一种空心玻璃微珠及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机填料，尤其涉及。
技术介绍
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。 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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种抗压强度高、粒径小的空心玻璃微珠。 本专利技术采用的技术方案是：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。 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%。 本专利技术还提供了上述空心玻璃微珠的制备方法，包括： 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. 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。 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，但本专利技术开创性的将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。 本专利技术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。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，本专利技术创造性 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。 本专利技术还加入了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。 本专利技术的有益效果： 本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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】 实施例1: 按质量百分比计，原料配比如下： 石英砂55% 氧化铝10%纯碱15% 碳酸钙2%长石 3%芒硝2% 碳酸钾1% 碳酸锂1% 氧化铁1% 工业盐5% 氧化锆2% 氧化钛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. 7-0.8mm 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。 上述实施例只是为了说明本专利技术的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的 普通技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡 是根据本
技术实现思路
的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围。【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%本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：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2‑70μm之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朴勇浩，
申请(专利权)人：朴勇浩，
类型：发明
国别省市：山东;37