一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，包括在惰性气体或氮气保护下进行的如下步骤：将空心玻璃微珠进行除杂及活化处理后加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理25‑40min，之后在30‑55℃下持续搅拌25‑40min，FeCl3溶液中SDS的质量分数为0.7％‑1.5％；向上一步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入强碱溶液使混合体系的pH值≥9，之后调整搅拌速度为280‑320r/min并升温至30‑55℃开始计时，反应1.5‑2.5h。本发明专利技术所制备的表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠兼具良好的防电磁辐射和低密度，制备方法低能耗、低排放，易于实现工业化。

Surface coated nano Fe3O4 modified hollow glass bead and preparation method thereof

The invention provides a preparation method of surface coated nano Fe3O4 modified hollow glass microbeads, including the following steps under the protection of inert gas or nitrogen gas: the hollow glass beads are removed and activated by adding the FeCl3 solution containing SDS, and the ultrasonic treatment of 25 40min is used, and then the 25 continuous stirring 40m is continuously stirred at 55 degrees centigrade. The mass fraction of SDS in in, FeCl3 solution is 0.7%, 1.5%. The mixture system obtained from the previous step is first added to FeCl2 solution, and then the pH value of the mixed system is more than 9, then the stirring speed is 280, and the timing is adjusted to 30 and 55 centigrade, and the reaction is 1.5 2.5h. The surface coated nano Fe3O4 modified hollow glass bead prepared by the invention has good anti electromagnetic radiation and low density, and the preparation method is low energy consumption, low emission and easy to realize industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠及其制备方法
本专利技术涉及功能性无机非金属材料
，特别涉及一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠及其制备方法。
技术介绍
吸波材料在军用及民用领域都有广泛的应用，已经成为各国军事装备隐身和民用防电磁辐射等
研究的热点。在众多的吸波材料中，铁氧体吸收剂(如Fe3O4)由于具有较好的性能和较低的成本，故往往是吸波材料的主要吸波成分，但是铁氧体粉末的缺点是密度太大，不利于制备出质量轻的吸波材料。空心玻璃微珠为一种无机材料，具有质量轻、导热系数低、介电系数大等特点。将Fe3O4包覆于空心玻璃微珠上可以大幅度降低吸波材料的密度与质量，而且这种复合材料作为填料加入到水性涂料体系中，既能够保证漆膜尺寸的稳定性，同时结合四氧化三铁防腐蚀的功能，又可以显著提高水性涂料的防腐蚀性、隔热保温性、耐候性，更重要的是环保、节能、无污染、施工方便，具有广阔的市场应用前景。沉淀法作为一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，得到了广泛的使用，但是现有的沉淀法制备工艺都比较复杂，不易实现工业化。
技术实现思路
为解决现有表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠制备工艺复杂，不易实现工业化的问题，本专利技术提出一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠及其制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，包括在惰性气体或氮气保护下进行的如下操作步骤：第一步，将空心玻璃微珠加入强酸溶液中，充分搅拌除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入强碱溶液中，充分搅拌使空心玻璃微珠表面活化，然后将其烘干；第三步，将第二步得到的空心玻璃微珠加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理25-40min，之后在30-55℃下持续搅拌25-40min，FeCl3溶液中SDS的质量分数为0.7％-1.5％；第四步，向第三步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入与第二步相同的强碱溶液使混合体系的pH值≥9，之后调整搅拌速度为280-320r/min并升温至30-55℃开始计时，反应1.5-2.5h后去除气体保护，反应停止。反应温度过低影响反应速率，反应温度过高会加剧水解，经多次试验证实，30-55℃内反应效果较好，其中45℃时反应效果最佳。在此温度下，配合280-320r/min的搅拌速度，在添加有表面活性剂SDS的FeCl3与FeCl2混合体系中，通过添加强碱使体系的pH值≥9，有助于在空心玻璃微珠的表面形成一层覆盖完全、分布均匀且厚度较大的纳米Fe3O4包覆层。本专利技术提出的表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，操作简单且低能耗、低排放，非常容易实现工业化。优选的，FeCl3与FeCl2的摩尔比为2:1，总铁浓度0.51-0.53mol/L。进一步优选的，第二步中强碱溶液为质量分数为3％-7％的NaOH溶液，搅拌采用超声搅拌，搅拌时间为1-1.5h，搅拌温度20-30℃。进一步优选的，空心玻璃微珠为山西海诺科技股份有限公司生产的型号HN40的空心玻璃微珠，粒径5-100μm。进一步优选的，第一步与第二步中的烘干温度为50-75℃。进一步优选的，第一步中强酸溶液为质量分数10％-30％的HCl溶液，搅拌时间10-20min，搅拌温度20-30℃。更为优选的，第三步中，搅拌速度为280-320r/min。本专利技术还提出一种上述制备方法制得的表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠。本专利技术所制备的表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠密度小、易分散、防腐蚀，兼具防电磁辐射和低密度的性能，可用于军事装备隐身及民用防电磁辐射等
，还可以作为填充材料加入水性涂料中以提高水性涂料的防腐蚀性、隔热保温性、耐候性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为包覆前的空心玻璃微珠(a)与包覆后的空心玻璃微珠的SEM图(b)；图2为包覆后的空心玻璃微珠的磁滞回线图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，包括在N2保护下进行的如下操作步骤：第一步，将山西海诺科技股份有限公司生产的型号HN40的空心玻璃微珠加入质量分数10％的HCl溶液中，在30℃下搅拌10min除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后在75℃下烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入质量分数为3％的NaOH溶液中，在30℃下超声搅拌1h，使空心玻璃微珠表面活化，然后将其在75℃下烘干；第三步，将第二步得到的空心玻璃微珠加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理25min，之后在55℃下持续搅拌25min，搅拌速度为320r/min，FeCl3溶液中SDS(十二烷基磺酸钠)的质量分数为0.7％，FeCl3与FeCl2的摩尔比为2:1，总铁浓度0.53mol/L；第四步，向第三步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入与第二步相同的强碱溶液使混合体系的pH值为9，之后调整搅拌速度为280r/min并升温至55℃开始计时，反应1.5h后去除气体保护，反应停止。实施例2一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，包括在N2保护下进行的如下操作步骤：第一步，将山西海诺科技股份有限公司生产的型号HN40的空心玻璃微珠加入质量分数30％的HCl溶液中，在20℃下搅拌20min除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后在50℃下烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入质量分数为7％的NaOH溶液中，在20℃下超声搅拌1.5h，使空心玻璃微珠表面活化，然后将其在50℃下烘干；第三步，将第二步得到的空心玻璃微珠加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理40min，之后在30℃下持续搅拌40min，搅拌速度为280r/min，FeCl3溶液中SDS的质量分数为1.5％，FeCl3与FeCl2的摩尔比为2:1，总铁浓度0.51mol/L；第四步，向第三步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入与第二步相同的强碱溶液使混合体系的pH值为9.5，之后调整搅拌速度为320r/min并升温至30℃开始计时，反应2.5h后去除气体保护，反应停止。实施例3一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，包括在N2保护下进行的如下操作步骤：第一步，将山西海诺科技股份有限公司生产的型号HN40的空心玻璃微珠加入质量分数20％的HCl溶液中，在25℃下搅拌15min除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后在60℃下烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入质量分数为5％的NaOH溶液中，在25℃下超声搅拌1.2h，使空心玻璃微珠表面活化，然后将其在60℃下烘干；第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于：包括在惰性气体或氮气保护下进行的如下操作步骤：第一步，将空心玻璃微珠加入强酸溶液中，充分搅拌除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入强碱溶液中，充分搅拌使空心玻璃微珠表面活化，然后将其烘干；第三步，将第二步得到的空心玻璃微珠加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理25‑40min，之后在30‑55℃下持续搅拌25‑40min，FeCl3溶液中SDS的质量分数为0.7％‑1.5％；第四步，向第三步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入与第二步相同的强碱溶液使混合体系的pH值≥9，之后调整搅拌速度为280‑320r/min并升温至30‑55℃开始计时，反应1.5‑2.5h后去除气体保护，反应停止。

【技术特征摘要】
1.一种表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于：包括在惰性气体或氮气保护下进行的如下操作步骤：第一步，将空心玻璃微珠加入强酸溶液中，充分搅拌除去表面杂质，之后过滤并用水洗至中性后烘干；第二步，将第一步得到的空心玻璃微珠加入强碱溶液中，充分搅拌使空心玻璃微珠表面活化，然后将其烘干；第三步，将第二步得到的空心玻璃微珠加入含有SDS的FeCl3溶液中超声处理25-40min，之后在30-55℃下持续搅拌25-40min，FeCl3溶液中SDS的质量分数为0.7％-1.5％；第四步，向第三步所得的混合体系中先加入FeCl2溶液，再加入与第二步相同的强碱溶液使混合体系的pH值≥9，之后调整搅拌速度为280-320r/min并升温至30-55℃开始计时，反应1.5-2.5h后去除气体保护，反应停止。2.根据权利要求1所述的表面包覆纳米Fe3O4改性空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于：FeCl3与FeCl2的摩尔比为2:1，总铁浓度为0.51-0.53mol/L。3.根据权利要求1所述的表面包覆纳米Fe3O4改性空...

【专利技术属性】
技术研发人员：申鹏展，
申请(专利权)人：山西海诺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14