在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法
【專利摘要】在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，本發(fā)明涉及玻璃空心微珠的改性方法。發(fā)明要解決玻璃空心微珠/Al-Mg基多孔復(fù)合材料在制備過(guò)程中玻璃空心微珠極易與基體發(fā)生反應(yīng)而使多孔復(fù)合材料失去多孔特性的問(wèn)題。方法：一、超聲清洗玻璃空心微珠；二、制備MgO溶膠；三、包覆；四、重復(fù)包覆；五、燒結(jié)。玻璃空心微珠/Al-Mg合金體系中具有固定的化學(xué)組分，MgO是兩體系中固有的化學(xué)組分之一，選擇MgO進(jìn)行包覆空心微珠，不會(huì)讓復(fù)合材料引入新的雜質(zhì)；溶膠-凝膠法是制備氧化物涂層的主要手段之一，具有純度高、化學(xué)均勻性好、操作簡(jiǎn)單、顆粒細(xì)小等優(yōu)點(diǎn)，易于成膜。本發(fā)明用于在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜。
【專利說(shuō)明】在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及玻璃空心微珠的改性方法。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬多孔材料是從20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的功能-結(jié)構(gòu)一體化材料，與塊體致密材料相比，具有相對(duì)密度低、比強(qiáng)度高、比表面積大、滲透性優(yōu)、電磁波吸收性好、抗沖擊、吸聲等優(yōu)點(diǎn)，在吸能、減震和阻尼特性的應(yīng)用上有突出表現(xiàn)。
[0003]空心微珠增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是近20年來(lái)開發(fā)的新型金屬多孔材料，且發(fā)現(xiàn)在復(fù)合材料中空心微珠粒徑越小，孔壁越薄，表面缺陷越少，制備出的復(fù)合材料吸能效果越好。專利“空心微珠/鋁基復(fù)合材料的制造工藝(申請(qǐng)?zhí)?01141912.1，申請(qǐng)日:2001.9.21) ”是采用粉煤灰空心微珠做為增強(qiáng)體制備空心微珠/鋁基復(fù)合材料，而玻璃空心微珠與粉煤灰空心微珠相比，孔壁更加光滑，孔壁厚度更薄，有利于復(fù)合材料的吸能效能的提尚。
[0004]鋁鎂合金在鋁合金中密度低，具有高比強(qiáng)度與高比剛度，在沖擊吸能、減震等方面具有優(yōu)越的應(yīng)用前景。但玻璃空心微珠與粉煤灰空心微珠一樣，主要成分為S12，在與Al-Mg系合金進(jìn)行復(fù)合時(shí)，玻璃空心微珠中的S12易與Al-Mg合金反應(yīng)生成MgAl 204 (鎂鋁尖晶石)和Si。當(dāng)玻璃空心微珠與基體反應(yīng)程度較低時(shí)，空心微珠表面會(huì)出現(xiàn)孔洞，而過(guò)度的反應(yīng)會(huì)使空心微珠肢解甚至消失。以上情況皆會(huì)使基體合金浸滲進(jìn)空心微珠內(nèi)并填充其原有空間，使制備獲得實(shí)物復(fù)合材料失去多孔特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決玻璃空心微珠/Al-Mg基多孔復(fù)合材料在制備過(guò)程中玻璃空心微珠極易與基體發(fā)生反應(yīng)而使多孔復(fù)合材料失去多孔特性的問(wèn)題，從而提供在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法。
[0006]在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0007]一、將粒徑為10?200 μ m的玻璃空心微珠加入到蒸餾水或去離子水中，去除沉底的粉末，再將上層漂浮的玻璃空心微珠在頻率為24?35KHz下進(jìn)行超聲清洗I?3次，每次超聲清洗時(shí)間為5?30min，然后在溫度為40?60°C下干燥30min?2h，獲得完整且干凈的玻璃空心微珠；
[0008]二、將Mg(CH3COO)2.4H20溶于無(wú)水乙醇中，混合均勻，再在攪拌條件下，加入CH3COOH,控制攪拌速度為200?600r/min，然后持續(xù)攪拌Ih?1.5h，得到MgO溶膠，其中，Mg(CH3COO)2.4H20 與無(wú)水乙醇的摩爾比為 1: (25 ?30)，Mg(CH3COO)2.4H20 與 CH3COOH 的摩爾比為1: (3?8)；
[0009]三、采用提拉浸滲法或直接混合法將MgO溶膠包覆在步驟一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制溫度為80?100°C烘干；
[0010]四、重復(fù)步驟三I?3次，獲得包覆MgO溶膠的空心微珠；
[0011]五、將步驟四包覆MgO溶膠的空心微珠升溫至300?500 °C，進(jìn)行燒結(jié)，保溫30min?2h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013](I)玻璃空心微珠/Al-Mg合金體系中具有固定的化學(xué)組分，MgO是兩體系中固有的化學(xué)組分之一，選擇MgO進(jìn)行包覆空心微珠，不會(huì)讓復(fù)合材料引入新的雜質(zhì)；
[0014](2)溶膠-凝膠法是制備氧化物涂層的主要手段之一，具有純度高、化學(xué)均勻性好、操作簡(jiǎn)單、顆粒細(xì)小等優(yōu)點(diǎn)，易于成膜。
[0015]本發(fā)明用于在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1和圖2為實(shí)施例一步驟五獲得的包覆MgO保護(hù)膜的玻璃空心微珠的掃描電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0019]一、將粒徑為10?200 μ m的玻璃空心微珠加入到蒸餾水或去離子水中，去除沉底的粉末，再將上層漂浮的玻璃空心微珠在頻率為24?35KHz下進(jìn)行超聲清洗I?3次，每次超聲清洗時(shí)間為5?30min，然后在溫度為40?60°C下干燥30min?2h，獲得完整且干凈的玻璃空心微珠；
[0020]二、將Mg(CH3COO)2.4H20溶于無(wú)水乙醇中，混合均勻，再在攪拌條件下，加入CH3COOH,控制攪拌速度為200?600r/min，然后持續(xù)攪拌Ih?1.5h，得到MgO溶膠，其中，Mg(CH3COO)2.4H20 與無(wú)水乙醇的摩爾比為 1: (25 ?30)，Mg(CH3COO)2.4H20 與 CH3COOH 的摩爾比為1: (3?8)；
[0021]三、采用提拉浸滲法或直接混合法將MgO溶膠包覆在步驟一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制溫度為80?100°C烘干；
[0022]四、重復(fù)步驟三I?3次，獲得包覆MgO溶膠的空心微珠；
[0023]五、將步驟四包覆MgO溶膠的空心微珠升溫至300?500 °C，進(jìn)行燒結(jié)，保溫30min?2h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中在頻率為30KHz下進(jìn)行超聲清洗2次，每次超聲清洗時(shí)間為lOmin。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中干燥lh。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中控制攪拌速度為400r/min。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中Mg(CH3COO)2.4H20與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:29。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟三中提拉浸滲法，提拉速度為I?80mm/min，浸漬時(shí)間為2?lOmin。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟五中升溫時(shí)，在400°C以下控制升溫速度為I?5°C /min。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟五中保溫lh。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0031]采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0032]實(shí)施例一:
[0033]本實(shí)施例在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0034]—、將粒徑為10?200 μ m的玻璃空心微珠加入到蒸餾水或去離子水中，去除沉底的粉末，再將上層漂浮的玻璃空心微珠在頻率為30KHz下進(jìn)行超聲清洗2次，每次超聲清洗時(shí)間為lOmin，然后在溫度為60°C下干燥lh，獲得完整且干凈的玻璃空心微珠；
[0035]二、將Mg(CH3COO)2.4H20溶于無(wú)水乙醇中，混合均勾，再在攪拌條件下，加入CH3COOH,控制攪拌速度為400r/min，然后持續(xù)攪拌Ih，得到MgO溶膠，其中，Mg (CH3COO) 2.4H20與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:29，Mg (CH3COO) 2.4H20與CH3COOH的摩爾比為1:5 ；
[0036]三、采用提拉浸滲法將MgO溶膠包覆在步驟一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制溫度為100°C烘干；
[0037]四、重復(fù)步驟三I次，獲得包覆MgO溶膠的空心微珠；
[0038]五、將步驟四包覆MgO溶膠的空心微珠升溫至400°C，進(jìn)行燒結(jié)，保溫lh，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法。
[0039]本實(shí)施例步驟三中提拉浸滲法:提拉速度為50mm/min，浸漬時(shí)間為5min。
[0040]本實(shí)施例步驟五獲得的包覆MgO保護(hù)膜的玻璃空心微珠的掃描電鏡圖如圖1和圖2所示，從圖中可以看出，空心微珠表面沒有孔洞出現(xiàn)，也沒有肢解現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于該方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的: 一、將粒徑為10?200μ m的玻璃空心微珠加入到蒸餾水或去離子水中，去除沉底的粉末，再將上層漂浮的玻璃空心微珠在頻率為24?35KHz下進(jìn)行超聲清洗I?3次，每次超聲清洗時(shí)間為5?30min，然后在溫度為40?60°C下干燥30min?2h，獲得完整且干凈的玻璃空心微珠； 二、將Mg(CH3COO)2.4H20溶于無(wú)水乙醇中，混合均勻，再在攪拌條件下，加入CH3COOH,控制攪拌速度為200?600r/min，然后持續(xù)攪拌Ih?1.5h，得到MgO溶膠，其中，Mg(CH3COO)2.4H20 與無(wú)水乙醇的摩爾比為 1: (25 ?30)，Mg(CH3COO)2.4H20 與 CH3COOH 的摩爾比為1: (3?8)； 三、采用提拉浸滲法或直接混合法將MgO溶膠包覆在步驟一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制溫度為80?100°C烘干； 四、重復(fù)步驟三I?3次，獲得包覆MgO溶膠的空心微珠； 五、將步驟四包覆MgO溶膠的空心微珠升溫至300?500°C，進(jìn)行燒結(jié)，保溫30min?2h,完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟一中在頻率為30KHz下進(jìn)行超聲清洗2次，每次超聲清洗時(shí)間為lOmin。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟一中干燥Ih。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟二中控制攪拌速度為400r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟二中Mg(CH3COO)2.4H20與無(wú)水乙醇的摩爾比為1:29。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟三中提拉浸滲法，提拉速度為50mm/min，浸漬時(shí)間為5min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟五中升溫時(shí)，在400°C以下控制升溫速度為I?5°C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保護(hù)膜的方法，其特征在于步驟五中保溫lh。
【文檔編號(hào)】C03C17/23GK104445989SQ201410653334
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】張強(qiáng), 林穎菲, 武高輝, 郭啟霖 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)