[发明专利]一种空心玻璃微珠及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新的空心玻璃微珠及其生产方法。

背景技术：

空心玻璃微珠是中空的，内含惰性气体的微小球形材料，由于其独特的空心结构以及物理力学性能和其稳定的化学性质，作为非金属材料添加剂，无毒无色无味，引起广泛的应用。空心玻璃微珠主要用于：1.油漆、涂料 2.工程塑料制品 3.玻璃钢制品 4.改性橡胶 5.建材 6.封装材料 7.航天和空间开发、军事工业 8.石油工业。目前市场上主要有两种产品，一种是煤粉在燃烧过程中产生的空心微珠，外表呈灰色，化学组成以二氧化硅和氧化铝为主，成分波动大，抗压强度低。另一种是人们通过工业化生产出的空心玻璃微珠，外观呈白色，可以根据市场需求设计出各种性能的空心玻璃微珠。因为其硬度高、质量轻、耐水、耐腐蚀、无毒、防辐射、防火、隔音、绝缘，又有耐磨性强、抗压强度高、导热系数高、分散性、流动性、稳定性俱佳的优越特性，作为材料添加改性而得到很大的发展。这种空心玻璃微珠的制备主要有以下三种方法：碎玻璃法、硅酸钠法和金属醇盐法。特别是碎玻璃法生产空心微珠，国外尤其是美国在这方面的专利其缺点是成本比较高，强度较低且可调性比较差。

在CN1396130A中介绍了一种玻璃微珠连续制造装置，它包括微珠烧成炉、微珠收集器和废气处理器，成珠炉由上、中、下三段连接成完整炉体；炉体上段呈方台形，其顶设有废气排出口接废气处理器，侧面设有一个或多个喷射式燃烧器；炉体中段呈圆筒形，其下部内设有风门挡板；炉体下段呈圆形漏斗状，底部设有微珠收集器；燃烧器由上而下向成珠炉喷射火焰，原料颗粒从垂直于燃烧器火焰的方向进入火焰中焙烧，由于气流的影响，原料粉体粉体无法与火焰充分接触，成珠率低，生产成本高，另外，熔融的玻璃微珠活动无法限定，容易碰撞高温的炉壁或其它器件而粘壁，由于采用重力沉降收集因而难以制造出颗粒小而密度低的空心玻璃微珠。

发明内容：

本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，而提出的一种直径为30～100μm的空心玻璃微珠及其生产方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种空心玻璃微珠，其特征其组成中含有下述重量份数比的原料：

二氧化硅75～80  ，三氧化二硼7～15

三氧化二铝1～4，  氧化钙0.5～1.5

氧化镁0.8～1.2，  氧化钠5～6

三氧化硫0.0～0.3，三氧化二铁0～0.05。

根据上述技术方案，可以有以下两种优选的技术方案：

二氧化硅80，    三氧化二硼11

三氧化二铝1.75，氧化钙1

氧化镁1，       氧化钠5

三氧化硫0.2，   三氧化二铁0.05。

或

二氧化硅76，   三氧化二硼12.89

三氧化二铝2.8，氧化钙1.3

氧化镁1.2，    氧化钠5.5

三氧化硫0.26， 三氧化二铁0.05。

本发明还包括一种空心玻璃微珠的制备方法，它包括下例步骤：配料，熔化，水碎，烘干，粉碎，分级，空心球化，收集，风选，测试，其特征在于空心球步骤为：将加工好的玻璃原料、燃气和助燃气体从燃烧器底部中心进入成珠炉向上喷出燃烧，玻璃微珠的流向和燃烧气流的流向一致，玻璃微珠颗粒在燃烧的火焰中熔融后在末端引风机作用下，垂直向上流动通过冷却装置后迅速冷却。

收集步骤中采用一个旋风除尘器和一个布袋除尘器，利用燃烧后的热空气的向上的抽力和末端引风机的综合作用下，将空心微珠依次通过旋风除尘器和布袋除尘器，从而达到分级收集微珠的目的。

本发明的任务主要在工艺与配方两个方面保证其实现的。首先在设计玻璃原料的配方时注意两个问题。第一，玻璃是一种无定形的物质，但是在适当的温度和时间下，它又有变成晶体的现象，对于我们采用的硼硅酸盐玻璃来说，它还有一个容易分相的现象，所以我们在设计玻璃组成时，不仅要考虑上述两种玻璃容易产生的现象，还要从提高玻璃的化学稳定性、提高玻璃的扬氏模数等方面来设计玻璃的组成。第二，由于SO₃在不同的玻璃体系中的溶解度是不同的，而SO₃的溶解度直接影响着玻璃后来的发泡性能。所以在选择原料的化学组成时综合考虑，除了保证材料具有较好的表面张力，易于成珠，且成珠后要具有高的抗压强度和化学稳定性。其次，设计一个玻璃粉球形化工艺设备，使之可以较好的保证材料成珠，而且应该尽量工艺简单，设备少，效果好。

具体实施方式：