一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 用于光学的玻璃微珠在第二次世界大战期间已经开始研宄、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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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宄。
【发明内容】
[0007] 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。
[0008] 更具体地，所述玻璃微珠的系统组成为：Ti0242-49wt %，Ba020-37wt %， Zn08-22wt%，Zr024-25wt%，Si020 . 2-lwt%，Ca00-0. 5wt%，其中，Zn0+Zr02< 30wt% ;所 述玻璃微珠的粒径为10-20微米，优选为10-15微米。
[0009] 所述陶瓷材料的组成为：按摩尔比计，Zr02l-2, Si020. 1-0 . 2, A12030 . 2-0 . 4， MgOO.05-0. 1, Y2〇3〇. 02-0. 15 〇
[0010] 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。
[0011] 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：
[0012] (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；
[0013] (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% ;
[0014] (3)将干燥后的玻璃微珠加入步骤⑵的溶液中，超声分散30分钟，获得悬浊液；
[0015] (4)将步骤（3)中的悬浊液滴入80-90°C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；
[0016] (5)过滤法分离胶凝的微球体，并在60_80°C下干燥4小时；
[0017] (6)将干燥后的微球体在900-1000°C下煅烧1-2小时后，随炉自然冷却。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 本发明玻璃微球可以用于各类警示标志、救生标志、轻纺产品等领域，尤其可以用 于反光片的生产，该反光片可以广泛应用于自行车、电动车、汽车等领域，用于对提高夜间 警示作用。上述各种应用方法都属于已知技术。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合是实施例对本发明作进一步说明。
[0023] 实施例1
[0024] 所述玻璃微珠的系统组成为：Ti0248wt%，Ba024wt%，Zn016. 5wt%，Zr0210wt%， Si02lwt%，CaOO. 5wt%，其中，Zn0+Zr02< 30wt% ;所述玻璃微珠的粒径为10-20微米。
[0025] 所述陶瓷材料的组成为：按摩尔比计，Zr02l，Si020. 1，A12030. 2, MgO0.0 5， Y2030. 02〇
[0026] 按如下步骤制备：
[0027] (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；
[0028] (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% ;
[0029] (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；
[0030] (4)将步骤（3)中的悬浊液滴入80-90°C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；
[0031] (5)过滤法分离胶凝的微球体，并在60-80°C下干燥4小时；
[0032] (6)将干燥后的微球体在900 °C下煅烧2小时后，随炉自然冷却。
[0033] 实施例2
[0034] 所述玻璃微珠的系统组成为：Ti024 7wt%，Ba025wt%，Zn014wt%，Zr0212wt%， Si020 . 5wt%，CaOO. 5wt%，其中，Zn0+Zr02< 30wt% ;所述玻璃微珠的粒径为 10-20 微米。
[0035] 所述陶瓷材料的组成为：按摩尔比计，Zr022, Si020 . 2, A12030. 4, MgOO. 1，Y2030. 15
[0036] 煅烧温度950°C，煅烧时间2小时，其它工艺步骤同实施例1。
[0037] 实施例3
[0038] 所述玻璃微珠的系统组成为：Ti0249wt %，Ba034wt %，Zn012wt %，Zr024wt %， Si020 . 5wt%，CaOO. 5wt%，其中，Zn0+Zr02< 30wt% ;所述玻璃微珠的粒径为 10-20 微米。
[0039] 所述陶瓷材料的组成为：按摩尔比计，Zr021.5, Si020. 12, A12030. 3, MgO0.0 8， Y2〇3〇. 1
[0040] 煅烧温度1000°C，煅烧时间2小时，其它工艺步骤同实施例1。
[0041] 工艺步骤同实施例1。
[0042] 上述实施例、比较例性能测试结果：
[0043]
【主权项】
1. 一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，包括内核和外壳，其特征在于：所述内壳为玻 璃微珠，外壳为陶瓷材料；所述玻璃微珠的粒径为10-20微米；所述陶瓷材料的组成按摩尔 比计，ZrO2 1-2,SiO2 0? 1-0. 2,Al2O3 0? 2-0. 4,MgO0? 05-0. 1，Y2O3 0? 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。
2. 如权利要求1所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，其特征在于：所述玻璃微珠的系 统组成为：TiO2 42-49wt%，BaO20-37wt%，ZnO8-22wt%，ZrO2 4-25wt%，SiO2 0? 2-1 wt%，CaO〇-〇? 5wt%，其中，Zn0+Zr02< 30wt%。
3. 如权利要求1所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，其特征在于：所述玻璃微珠的粒 径为10-15微米；所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料的粒径为30-40微米。
4. 如权利要求1-3所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料的制备方法，按照下述步骤进 行： (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°C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°C下干燥4小时； (6) 将干燥后的微球体在900-1000°C下煅烧1-2小时后，随炉自然冷却。
【专利摘要】本发明提供一种透明玻璃-陶瓷复合微珠材料及其制备方法。所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料，包括内核和外壳，其特征在于：所述内壳为玻璃微珠，外壳为陶瓷材料；所述玻璃微珠的粒径为10-20微米；所述陶瓷材料的组成按摩尔比计，ZrO2 1-2，SiO2 0.1-0.2，Al2O3 0.2-0.4，MgO 0.05-0.1，Y2O3 0.02-0.15；所述透明玻璃-陶瓷复合微珠材料的粒径为25-45微米。本发明的透明玻璃-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。
【IPC分类】C03C12-02, C04B35-48
【公开号】CN104844005
【申请号】CN201510177481
【发明人】沈雪琴
【申请人】宁夏艾力特车业有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月15日