包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途。本发明专利技术的包覆型陶瓷空心微珠包括空心微珠基体和包覆层，所述的包覆层包含以下组分：1)钛的氧化物；2)硅的氧化物；和3)选自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少两种元素的氧化物。将本发明专利技术的包覆型陶瓷空心微珠应用于基础涂料，可以起到非常好的热反射绝热作用。

【技术实现步骤摘要】
包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途
本专利技术涉及一种包覆型陶瓷空心微珠及方法与用途，尤其是一种热反射绝热功能的包覆型陶瓷空心微珠、制备方法及用途。
技术介绍
自然界以传导、对流和辐射三种方式向地面物体传递热能。为了减缓或阻止这些热传递，须在建筑物的内外表面设置绝热保温材料，达到改善热环境和节约能源的目的。绝热涂料是一种建筑业广泛使用的新型绝热节能材料。在绝热涂料配方体系中，除基料、助剂(分散剂、消泡剂、成膜助剂等)以外，还必需加入颜料和填料。这些颜料、填料有些具有与热能的三种传递方式之一相对应的特点，它们为涂料提供了绝热功能，例如金红石型钛白粉就是非常好的对可见光和近红外光具有强反射作用的白色颜填料。远红外辐射粉则使涂料具有可将吸收的热能辐射出去达到快速散热的功能。但在实际应用中，它们都具有绝热功能相对单一的局限性，且导热系数大，无阻绝热传导功能。CN103589254A公开了一种环保反射绝热保温涂料，包括耐候乳液、高光反射材料、中空玻璃微珠、空心陶瓷微珠、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、成膜助剂、紫外线吸收剂、水和其他助剂等。该绝热保温涂料具有一定的外墙保温绝热功能，但是由于使用未经处理的中空玻璃微珠、空心陶瓷微珠，绝热性能尚不能满足实际应用的要求。CN102002263A公开了一种空心玻璃微珠表面包覆二氧化钛的制备方法：将空心玻璃微珠在碱液中洗涤去除杂质、浸蚀提高活性，然后用硅烷偶联剂进行表面活化改性处理，再将活化的空心玻璃微珠和蒸馏水按照质量比1:10配比，在40～90℃充分搅拌，搅拌过程中，按照空心玻璃微珠与硫酸钛质量比为1:0.8～1:1.6在2～6h内匀速滴入硫酸钛溶液，同时缓慢加入碱液，维持反应体系pH值为5～7，前1/5反应时间的搅拌速度为400r/min，后4/5反应时间的搅拌速度为100～300r/min；反应完成后，静置、抽滤、蒸馏水冲洗、烘干、煅烧。该方法得到的经过二氧化钛包覆后的空心玻璃微珠可以作为反射绝热保温涂料的填料，但是其性能仍然有待于提高。CN102391754A公开一种双包覆改性空心玻璃微珠绝热涂料，其原料包括：有机硅改性的苯丙乳液20％～30％，双包覆改性空心玻璃微珠9％～13％，金红石型二氧化钛8％～12％，滑石粉5％～8％，重钙17％～23％，乙二醇1.5％～2％，羟甲基纤维素0.13％～0.2％，分散剂0.6％～1％，消泡剂0.35～0.45％，润湿剂0.15％～0.19％，多功能助剂0.08％～0.13％，成膜助剂1.0％～1.5％，水余量。该涂料采用双包覆法预处理的空心玻璃微珠，工艺复杂，但其绝热性能尚需提高。
技术实现思路
本专利技术的目的之一提供一种包覆型陶瓷空心微珠，其不仅对于太阳光中的近红外部分具有强的反射作用，而且对于大气环境中的中远红外部份具有辐射作用，尤其是在特征波段(8-14微米)的强发射作用。此外，该陶瓷空心微珠的中空结构和科学的级配可形成最致密的中空涂层起到隔绝热传导的作用。本专利技术的目的之二是提供上述包覆型陶瓷空心微珠的制备方法，其工艺简单，适合于工业化生产。本专利技术的目的之三是提供上述包覆型陶瓷空心微珠的用途，其用于绝热涂料，性能优异。本申请的专利技术人令人惊奇地发现，本专利技术的技术方案可以实现上述目的。本专利技术提供一种包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基体和包覆层，所述的包覆层包含以下组分：1)钛的氧化物；2)硅的氧化物；和3)选自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少两种元素的氧化物。根据本专利技术所述的包覆型陶瓷空心微珠，优选地，组分3)选自Al、Mg、Na中的至少两种元素的氧化物。根据本专利技术所述的包覆型陶瓷空心微珠，优选地，所述的包覆层包括以下组分：二氧化钛、二氧化硅、氧化铝和氧化镁。根据本专利技术所述的包覆型陶瓷空心微珠，优选地，所述的空心微珠基体的粒径为40～120微米，包覆层的厚度为1～2微米。根据本专利技术所述的包覆型陶瓷空心微珠，优选地，所述的空心微珠基体包括三种粒径的空心微珠基体，分别为40～60微米，70～90微米和100～120微米。本专利技术还提供一种上述包覆型陶瓷空心微珠的制备方法，包括如下步骤：1)将空心微珠基体与能够水解的钛的化合物水溶液反应得到初级产物，所述钛的化合物水溶液中含有硅酸盐和外加盐，所述外加盐为选自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少两种元素的水可溶性盐；2)将步骤1)的初级产物进行煅烧以形成包覆型陶瓷空心微珠。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，所述的钛的化合物水溶液选自硫酸钛水溶液、硝酸钛水溶液或钛的卤化物水溶液。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，所述外加盐包括卤化铝和卤化镁。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，包括如下具体步骤：1)将空心微珠基体加入钛的化合物水溶液中，调节pH为9-10后加入硅酸盐溶液，搅拌20-60分钟，将pH调节至3-4后加入外加盐，然后以30-80转/分钟的搅拌速度搅拌40-90分钟，搅拌的同时超声振动充分混合均匀，然后将pH调节至7得到初级产物；2)将初级产物经过过滤和洗涤后在煅烧温度为300～900℃下煅烧1～10小时，自然冷却后形成包覆型陶瓷空心微珠。本专利技术还提供上述包覆型陶瓷空心微珠的用途，所述包覆型陶瓷空心微珠应用于热反射绝热涂料。本专利技术的包覆型陶瓷空心微珠不仅具有对于太阳光中的近红外部分强的反射作用，而且对于大气环境中的中远红外部份具有辐射作用尤其是在特征波段(8-14微米)的强发射作用，同时由于它的中空结构和科学的级配可形成最致密的中空涂层。将本专利技术的包覆型陶瓷空心微珠应用于基础涂料，可以起到非常好的热反射绝热作用。附图说明图1为实施例1的包覆型陶瓷空心微珠的扫描电镜照片。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术所述的“包覆型陶瓷空心微珠”是指包覆层为陶瓷材料的空心微珠。<包覆型陶瓷空心微珠>本专利技术的包覆型陶瓷空心微珠包括空心微珠基体和包覆层。本专利技术的空心微珠基体可以包括玻璃空心微珠或陶瓷空心微珠，优选为陶瓷空心微珠。本专利技术的玻璃空心微珠或陶瓷空心微珠可以使用本领域所已知的那些，可以在市场上自由购得。在本专利技术中，所述的空心微珠基体的粒径可以为40～120微米。上述粒径表示空心微珠的平均粒径，采用筛分法进行测定。本专利技术的空心微珠基体可以包括至少两种粒径的空心微珠，优选包括三种粒径的空心微珠。三种空心微珠的粒径分别为40～60微米，70～90微米和100～120微米；优选地，三种空心微珠的粒径分别为40～50微米，80～90微米和110～120微米；更优选地，三种空心微珠的粒径分别为40～45微米，80～85微米和105～120微米。使用上述级配的空心微珠可形成最致密的中空涂层，增加对不同波长太阳光反射能力，从而起到绝热传导的作用。本专利技术的包覆层的厚度可以为1～2微米，优选为1.2～1.8微米。本专利技术的包覆层为陶瓷基的包覆层。本专利技术所述的包覆层包含以下组分：1)钛的氧化物；2)硅的氧化物；3)选自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少两种元素的氧化物。本专利技术的组分1)为钛的氧化物，通常为二氧化钛。二氧化钛是通过煅烧相应的盐类物质得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基体和包覆层，其特征在于，所述的包覆层包含以下组分：1)钛的氧化物；2)硅的氧化物；和3)选自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少两种元素的氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基体和包覆层，其特征在于，所述的包覆层由以下组分构成：二氧化钛、二氧化硅、氧化铝和氧化镁；所述的空心微珠基体包括三种粒径的空心微珠基体，分别为40～60微米、70～90微米和100～120微米；且所述的包覆层的厚度为1.2～1.8微米。2.根据权利要求1所述的包覆型陶瓷空心微珠的制备方法，其特征在于，所述的制备方法选自如下步骤之一：(1)将20重量份的粒径为40微米的陶瓷空心微珠、15重量份的粒径为80微米的陶瓷空心微珠和15重量份的粒径为120微米的陶瓷空心微珠混合均匀，加入由58重量份的硫酸钛加入500重量份的工业自来水形成的硫酸钛水溶液中充分浸泡，然后加入氢氧化钠调节pH至10；充分混合均匀加入5重量份的硅酸钠搅拌30分钟；再将pH调至4后依次加入5重量份的氯化镁和2重量份的氯化铝，以60转/分钟的搅拌速度搅拌60分钟，搅拌的同时超声振动；然后用氢氧化钠中和pH至7，继续搅拌60分钟，过滤、洗涤、烘干后移入耐高温容器，置于高温电阻炉中煅烧，在煅烧温度为400℃下煅烧4小时，然后升温至600℃煅烧2小时，出炉自然冷却得到包覆型陶瓷空心微珠，包覆层厚度为1.5微米；(2)将15重量份的粒径为40微米的陶瓷空心微珠、20重量份的粒径为80微米的陶瓷空心微珠和15重量份的粒径为120微米的陶瓷空心微珠混合均匀，加入由58重量份的硫酸钛加入500重量份的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵石林，周海燕，周博群，张佩珍，
申请(专利权)人：南京海泰纳米材料有限公司，赵石林，
类型：发明
国别省市：江苏;32