本发明专利技术为一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料，涉及复合功能材料技术领域，由以下重量份的原料组成：废玻璃20‑50份、稳定剂0.5‑2份、尿素1‑3份、硫酸铵0.5‑1.5份、氢氧化钠溶液100‑300份、稀土化合物0.3‑2.5 份、去离子水100‑500份、无水乙醇50‑200份、硝酸铁0.5‑1.5份、表面活性剂0.03‑0.07份、阴离子盐0.1‑1份。本发明专利技术提供的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料同时体现稀土和空心玻璃微珠的两种特性，生成结构非常稳定的稀土配合物，大幅度降低生产成本。
Rare earth oxide coated hollow glass micro bead concrete material
The invention relates to a rare earth oxide coated hollow glass bead concrete material, which relates to the technical field of composite material, which consists of the following raw materials in weight portion: 20 waste glass 50, stabilizer 0.5 2 copies, 3 copies, 1 urea ammonium sulfate 0.5 1.5 copies, 300 copies, 100 sodium hydroxide solution rare earth 2.5, compound 0.3 deionized water 100 500 ethanol 50 200 copies, 1.5 copies, 0.5 iron nitrate surfactant 0.03 0.07 copies, 1 copies of 0.1 anionic salts. The invention provides a rare earth oxide coated hollow glass bead composite also shows the characteristics of two kinds of rare earths and hollow glass beads, rare earth complexes generated a very stable structure, greatly reduce the production cost.
【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术属于无机非金属材料的制备、改性
，具体地说涉及一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
稀土(rareearth)有“工业维生素”的美称。现如今已成为极其重要的战略资源。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。中国稀土资源不但储量丰富，而且还具有矿种和稀土元素齐全、稀土品位及矿点分布合理等优势，为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。中国稀土资源成矿条件十分有利、矿床类型单一、分布面广而相对集中。空心玻璃微珠（Hollowglassmicrospheres）是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性更差。它是上个世纪五、六十年代发展起来的一种微米级新型轻质材料，其主要成分是硼硅酸盐，粒度可根据需要在30-100μm间选择,壁厚为1-2μm;空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，它被誉为21世纪的“空间时代材料”。但空心玻璃微珠是由无机材料构成的，如果未经表面处理直接添加到非极性的高分子基材中会严重恶化复合材料的力学性能。因此，必须预先对空心玻璃微珠进行表面改性。目前空心玻璃微珠等无机填料的表面改性主要有表面活性剂处理、表面接枝改性、硅烷类偶联剂改性和等离子体表面改性。然而这些改性方法效果有限，而且工艺流程长，成本高，不利于规模化生产。将稀土材料包覆于与廉价的空心玻璃微珠粉体上，同时体现稀土和空心玻璃微珠的两种特性，生成结构非常稳定的稀土配合物，又能大幅度降低成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料，由以下重量份的原料组成：废玻璃20-50份、稳定剂0.5-2份、尿素1-3份、硫酸铵0.5-1.5份、氢氧化钠溶液100-300份、稀土化合物0.3-2.5份、去离子水100-500份、无水乙醇50-200份、硝酸铁0.5-1.5份、表面活性剂0.03-0.07份、阴离子盐0.1-1份。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述稳定剂为硅酸钠、甲基纤维素、聚氧乙烯或聚乙烯醇中的任意一种。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸钕、硝酸铕或硝酸钇中的一种。另外，本专利技术还提供了一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备空心玻璃微珠a.按所述比例将所述废玻璃、所述稳定剂、所述尿素和所述硫酸铵加入所述混合物质量2倍的自来水中，混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；b.将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；c.将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过浮选法分离出空心玻璃微珠；（2）空心玻璃微珠清洗：将所述空心玻璃微珠加入所述无水乙醇中，超声振荡20-30min，静置10-16min，过滤后经去离子水清洗3-5次，于90-110℃下干燥1.5-2h，得到洁净的空心玻璃微珠；（3）稀土化合物溶液配制：将稀土硝酸盐溶解于所述去离子水中，超声10-30min，配制成浓度为0.02-0.2mol/L的稀土化合物溶液；（4）复合材料制备a.将所述洁净的空心玻璃微珠加入所述去离子水中，加热至75-95℃,持续搅拌并缓慢滴加0.1-0.5mol/L氢氧化钠溶液，使溶液的pH值保持在7.5-8.5；b.滴加完毕后，按计量加入所述稀土化合物溶液、所述阴离子盐、所述硝酸铁、所述表面活性剂，以200-400r/min搅拌，充分混合，静置20-24h后形成改性溶液；c.将所述改性溶液升温至55-65℃，静置1-2h后过滤，并用无水乙醇清洗1-3次；d.将上述过滤清洗后产物在500-800℃下于马弗炉中煅烧1.5-2.5h，即得具有核壳结构的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，步骤（1）-a中球磨后所述废玻璃粒径大小控制在0.5-1.5μm，且浆料固含量为35-55％。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，步骤（1）所制备的空心玻璃微珠的密度为0.3-0.6g/cm3，强度为10-60MPa，粒径为30-100μm。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料具有以空心玻璃微珠为核、稀土氧化物为壳的核壳结构。相对于现有技术，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料同时体现稀土和空心玻璃微珠的两种特性，生成结构非常稳定的稀土配合物，大幅度降低生产成本。稀土原子尺寸容易发生很大的变化而被极化，成为活性离子，非常容易接受配位体中的电子，因此其与玻璃微珠表面的羟基中的氧和基材中的碳原子都有很强的亲和力，生成结构非常稳定的稀土配合物。而且我国稀土资源丰富，生产成本低。双十二烷基二甲基叔胺、乌洛托品和十八醇增加了稀土化合物与材料相容性，提高了产品的性能。本专利技术的份等同于kg。由于本专利技术涉及原料太多，以实例中制备方法为依据，未列出的以1份计算。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术所述技术方案作进一步的说明。实施例1：一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料，由以下重量份的原料组成：废玻璃20份、稳定剂0.5份、尿素1份、硫酸铵0.5份、0.1mol/L氢氧化钠溶液100份、稀土硝酸盐0.3份、去离子水100份、无水乙醇50份、硝酸铁0.5份、表面活性剂0.03份、阴离子盐0.1份。稳定剂为硅酸钠。稀土硝酸盐为硝酸铕。表面活性剂辛烷基二甲基叔胺阴离子盐焦磷酸钠另外，本实施例还提供了一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备空心玻璃微珠a.按所述比例将所述废玻璃、所述稳定剂、所述尿素和所述硫酸铵加入所述混合物质量2倍的自来水中，混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；b.将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；c.将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过浮选法分离出空心玻璃微珠；（2）空心玻璃微珠清洗：将空心玻璃微珠加入无水乙醇中，超声振荡20min，静置10min，过滤后经去离子水清洗3次，于90℃下干燥1.5h，得到洁净的空心玻璃微珠；（3）稀土化合物溶液配制：将稀土硝酸盐溶解于去离子水中，超声10min，配制成浓度为0.02mol/L的稀土化合物溶液；（4）复合材料制备a.将洁净的空心玻璃微珠加入去离子水中，加热至75℃,持续搅拌并缓慢滴加0.1mol/L氢氧化钠溶液，使溶液的pH值保持在7.5；b.滴加完毕后，按计量加入稀土化合物溶液、阴离子盐、硝酸铁、表面活性剂，以200r/min搅拌混合，静置20h后形成改性溶液；c.将改性溶液升温至55℃，静置1h后过滤，并用无水乙醇清洗1次；d.将上述过滤清洗后产物在500℃下于马弗炉中煅烧1.5h，即得具有核壳结构的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料。步骤（1）-a中球磨后所述废本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：废玻璃20‑50份、稳定剂0.5‑2份、尿素1‑3份、硫酸铵0.5‑1.5份、氢氧化钠溶液100‑300份、稀土硝酸盐0.3‑2.5 份、去离子水100‑500份、无水乙醇50‑200份、硝酸铁0.5‑1.5份、表面活性剂0.03‑0.07份、阴离子盐0.1‑1份。
【技术特征摘要】
1.一种稀土氧化物包覆空心玻璃微珠混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：废玻璃20-50份、稳定剂0.5-2份、尿素1-3份、硫酸铵0.5-1.5份、氢氧化钠溶液100-300份、稀土硝酸盐0.3-2.5份、去离子水100-500份、无水乙醇50-200份、硝酸铁0.5-1.5份、表面活性剂0.03-0.07份、阴离子盐0.1-1份。2.根据权利要求1所述的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料，其特征在于：所述稳定剂为硅酸钠、甲基纤维素、聚氧乙烯或聚乙烯醇中的任意一种。3.根据权利要求1所述的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料，其特征在于：所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸钕、硝酸铕或硝酸钇中的一种。4.一种如权利要求1-3任一项所述的稀土氧化物包覆空心玻璃微珠复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备空心玻璃微珠a.按所述比例将所述废玻璃、所述稳定剂、所述尿素和所述硫酸铵加入所述混合物质量2倍的自来水中，混合并球磨，制备出高固相含量的废玻璃粉浆料；b.将所述废玻璃粉浆料通过输送泵直接输送到成珠炉中进行干燥及空心球化；c.将通过成珠炉加热得到的产品收集下来，然后通过浮选法分离出空心玻璃微珠；（2）空心玻璃微珠清洗：将所述空心玻璃微珠加入所述无水乙醇中，超声振荡20-30min，静置10-16min，过滤后经去离子水清洗3-5次，于90-110℃下干燥1.5-2h，得到洁净的空心玻璃微珠；（...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐旭辉，陈虹，
申请(专利权)人：徐旭辉，
类型：发明
国别省市：广东;44
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