一种空心玻璃微珠的表面改性方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种空心玻璃微珠表面改性的方法，是通过钛盐回滴沉淀法在空心玻璃微珠表面均匀包覆二氧化钛涂层，使空心玻璃微珠的隔热性能显著提高，生产工艺得以简化。本发明专利技术的方法能够充分发挥空心玻璃微珠和二氧化钛在性能上的特点，互相取长补短，产生协同效应，从而使经过改性的空心玻璃微珠填料功能多元化，同时具备热阻隔、热反射和光催化等优点，可满足各种不同的需求。本发明专利技术还提供所述方法在制备隔热涂料中的应用。

Surface modification method of hollow glass microsphere and application thereof

The invention provides a surface modification of hollow glass bead method by titanium salt precipitation method in the back drop of hollow glass bead surface is uniformly coated with titanium dioxide coating, the thermal insulation performance of hollow glass bead increased significantly, the production process can be simplified. The method of the invention can fully exert the characteristics of hollow glass beads and titanium dioxide in the performance of each other and create synergies, so that after the modification of hollow glass bead filler function diversification, with heat resistance, heat reflection and photocatalysis etc., can meet different needs. The invention also provides the application of said method in the preparation of heat insulation coating.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔热填料的表面改性方法，特别涉及一种空心玻璃微珠的 表面改性方法，及该方法在制备隔热涂料领域的应用。
技术介绍
空心玻璃微珠是一种薄壁、密封的玻璃球壳体，由于其内部是真空或者是N2、 C02气体，因此空心微珠具有轻质、高强、隔音、隔热、绝缘等特性，日渐 成为建材、宇航、电子、煤炭、冶金等领域中的重要填料。在美国，许多制造 商正在使用空心玻璃微珠制备人造大理石，该种人造大理石重量轻，耐冲击性 能优良，成本低；在功能塑料和功能涂料制备领域，把空心玻璃微珠加入到热 固性树脂中可制成具有密度低、强度高以及卓越的隔热性能和电性能的空心玻 璃微珠复合泡沫塑料；空心玻璃微珠在保温隔热涂料中的使用，除了能够得到 像金属铝粉那样的反射光和热辐射的效果以外，还能够阻隔绝热原理提高涂膜 的绝热性能；空心玻璃微珠是生产具有漂浮能力产品的主要材料，用空心玻璃 微珠制作的潜水服与氯丁橡胶制作的潜水服相比，不仅耐老化性能大幅度提高， 保温效果也提高40~50%;在宇航、医疗技术、尖端科研等领域，把空心玻璃微 珠装入容器外壁腹腔里，抽成真空后，绝热效果甚佳，它能使诸如超低温液态 氢(-173C)、液态氮(-269"C)在储运和使用过程中绝热而不气化；此外，空心玻 璃微珠也是目前所知性能最好的一种乳化炸药调整剂，它强度高、封闭性好、 流动性好、添加工艺简单、质量稳定，用于乳化炸药可承受相当高的外界压力 而不致钝感。当前，对于空心玻璃微珠的绝大部分研究(可参阅中国专利CN97111059.X， CN98100584.5, CN98100583.7, CN200510121422.5， CN99119422.5)仍集中于 空心玻璃微珠生产工艺和空心玻璃微珠直接作为填料来制备保温隔热功能材 料；虽有少量的研究涉及空心玻璃微珠表面改性的研究(CN200610123961.7， CN200510057369.7)，但也仅仅局限于在空心玻璃微珠表面镀银作为电磁屏蔽材 料使用。本专利技术在上述技术背景下，提出一种新的空心玻璃微珠表面改性方法，以 提升空心玻璃微珠作为隔热填料的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的空心玻璃微珠表面改性方法，使空心玻 璃微珠具有更高的保温隔热效果。本专利技术的另一目的在于提供所述空心玻璃微珠表面改性方法在制备保温 隔热材料中的应用。鉴于上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案 提供一种空心玻璃微珠表面改性的方法，包括以下步骤(1) 将0.2 0.4 mol丄"的氢氧化物的水溶液与空心玻璃微珠按照重量比 10.25:1~307.5进行混合，在该混合液中按照表面活性剂十二垸基苯磺酸钠与空 心玻璃微珠重量比为0.002~0.006 : 1进行滴加十二垸基苯磺酸钠水溶液，经搅拌 得到空心玻璃微珠悬浮液；(2) 搅拌下，维持反应体系的温度为20 7(TC，在1 8小时反应时间内向步骤(1)得到的空心玻璃微珠悬浮液中滴加与(1)中氢氧化物的水溶液体积 比为0.5:1 2、浓度为0.05~0.1 mol丄"的四价钛盐的水溶液，滴加完毕后静置1 4 小时，过滤并洗涤，直至滤液中加入重量百分比浓度为5~15%的含二价钡离子 的盐溶液或硝酸银溶液无白色沉淀为止，抽滤得到湿粉料；(3) 将步骤(2)得到的湿粉料干燥，然后进行煅烧，得到经过改性的空 心玻璃微珠。上述方法中，步骤(l)所述的空心玻璃微珠的粒径为10~10(Vm，比表面积为0.1~0.7m2/g;所述的氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵；所述搅拌的搅拌时间为 5~10分钟。步骤(2)所述的四价钛盐选自硫酸钛、硫酸氧钛或四氯化钛；所述的含二 价钡离子的盐溶液为氯化钡或硝酸钡。步骤(3)所述的干燥是在100 110'C下干燥2 4小时；所述的煅烧方法是 以100。C/小时升温速度升温至40(TC 70(TC并保持2~4小时。上述方法中用到的各种水溶液中的水均优选蒸馏水或去离子水。经过本专利技术所述的改性方法的表面改性，空心玻璃微珠表面的二氧化钛涂 层的厚度通常为0.1~3.(^m，优选0.3~1.5,，该厚度的二氧化钛涂层呈纳米孔 结构，孔径通常为60 100nrn，优选85 95nm。本专利技术还提供所述的空心玻璃微珠表面改性的方法在制备隔热涂料中的应 用，即将空心玻璃微珠采用所述方法进行表面改性后，作为填料制备隔热涂料。二氧化钛，无毒，常温下几乎不与其它物质反应，不溶于水、脂肪，也不 溶于酸、碱，只溶于氢氟酸。二氧化钛具有奇特的光化学活性，在光作用下， 二氧化钛可发生连续的氧化还原反应，最终将有机污染物降解为二氧化碳和水， 利用该特性可进行有害气体的净化及废水处理。常见的二氧化钛晶型有锐钛矿 型和金红石型两种，在实际应用中，两种晶型的二氧化钛分别有着各自的特点。 锐钛矿型的质量密度(3.894g.cm力略小于金红石型(4.250g.cm,，带隙(3.3eV)略 大于金红石型(3.1eV)，因而，金红石型二氧化钛对02的吸附能力狡差，比表面积较小，光生电子和空穴容易复合，催化活性受到一定影响；但金红石型二氧 化钛折射率(2.73)高于锐钛矿型二氧化钛(2.55)，且结构紧密，能耐紫外光 的照射，在室外不易粉化，耐候性和光泽度好。本专利技术基于复合材料的设计思路，利用沉淀法在空心玻璃微珠的表面均匀 沉积包覆二氧化钛薄膜，对空心玻璃微珠进行表面改性，能够充分发挥空心玻 璃微珠和二氧化钛在性能上的优点，互相取长补短，产生协同效应，从而使经 过改性的空心玻璃微珠填料功能多元化，可满足各种不同的需求。将经过本专利技术的方法改性的空心玻璃微珠作为填料用于制备各类保温隔热 材料，既秉承了空心玻璃微珠的隔音、隔热、流动性好的优点，又充分利用其 表面沉积的纳米尺度的二氧化钛薄膜折射率高的特点，提高了空心玻璃微珠表 面对太阳辐射的热反射效果，进一步增强了填料的保温隔热功效。并且，通过 二氧化钛的光催化特性，利用该填料制备的各类保温隔热材料能有效降低保温 隔热材料中VOC含量，保证健康的人居环境。因此，经本专利技术方法改性得到的 二氧化钛包覆空心玻璃微珠填料是一种发展潜力巨大的生态、节能、环保的新 材料。与现有技术相比，本专利技术的空心玻璃微珠表面改性方法所具有的有益效果 具体表现为1.提高了空心玻璃微珠表面对太阳辐射的热反射效果，增强了填料的保温 隔热功效，优化了光催化降解甲醛的速度与能力。由于二氧化钛的太阳光反射比高，所以本专利技术在空心玻璃微珠表面包覆二 氧化钛涂层能够增强空心玻璃微珠反射太阳辐射和阻止热传导的能力，进而提 高了其隔热功效。不仅如此，本专利技术的方法中，由于起始空心玻璃微珠的分散介质采用的是 一定浓度的碱性溶液，空心玻璃微珠在碱性溶液(电位较高，具有良好的分散 和悬浮性能，因而能够减少由于空心玻璃微珠团聚造成的二氧化钛包覆不均匀 的问题；并且，碱性溶液还能掉清除空心玻璃微珠表面的杂质，更有利于二氧 化钛在空心玻璃微珠表面的沉淀。所以与未使用碱性溶液作为分散介质的类似 方法相比，本专利技术的方法能够进一步显著提高二氧化钛包覆空心玻璃微珠产品 的质量和性能，详见以下各项测试a.扫描电镜分析采用美国FEI QUANTA 200型电子扫描显微镜观察本专利技术的方法与包覆过 程未采用碱性溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心玻璃微珠表面改性的方法，包括以下步骤：（１）将０．２～０．４ｍｏｌ．Ｌ↑［－１］的氢氧化物的水溶液与空心玻璃微珠按照重量比１０．２５∶１～３０７．５进行混合，在该混合液中按照表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与空心玻璃微珠重量比为０ ．００２～０．００６∶１进行滴加十二烷基苯磺酸钠水溶液，经搅拌得到空心玻璃微珠悬浮液；（２）搅拌下，维持反应体系的温度为２０～７０℃，在１～８小时反应时间内向步骤（１）得到的空心玻璃微珠悬浮液中滴加与（１）中氢氧化物的水溶液体积比为 ０．５∶１～２、浓度为０．０５～０．１ｍｏｌ．Ｌ↑［－１］的四价钛盐的水溶液，滴加完毕后静置１～４小时，过滤并洗涤，直至滤液中加入重量百分比浓度为５～１５％的含二价钡离子的盐溶液或硝酸银溶液无白色沉淀为止，抽滤得到湿粉料；（３）将步 骤（２）得到的湿粉料干燥，然后进行煅烧，得到经过改性的空心玻璃微珠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建华，陆洪彬，李文丹，
申请(专利权)人：陈建华，陆洪彬，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]