【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及粉體材料。更具體地，涉及一種兼具高強度的隔熱中空微球及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在能量高效轉化、存儲和利用的發展趨勢下，高效率隔熱材料的研究、開發和應用獲得了廣泛關注。隔熱材料包括泡沫、多孔材料、涂料、粉體、熱反射屏等不同形式。盡管不同的應用領域對隔熱材料有不同的要求，但在輕量化、環境友好和多功能化發展的大趨勢下，各應用領域對隔熱材料的隔熱性能和其他物理特性的協同設計提出了越來越高的要求。為滿足日漸提升的應用要求，研究人員設計了多種具有不同化學成分和物理結構的先進隔熱材料，其中具有球形外形的微米級中空結構(中空微球)是其中的重要一員。中空微球型隔熱材料有以下優勢：1)可利用其內部的空腔獲得低熱導率和低密度；2)可以方便地通過調控其結構特性(球殼厚度、尺寸以及尺寸分布)實現性能的大幅度調控；3)球形的外形還賦予其高的流動性和填充性，使其在作為填料(與基體材料復合)或作為粉體(粉體隔熱)使用時都具有良好的工藝性；4)球殼可(全部或多層球殼的某一層)設計為致密結構，從而提升其防水耐濕性，同時降低高隔熱效果對真空度的依賴性。
2、鑒于上述優勢，中空微球結構在高性能隔熱材料的設計和構建中備受青睞。中空微球獨立構建隔熱結構方面，研究人員已經對中空微球隔熱材料的粒徑、球殼厚度、球殼連接狀態、外部氣氛等因素對中空微球堆積體的熱導率、熱擴散系數和熱容等熱控特性的影響進行了一些研究。中空微球作為填料構建填料型隔熱復合結構方面，目前已針對多種不同的基體與中空微球的復合和構性關系開展了系列研究。值得一提的是，相對于通過
技術實現思路
1、針對輕質高強中空微球在隔熱性能方面存在的發射率和導熱系數同步優化的不足，本專利技術的目的在于提供一種兼具高強度的隔熱中空微球及其制備方法和應用。
2、為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案：
3、一方面，本專利技術提供一種兼具高強度的隔熱中空微球，所述中空微球的結構中包含中空內核，以及由內而外依次設置的玻璃球殼層、金屬銀層和金屬氧化物層；
4、其中，所述金屬氧化物層由若干金屬氧化物區域組成，各金屬氧化物區域相互物理隔離，以暴露出金屬銀層的部分外表面。
5、本專利技術的技術方案中，各金屬氧化物區域相互獨立，呈互不相連的島狀結構。金屬氧化物層中不存在金屬氧化物區域的部分暴露出所述金屬銀層的不分外表面。
6、需要說明的是，本專利技術的技術方案中，玻璃球殼層和金屬銀層均是連續的層結構。
7、進一步地，所述金屬氧化物層中，金屬氧化物區域選自鎳、鈷、鐵、銅、鋅和鋁中的一種的氧化物或兩種以上的氧化物的混合。優選為鎳的氧化物。此時得到的中空微球兼具合適的力學穩定性、低熱導率和低發射率。
8、進一步地，所述金屬氧化物層對金屬銀層表面的覆蓋率為30-65％。此時得到的中空微球兼具合適的力學穩定性、低熱導率和低發射率。本技術方案中，覆蓋率是指金屬氧化物層覆蓋金屬銀層表面的面積占金屬銀層表面總表面積的比例。示例性地，所述金屬氧化物層對金屬銀層表面的覆蓋率包括但不限于為35-65％、36-61％、35-55％、35-52％、35-40％、36％、37％、52％、61％等。
9、進一步地，按質量百分含量計，所述中空微球中各組分的含量為：35-75wt％的玻璃球殼層、20-50wt％的金屬銀層、5-15wt％的金屬氧化物層。此時得到的中空微球兼具合適的力學穩定性、低熱導率和低發射率。
10、示例性地，所述中空微球中玻璃球殼層的質量百分含量為40-75wt％、45-75wt％、45-72wt％、50-75wt％、50-72wt％、71.4wt％、58.8wt％、47.6wt％、40wt％等。
11、示例性地，所述中空微球中、金屬銀層的質量百分含量為20-45wt％、21-45wt％、20-40wt％、21.4wt％、35.3wt％、42.9wt％、48wt％等。
12、示例性地，所述中空微球中、金屬氧化物層的質量百分含量為5-12wt％、7-10wt％、5-8wt％、7.2wt％、5.9wt％、9.5wt％、12wt％等。
13、進一步地，所述中空微球的密度為0.3-1g/cm3，平均直徑為15-80μm。
14、示例性地，所述中空微球的密度包括但不限于為0.3-0.8g/cm3、0.3-0.5g/cm3、0.38g/cm3等。
15、示例性地，所述中空微球的平均直徑包括但不限于為15-50μm、30-50μm、40-45μm、40-41μm等。
16、需要說明的是，所述“平均直徑”是指所述中空微球的外表面的平均直徑。
17、又一方面，本專利技術提供如上所述的隔熱中空微球的制備方法，該制備方法包括如下步驟：
18、將玻璃中空微球進行表面活化處理；
19、在經表面活化處理后的玻璃中空微球表面組裝金屬銀層，得到微球a；
20、在微球a表面形成金屬氧化物層。
21、本技術方案中，對玻璃中空微球的尺寸不做要求?？蓛炦x為所述玻璃中空微的殼厚度為0.3-2μm。
22、所述玻璃中空微球優選在經過浮選后再進行使用。浮選的方法為：將玻璃中空微球與水以體積比為1:4混合，攪拌，靜置分層后取上層漂浮微球，過濾，烘干。
23、進一步地，將玻璃中空微球進行表面活化處理的方法包括如下步驟：
24、將所述玻璃中空微球置于含2-18g/l?3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇和水的混合液中，于室溫攪拌混勻后，過濾、干燥，再于100-130℃熱處理2-5h；
25、再將所述玻璃中空微球置于濃度為15g/l的氯化亞錫水溶液中，攪拌混勻、過濾、干燥。
26、進一步地，將玻璃中空微球進行表面活化處理的方法包括如下步驟：
27、將所述玻璃中空微球置于含15g/l?3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇和水的混合液中，于室溫攪拌混勻后，過濾、干燥，再于120℃熱處理3h；
28、再將所述玻璃中空微球置于濃度為15g/l的氯化亞錫水溶液中，攪拌混勻、過濾、干燥。
29、通過該表面活化處理，使得后續得到的中空微球結構穩定、性能優異。
30、進一步地，所述乙醇和水的混合液中，乙醇與水的體本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種兼具高強度的隔熱中空微球，其特征在于，所述中空微球的結構中包含中空內核，以及由內而外依次設置的玻璃球殼層、金屬銀層和金屬氧化物層；
2.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，所述金屬氧化物層中，金屬氧化物區域選自鎳、鈷、鐵、銅、鋅和鋁中的一種的氧化物或兩種以上的氧化物的混合。
3.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，所述金屬氧化物層對金屬銀層表面的覆蓋率為30-65％。
4.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，按質量百分含量計，所述中空微球中各組分的含量為：35-75wt％的玻璃球殼層、20-50wt％的金屬銀層、5-15wt％的金屬氧化物層。
5.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，所述中空微球的密度為0.3-1g/cm3，平均直徑為15-80μm。
6.如權利要求1-5任一項所述的隔熱中空微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，將玻璃中空微球進行表面活化處理的方法包括如下步驟：
8.根據權利要求6所
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在微球A表面形成金屬氧化物層的方法包括如下步驟：
10.如權利要求1-5任一項所述的隔熱中空微球在粉末隔熱和隔熱填料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種兼具高強度的隔熱中空微球，其特征在于，所述中空微球的結構中包含中空內核，以及由內而外依次設置的玻璃球殼層、金屬銀層和金屬氧化物層；
2.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，所述金屬氧化物層中，金屬氧化物區域選自鎳、鈷、鐵、銅、鋅和鋁中的一種的氧化物或兩種以上的氧化物的混合。
3.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，所述金屬氧化物層對金屬銀層表面的覆蓋率為30-65％。
4.根據權利要求1所述的隔熱中空微球，其特征在于，按質量百分含量計，所述中空微球中各組分的含量為：35-75wt％的玻璃球殼層、20-50wt％的金屬銀層、5-15wt％的金屬氧化物層。
5.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：安振國，張敬杰，袁靜，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。