本发明属于聚合物加工成型领域，具体涉及一种在大尺寸空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的方法。
背景技术：
作为核能释放的一种形式，激光惯性约束聚变(ICF)是目前可控热核聚变领域研究的热点。ICF通过内爆手段压缩靶丸中的热核燃料使之达到高温高密度，在内爆运动惯性约束下实现热核点火和燃烧，从而获取聚变能。近年来，以C，H等低原子序数元素为基础的聚合物空心微球受到了越来越多的重视并得以很快发展，特别是三层塑料空心微球即聚苯乙烯（PS）-聚乙烯醇（PVA）-碳氢聚合物（CH）三层空心微球在ICF实验应用中占有重要地位。最内层的PS层具有高机械强度和抗β射线的辐射能力，且成球性能好，但阻氢性能差；中间层采用的PVA具有优良的阻氢性能、机械强度和光学透明度；最外层为离子体聚合物，作为烧蚀层燃料，为靶丸提供激光烧蚀表面，并且可以有效防止PVA吸潮和充气过程中的辐射损伤。
PS-PVA-CH三层微球采用由内至外的制备方法，PS-PVA双层球的制备则是直接影响微球保气性能的关键因素。目前国内外制备PS-PVA的成熟技术主要为乳液微封装法，但该方法只适用于在内部含水的PS的空心微球基础上制备PVA涂层，无法在干燥后的微球表面进行PVA涂层。随着聚合物空心微球在ICF物理实验中的应用越来越广泛，微球种类繁多，乳液微封装法无法满足在大尺寸、干燥的微球表面进行PVA涂层。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种在大尺寸空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的方法。
本发明的一种在大尺寸空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的方法，包括以下步骤：
1a. 将干燥的空心微球Ⅰ吸附于真空针头上；
1b．将真空针头竖直向下沉入聚乙烯醇溶液中，直至空心微球Ⅰ的一部分浸泡在聚乙烯醇溶液中；
1c. 保持真空针头带动空心微球Ⅰ匀速转动；
1d. 将真空针头竖直提升，使空心微球Ⅰ离开聚乙醇溶液的液面，调节真空针头的转速，使聚乙烯醇溶液在微球表面铺展开，形成聚乙烯醇部分包覆的空心微球Ⅱa；
1e. 将空心微球Ⅱa进行180°垂直翻转后吸附于真空针头上；
1f．将真空针头竖直向下沉入聚乙烯醇溶液中，直至空心微球Ⅱa的另一部分浸泡在聚乙烯醇溶液中；
1g. 保持真空针头带动空心微球Ⅱa匀速转动；
1h. 将真空针头竖直提升，使空心微球Ⅱa离开聚乙醇溶液的液面，调节真空针头的转速，使聚乙烯醇溶液在微球表面铺展开，形成聚乙烯醇完整包覆的空心微球Ⅱb；
1i. 重复步骤b~h，直至获得表面完整包覆聚乙烯醇的双层微球Ⅲ；
1j. 采用气悬浮打磨法获得表面均匀包覆聚乙烯醇的双层微球Ⅳ；
1k. 将双层微球Ⅳ放入烘箱干燥，得到所需产品。
所述的步骤1a中的空心微球Ⅰ为聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯腈或金属空心微球。
所述的步骤1a中的空心微球Ⅰ的内径为1000μm、1500μm或2000μm中的一种，内径偏差分别为±20μm、±25μm或±30μm。
所述的步骤1b中的空心微球Ⅰ和步骤f中的空心微球Ⅱa浸泡在聚乙烯醇溶液中的体积为微球总体积的1/2~2/3。
所述的步骤1b中的聚乙烯醇溶液的浓度为2.0wt%、4.0wt%或6.0wt%中的一种或以上。
所述的步骤1c和1g中的真空针头转速为50rpm~70rpm，转动时间为1min~3min；所述的步骤1d和1h中的真空针头转速为700rpm ~2000rpm，转动时间为15min~20min。
所述的步骤1i的重复次数为2~4次。
所述的步骤1j所述的气悬浮打磨法包括以下步骤：
2a. 将双层微球Ⅲ置于气悬浮设备锥形喷嘴内，调节喷嘴内气流强度，使双层微球Ⅲ悬浮于喷嘴内；
2b. 将设备中的水槽加热至90℃，使经过喷嘴的气流中含有水蒸气，打磨双层微球Ⅲ 3h；
2c. 关闭加热，打磨双层微球Ⅲ 12h。
本发明的一种在大尺寸空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的方法通过改变聚乙烯醇溶液浓度、空心微球旋涂次数和转速，控制聚乙烯醇涂层的厚度；通过气悬浮打磨法保证聚乙烯醇涂层厚度的均匀性，成功制备了内径为1000μm~2000μm的、表面被聚乙烯醇涂层包覆的空心微球，聚乙烯醇涂层厚度偏差为±1.5μm的双层空心微球。
本发明的一种在大尺寸空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的方法适用于制备不同尺寸的双层空心微球，操作简单且适用范围广，可有效解决目前乳液微封装法无法在干燥后的空心微球表面制备聚乙烯醇涂层的问题。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明方法。
以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
1.选取内径为1000μm、内径偏差为±20μm且已干燥的聚苯乙烯（PS）空心微球Ⅰ，将其吸附于真空针头上；
2. 配置浓度为2.0wt%的聚乙烯醇（PVA）溶液，过滤后备用；
3. 吸附有PS空心微球Ⅰ的真空针头垂直向下运动，直至PS微球体积的1/2浸泡于PVA溶液中停止运动；
4.真空针头转速50rpm，带动PS空心微球Ⅰ转动，时间为1min；
5.真空针头垂直向上运动，将浸泡在PVA溶液中的PS空心微球Ⅰ提出液面，调节真空转头转速至700rpm，时间为15min，形成空心微球Ⅱa；
6.将空心微球Ⅱa进行180°垂直翻转后吸附于真空针头上，真空针头垂直向下运动，直至空心微球Ⅱa体积的1/2浸泡于PVA溶液中停止运动；
7.真空针头转速50rpm，带动聚苯乙烯空心微球Ⅱa转动，时间为1min；
8.真空针头垂直向上运动，将浸泡在PVA溶液中的空心微球Ⅱa提出液面，调节真空转头转速至700rpm，时间为15min，形成聚乙烯醇完整包覆的空心微球Ⅱb；
9.重复步骤3~8四次，获得PVA包覆PS空心双层微球Ⅲ；
10. 将双层微球Ⅲ置于气悬浮设备锥形喷嘴内，调节喷嘴内气流强度，使双层微球Ⅲ悬浮于喷嘴内；
11. 将设备中的水槽加热至90℃，使经过喷嘴的气流中含有水蒸气，打磨双层微球Ⅲ 3h；
12. 关闭加热，打磨双层微球Ⅲ 12h。
13. 将双层微球Ⅳ放入烘箱，45oC干燥，得到所需产品。
几何尺寸测试结果显示，PS-PVA双层空心微球的内径为1000μm、内径偏差为±20μm， PVA 层厚度为2μm，厚度偏差为1.5μm。
实施例2
实施例2与实施例1 的步骤基本相同，主要区别是选取内径为1500μm、内径偏差为±25μm且已干燥的PS空心微球Ⅰ；PVA溶液浓度为4.0wt%；真空针头将浸泡在PVA溶液中的微球提出液面后，转速为1500rpm，时间为15min；实施例1中步骤3~8重复3次，获得PVA包覆PS空心双层微球Ⅳ，得到所需。
几何尺寸测试结果显示，PS-PVA双层空心微球中PVA 层厚度为4.5μm，厚度偏差为1.5μm。
实施例3
实施例3与实施例1 的步骤基本相同，主要区别是选取内径为2000μm、内径偏差为±30μm且已干燥的PS空心微球Ⅰ；PVA溶液浓度为6.0wt%；空心微球Ⅱa和空心微球Ⅱb浸泡在聚乙烯醇溶液中的体积为微球总体积的2/3；真空针头将浸泡在PVA溶液中的微球提出液面后，转速为2000rpm，时间为20min；实施例1中步骤3~8重复2次，获得PVA包覆PS空心双层微球Ⅳ，得到所需。
几何尺寸测试结果显示，PS-PVA双层空心微球中PVA 层厚度为6μm，厚度偏差为1.5μm。