【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及玻璃微珠制備，具體涉及一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法。
技術介紹
1、玻璃微珠是一種用途廣泛的無機填充材料。玻璃微珠是由硼硅酸鹽加工而成，粒度為1-250μm。玻璃微珠與玻璃纖維的化學成分相同，也具有導熱系數低、化學穩定性好等優點，并且由于其圓球狀的外觀，玻璃微珠具有非常好的流動性和分散性。在實際應用中，高球形度的玻璃微珠更受配合材料的歡迎，主要有如下幾個原因：
2、（1）提高材料的均勻性和穩定性
3、球形度高的玻璃微珠在材料中的排列更加緊密有序，這有助于提高材料的均勻性和穩定性。在涂料中，球形微珠可以提供更平滑的表面效果，減少氣泡和裂紋的產生，從而提高涂層的耐用性和美觀性。
4、（2）影響力學性能
5、球形度對玻璃微珠的力學性能也有顯著影響。球形微珠在受力時能夠更好地承受壓力，因為它們的形狀使得應力分布更加均勻。這意味著在相同體積下，球形度高的微珠可以提供更高的抗壓強度和抗彎曲強度。
6、（3）影響熱傳導性能
7、玻璃微珠的球形度還會影響其熱傳導性能。球形微珠的表面積相對較小，這有助于減少熱量的傳遞，因此在需要隔熱材料的應用中，球形度高的微珠可以提供更好的隔熱效果。
8、（4）影響流變性能
9、在液體或半固體材料中，球形微珠的流變性能也會受到球形度的影響。球形度高的微珠在流體中的運動更加順暢，這有助于改善材料的流動性和加工性，同時改善材料的表面浮淺問題、改善材料的翹曲問題，對于提高制件耐磨性也有較好的作用p>
10、綜上所述，球形度對玻璃微珠的應用有著多方面的影響，包括提高材料的均勻性和穩定性、改善力學性能、影響熱傳導性能以及改變流變性能。在設計和使用玻璃微珠時，必須考慮到這些因素，以確保材料能夠滿足特定應用的要求。
11、在玻璃微珠實際生產過程中，生產設備及工藝直接決定了微珠球形度的高低，比如熔融環境、氣氛不匹配，或者冷卻速度不均，都可能導致微珠形狀畸變，降低球形度，例如圖1、圖2所示，圖1是常規方法下的所制成的實心玻璃微珠，通過球形度儀測定圖1顯示的球形度為85%-88%，圖2是圖1中實心玻璃微珠的偏光顯微鏡照片，通過圖2可以更直觀的看到圖1所示的實心玻璃微珠的球形度。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有玻璃微珠球形度偏低，僅僅通過后續篩分無法達到理想效果的問題，提供了一種玻璃微珠的制備方法，本專利技術的思路是通過嚴格控制熔融環境制備玻璃微珠，可以使其達到同等粒徑情況下具備更高的球形度，同時該超高球形度玻璃微珠的制備方法也較為簡單。
2、它采用了如下技術方案：
3、一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法：
4、它使用落塔裝置，落塔裝置中的釋放系統將塔內的微重力燒結爐釋放做自由落體，實現微重力燒結爐的微重力環境；
5、所述微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法包括以下步驟：
6、s1、預處理階段：對玻璃微珠粉體表面清潔，去除可能影響燒結質量的雜質；
7、s2、抽氣階段：對落塔裝置抽真空至30%-60%真空度并維持穩定，對微重力燒結爐進行抽氣和排出其內部廢氣，使微重力燒結爐內部氣壓范圍與落塔裝置內部氣壓范圍一致；
8、s3、加熱階段：逐步對微重力燒結爐內升溫至玻璃微珠粉體的燒結溫度；
9、s4、給料階段：微重力燒結爐自由落體形成微重力環境，在微重力環境中，通過壓縮泵對空氣施壓將玻璃微珠粉體噴送至微重力燒結爐內；
10、?s5、燒結成型階段：在微重力環境中保持微重力燒結爐的恒定燒結溫度對玻璃微珠粉體進行燒結；玻璃微珠粉體燒結結束后，降低微重力燒結爐內溫度至燒結溫度以下，使超高球形度玻璃微珠成型；
11、s6、收集階段：微重力燒結爐自由落體運動結束，將微重力燒結爐自然爐冷，收集冷卻后的超高球形度玻璃微珠。
12、進一步地，所述燒結溫度為1300℃-1500℃。
13、進一步地，所述步驟s4中，玻璃微珠粉體的輸送量為每公斤氣體中含0.2-0.4公斤玻璃微珠粉體。
14、進一步地，所述玻璃微珠粉體為實心或空心。
15、進一步地，所述落塔裝置還包括塔體、用于塔體抽氣的抽真空系統和對微重力燒結爐自由落體結束時對其回收并減速至停止的減速回收系統，以及對整個過程進行精確的控制和監測的控制系統和對整個過程中的各種物理參數進行測量和記錄測量系統；所述釋放系統用于將微重力燒結爐從塔體高處自由釋放。
16、進一步地，所述落塔裝置還包括用于對實驗環境控制、數據處理和分析的輔助設施。
17、本專利技術相比現有技術具的有益效果：
18、本專利技術利用微重力制備玻璃微珠成球的方法，可以切實降低玻璃微珠成球過程中重力對球形度的影響，大幅度提高玻璃微珠的球形度。
19、具體來說：玻璃微珠在燃燒時能夠形成近似圓形的原因主要與其材料的物理性質和受熱過程中的熱力學條件有關。玻璃在熔融狀態下具有表面張力，這是一種分子間吸引力，使得液態玻璃傾向于形成面積最小的形狀，即球形，在燃燒過程中，玻璃微珠內部的溫度升高，導致材料膨脹，由于球體在所有方向上的曲率半徑相同，這種均勻的膨脹有助于維持其球形形態，同時在受熱過程中，玻璃微珠周圍的氣體會受到熱量的影響而膨脹，形成一個動態的流體環境，這個環境可以促進微珠保持球形，因為流體阻力會抵抗形狀的不規則變化。在常規燃燒受熱過程中，火焰形狀與重力影響下的空氣對流有關，火焰中的熱氣體因密度小會上升，同時周圍的冷空氣因密度大會下沉，形成對流。這種對流會使火焰產生形狀上的變化，火焰會向上升起，形成錐形或漏斗形狀。這種錐形或漏斗形狀的火焰結合重力條件，會導致玻璃微珠在成球過程中熱應力會集中在一個方向上導致變形而降低整體玻璃實心微珠的球形度。
20、盡管很多常規燃燒受熱過程受重力的影響確實并不明顯，但對于某些高要求的玻璃微珠成球過程，忽略重力效應的理論往往對球形度的高低無法給出滿意解釋。在玻璃微珠燃燒成型過程中的浮力效應的大小可以通過兩個無量綱參數來估計，即表征浮力與黏性力之比grashof數gr=?(δρ／ρ)gl3／ν2，和表征浮力與慣性力之比的richardson數ri=?(δρ／ρ)gl／u2?，其中，δρ和ρ是密度變化和密度，g為重力加速度，l為特征尺寸，ν為運動黏性系數，u為特征速度。可見，為了減小浮力影響可以采取3種方法：減小特征尺寸l；減小密度差、增大運動黏性系數；減小重力加速度g。
21、其中，第1種方法既受最小尺寸極限的制約，又受觀測手段的影響，很難取得理想結果；第2種方法會影響化學反應；第3種方法則沒有這些缺陷。微重力條件下的燃燒具有以下特點：自然對流幾乎消除，可以研究靜止和低速流動的燃燒；而被浮力及其誘導效應掩蓋的次級力和現象如靜電力、熱泳力、熱毛細力和擴散等，可以表現出來；重力沉降幾乎消除，可以研究穩定的、自由懸浮液滴、顆粒、和粉塵的燃燒；浮力的消除本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述燒結溫度為1300℃-1500℃。
3.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述步驟S4中，玻璃微珠粉體的輸送量為每公斤氣體中含0.2-0.4公斤玻璃微珠粉體。
4.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述玻璃微珠粉體為實心或空心。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述落塔裝置（100）還包括塔體（110）、用于塔體（110）抽氣的抽真空系統（130）和對微重力燒結爐（200）自由落體結束時對其回收并減速至停止的減速回收系統（140），以及對整個過程進行精確的控制和監測的控制系統（150）和對整個過程中的各種物理參數進行測量和記錄測量系統（160）；所述釋放系統（120）用于將微重力燒結爐（200）從塔體（110）高處自由釋放。
6.根據權利要求5所
...【技術特征摘要】
1.一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述燒結溫度為1300℃-1500℃。
3.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述步驟s4中，玻璃微珠粉體的輸送量為每公斤氣體中含0.2-0.4公斤玻璃微珠粉體。
4.根據權利要求1所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠球形度的方法，其特征在于：所述玻璃微珠粉體為實心或空心。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種微重力狀態下提高玻璃微珠...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董為勇，彭壽，彭小波，王華文，徐佳馨，仲召進，曹欣，劉學理，錢學君，倪佳，周俊潔，
申請(專利權)人：中建材玻璃新材料研究院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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