包覆型陶瓷空心微珠及方法與用途技術

本發明專利技術公開了一種包覆型陶瓷空心微珠及方法與用途。本發明專利技術的包覆型陶瓷空心微珠包括空心微珠基體和包覆層，所述的包覆層包含以下組分：1)鈦的氧化物；2)硅的氧化物；和3)選自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少兩種元素的氧化物。將本發明專利技術的包覆型陶瓷空心微珠應用于基礎涂料，可以起到非常好的熱反射絕熱作用。

【技術實現步驟摘要】
包覆型陶瓷空心微珠及方法與用途
本專利技術涉及一種包覆型陶瓷空心微珠及方法與用途，尤其是一種熱反射絕熱功能的包覆型陶瓷空心微珠、制備方法及用途。
技術介紹
自然界以傳導、對流和輻射三種方式向地面物體傳遞熱能。為了減緩或阻止這些熱傳遞，須在建筑物的內外表面設置絕熱保溫材料，達到改善熱環境和節約能源的目的。絕熱涂料是一種建筑業廣泛使用的新型絕熱節能材料。在絕熱涂料配方體系中，除基料、助劑(分散劑、消泡劑、成膜助劑等)以外，還必需加入顏料和填料。這些顏料、填料有些具有與熱能的三種傳遞方式之一相對應的特點，它們為涂料提供了絕熱功能，例如金紅石型鈦白粉就是非常好的對可見光和近紅外光具有強反射作用的白色顏填料。遠紅外輻射粉則使涂料具有可將吸收的熱能輻射出去達到快速散熱的功能。但在實際應用中，它們都具有絕熱功能相對單一的局限性，且導熱系數大，無阻絕熱傳導功能。CN103589254A公開了一種環保反射絕熱保溫涂料，包括耐候乳液、高光反射材料、中空玻璃微珠、空心陶瓷微珠、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、成膜助劑、紫外線吸收劑、水和其他助劑等。該絕熱保溫涂料具有一定的外墻保溫絕熱功能，但是由于使用未經處理的中空玻璃微珠、空心陶瓷微珠，絕熱性能尚不能滿足實際應用的要求。CN102002263A公開了一種空心玻璃微珠表面包覆二氧化鈦的制備方法：將空心玻璃微珠在堿液中洗滌去除雜質、浸蝕提高活性，然后用硅烷偶聯劑進行表面活化改性處理，再將活化的空心玻璃微珠和蒸餾水按照質量比1:10配比，在40～90℃充分攪拌，攪拌過程中，按照空心玻璃微珠與硫酸鈦質量比為1:0.8～1:1.6在2～6h內勻速滴入硫酸鈦溶液，同時緩慢加入堿液，維持反應體系pH值為5～7，前1/5反應時間的攪拌速度為400r/min，后4/5反應時間的攪拌速度為100～300r/min；反應完成后，靜置、抽濾、蒸餾水沖洗、烘干、煅燒。該方法得到的經過二氧化鈦包覆后的空心玻璃微珠可以作為反射絕熱保溫涂料的填料，但是其性能仍然有待于提高。CN102391754A公開一種雙包覆改性空心玻璃微珠絕熱涂料，其原料包括：有機硅改性的苯丙乳液20％～30％，雙包覆改性空心玻璃微珠9％～13％，金紅石型二氧化鈦8％～12％，滑石粉5％～8％，重鈣17％～23％，乙二醇1.5％～2％，羥甲基纖維素0.13％～0.2％，分散劑0.6％～1％，消泡劑0.35～0.45％，潤濕劑0.15％～0.19％，多功能助劑0.08％～0.13％，成膜助劑1.0％～1.5％，水余量。該涂料采用雙包覆法預處理的空心玻璃微珠，工藝復雜，但其絕熱性能尚需提高。
技術實現思路
本專利技術的目的之一提供一種包覆型陶瓷空心微珠，其不僅對于太陽光中的近紅外部分具有強的反射作用，而且對于大氣環境中的中遠紅外部份具有輻射作用，尤其是在特征波段(8-14微米)的強發射作用。此外，該陶瓷空心微珠的中空結構和科學的級配可形成最致密的中空涂層起到隔絕熱傳導的作用。本專利技術的目的之二是提供上述包覆型陶瓷空心微珠的制備方法，其工藝簡單，適合于工業化生產。本專利技術的目的之三是提供上述包覆型陶瓷空心微珠的用途，其用于絕熱涂料，性能優異。本申請的專利技術人令人驚奇地發現，本專利技術的技術方案可以實現上述目的。本專利技術提供一種包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基體和包覆層，所述的包覆層包含以下組分：1)鈦的氧化物；2)硅的氧化物；和3)選自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少兩種元素的氧化物。根據本專利技術所述的包覆型陶瓷空心微珠，優選地，組分3)選自Al、Mg、Na中的至少兩種元素的氧化物。根據本專利技術所述的包覆型陶瓷空心微珠，優選地，所述的包覆層包括以下組分：二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁和氧化鎂。根據本專利技術所述的包覆型陶瓷空心微珠，優選地，所述的空心微珠基體的粒徑為40～120微米，包覆層的厚度為1～2微米。根據本專利技術所述的包覆型陶瓷空心微珠，優選地，所述的空心微珠基體包括三種粒徑的空心微珠基體，分別為40～60微米，70～90微米和100～120微米。本專利技術還提供一種上述包覆型陶瓷空心微珠的制備方法，包括如下步驟：1)將空心微珠基體與能夠水解的鈦的化合物水溶液反應得到初級產物，所述鈦的化合物水溶液中含有硅酸鹽和外加鹽，所述外加鹽為選自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少兩種元素的水可溶性鹽；2)將步驟1)的初級產物進行煅燒以形成包覆型陶瓷空心微珠。根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述的鈦的化合物水溶液選自硫酸鈦水溶液、硝酸鈦水溶液或鈦的鹵化物水溶液。根據本專利技術所述的制備方法，優選地，所述外加鹽包括鹵化鋁和鹵化鎂。根據本專利技術所述的制備方法，優選地，包括如下具體步驟：1)將空心微珠基體加入鈦的化合物水溶液中，調節pH為9-10后加入硅酸鹽溶液，攪拌20-60分鐘，將pH調節至3-4后加入外加鹽，然后以30-80轉/分鐘的攪拌速度攪拌40-90分鐘，攪拌的同時超聲振動充分混合均勻，然后將pH調節至7得到初級產物；2)將初級產物經過過濾和洗滌后在煅燒溫度為300～900℃下煅燒1～10小時，自然冷卻后形成包覆型陶瓷空心微珠。本專利技術還提供上述包覆型陶瓷空心微珠的用途，所述包覆型陶瓷空心微珠應用于熱反射絕熱涂料。本專利技術的包覆型陶瓷空心微珠不僅具有對于太陽光中的近紅外部分強的反射作用，而且對于大氣環境中的中遠紅外部份具有輻射作用尤其是在特征波段(8-14微米)的強發射作用，同時由于它的中空結構和科學的級配可形成最致密的中空涂層。將本專利技術的包覆型陶瓷空心微珠應用于基礎涂料，可以起到非常好的熱反射絕熱作用。附圖說明圖1為實施例1的包覆型陶瓷空心微珠的掃描電鏡照片。具體實施方式下面結合附圖以及具體實施例對本專利技術作進一步的說明，但本專利技術的保護范圍并不限于此。本專利技術所述的“包覆型陶瓷空心微珠”是指包覆層為陶瓷材料的空心微珠。<包覆型陶瓷空心微珠>本專利技術的包覆型陶瓷空心微珠包括空心微珠基體和包覆層。本專利技術的空心微珠基體可以包括玻璃空心微珠或陶瓷空心微珠，優選為陶瓷空心微珠。本專利技術的玻璃空心微珠或陶瓷空心微珠可以使用本領域所已知的那些，可以在市場上自由購得。在本專利技術中，所述的空心微珠基體的粒徑可以為40～120微米。上述粒徑表示空心微珠的平均粒徑，采用篩分法進行測定。本專利技術的空心微珠基體可以包括至少兩種粒徑的空心微珠，優選包括三種粒徑的空心微珠。三種空心微珠的粒徑分別為40～60微米，70～90微米和100～120微米；優選地，三種空心微珠的粒徑分別為40～50微米，80～90微米和110～120微米；更優選地，三種空心微珠的粒徑分別為40～45微米，80～85微米和105～120微米。使用上述級配的空心微珠可形成最致密的中空涂層，增加對不同波長太陽光反射能力，從而起到絕熱傳導的作用。本專利技術的包覆層的厚度可以為1～2微米，優選為1.2～1.8微米。本專利技術的包覆層為陶瓷基的包覆層。本專利技術所述的包覆層包含以下組分：1)鈦的氧化物；2)硅的氧化物；3)選自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少兩種元素的氧化物。本專利技術的組分1)為鈦的氧化物，通常為二氧化鈦。二氧化鈦是通過煅燒相應的鹽類物質得到的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基體和包覆層，其特征在于，所述的包覆層包含以下組分：1)鈦的氧化物；2)硅的氧化物；和3)選自Al、Na、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Mg中的至少兩種元素的氧化物。

【技術特征摘要】
1.一種包覆型陶瓷空心微珠，其包括空心微珠基體和包覆層，其特征在于，所述的包覆層由以下組分構成：二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁和氧化鎂；所述的空心微珠基體包括三種粒徑的空心微珠基體，分別為40～60微米、70～90微米和100～120微米；且所述的包覆層的厚度為1.2～1.8微米。2.根據權利要求1所述的包覆型陶瓷空心微珠的制備方法，其特征在于，所述的制備方法選自如下步驟之一：(1)將20重量份的粒徑為40微米的陶瓷空心微珠、15重量份的粒徑為80微米的陶瓷空心微珠和15重量份的粒徑為120微米的陶瓷空心微珠混合均勻，加入由58重量份的硫酸鈦加入500重量份的工業自來水形成的硫酸鈦水溶液中充分浸泡，然后加入氫氧化鈉調節pH至10；充分混合均勻加入5重量份的硅酸鈉攪拌30分鐘；再將pH調至4后依次加入5重量份的氯化鎂和2重量份的氯化鋁，以60轉/分鐘的攪拌速度攪拌60分鐘，攪拌的同時超聲振動；然后用氫氧化鈉中和pH至7，繼續攪拌60分鐘，過濾、洗滌、烘干后移入耐高溫容器，置于高溫電阻爐中煅燒，在煅燒溫度為400℃下煅燒4小時，然后升溫至600℃煅燒2小時，出爐自然冷卻得到包覆型陶瓷空心微珠，包覆層厚度為1.5微米；(2)將15重量份的粒徑為40微米的陶瓷空心微珠、20重量份的粒徑為80微米的陶瓷空心微珠和15重量份的粒徑為120微米的陶瓷空心微珠混合均勻，加入由58重量份的硫酸鈦加入500重量份的工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙石林，周海燕，周博群，張佩珍，
申請(專利權)人：南京海泰納米材料有限公司，趙石林，
類型：發明
國別省市：江蘇;32