CN108822581A - 一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠及其制备方法。本发明的空心玻璃微珠为核壳结构，其内核为空心玻璃微珠，外壳为酚醛树脂。其通过以下步骤制备：首先在30‑50℃的温度下，将空心玻璃微珠在20‑30％的NaOH溶液中处理，得到表面羟基化空心玻璃微珠；然后将表面羟基化空心玻璃微珠投入到含有苯酚和甲醛的混合水溶液中，70‑80℃的温度下搅拌反应即得。本发明制备方法简单，对于设备要求不高，成本低，周期短，环保安全，易于工业化生产；复合空心微珠颗粒包覆均匀，空心微珠满足高抗温、抗压能力的同时，还具有一定的韧性和可变形性，动态研磨环境下破碎率低，可很好的应用于汽车减重材料、保温材料、涂料等领域。

Description

一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠及其制备方法
技术领域
本发明属于空心玻璃微珠的表面包覆改性技术领域，具体的说，涉及一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠及其制备方法，
背景技术
空心玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状质量很小无机非金属材料，是近年发展起来的一种用途广泛、性能良好的新型轻质材料，它将在当今人们研究新型复合材料领域越来越受欢迎。空心玻璃微珠是一种经过特殊加工处理的玻璃微球，其主要特点是密度较玻璃微球更小，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，空心玻璃微珠质量轻、隔热也隔音、抗压强度较高、熔点高、电阻率也高、热导系数和热收缩系数小等特点，备受人们的青睐。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，可使用在玻璃钢、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、隔热涂料等领域。但是，玻璃微珠的机械强度不高，在粘度高，快速搅拌下容易破碎；同时，玻璃的表面张力比较大，在复合体系应用时往往与复合体系之间兼容性不够好，导致使用的效果弱化。
水溶性酚醛树脂特点是保温、隔热、防火、质轻，作为绝热、节能、防火的新材料可广泛应用于中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热降能保温、化工管道的保温材料(尤其是深低温的保温)、车船等场所的保温领域。酚醛泡沫因其导热系数低，保温性能好，被誉为保温之王。酚醛泡沫不仅导热系数低、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点。
如果将酚醛树脂与空心玻璃微珠相结合，可以在很大程度上降低酚醛树脂的用量，且能够增强玻璃微珠表面与复合介质的兼容性。
发明内容
为了解决玻璃微珠作为填充材料其表面与介质兼容性差的问题，本发明提供了一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠及其制备方法。本发明空心玻璃微珠的制备方法包括空心玻璃微珠的表面羟基化及羟基化的空心玻璃微珠表面的酚醛树脂生成两个步骤。其技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠，其为核壳结构，其内核为空心玻璃微珠，外壳为酚醛树脂。优选的，其内核的粒度在0.2-120μm之间；外壳的厚度在0.5-5μm之间。
本发明还提供一种空心玻璃微珠的制备方法，具体步骤如下：
(1)在30-50℃的温度下，将空心玻璃微珠在20-30wt％的NaOH溶液中处理1-2h，处理结束后，固液分离，得到表面羟基化空心玻璃微珠；
(2)将步骤(1)的表面羟基化空心玻璃微珠投入到含有苯酚和甲醛的混合水溶液中，70-80℃的温度下搅拌反应1-2h，反应结束后，固液分离、洗涤、烘干，得到表面包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠；其中：苯酚与甲醛的摩尔比为1:1-1:2。
本发明中，步骤(1)中，空心玻璃微珠的粒度在0.2-120μm。
本发明中，步骤(1)中，空心玻璃微珠和NaOH溶液的质量体积比为1:20-3:10g/mL。
本发明中，步骤(1)中，表面羟基化空心玻璃微珠和含有苯酚和甲醛的混合水溶液的质量体积比为1:100-1:25g/mL。
本发明中，步骤(2)中，用乙醇洗涤。
本发明中，步骤(2)中，烘干温度为50-55℃。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：空心玻璃微球的制备方法具有操作简便易行的特点；通过本发明方法的实施，得到的空心玻璃微珠表面均匀包覆酚醛树脂，两者相互协同让空心微珠抗温性能加强、抗压能力增强的同时，还具有一定的韧性和可变形性，动态研磨环境下破碎率低，其作为填充介质具有更好的界面兼容性。
附图说明
图1实施例1中包覆树脂的空心玻璃微珠的SEM图。
图2是实施例1中空心微珠的原始球的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
实施例1
空心玻璃微珠表面酚醛树脂的包覆处理过程如下：
1.空心玻璃微珠的羟基化处理。将空心玻璃微珠1g投入20mL 20wt％NaOH溶液中处理2h，温度控制40℃；
2.将步骤1的空心玻璃微珠与氢氧化钠溶液分离，然后投入含有苯酚、甲醛的100mL混合溶液中，其中苯酚的含量为0.01mol/L，苯酚与甲醛的摩尔比控制在1:1，温度控制80℃，在搅拌情况下反应2h；
3.反应结束后，将空心玻璃微珠从液体中分离，然后用乙醇洗涤微珠，50℃下烘干微球，得到表面包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠。
图1是所得包覆微球的SEM照片。与原料的SEM照片(图2)相比，包覆的微球表面光滑程度降低，这是由于树脂聚合在玻璃表面导致的。照片显示树脂包覆的均匀程度较好。透射光学显微镜观察此时树脂包覆的厚度约为5μm。
实施例2
空心玻璃微珠表面酚醛树脂的包覆处理过程如下：
1.空心玻璃微珠的羟基化处理。将空心玻璃微珠1g在20mL 30wt％NaOH溶液中处理1h，温度控制在50℃；
2.将步骤1的空心玻璃微珠与氢氧化钠溶液分离，然后投入含有苯酚、甲醛的100mL混合溶液中，其中苯酚的浓度为0.01mol/L,苯酚与甲醛的摩尔比控制在1:1.5，温度控制在70℃，在搅拌情况下反应1h；
3.反应结束后，将空心玻璃微珠从液体中分离，然后用乙醇洗涤微珠，50℃下烘干微球，得到表面包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠。透射光学显微镜观察此时树脂包覆的厚度约为3μm左右。
实施例3
空心玻璃微珠表面酚醛树脂的包覆处理过程如下：
1.空心玻璃微珠的羟基化处理。将空心玻璃微珠1g在20mL 25wt％NaOH溶液中处理2h，温度控制30℃；
2.将步骤1的空心玻璃微珠与氢氧化钠溶液分离，然后投入含有苯酚、甲醛的100mL混合溶液中，其中苯酚的浓度为0.01mol/L，苯酚与甲醛的摩尔比控制在1:2，温度控制60℃，在搅拌情况下反应1.5h；
3.反应结束后，将空心玻璃微珠从液体中分离，然后用乙醇洗涤微珠，50℃下烘干微球，得到表面包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠。透射光学显微镜观察此时树脂包覆的厚度约为0.5μm左右。

Claims (8)

1.一种包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠，其特征在于，其为核壳结构，其内核为空心玻璃微珠，外壳为酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的空心玻璃微珠，其特征在于，其内核的粒度在0.2-120μm之间；外壳的厚度在0.5-5μm之间。
3.一种根据权利要求1所述的包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)在30-50℃的温度下，将空心玻璃微珠在20-30wt％的NaOH溶液中处理1-2h，处理结束后，固液分离，得到表面羟基化空心玻璃微珠；
(2)将步骤(1)的表面羟基化空心玻璃微珠投入到含有苯酚和甲醛的混合水溶液中，70-80℃的温度下搅拌反应1-2h，反应结束后，固液分离、洗涤、烘干，得到表面包覆酚醛树脂的空心玻璃微珠；其中：苯酚与甲醛的摩尔比为1:1-1:2。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，空心玻璃微珠的粒度在0.2-120μm之间。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，空心玻璃微珠和NaOH溶液的质量体积比为1:20-3:10g/mL。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，表面羟基化空心玻璃微珠和含有苯酚和甲醛的混合水溶液的质量体积比为1:100-1:25g/mL。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，用乙醇洗涤。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，烘干温度为50-55℃。
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