CN104445989B - 在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法 - Google Patents

在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法 Download PDF

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Abstract

在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，本发明涉及玻璃空心微珠的改性方法。发明要解决玻璃空心微珠/Al‑Mg基多孔复合材料在制备过程中玻璃空心微珠极易与基体发生反应而使多孔复合材料失去多孔特性的问题。方法：一、超声清洗玻璃空心微珠；二、制备MgO溶胶；三、包覆；四、重复包覆；五、烧结。玻璃空心微珠/Al‑Mg合金体系中具有固定的化学组分，MgO是两体系中固有的化学组分之一，选择MgO进行包覆空心微珠，不会让复合材料引入新的杂质；溶胶‑凝胶法是制备氧化物涂层的主要手段之一，具有纯度高、化学均匀性好、操作简单、颗粒细小等优点，易于成膜。本发明用于在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜。

Description

在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法
技术领域
本发明涉及玻璃空心微珠的改性方法。
背景技术
金属多孔材料是从20世纪80年代发展起来的功能-结构一体化材料，与块体致密材料相比，具有相对密度低、比强度高、比表面积大、渗透性优、电磁波吸收性好、抗冲击、吸声等优点，在吸能、减震和阻尼特性的应用上有突出表现。
空心微珠增强金属基复合材料是近20年来开发的新型金属多孔材料，且发现在复合材料中空心微珠粒径越小，孔壁越薄，表面缺陷越少，制备出的复合材料吸能效果越好。专利“空心微珠/铝基复合材料的制造工艺(申请号：01141912.1，申请日：2001.9.21)”是采用粉煤灰空心微珠做为增强体制备空心微珠/铝基复合材料，而玻璃空心微珠与粉煤灰空心微珠相比，孔壁更加光滑，孔壁厚度更薄，有利于复合材料的吸能效能的提高。
铝镁合金在铝合金中密度低，具有高比强度与高比刚度，在冲击吸能、减震等方面具有优越的应用前景。但玻璃空心微珠与粉煤灰空心微珠一样，主要成分为SiO2，在与Al-Mg系合金进行复合时，玻璃空心微珠中的SiO2易与Al-Mg合金反应生成MgAl2O4(镁铝尖晶石)和Si。当玻璃空心微珠与基体反应程度较低时，空心微珠表面会出现孔洞，而过度的反应会使空心微珠肢解甚至消失。以上情况皆会使基体合金浸渗进空心微珠内并填充其原有空间，使制备获得实物复合材料失去多孔特性。
发明内容
本发明要解决玻璃空心微珠/Al-Mg基多孔复合材料在制备过程中玻璃空心微珠极易与基体发生反应而使多孔复合材料失去多孔特性的问题，从而提供在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法。
在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将粒径为10～200μm的玻璃空心微珠加入到蒸馏水或去离子水中，去除沉底的粉末，再将上层漂浮的玻璃空心微珠在频率为24～35KHz下进行超声清洗1～3次，每次超声清洗时间为5～30min，然后在温度为40～60℃下干燥30min～2h，获得完整且干净的玻璃空心微珠；
二、将Mg(CH3COO)2·4H2O溶于无水乙醇中，混合均匀，再在搅拌条件下，加入CH3COOH，控制搅拌速度为200～600r/min，然后持续搅拌1h～1.5h，得到MgO溶胶，其中，Mg(CH3COO)2·4H2O与无水乙醇的摩尔比为1:(25～30)，Mg(CH3COO)2·4H2O与CH3COOH的摩尔比为1:(3～8)；
三、采用提拉浸渗法或直接混合法将MgO溶胶包覆在步骤一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制温度为80～100℃烘干；
四、重复步骤三1～3次，获得包覆MgO溶胶的空心微珠；
五、将步骤四包覆MgO溶胶的空心微珠升温至300～500℃，进行烧结，保温30min～2h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法。
本发明的有益效果是：
(1)玻璃空心微珠/Al-Mg合金体系中具有固定的化学组分，MgO是两体系中固有的化学组分之一，选择MgO进行包覆空心微珠，不会让复合材料引入新的杂质；
(2)溶胶-凝胶法是制备氧化物涂层的主要手段之一，具有纯度高、化学均匀性好、操作简单、颗粒细小等优点，易于成膜。
本发明用于在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜。
附图说明
图1和图2为实施例一步骤五获得的包覆MgO保护膜的玻璃空心微珠的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将粒径为10～200μm的玻璃空心微珠加入到蒸馏水或去离子水中，去除沉底的粉末，再将上层漂浮的玻璃空心微珠在频率为24～35KHz下进行超声清洗1～3次，每次超声清洗时间为5～30min，然后在温度为40～60℃下干燥30min～2h，获得完整且干净的玻璃空心微珠；
二、将Mg(CH3COO)2·4H2O溶于无水乙醇中，混合均匀，再在搅拌条件下，加入CH3COOH，控制搅拌速度为200～600r/min，然后持续搅拌1h～1.5h，得到MgO溶胶，其中，Mg(CH3COO)2·4H2O与无水乙醇的摩尔比为1:(25～30)，Mg(CH3COO)2·4H2O与CH3COOH的摩尔比为1:(3～8)；
三、采用提拉浸渗法或直接混合法将MgO溶胶包覆在步骤一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制温度为80～100℃烘干；
四、重复步骤三1～3次，获得包覆MgO溶胶的空心微珠；
五、将步骤四包覆MgO溶胶的空心微珠升温至300～500℃，进行烧结，保温30min～2h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在频率为30KHz下进行超声清洗2次，每次超声清洗时间为10min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中干燥1h。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制搅拌速度为400r/min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中Mg(CH3COO)2·4H2O与无水乙醇的摩尔比为1:29。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中提拉浸渗法，提拉速度为1～80mm/min，浸渍时间为2～10min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五中升温时，在400℃以下控制升温速度为1～5℃/min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五中保温1h。其它与具体实施方式一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将粒径为10～200μm的玻璃空心微珠加入到蒸馏水或去离子水中，去除沉底的粉末，再将上层漂浮的玻璃空心微珠在频率为30KHz下进行超声清洗2次，每次超声清洗时间为10min，然后在温度为60℃下干燥1h，获得完整且干净的玻璃空心微珠；
二、将Mg(CH3COO)2·4H2O溶于无水乙醇中，混合均匀，再在搅拌条件下，加入CH3COOH，控制搅拌速度为400r/min，然后持续搅拌1h，得到MgO溶胶，其中，Mg(CH3COO)2·4H2O与无水乙醇的摩尔比为1:29，Mg(CH3COO)2·4H2O与CH3COOH的摩尔比为1:5；
三、采用提拉浸渗法将MgO溶胶包覆在步骤一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制温度为100℃烘干；
四、重复步骤三1次，获得包覆MgO溶胶的空心微珠；
五、将步骤四包覆MgO溶胶的空心微珠升温至400℃，进行烧结，保温1h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法。
本实施例步骤三中提拉浸渗法：提拉速度为50mm/min，浸渍时间为5min。
本实施例步骤五获得的包覆MgO保护膜的玻璃空心微珠的扫描电镜图如图1和图2所示，从图中可以看出，空心微珠表面没有孔洞出现，也没有肢解现象。

Claims (6)

1.在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行的：
一、将粒径为10～200μm的玻璃空心微珠加入到蒸馏水或去离子水中，去除沉底的粉末，再将上层漂浮的玻璃空心微珠在频率为24～35KHz下进行超声清洗1～3次，每次超声清洗时间为5～30min，然后在温度为40～60℃下干燥30min～2h，获得完整且干净的玻璃空心微珠；
二、将Mg(CH3COO)2·4H2O溶于无水乙醇中，混合均匀，再在搅拌条件下，加入CH3COOH，控制搅拌速度为400r/min，然后持续搅拌1h～1.5h，得到MgO溶胶，其中，Mg(CH3COO)2·4H2O与无水乙醇的摩尔比为1:29，Mg(CH3COO)2·4H2O与CH3COOH的摩尔比为1:(3～8)；
三、采用提拉浸渗法或直接混合法将MgO溶胶包覆在步骤一得到的玻璃空心微珠表面，然后控制温度为80～100℃烘干；
四、重复步骤三1～3次，获得包覆MgO溶胶的空心微珠；
五、将步骤四包覆MgO溶胶的空心微珠升温至300～500℃，进行烧结，保温30min～2h，完成在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法。
2.根据权利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于步骤一中在频率为30KHz下进行超声清洗2次，每次超声清洗时间为10min。
3.根据权利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于步骤一中干燥1h。
4.根据权利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于步骤三中提拉浸渗法，提拉速度为50mm/min，浸渍时间为5min。
5.根据权利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于步骤五中升温时，在400℃以下控制升温速度为1～5℃/min。
6.根据权利要求1所述的在玻璃空心微珠表面包覆MgO保护膜的方法，其特征在于步骤五中保温1h。
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