[发明专利]一种核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳型导电空心玻璃微珠及其制备方法，属于导电材料技术领域。

背景技术

空心玻璃微珠是20世纪五、六十年代发展起来的一种微米级新型轻质材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗压强度高、导热系数低、分散性好、质量轻、化学稳定性好等特点，以及其独特的空心结构，目前已广泛地应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航空航天和军事等领域。

由于空心玻璃微珠价格低廉、结构的特殊性以及其优异的物理化学性能，如对其进行表面功能化处理，以期进一步开拓其应用领域而成为当前的又一个研究热点。本发明人以空心玻璃微珠为基体，在基体表面包覆一层Cu晶粒，然后再在Cu晶粒的表面包覆一层Ag膜，最后获得具有高电导率和高抗氧化性能的核壳型导电复合粒子。

发明内容

本发明的目的在于提供核壳复合粒子的环保且简易制备方法及其核壳型导电复合粒子。此类导电型核壳复合粒子可替代金属粉末而用于颜料、涂料、橡胶、电磁屏蔽材料、建材等领域。

本发明的核壳型导电空心玻璃微珠，是在廉价的空心玻璃微珠表面包覆一层Cu晶粒，然后再在Cu晶粒的表面包覆一层Ag膜，最后获得具有高电导率和高抗氧化性能的核壳型导电复合粒子，该复合粒子具有制备成本低、工艺简单、导电性能优异、分散性好、抗氧化能力强等特点。

上述的核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，具体的说，包括以下步骤：

(1)将空心玻璃微珠加入浓度为0.05mol～1.0mol/L的HCl溶液中，搅拌2～30分钟后，洗涤、过滤，干燥，得A粉；

(2)对A粉进行表面改性：在30～80℃下，将A粉加入表面改性剂浓度为0.01～10wt％的乙醇或丙酮溶液中，回流并强力搅拌1～5h；过滤，在100℃下干燥1～5h，得B粉；其中，表面改性剂是A粉质量分数的0.5～10％。

(3)铜氨溶液的配制：用去离子水溶解硫酸铜或硝酸铜，然后加入氨水并不断振荡至最初产生的沉淀恰好溶解为止，得C液；

(4)银氨溶液的配制：用去离子水溶解硝酸银，然后加入氨水并不断振荡至最初产生的沉淀恰好溶解为止，得D液；

(5)核壳型导电空心玻璃微珠的制备：在常温下，将B粉加入C液中，通入氮气或氩气以排除反应体系中的空气，然后边搅拌边滴加入还原剂，待还原剂滴加完毕，将反应体系的温度以0.1～3℃/min的速度升温至40～80℃后充分反应10～120min；滴加入D液，待D液滴加结束，继续搅拌10～120min，洗涤、过滤，干燥，即获得具有核-壳结构和高抗氧化能力的导电空心玻璃微珠；

前述的核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，步骤(2)中所述的表面改性剂是聚乙烯吡咯烷酮、3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺γ-氨丙基、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上。

前述的核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，步骤(5)中所述的还原剂是水合肼、甲醛溶液、次磷酸钠或抗坏血酸的一种或一种以上。

前述的核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，步骤(5)中所述的核壳型导电空心玻璃微珠中，空心玻璃微珠、铜与银的质量比为10∶2～5∶0.5～5。

具体实施方式

实施例1：

一种核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，具体包括以下步骤：

1、取10g的空心玻璃微珠加入浓度为0.1mol/L的HCl溶液中，搅拌10分钟后，洗涤、过滤，干燥，得A粉；

2、对A粉进行表面改性：在50℃下，将A粉加入100g聚乙烯吡咯烷酮浓度为0.05wt％的乙醇溶液中，回流并强力搅拌1h；过滤，在100℃下干燥2h，得B粉。

3、铜氨溶液的配制：用300g去离子水溶解7.85g五水硫酸铜，然后加入氨水并不断振荡至最初产生的沉淀恰好溶解为止，得C液；

4、银氨溶液的配制：用100去离子水溶解0.79g硝酸银，然后加入氨水并不断振荡至最初产生的沉淀恰好溶解为止，得D液；

5、核壳型导电空心玻璃微珠的制备：在常温下，将B粉加入C液中，通入氮气以排除反应体系中的空气，然后边搅拌边滴加入8g水合肼，待还原剂滴加完毕，将反应体系的温度以0.5℃/min的速度升温至40℃后充分反应30min；滴加入D液，待D液滴加结束，继续搅拌10min，洗涤、过滤，干燥，即获得具有核-壳结构和高抗氧化性能的导电空心玻璃微珠，体积电阻率小于1.0Ω·cm。

实施例2：

一种核壳型导电空心玻璃微珠的制备方法，具体包括以下步骤：