[发明专利]一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，尤其涉及一种用于反光器械的透明玻璃-陶瓷复合微珠材料及其制备方法。

背景技术

反光材料,也称为回归反射材料或逆反射材料,包括反光膜、反光油墨、反光标线漆、反光布、反光革、反光织带和反光安全性丝织物等。其原理是在相应的材料表面上引入一种高折射率的玻璃微珠或三棱镜微晶格结构,将光线按原路反射回光源处,从而形成回归反射现象。在灯光照射下,反光材料具有比其他非反光材料醒目几百倍的视觉效果。当光入射到含有定向反光材料的物品上，无需外加能源，该物体就能被清楚地看见。据统计，无照明条件下使用装饰有反光材料的交通标志标牌、车辆牌照或衣帽等，可以使交通事故率下降30％-40％，可以明显提高使用者的安全性。因此，近年来,反光材料以其独特的视觉效果被广泛应用于各类警示标志、救生标志、轻纺产品、广告等领域。

用于光学的玻璃微珠在第二次世界大战期间已经开始研究、发展和生产。1944年已经出现利用玻璃微珠的逆向反射原理制造的反光标志产品。以后，玻璃微珠在道路标示和交通标志方面的需求急剧增长，形成巨大的产业。

高折射率玻璃微珠从肉眼看上去是一种白色粉末状物质，在显微镜下可以看出它呈圆球形，其直径为几微米到几毫米，可以是实心或空心、有色或无色的。由于它的均匀球形特点，加上玻璃材料所具有的优良物理化学性质，广泛用于各个方面。利用其机械强度及电绝缘性能，用于塑料增强；利用其耐磨性能，用于表面加工、化工过程中的研磨介质；空心玻璃微珠由于密度小、保温性能好、机械强度高，用作深海及航天装置中的绝热材料、树脂添加剂等。玻璃微珠在光学方面的应用是基于其球形透镜的光学特性，使入射光折射进入玻璃微珠后，在一定的反射面反射出与入射光平行的光线。

玻璃微珠具有连续的玻璃态结构，基本上无结晶，在使用过程中容易出现直线断裂，其机械韧性和反光寿命还不能更好地满足人们对材料性能进一步要求。

现有技术中有关于陶瓷微珠的报道，但相对于微珠的市场用量其具有高昂的成本，没有被普及推广。此外，也有关于高分子微珠的相关报道，但其极其容易老化而失去反光特性，而没有获得进一步研究。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，其包括内核和外壳，所述内壳为玻璃微珠，外壳为陶瓷材料。

更具体地，所述玻璃微珠的系统组成为：TiO₂42-49wt％，BaO20-37wt％，ZnO8-22wt％，ZrO₂4-25wt％，SiO₂0.2-1wt％，CaO0-0.5wt％，其中，ZnO+ZrO₂＜30wt％；所述玻璃微珠的粒径为10-20微米，优选为10-15微米。

所述陶瓷材料的组成为：按摩尔比计，ZrO₂1-2，SiO₂0.1-0.2，Al₂O₃0.2-0.4，MgO0.05-0.1，Y₂O₃0.02-0.15。

所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料的粒径为25-45微米，优选30-40微米。

本发明的目的之二是提供所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料的制备方法。具体地，本发明的方法包括以下步骤：

(1)称取一定量的玻璃微珠浸入丙酮中，超声清洗1小时后干燥待用；

(2)按比例称取醋酸锆溶液、氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、醋酸镁溶液和硝酸钇溶液，搅拌获得混合溶胶溶液，蒸发，将溶胶溶液调整至固含量为34-39wt％；

(3)将干燥后的玻璃微珠加入步骤(2)的溶液中，超声分散30分钟，获得悬浊液；

(4)将步骤(3)中的悬浊液滴入80-90℃植物油中，并迅速搅拌，搅拌速度150-200转/分钟，搅拌时间1-1.5小时；

(5)过滤法分离胶凝的微球体，并在60-80℃下干燥4小时；

(6)将干燥后的微球体在900-1000℃下煅烧1-2小时后，随炉自然冷却。

其中，所述玻璃微珠由现有技术中已知的粉末火焰喷射成球制备。

其中，通过植物油萃取溶胶溶液中的醋酸，形成胶凝的微球体，通过调整搅拌速度和搅拌时间来调整微球体的粒度。

按照本发明方法获得的透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，硬度、抗压碎性、耐磨性、球度均大于具有相同粒径的玻璃微珠，具有约1.9-2.2之间的折射率。