[发明专利]具有表面憎水性能空心玻璃微珠的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非金属材料的表面改性技术，具体涉及一种空心玻璃微珠的表面憎水改性方法。

背景技术

空心玻璃微珠最早出现于20世纪50年代，由于具有导热系数低、结构中空、密度小、绝缘性能好、抗压强度大、化学稳定性好、耐磨性能优良等诸多优点，以及空心玻璃微珠提取工艺和批量化生产工艺的成熟，自上世纪70年代以来，空心玻璃微珠已被广泛应用在石油化工、涂料工业、建筑材料、乳化炸药、防火材料等技术领域，所以说，空心玻璃微珠在现代社会发展中起着越来越重要的作用。然而，国内生产的空心玻璃微珠与国外生产的空心玻璃微珠相比还存在很大差距，国产空心玻璃微珠暴露在空气中容易吸潮而板结，严重影响了流动性能，以至于会影响其作为填充材料应用在其他领域的性能，而国外生产的空心玻璃微珠长期暴露于空气中也能很好的保持干燥性。因此，有必要对国产空心玻璃微珠进行表面憎水改性。

对空心玻璃微珠进行表面憎水改性，最基本且最简单的方法是在空心玻璃微珠表面包覆体一层憎水薄膜。但是，关于空心玻璃微珠表面憎水改性的研究到目前还较少。中国专利CN101284712A中公开了一种空心玻璃微珠表面憎水改性的方法，即在空心玻璃微珠的表面均匀的包覆一层内功能膜和一层外功能膜，内层功能膜为能与空心玻璃微珠和外层功能膜具有较好结合力的有机硅材料，外层功能膜为具有憎水性能的有机硅材料，生产工艺是将空心玻璃微珠先加热到100~300℃，再分别将内层和外层功能膜有机硅材料溶液喷洒在空心玻璃微珠表面，待膜层干燥后即可制得表面憎水的空心玻璃微珠，但该工艺还不成熟，成本较高，需在高温下进行，难以实现工业化。因此，对空心玻璃微珠进行表面憎水改性的研究与技术推广亟待展开。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，填补空心玻璃微珠表面憎水改性领域的技术不足，以及提供一种工艺简单、成本较低、效果良好的具有表面憎水性能空心玻璃微珠的制备方法。

为实现本发明的上述目的，本发明具有表面憎水性能空心玻璃微珠的制备方法采用以下技术方案。

本发明具有表面憎水性能空心玻璃微珠的制备方法，包含空心玻璃微珠的清洗、镀膜液配制以及空心玻璃微珠经过镀膜液镀膜改性、改性后产品的干燥、烘干工序，所述空心玻璃微珠与镀膜液的质量比为3~5:100；所述镀膜液包括以下组分，镀膜液总量按100份计的各组分质量份数为：

    （1）正硅酸四乙酯：   8份；

    （2）无水乙醇：       40~42份；

    （3）石油醚：         38~42份；

    （4）三甲氧基氯硅烷： 6~7份；

    （5）去离子水：       2~4份；

    （6）余量：稀盐酸，调节pH值在3~4范围。

所述稀盐酸作为镀膜液的pH调节剂，一般情况下稀盐酸的加入份数在1~2份，稀盐酸的浓度为1%为佳。

所述的正硅酸四乙酯与去离子水要严格控制摩尔比，即n(H₂O):n(TEOS)要控制在4:1~8:1之间。因为正硅酸四乙酯在酸性条件下要发生水解，n(H₂O):n(TEOS)=4:1是正硅酸四乙酯水解反应所需水的化学计量，当两者的摩尔比小于4:1时，水量不足，不利于水解生成大的网状结构；但水量过多时，会导致溶胶粘度下降，冲淡了缩聚物的粘度。所以，要控制去离子水与正硅酸四乙酯的摩尔比在适当的范围。

所述的三甲氧基氯硅烷的石油醚溶液为低表面能修饰剂，与上述正硅酸四乙酯的水解产物反应，连接在其表面以增强憎水性能。因为在有水的环境下三甲氧基氯硅烷极易水解，所以需将其溶于无水的石油醚有机溶剂中。

所述的空心玻璃微珠由市场采购，优选中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司生产高性能空心玻璃微珠，型号为H60，粒径为30~50μm。

为除去空心玻璃微珠的表面油污，在空心玻璃微珠经镀膜液镀膜改性前，还将空心玻璃微珠分别置于稀盐酸溶液、无水乙醇和去离子水中清洗，以除去空心玻璃微珠表面的油污及其它污染物，烘干备用。为防止再次污染，应尽量缩短从清洗到表面改性的时间。

本发明的具体制备工艺如下：

（1）空心玻璃微珠的清洗