目的滤网将空心玻璃微珠滤出，然后使用乙醇冲洗10次，放入烘箱中升温至80°C，保温I小时至烘干溶剂，烘干后得到休止角为23.5°的流动性良好的空心玻璃微珠粉体。实施例4将50克 中科院理化所制备的T30系列高性能空心玻璃微珠样品加入到500毫升浓度为0.1摩尔/升的氢氧化钠水溶液中，温度维持在约25°C，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高空心玻璃微珠粉体流动性的方法，其特征在于使用碱性物质溶于水中配制成一定浓度的碱性溶液，将空心玻璃微珠粉体加入到该碱性溶液中，搅拌一定时间，过滤、冲洗后烘干，得到流动性良好的空心玻璃微珠粉体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟舜，张敬杰，严开祺，杨岩峰，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11