具有低硼含量的低密度玻璃颗粒制造技术

本发明专利技术提供了玻璃颗粒，其包含玻璃微泡。所述玻璃颗粒具有15至100微米范围内的d50尺寸分布，并且具有小于0.7g/cm3的真实密度。以当量重量计，所述玻璃颗粒包含：50至70重量百分比的二氧化硅；2至7重量百分比的氧化硼；0.5至4重量百分比的氧化锌；8至17重量百分比的氧化钙；0.8至7重量百分比的五氧化二磷；和2至9重量百分比的氧化钠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了玻璃颗粒，其包含玻璃微泡。所述玻璃颗粒具有15至100微米范围内的d50尺寸分布，并且具有小于0.7g/cm3的真实密度。以当量重量计，所述玻璃颗粒包含：50至70重量百分比的二氧化硅；2至7重量百分比的氧化硼；0.5至4重量百分比的氧化锌；8至17重量百分比的氧化钙；0.8至7重量百分比的五氧化二磷；和2至9重量百分比的氧化钠。【专利说明】具有低硼含量的低密度玻璃颗粒
本公开广义地涉及中空玻璃微泡，及其制备方法与使用方法。
技术介绍
玻璃微泡，在本领域中还已知为"中空玻璃微球体"或"玻璃微球"，通常具有低比 重、合适的耐热性、绝热性、抗压性（例如，压碎强度）和抗冲击性，并且当取代常规的填料 时，可实现优异的物理特性。 因此，玻璃微泡用于如下应用中，模塑部件（例如，包括用于家用电器、便携式电 子设备和汽车的模塑化合物）、油灰、密封材料、船舶的浮力材料、合成木材、增强水泥外壁 材料、轻质外壁材料和人造大理石。另外，由于中空颗粒的结构，玻璃微泡可具有低介电常 数，其可被赋予给中空颗粒包含在其中的组合物作为本体特性。 玻璃微泡可以利用多种工艺和材料制备。在一些情况下，由这些工艺和材料制成 的产品为多蜂窝的、脆弱、无化学耐用性，和/或具有其它限制性的特性。对于一些应用，需 要一致的较高品质的单蜂窝玻璃微泡。特别期望获得强度与密度的高比率。 玻璃微泡通常通过在火焰中加热包含发泡剂（即，另外称为"进料"）的玻璃料形 成，从而导致玻璃微泡的膨胀和形成。因此形成的微泡，在本领域已知为"初级产品"，通常 伴有未膨胀的玻璃小珠、破碎的玻璃微泡，和/或玻璃料。初级产品还可经处理，例如，通过 分类和/或浮选以进一步提纯并分离玻璃微泡。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供包含玻璃微泡的玻璃颗粒，其中玻璃颗粒具有15至100 微米范围内的d5(l的尺寸分布，其中玻璃颗粒具有小于0. 7g/cm 3的真实密度，并且其中以 当量重量计，玻璃颗粒包含：50%至70%的二氧化硅（S卩，SiO2) ;2%至7%的氧化硼（即， B2O3) ;0· 5%至4%的氧化锌（即，ZnO) ;8%至17%的氧化妈（即，CaO) ;0· 8%至7%的五 氧化二磷（即，P2O5);和2 %至9 %的氧化钠（gp，Na2O)。 在某些实施例中，本公开提供包含玻璃微泡且具有至少3500psi(20. 6MPa)的80%压碎强度的低硼含量的玻璃颗粒。 有利地，相比于具有能与之相比的真实密度和20%压碎强度的常规的玻璃微泡， 本公开的玻璃颗粒具有减小的硼含量。此外，玻璃颗粒可以由可再循环的玻璃制成（例如， 使用最高至100%的可再循环的玻璃作为玻璃料源），从而减小在环境中的玻璃垃圾。由于 相比于本公开的玻璃微泡中所需的其它成分，硼为相对昂贵的成分，因而降低了成本。 另外，通过减少硼含量、通过减小进料的结晶趋势，例如，在高固体含量下（例如， 基于含水组合物的总重量计约50重量百分比），可改善形成进料的含水组合物的稳定性。 针对其中玻璃微泡包含在水泥中（例如，如用于油井）的那些应用，过量硼含量可 妨碍水泥的固化。因此，低硼含量通常为有益的。 最后，增加凝聚物中的硼含量一般升高进料的熔融温度。因此，减小硼含量可导致 更低的处理温度。 在本专利申请中： 在下文的实例部分中，术语"80%压碎强度"是根据80%压碎强度测试确定的。 术语"水性"表示包含按重量计至少5% (例如，至少10%、20%、30%、40%、50%， 或甚至至少60% )的水。 术语"d5"指如下粒径，在颗粒分布中5体积％的颗粒具有该直径或更小的直径。 术语"d5(l"指如下粒径，在颗粒分布中50体积％的颗粒具有该直径或更小的直径。 术语"d95"指如下粒径，在颗粒分布中95体积％的颗粒具有该直径或更小的直径。 术语"当量基础"参考元素氧化物，指包含在特定初始组合物中特定的元素氧化物 中的原子的总量，而无论它们在特定的初始组合物中的实际构造如何。例如，一摩尔的尖晶 石（即，MgAl 2O4)，镁和铝的混合氧化物可认为包含，以当量计，MgO和Al2O3各一摩尔。同 样，一摩尔的磷酸铝（即，AlPO4)包含Al2O3和P 2O5各半摩尔。 术语"进料"表示混合所有其它的分批组分，例如，金属氧化物粉末和少量的添加 剂诸如粘合剂的玻璃进料。 在形成这样的玻璃的原始材料包含各种氧化物和矿物质的情况下，术语"玻璃"包 括所有无定形的固体或可用于形成无定形固体的熔体。这些氧化物包括金属氧化物。 术语"玻璃料"表示合适的玻璃态材料。示例性玻璃态材料包括在如下美国专利 中公开的那些：2, 978, 340 (Veatch 等人）；3, 030, 215 (Veatch 等人）；3, 129, 086 (Veatch 等 人）；和 3, 230, 064 (Veatch 等人）；3, 365, 315 (Beck 等人）；和 4, 391，646 (Howell)。 术语"玻璃进料"指用于制备玻璃微泡的可再循环的玻璃、粉碎的和任选地分类的 玻璃料，和/或其组合。 术语"微泡"指基本上球形的中空颗粒，每个具有基本上单蜂窝结构，其中颗粒具 有小于1厘米的D 9tl尺寸分布。 术语"可再循环的玻璃"表示任何通常可用的废弃玻璃。本公开中可用的可再循 环的玻璃包括先前制造并使用的硅酸盐玻璃，例如碱石灰硅酸盐玻璃。碱石灰硅酸盐玻璃 通常用于例如，玻璃瓶和玻璃窗的制造中。 术语"重量百分比"参考制品的组分，指组分相对于作为整体的制品的总重量的按 重量计的百分比。 除非另外明确说明，否则本专利申请中数值范围包括它们的端值在内，例如修饰 词诸如"大于"或"小于"。 在考虑详细描述以及所附权利要求后可进一步理解本公开的特征和优点。 【具体实施方式】 基于玻璃颗粒和/或玻璃微泡总重量的当量计，本公开的玻璃颗粒和/或玻璃微 泡包含：50至70重量百分比（例如，55至65重量百分比）的二氧化硅；2至7重量百分比 (例如，3至6重量百分比，或4至5重量百分比）的氧化硼；0.5至4重量百分比（例如， 1至3重量百分比，或1. 5至2. 5重量百分比）的氧化锌；8至17重量百分比（例如，10至 15重量百分比，或11至13重量百分比）的氧化钙；0. 8至7重量百分比（例如，1至5重 量百分比，或1. 8至2. 3重量百分比，或1. 9至2. 1重量百分比）的五氧化二磷；2至9重 量百分比（例如，4至8重量百分比，或5至7重量百分比）的氧化钠。任选地，本公开的玻 璃颗粒和/或玻璃微泡还包含，以当量计，最高至约〇. 3重量百分比（例如，0. 6至1. 5重 量百分比，或0. 7至1. 2重量百分比，或0. 8至I. 1重量百分比）的三氧化硫，0. 5至2重 量百分比的三氧化硫（即，SO3)。以当量重量计，玻璃微泡还可包含大于0至5重量百分比 (如，0· 01至3重量百分比，或1至3重量百分比）的氧化铝（S卩，Al2O3)。 有利地，就二氧化钛可趋于增大成本而言，以及就氧化锆可趋于增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含玻璃微泡的玻璃颗粒，其中所述玻璃颗粒具有在15至100微米范围内的d50尺寸分布，其中所述玻璃颗粒具有小于0.7g/cm3的真实密度，并且其中以当量重量计，所述玻璃颗粒包含：50％至70％的二氧化硅、2％至7％的氧化硼、0.5％至4％的氧化锌、8％至17％的氧化钙、0.8％至7％的五氧化二磷和2％至9％的氧化钠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚钢，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US