CN115504699A - 改性玻化微珠及其制备方法、应用和轻质抹灰石膏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性玻化微珠及其制备方法、应用和轻质抹灰石膏，其中的改性玻化微珠：包括玻化微珠本体；及胶膜，包覆在玻化微珠本体的至少部分表面上；其中，胶膜的成分包括聚氨酯和氟碳树脂中的一种或两种。聚氨酯和/或氟碳树脂包覆在玻化微珠本体的至少部分表面上，改性后玻化微珠表面的水接触角增大，从而提升了玻化微珠的憎水效果，提高其耐水性；并且胶膜封堵了玻化微珠本体的开孔，降低了其吸水率，同时改善玻化微珠的形状规则，提高了其筒压强度；同时利用聚氨酯和氟碳树脂在玻化微珠本体的至少部分表面上形成包覆胶膜，可提高玻化微珠的耐磨效果，使其在生产、运输和生产砂浆过程中减少破碎率。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，特别是涉及一种改性玻化微珠及其制备方法、应用和轻质抹灰石膏。
背景技术
玻化微珠由于具有一定的颗粒强度和理化性能，常被用于建筑材料中，作为轻质骨料等。然而，玻化微珠具有易碎、耐水性差、耐磨性差等问题，影响了玻化微珠的适用性。目前，常通过对玻化微珠进行改性以期改善玻化微珠的性能。对玻化微珠进行改性时主要有两种方法：一种是利用憎水剂对玻化微珠表面进行改性，虽然能明显降低玻化微珠的吸水率，提高其耐水性，但对玻化微珠的本体强度没有改善；一种是利用丁苯胶乳或丙烯酸乳液对玻化微珠表面进行改性，能够提高玻化微珠筒压强度，改善玻化微珠的吸水率，但对玻化微珠的憎水效果改善并不明显，而且不能解决玻化微珠耐磨性差的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种筒压强度、耐水性和耐磨性均提高的改性玻化微珠及其制备方法、应用和轻质抹灰石膏。
本发明的第一方面提供了一种改性玻化微珠，包括：
玻化微珠本体；及
胶膜，包覆在所述玻化微珠本体的至少部分表面上；
其中，所述胶膜的成分包括聚氨酯和氟碳树脂中的一种或两种。
在一些实施例中，所述胶膜表面的水接触角为45～90°。
在一些实施例中，所述胶膜的厚度为100～200μm。
在一些实施例中，所述改性玻化微珠满足下述条件中的至少一项：
(1)所述改性玻化微珠的堆积密度为70～130kg/m3；
(2)所述改性玻化微珠的体积吸水率为20～40％；
(3)所述改性玻化微珠的筒压强度≥150kPa；
(4)所述改性玻化微珠的体积漂浮率为90～95％。
本发明的第二方面提供了一种改性玻化微珠的制备方法，包括以下步骤：
将改性剂喷洒在处于搅拌状态的玻化微珠本体的表面；
将所述玻化微珠本体表面的改性剂进行干燥处理；
其中，所述改性剂包括水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液中的一种或两种。
在一些实施例中，所述玻化微珠本体与所述改性剂的质量比为100:(10～30)；
可选地，所述改性剂的固含量为10～50％。
在一些实施例中，当所述改性剂为所述水性聚氨酯分散体和所述水性氟碳乳液的混合物时，所述水性聚氨酯分散体和所述水性氟碳乳液的质量比为(0.4～2.5):1。
在一些实施例中，所述改性剂的喷洒速度为10～15mL/min，喷洒时的雾化压力为0.05～0.12MPa；采用搅拌机搅拌所述玻化微珠本体，所述搅拌机的搅拌速度为3～5r/min；所述干燥处理的温度为60～80℃，所述干燥处理的时间为1～2h。
本发明的第三方面提供了一种本发明第一方面所述的改性玻化微珠或本发明第二方面所述的方法制备的改性玻化微珠在制备轻质抹灰石膏中的应用。
本发明的第四方面提供了一种轻质抹灰石膏，包括本发明第一方面所述的改性玻化微珠或本发明第二方面所述的方法制备的改性玻化微珠。
在一些实施例中，以重量份数计，包括60～80份石膏粉、2～5份水泥、0.1～0.2份纤维素醚、0.1～1份可再分散乳胶粉、20～40份粉煤灰和5～10份所述改性玻化微珠。
在一些实施例中，所述石膏粉包括脱硫石膏粉和天然石膏粉中的一种或两种。
在一些实施例中，所述水泥包括等级为42.5的硅酸盐水泥和等级为52.5的硅酸盐水泥中的一种或两种。
在一些实施例中，所述纤维素醚包括羟丙甲纤维素、羟乙基纤维素和羟乙基甲基纤维素中的一种或多种。
在一些实施例中，所述轻质抹灰石膏满足下述条件中的至少一项：
(1)所述轻质抹灰石膏的跳桌流动度为16～17cm；
(2)所述轻质抹灰石膏在绝干状态的抗折强度为1～2.3MPa；
(3)所述轻质抹灰石膏在绝干状态的抗压强度为2～4MPa；
(4)所述轻质抹灰石膏的干密度为450～550kg/m3；
(5)所述轻质抹灰石膏在潮湿状态的抗压强度为2～3.7MPa。
上述提供的改性玻化微珠及其制备方法、应用和轻质抹灰石膏，聚氨酯和/或氟碳树脂包覆在玻化微珠本体的至少部分表面上，改性后玻化微珠表面的水接触角增大，从而提升了玻化微珠的憎水效果，提高其耐水性；并且胶膜封堵了玻化微珠本体的开孔，降低了其吸水率，同时改善玻化微珠的形状规则，提高了其筒压强度；同时利用聚氨酯和氟碳树脂在玻化微珠本体的至少部分表面上形成包覆胶膜，可提高玻化微珠的耐磨效果，使其在生产、运输和生产砂浆过程中减少破碎率。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关实施例对本发明进行更全面的描述。下述给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本文中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本文中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
在本文中，涉及数据范围的单位，如果仅在右端点后带有单位，则表示左端点和右端点的单位是相同的。比如，100～200μm表示左端点“100”和右端点“200”的单位都是μm(微米)。
本文中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本文所使用的术语“和/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。
本文中涉及“多个”、“多种”、“多次”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“多种”表示大于等于两种。
玻化微珠是一种无机玻璃质矿物材料，经过气炉高温膨胀等特种技术处理和生产工艺加工形成，内部多孔、表面封闭、理化性能稳定，具有优异的绝热、防火、吸音性能，适合在诸多领域中作轻质填充骨料和绝热、防火、吸音、保温材料。在轻质抹灰石膏中，用玻化微珠作为轻质骨料，可提高砂浆的涂布率、减少材料的线收缩率，改善轻质抹灰石膏的保温和隔音功能，降低综合成本。
由于玻化微珠在生产过程中受限于工艺条件和原材料的不同，造成玻化微珠本身的玻化率不够，脆性大，玻化封闭不够完全，从而在玻化微珠的生产、运输和应用过程中易造成破碎等情况。应用于特种砂浆领域时，特别是轻质抹灰石膏中时，不仅会造成轻质抹灰石膏的涂布率下降、强度不足、耐磨性差等缺点，还会影响无机保温砂浆的保温性能、耐水性和强度等。从而限制了玻化微珠的进一步扩展应用。
相关技术中，对玻化微珠进行改性时主要有两种方法：一种是利用憎水剂对玻化微珠表面进行改性，虽然能明显降低玻化微珠的吸水率，提高其耐水性，但对玻化微珠的本体强度没有改善；一种是利用丁苯胶乳或丙烯酸乳液对玻化微珠表面进行改性，能够降低其吸水率，提高玻化微珠筒压强度，但对玻化微珠的耐磨性和憎水效果改善不明显。由于玻化微珠的中空结构，如果耐磨性不能改善，玻化微珠在实际应用时会造成微珠破损，吸水率增加，从而造成含有玻化微珠的轻质抹灰石膏在应用时涂布率下降，吸水率降低。
为了解决上述问题，本发明提供了一种改性玻化微珠，包括：玻化微珠本体；及胶膜，包覆在玻化微珠本体的至少部分表面上；其中，胶膜的成分包括聚氨酯和氟碳树脂中的一种或两种。
上述的改性玻化微珠中，聚氨酯和/或氟碳树脂包覆在玻化微珠本体的至少部分表面上，改性后玻化微珠表面的水接触角增大，从而提升了玻化微珠的憎水效果，提高其耐水性；并且胶膜封堵了玻化微珠本体的开孔，降低了其吸水率，同时改善玻化微珠的形状规则，提高了其筒压强度；同时利用聚氨酯和氟碳树脂在玻化微珠本体的至少部分表面上形成包覆胶膜，可提高玻化微珠的耐磨效果，使其在生产、运输和生产砂浆过程中减少破碎率。
可理解地，胶膜可以包覆在玻化微珠本体的部分表面上，也可以将玻化微珠本体的表面全部包覆；优选胶膜将玻化微珠本体的表面全部包覆。胶膜的成分可以全部为聚氨酯，也可以全部为氟碳树脂，还可以为聚氨酯和氟碳树脂的混合物。
在一些实施方式中，胶膜表面的水接触角为45～90°；例如，可以为45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或90°等。与未改性的玻化微珠本体相比，改性玻化微珠的接触角提高30～100％；胶膜表面的水接触角越大，表明改性玻化微珠的憎水性越好。进一步地，胶膜表面的水接触角为55～80°。
在一些实施方式中，胶膜的厚度为100～200μm；例如，可以为100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm等。胶膜的厚度为上述范围时，可以进一步提高改性玻化微珠的耐磨性和筒压强度。
在一些实施方式中，改性玻化微珠的堆积密度为70～130kg/m3；例如，可以为70kg/m3、75kg/m3、80kg/m3、85kg/m3、90kg/m3、95kg/m3、100kg/m3、105kg/m3、110kg/m3、115kg/m3、120kg/m3、125kg/m3或130kg/m3等。经改性后，玻化微珠的堆积密度变化不大，不影响玻化微珠的应用。进一步地，改性玻化微珠的堆积密度为100～120kg/m3。
在一些实施方式中，改性玻化微珠的体积吸水率为20～40％；例如，可以为20％、23％、25％、27％、30％、33％、35％、38％或40％等。与未改性的玻化微珠本体相比，改性玻化微珠的体积吸水率可降低40～60％，表明通过对玻化微珠本体进行改性可显著降低其吸水性。进一步地，改性玻化微珠的体积吸水率为20～35％。
在一些实施方式中，改性玻化微珠的筒压强度≥150kPa；例如，可以为150kPa、160kPa、170kPa、180kPa、190kPa、200kPa、210kPa、220kPa、230kPa或240kPa等。与未改性的玻化微珠本体相比，改性玻化微珠的筒压强度可提高30～60％；如此改性玻化微珠用于轻质抹灰石膏时，可有效提高轻质抹灰石膏的抗折强度和抗压强度。进一步地，改性玻化微珠的筒压强度为180～230kPa。
在一些实施方式中，改性玻化微珠的体积漂浮率为90～95％；例如，可以为90％、91％、92％、93％、94％或95％等。与未改性的玻化微珠本体相比，改性玻化微珠的体积漂浮率可提高60％以上；提高改性玻化微珠的体积漂浮率，可改善利用改性玻化微珠石膏砂浆的涂布率等。进一步地，改性玻化微珠的体积漂浮率为90～92％。
本发明还提供了一种改性玻化微珠的制备方法，包括以下步骤：
将改性剂喷洒在处于搅拌状态的玻化微珠本体的表面；
将玻化微珠本体表面的改性剂进行干燥处理；
其中，改性剂包括水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液中的一种或两种。
可理解地，改性剂可以全部为水性聚氨酯分散体，也可以全部为水性氟碳乳液，还可以为水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物。
本发明的实施例中，将改性剂喷洒在玻化微珠本体的表面后，水性聚酯分散体和/或水性氟碳乳液可通过化学键力吸附于玻化微珠本体表面。在对改性剂进行干燥处理的过程中，玻化微珠本体表面的水性聚氨酯分散体和/或水性氟碳乳液中的水分蒸发，分散颗粒逐渐融合，可在玻化微珠本体的表面形成连续的胶膜。
在一些实施方式中，玻化微珠本体与改性剂的质量比为100:(10～30)；例如，可以为100:10、100:13、100:15、100:17、100:20、100:23、100:25、100:27或100:30等。进一步地，玻化微珠本体与改性剂的质量比为100:(20～30)。
在其中的一些实施方式中，改性剂的固含量为10～50％；例如，可以为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。进一步地，改性剂的固含量为10～30％。
在一些实施方式中，当改性剂为水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物时，水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为(0.4～2.5):1；例如，可以为0.4:1、0.5:1、0.8:1、1:1、1.3:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.3:1或2:1等。水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为上述范围时，在水性聚氨酯分散体中引入水性氟碳乳液，可进一步改善水性聚氨酯分散体的憎水效果，使改性后的玻化微珠的接触角进一步降低。进一步地，水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为(0.5～2):1；更进一步地，水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为(1～2):1。
在一些实施方式中，改性剂的喷洒速度为10～15mL/min；例如，可以为10mL/min、11mL/min、12mL/min、13mL/min、14mL/min或15mL/min等。改性剂喷洒时的雾化压力为0.05～0.12MPa；例如，可以为0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.10MPa、0.11MPa或0.12MPa等。
在一些实施方式中，采用搅拌机搅拌玻化微珠本体，搅拌机的搅拌速度为3～5r/min；例如，可以为3r/min、3.2r/min、3.5r/min、3.8r/min、4r/min、4.3r/min、4.5r/min或5r/min等。
在一些实施方式中，干燥处理的温度为60～80℃；例如，可以为60℃、63℃、65℃、67℃、70℃、72℃、75℃、77℃或80℃等；干燥处理的时间为1～2h；例如，可以为1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等。
本发明还提供了一种上述的改性玻化微珠或上述的方法制备的改性玻化微珠在制备轻质抹灰石膏中的应用。
本发明还提供了一种轻质抹灰石膏，包括上述的改性玻化微珠或上述的方法制备的改性玻化微珠。在保证改性玻化微珠的跳桌流动度与未改性的玻化微珠的跳桌流动度一致的情况下，将上述的改性玻化微珠应用于轻质抹灰石膏中，可增强轻质抹灰石膏在绝干状态时的抗折强度、抗压强度及潮湿状态时的抗压强度，降低轻质抹灰石膏的干密度，同时提高其软化系数，提升其耐水性。
在一些实施方式中，以重量份数计，轻质抹灰石膏包括60～80份石膏粉、2～5份水泥、0.1～0.2份纤维素醚、0.1～1份可再分散乳胶粉、20～40份粉煤灰和5～10份改性玻化微珠。
以60～80份石膏粉计，水泥的重量份数为2～5份，例如，可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。可选地，水泥包括等级为42.5的硅酸盐水泥和等级为52.5的硅酸盐水泥中的一种或两种。在轻质抹灰石膏中加入水泥，可以降低轻质抹灰石膏塑性开裂的风险。同时，可提高轻质抹灰石膏的强度和耐水性。
以60～80份石膏粉计，纤维素醚的重量份数为0.1～0.2份；例如，可以为0.1份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份、0.19份或0.2份等。可选地，纤维素醚包括羟丙甲纤维素、羟乙基纤维素和羟乙基甲基纤维素中的一种或多种。在轻质抹灰石膏中加入纤维素醚，纤维素醚起到保水增稠的作用，改善轻质抹灰石膏的抗流挂性，延长轻质抹灰石膏的可操作性时间。
以60～80份石膏粉计，可再分散乳胶粉的重量份数为0.1～1份；例如，可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。在轻质抹灰石膏中加入可再分散乳胶粉，可再分散乳胶粉可提高轻质抹灰石膏与基面的粘接强度和抗折强度，赋予轻质抹灰石膏一定的柔韧性，避免空鼓开裂。
以60～80份石膏粉计，粉煤灰的重量份数为20～40份；例如，可以为20份、22份、25份、28份、30份、33份、35份、37份或40份等。在轻质抹灰石膏中加入粉煤灰，粉煤灰作为填料应用于轻质抹灰石膏中，可改善轻质抹灰石膏的施工性和耐水性能。
以60～80份石膏粉计，改性玻化微珠的重量份数为5～10份；例如，可以为5份、6份、7份、8份、9份或10份等。在轻质抹灰石膏中加入改性玻化微珠，可提高轻质抹灰石膏在绝干状态的抗折强度和抗压强度，在潮湿状态的抗压强度，同时降低轻质抹灰石膏的干密度，提高其软化系数。
在一些实施方式中，石膏粉包括脱硫石膏粉和天然石膏粉中的一种或两种。
在一些实施方式中，轻质抹灰石膏的跳桌流动度为16～17cm；例如，可以为16cm、16.1cm、16.2cm、16.3cm、16.4cm、16.5cm、16.6cm、16.7cm、16.8cm、16.9cm或17cm等。
在一些实施方式中，轻质抹灰石膏在绝干状态的抗折强度为1～2.3MPa；例如，可以为1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa、2MPa或2.3MPa等。
在一些实施方式中，轻质抹灰石膏在绝干状态的抗压强度为2～4MPa；例如，可以为2MPa、2.3MPa、2.5MPa、2.7MPa、3MPa、3.2MPa、3.5MPa、3.8MPa或4MPa等。
在一些实施方式中，轻质抹灰石膏的干密度为450～550kg/m3；例如，可以为450kg/m3、460kg/m3、470kg/m3、480kg/m3、490kg/m3、500kg/m3、510kg/m3、520kg/m3、530kg/m3、540kg/m3或550kg/m3等。
在一些实施方式中，轻质抹灰石膏在潮湿状态的抗压强度为2～3.7MPa；例如，可以为2MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.5MPa、2.6MPa、2.7MPa、2.8MPa、2.9MPa、3.0MPa、3.1MPa、3.2MPa、3.3MPa、3.4MPa或3.7MPa等。
下述结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
一、改性玻化微珠的制备
实施例1
1、原料组成：1000g玻化微珠本体、100g水性聚氨酯分散体，且水性聚氨酯分散体的固含量为10％。
2、制备工艺：将玻化微珠本体置于搅拌机中，保持3r/min的搅拌速度，且保证玻化微珠本体在搅拌过程中不会发生破碎；将水性聚氨酯分散体通过搅拌机的喷嘴以0.05MPa的雾化压力雾化后，以10mL/min的喷洒速度喷洒到移动的玻化微珠本体表面，然后将玻化微珠本体在60℃下干燥2h，制得改性玻化微珠。
实施例2
1、原料组成：1000g玻化微珠本体、100g水性氟碳乳液，且水性氟碳乳液的固含量为30％。
2、制备工艺：将玻化微珠本体置于搅拌机中，保持5r/min的搅拌速度，且保证玻化微珠本体在搅拌过程中不会发生破碎；将水性氟碳乳液通过搅拌机的喷嘴以0.12MPa的雾化压力雾化后，以15mL/min的喷洒速度喷洒到移动的玻化微珠本体表面，然后将玻化微珠本体在80℃下干燥1h，制得改性玻化微珠。
实施例3
1、原料组成：1000g玻化微珠本体、300g水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物，且水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为1:1，混合物的固含量为13.3％。
2、制备工艺：将玻化微珠本体置于搅拌机中，保持4r/min的搅拌速度，且保证玻化微珠本体在搅拌过程中不会发生破碎；将水性氟碳乳液和水性聚氨酯分散体的混合物通过搅拌机的喷嘴以0.09MPa的雾化压力雾化后，以12mL/min的喷洒速度喷洒到移动的玻化微珠本体表面，然后将玻化微珠本体在70℃下干燥1.5h，制得改性玻化微珠。
实施例4
1、原料组成：1000g玻化微珠本体、200g水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物，且水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为1:2，混合物的固含量为25％。
2、制备工艺：将玻化微珠本体置于搅拌机中，保持4r/min的搅拌速度，且保证玻化微珠本体在搅拌过程中不会发生破碎；将水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物通过搅拌机的喷嘴以0.07MPa的雾化压力雾化后，以11mL/min的喷洒速度喷洒到移动的玻化微珠本体表面，然后将玻化微珠本体在65℃下干燥2h，制得改性玻化微珠。
实施例5
1、原料组成：1000g玻化微珠本体、200g水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物，且水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为2:1，混合物的固含量为30％。
2、制备工艺：将玻化微珠本体置于搅拌机中，保持4r/min的搅拌速度，且保证玻化微珠本体在搅拌过程中不会发生破碎；将水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液通过搅拌机的喷嘴以0.10MPa的雾化压力雾化后，以12mL/min的喷洒速度喷洒到移动的玻化微珠本体表面，然后将玻化微珠本体在70℃下干燥1.5h，制得改性玻化微珠。
实施例6
实施例6和实施例5的区别在于：采用的改性剂中水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为1:1，其他均相同。
实施例7
实施例7和实施例5的区别在于：采用的改性剂中水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为1:2，其他均相同。
实施例8
实施例8和实施例5的区别在于：采用的改性剂中水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为0.4:1，其他均相同。
实施例9
实施例9和实施例5的区别在于：采用的改性剂中水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的质量比为2.5:1，其他均相同。
实施例10
实施例10和实施例5的区别在于：采用的改性剂水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物的固含量为50％，其他均相同。
实施例11
实施例11和实施例5的区别在于：采用相同质量相同固含量的水性聚氨酯分散体作为改性剂，其他均相同。
实施例12
实施例12和实施例5的区别在于：采用相同质量相同固含量的水性氟碳乳液作为改性剂，其他均相同。
对比例1
对比例1和实施例1的区别在于：采用200g固含量为10％的丁苯乳液代替水性聚氨酯乳液，其他均相同。
对比例2
对比例2和实施例2的区别在于：采用相同质量相同固含量的丁苯乳液代替水性氟碳乳液，其他均相同。
对比例3
对比例3和实施例3的区别在于：采用相同质量相同固含量的丁苯乳液代替水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物，其他均相同。
对比例4
对比例4和实施例1的区别在于：采用200g固含量为10％的的苯丙乳液代替水性聚氨酯分散体，其他均相同。
对比例5
对比例5和实施例2的区别在于：采用相同质量相同固含量的苯丙乳液代替水性氟碳乳液，其他均相同。
对比例6
对比例6和实施例3的区别在于：采用相同质量相同固含量的苯丙乳液代替水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物，其他均相同。
实施例1～10和对比例1～6的原料组成如下表1所示。
表1
二、改性玻化微珠性能测试
对未改性玻化微珠、实施例1～12和对比例1～6中制得的改性玻化微珠进行力学性能测试，测试项目包括：堆积密度、体积吸水率、筒压强度、体积漂浮率、接触角和耐磨性。其中，堆积密度、体积吸水率、筒压强度、体积漂浮率按照国家建材行业标准(JC/T1042-2007膨胀玻化微珠)规定的方法测试。接触角和耐磨性的测试方法分别如下：
接触角：采用压力法测试上述各实施例和对比例中制备的改性玻化微珠以及未改性玻化微珠的接触角，其接触角为相对于水的接触角。
耐磨性：分别取1000g上述各实施例和对比例中制备的改性玻化微珠以及未改性玻化微珠放入带有搅拌的广口瓶中，室温下以100r/min的速度搅拌10min，取出称取其堆积密度。搅拌后的堆积密度与原始堆积密度的比值大于80％，即认为耐磨性测试通过。
上述各实施例和对比例中制备的改性玻化微珠的性能测试结果如表2所示。
表2
由表2中实施例1～12的结果可知，通过采用水性聚氨酯分散体和/或水性氟碳乳液对玻化微珠本体进行改性，改性玻化微珠均通过耐磨性测试，同时可使玻化微珠的体积吸水率降低40～60％，筒压强度提高30～60％，体积漂浮率提高60％以上，相对于水的接触角提高30～100％；表明与未改性的玻化微珠相比，通过采用水性聚氨酯分散体和/或水性氟碳乳液对玻化微珠本体进行改性，可提高玻化微珠的筒压强度、体积漂浮率、接触角和耐磨性，并降低其体积吸水率；尤其玻化微珠的接触角和耐磨性显著提高，体系吸水率降低明显。
由表2中实施例5和实施例11～12的结果可知，采用水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液的混合物作为改性剂对玻化微珠本体进行改性时，其改性效果优于仅采用水性聚氨酯分散体作为改性剂对玻化微珠本体进行改性的效果；水性氟碳乳液价格昂贵，仅采用水性氟碳乳液作为改性剂将会提高玻化微珠的制造成本，影响其可应用性，而本发明通过采用水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液按照特定的比例复配作为改性剂对玻化微珠本体进行改性，也可以实现有效改善玻化微珠的耐磨性和憎水性，在提高玻化微珠性能的同时，可很大程度降低改性成本，提高改性玻化微珠的应用前景。
由表2中对比例1～6的结果可知，而采用丁苯乳胶和苯丙乳胶对玻化微珠本体进行改性后，玻化微珠本体的耐磨性测试不能通过，玻化微珠本体的体积吸水率仅能降低40％左右，其筒压强度仅能提高20％左右，其体积漂浮率仅能提高40％左右，并且改性后玻化微珠本体表面相对于水的接触角并无明显变化；表明采用丁苯乳液或苯丙乳液对玻化微珠本体进行改性并不能明显改善玻化微珠本体的力学性能，尤其耐水性和耐磨性无提高。
三、轻质抹灰石膏的制备
采用将上述各实施例和对比例中制备的改性玻化微珠制备轻质抹灰石膏，轻质抹灰石膏的原料组成如下表3所示。同时，设置对比例7，对比7与对比例5的区别在于：采用相同质量的未改性的玻化微珠替代实施例5中的改性玻化微珠，其他均相同，具体详见下表3。
表3
四、轻质抹灰石膏性能测试
向实施例1～12及对比例1～7制备的轻质抹灰石膏中加入适量水，调整其跳桌流动度至16～17cm。然后按照GB28627-2012《抹灰石膏》规定对实施例1～12及对比例1～7中制备的轻质抹灰石膏进行绝干状态抗折强度、绝干状态抗压强度、干密度测试；按照JC/T2497-2018《防霉耐水抹灰石膏砂浆》规定对实施例1～12及对比例1～7中制备的轻质抹灰石膏进行潮湿状态抗压强度测试，结果见下表4。
表4
其中，用水量为各实施例或对比例中加入水的量占轻质抹灰石膏中干粉总重量的百分比。
比较表4中实施例1～12及对比例1～7，例如比较对比例1～6和对比例7的监测结果可以看出，相较于未改性的玻化微珠，在轻质抹灰石膏中应用采用传统的丁苯乳液或者苯丙乳液改性的玻化微珠，可以适当提高轻质抹灰石膏的绝干状态抗折强度、绝干状态抗压强度、潮湿状态抗压强度和软化系数等性能，但影响较小，且不稳定。而当将本发明的改性玻化微珠应用于轻质抹灰石膏时，在保证跳桌流动度基本一致的情况下，轻质抹灰石膏在绝干状态的抗折强度和抗压强度以及在潮湿状态的抗压强度均有很大的提高，而干密度降低，软化系数显著提高，这说明本发明的轻质抹灰石膏获得优异的耐水性能，有效提高了轻质抹灰石膏的适用范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种改性玻化微珠，其特征在于，包括：
玻化微珠本体；及
胶膜，包覆在所述玻化微珠本体的至少部分表面上；
其中，所述胶膜的成分包括聚氨酯和氟碳树脂中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的改性玻化微珠，其特征在于，所述胶膜表面的水接触角为45～90°。
3.如权利要求1所述的改性玻化微珠，其特征在于，所述胶膜的厚度为100～200μm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的改性玻化微珠，其特征在于，所述改性玻化微珠满足下述条件中的至少一项：
(1)所述改性玻化微珠的堆积密度为70～130kg/m3；
(2)所述改性玻化微珠的体积吸水率为20～40％；
(3)所述改性玻化微珠的筒压强度≥150kPa；
(4)所述改性玻化微珠的体积漂浮率为90～95％。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述的改性玻化微珠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性剂喷洒在处于搅拌状态的玻化微珠本体的表面；
将所述玻化微珠本体表面的改性剂进行干燥处理；
其中，所述改性剂包括水性聚氨酯分散体和水性氟碳乳液中的一种或两种。
6.如权利要求5所述的改性玻化微珠的制备方法，其特征在于，所述玻化微珠本体与所述改性剂的质量比为100:(10～30)；
可选地，所述改性剂的固含量为10～50％。
7.如权利要求5所述的改性玻化微珠的制备方法，其特征在于，当所述改性剂为所述水性聚氨酯分散体和所述水性氟碳乳液的混合物时，所述水性聚氨酯分散体和所述水性氟碳乳液的质量比为(0.4～2.5):1。
8.如权利要求5～7中任一项所述的改性玻化微珠的制备方法，其特征在于，所述改性剂的喷洒速度为10～15mL/min，喷洒时的雾化压力为0.05～0.12MPa；
采用搅拌机搅拌所述玻化微珠本体，所述搅拌机的搅拌速度为3～5r/min；
所述干燥处理的温度为60～80℃，所述干燥处理的时间为1～2h。
9.如权利要求1～4中任一项所述的改性玻化微珠或如权利要求5～8中任一项所述的方法制备的改性玻化微珠在制备轻质抹灰石膏中的应用。
10.一种轻质抹灰石膏，其特征在于，包括如权利要求1～4中任一项所述的改性玻化微珠或如权利要求5～8中任一项所述的方法制备的改性玻化微珠。
11.如权利要求10所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，以重量份数计，包括60～80份石膏粉、2～5份水泥、0.1～0.2份纤维素醚、0.1～1份可再分散乳胶粉、20～40份粉煤灰和5～10份所述改性玻化微珠。
12.如权利要求11所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述石膏粉包括脱硫石膏粉和天然石膏粉中的一种或两种。
13.如权利要求11所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述水泥包括等级为42.5的硅酸盐水泥和等级为52.5的硅酸盐水泥中的一种或两种。
14.如权利要求11所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述纤维素醚包括羟丙甲纤维素、羟乙基纤维素和羟乙基甲基纤维素中的一种或多种。
15.如权利要求10～14中任一项所述的轻质抹灰石膏，其特征在于，所述轻质抹灰石膏满足下述条件中的至少一项：
(1)所述轻质抹灰石膏的跳桌流动度为16～17cm；
(2)所述轻质抹灰石膏在绝干状态的抗折强度为1～2.3MPa；
(3)所述轻质抹灰石膏在绝干状态的抗压强度为2～4MPa；
(4)所述轻质抹灰石膏的干密度为450～550kg/m3；
(5)所述轻质抹灰石膏在潮湿状态的抗压强度为2～3.7MPa。
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