一种空心玻璃微珠及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无机填料，尤其涉及一种空心玻璃微珠及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微 珠更小，导热性更差。它是上个世纪五六十年代发展起来的一种微米级新型轻质材料，其 主要成分是硼硅酸盐，一般粒度为10-250μm，壁厚为1-2μm，空心玻璃微珠具有抗压强度 高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，它被誉为21世纪的"空间时代材 料"。空心玻璃微珠具有明显的减轻重量和隔音保温效果，使制品具有很好的抗龟裂性能和 再加工性能，被广泛地使用在玻璃钢、人造大理石、人造玛瑙等复合材料以及石油工业、航 空航天、新型高速列车、汽车轮船、隔热涂料、海洋化学等领域，有力地促进了我国科技事业 的发展。
[0003] 但是，随着空心玻璃微珠的应用领域不断开拓，对其性能的要求越来越高，首当其 冲的就是抗压强度性能，一般的空心玻璃微珠容易在运输、生产过程中破碎，破碎掉的空心 玻璃微珠的作用就如同普通的滑石粉石英砂调料一样，很多国内生产的空心玻璃微珠抗压 只能达到2_3MPa。因此急需要一种抗压强度高、粒径小的空心玻璃微珠。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种抗压强度高、粒径小的空心玻璃微珠。
[0005] 本发明采用的技术方案是：一种空心玻璃微珠，按质量百分比计，所述空心玻璃微 珠的化学组成如下：Si02 45% -70%，A1203 15% -20%，Na20 5% -10%，K20 5% -10%， Li20 0. 5%-5%,Ca0 0. 5%-l%,Mg0 0. 5%-l%,S0. 01%-〇. 2%,Fe203l%-2%,NaN02 0· 5% -2%，Zr02 0· 02% -0· 05%，Ti02 0· 02% -0· 05% ;所述的空心玻璃微珠为圆形空心 结构，密度为0. 1-0. 5g/cm3,抗压强度可达到90-150MPa，粒径在2-70μπι之间。
[0006] 优选的，按质量百分比计，所述空心玻璃微珠的化学组成如下：Si02 52%，Α1203 20%，Na20 10%，K20 10%，Li20l%，CaOl%，MgO1%，S0.2%，Fe203l%，NaN02 1.7%， Zr02 0· 05%，Ti02 0· 05%。
[0007] 本发明还提供了上述空心玻璃微珠的制备方法，包括：
[0008] 按质量百分比计，原料配比如下：
[0009]石英砂 45%-75%
[0010] 氧化铝 5%_10%
[0011]纯碱 15%-22%
[0012] 碳酸钙 2%_7%
[0013]长石 1%-3%
[0014]芒硝 2 %-4 %
[0015]碳酸钾 1 %-3%
[0016]碳酸锂 1%-3%
[0017] 氧化铁 1 %-3%
[0018]工业盐 5%-10%
[0019]氧化锆 1 %-3%
[0020] 氧化钛 1 %-3%
[0021] 将配好的原料破碎混合后在600-700°C烘干0. 5小时，经球磨机粉磨成0. 7-0. 8mm 的颗粒，膨化之后投入到电熔坩埚中熔制，熔制温度为1300-1400°C，使用天然气烧制2-3 小时，然后将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集空心玻璃微 珠。
[0022] SiO^t为空心玻璃微珠的主要成分，通常质量百分比为60% -75%，在现有技术的 认识中通常认为Si(V#量过低会影响其强度，但本发明开创性的将Si02的质量百分比降至 52%，同时提高A1203的含量，能很好地提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、强度及硬度。
[0023] 本发明中创造性地同时加入了Na20、K20、Li20三种碱金属氧化物，产生了"多碱效 应"，大幅度提升了空心玻璃微珠的耐碱性和强度。而Ca0、Mg0的加入则提高了玻璃的机械 强度、硬度和化学稳定性。NaNOj^加入大大降低了玻璃熔化温度及玻璃粘度，不仅能提高 空心玻璃微珠的产量，还能提高其折射率。
[0024]S作为形成空心玻璃微珠发泡剂，是制备空心玻璃微珠的关键成分，本发明创造性 的将S的含量降至0.2%以降低S的使用对于环境的影响，但并不影响其膨胀率及空心玻璃 微珠的密度、壁厚。
[0025] 本发明还加入了Zr02、Ti02，并确定了其最佳使用量，既不会改变空心玻璃微珠的 折射率又能提高其化学稳定性、热稳定性及抗压能力。
[0026] 本发明的有益效果：
[0027] 本发明的空心玻璃微珠通过选择合适的成分，充分利用了各组分的协同作用，相 对于现有技术中的空心玻璃微珠，本发明的空心玻璃微珠密度为〇. 1-0. 5g/cm3,抗压强度 最高可达到150MPa，粒径在2-70μm之间，可应用于高温、高压领域，如水下1000m-5000m深 度，本发明的空心玻璃微珠用于海洋钻井液能够很好地控制其滤失率，可广泛用于海洋化 学领域。
【具体实施方式】
[0028] 实施例1:
[0029] 按质量百分比计，原料配比如下：
[0030] 石英砂55%
[0031] 氧化铝10%
[0032]纯碱15%
[0033] 碳酸钙2%
[0034]长石 3%
[0035]芒硝2%
[0036] 碳酸钾1%
[0037] 碳酸锂1%
[0038] 氧化铁1%
[0039] 工业盐5%
[0040] 氧化锆2%
[0041] 氧化钛3%
[0042] 将配好的原料破碎混合后在600-700°C烘干0. 5小时，经球磨机粉磨成0. 7-0.8mm 的颗粒，膨化之后投入到电熔坩埚中熔制，熔制温度为1300°C，使用天然气烧制2小时，然 后将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。空 心玻璃微珠粒径基本集中在2-40μπι之间，漂浮率为99. 5%，密度为0.lg/cm3,为圆形空 心结构，经过分析其化学组成按重量百分比计算为，Si02 52%，A1203 20%，Na20 10%，K20 10%,Li20 1%,CaO1%,MgO1%,S0. 2%,Fe2031%,NaN02 1.7%,Zr02 0 . 05%,Ti02 0.05%。经静水力学压力测试，空心玻璃微珠可受压135MPa。
[0043] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的 普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡 是根据本
【发明内容】
的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种空心玻璃微珠，其特征在于：按质量百分比计，所述空心玻璃微珠的化学组成 如下： Si02 45%-70% AUG.； 15%-20% Na20 5%-10% K20 5%-10% ?20 ().5%-5% CaO 0.5%-1 % MgO 0.5%-1% S 0.01%-0.2% Fe203 l%-2% NiNO, 0.5%-2% Zr02 0.02%-0.05% Ti02 0.02%-0.05%； 所述的空心玻璃微珠为圆形空心结构，密度为0. l-o. 5g/cm3,抗压强度可达到 90-150MPa，粒径在 2-70 μ m 之间。2. 根据权利要求1所述的空心玻璃微珠，其特征在于：按质量百分比计，所述空心玻璃 微珠的化学组成如下：Si02 52%，A1203 20%，Na20 10%，K20 10%，Li20 l%，CaO l%，MgO 1%，S 0.2%，Fe203 l%，NaN02 1.7%，Zr02 0 . 05%，Ti02 0 . 05%。3. 制备权利要求1或2任一项所述的空心玻璃微珠的方法，其特征在于：按质量百分 比计，原料配比如下： 石英砂 45% -75% 氧化铝 5% -10% 纯碱 15% -22% 碳酸钙 2% -7% 长石 1%-3% 芒硝 2% -4% 碳酸钾 1%_3% 碳酸锂 1%_3% 氧化铁 1%_3% 工业盐 5%-10% 氧化锆 1%_3% 氧化钛 1%_3% 将配好的原料破碎混合后在600-700°C烘干0. 5小时，经球磨机粉磨成0. 7-0. 8_的颗 粒，膨化之后投入到电熔坩埚中熔制，熔制温度为1300-1400°C，使用天然气烧制2-3小时， 然后将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集空心玻璃微珠。
【专利摘要】本发明公开了一种空心玻璃微珠及其制备方法，其特征是，按质量百分比计，所述空心玻璃微珠的化学组成如下：SiO2？45％-70％，Al2O3？15％-20％，Na2O？5％-10％，K2O？5％-10％，Li2O？0.5％-5％，CaO？0.5％-1％，MgO？0.5％-1％，S？0.01％-0.2％，Fe2O3？1％-2％，NaNO2？0.5％-2％，ZrO2？0.02％-0.05％，TiO2？0.02％-0.05％；所述的空心玻璃微珠，密度为0.1-0.5g/cm3，抗压强度可达到90-150MPa，粒径在2-70μm之间。本发明的空心玻璃微珠具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、流动性好的特点，不易破碎，可广泛应用于塑料橡胶、油漆涂料、钻井液、海洋化学、海洋工程、海洋设备及船舶制造的核心材料原料，用于深海石油钻探、船舶轻质芯材、深海输油管道以及深潜器的生产制造当中。
【IPC分类】C03C12/00
【公开号】CN105271782
【申请号】CN201510685244
【发明人】朴勇浩
【申请人】朴勇浩
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月20日