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玻璃微珠的制备方法

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玻璃微珠的制备方法

发布日期:2015-09-24 10:51 来源:http://www.fygkw.com 点击:

  玻璃微珠是指直径几微米到几百微米的实心或空心玻璃珠,分无色和有色两类。直径0. 8mm 以上的称为细珠;直径0. 8mm 以下的称为微珠。玻璃微珠是一种新型硅酸盐材料,具有透明、折射率可调、定向回归反射、表面光滑、流动性好、电绝缘、化学性能稳定、耐热及机械强度高等特点。高强度的实心微珠主要用作研磨介质、机械加工的研磨材料、增强充填剂等,反光实心微珠主要用于交通标志、美术及宣传广告、海上救生器材、演出服装、定向投影屏幕等,空心微珠主要用于固体浮力材料、超低温绝热材料、工程塑料及固体火箭燃料充填剂等。广泛应用于轻工、化工、纺织、交通、航运、精密机械加工等行业。


  玻璃微珠随用途不同,其化学组成也各不相同,常用的组成有钠钙玻璃、硼硅玻璃、含锆玻璃、含钛玻璃及高硅氧玻璃等。


  本文简要介绍了目前常用的玻璃微珠的制备方法。


  1  玻璃微珠的制备方法


  目前有关玻璃微珠的生产方法有十多种,下面介绍常用的几种。


  1. 1  实心玻璃微珠的制备方法


  (1)  粉末法


  粉末法是由美国1175224 专利提出的,基本原理是将玻璃粉碎成要求的颗粒,经过筛分,在一定温度下通过均匀加热区,使玻璃颗粒熔融,在表面张力作用下形成微珠。图1 为粉末法制取实心玻璃微珠的简图。立筒2 的外壁用空气冷却,空气从喷嘴2中喷出,圆形排列的煤气喷嘴3 位于立筒下部的1/3 处,玻璃颗粒贮于容器4 中,通过管道5 送入立筒内的熔融区,当开始熔融和形成微珠时,它立即为向上流动的燃烧气体带出立筒,落在出口处的漏斗上,经过管7 进入收集器8 中。


  粉末法生产的关键是选择空气喷嘴,喷嘴所形成的气流可以确保微珠能上升到顶部,使重的粒子沉在底部。


  粉末法的优点是能制造硬质玻璃微珠,球径易于控制,得球率高。缺点是生产周期长,产量低,成本高,能耗大。


  (2)  熔液法


  将玻璃配合料熔化成玻璃液,用高速气流喷吹,玻璃液滴由于表面张力形成微珠。为熔液法制取实心玻璃微珠的简图。在熔炉1 中经熔化了的玻璃2 经耐热钢管3 漏出成为料流4 。在耐热钢管的一侧装有高压喷嘴5 ,由高压喷嘴喷出的热蒸汽或热空气把料流4 吹散成纤维状的玻璃,在其四周装有高压喷灯6 ,在它喷出的高压火焰7 的作用下将纤维状的玻璃收缩成为微珠,微珠会因为自重而落入收集器8 中。


  熔液法的优点是生产成本低,产量高。缺点是球径不易控制,会产生纤维或棉状杂质或带尾巴状的微珠等。


  (3)  火焰飘浮法


  为火焰飘浮法制备实心玻璃微珠的工艺流程,将无色的碎玻璃粉碎成所需的粒度,并通过布料器将玻璃粉末均匀地投入到特制的成珠炉中,在热态的高温气流中加热熔融,在玻璃表面张力作用下形成球状的玻璃珠。为防止微珠间的相互粘连,在粒子受热成珠的同时处于飘浮状态,再经过必要的冷却、回收、分级,最终得到所需要的不同粒径的玻 璃微珠。


  1. 2  空心玻璃微珠的制备方法


  (1)  粉末法


  玻璃的发泡是采用玻璃生产中常用的芒硝(Na2SO4) ,玻璃化时芒硝中的的SO3 一部分成为SO2 排往大气,另一部分则被玻璃溶解吸收。在玻璃重新升至1400 ℃时SO3 在玻璃中的溶解度急剧下降,并作为SO2 和O2 放出,粉末法即是利用这一重沸现象生产空心微珠的。


  粉末法的生产工艺流程如图4 所示。在配料时将芒硝加入,在不引起重沸而使SO3 挥发条件下熔融后水淬成熔块,制成的熔块用球磨机粉碎,振动筛分级后,将玻璃粉投入到发泡炉中,重沸使玻璃中的SO3 反应放出O2 及SO2 ,使玻璃发泡,同时玻璃熔化后因其表面张力成珠,然后由收尘设备收集。


  (3)  液滴法


  为液滴法生产空心玻璃微珠的工艺流程。该方法采用的原料为水玻璃( m (SiO2) Ø m (Na2O)= 2) , 水玻璃(Na2O = 14. 7 %) 的溶液中含H2O55. 9 % ,取这种水溶液500 份加入同量的10 %五硼酸铵水溶液,搅拌至混合均匀。然后将这种水溶液喷至喷雾干燥塔中,干燥塔入口温度390~420 ℃,出口温度140~160 ℃。回收的微珠组成为: SiO2 51. 8 % , Na2O25. 4 % ,B2O 311. 6 % ,H2O 12. 2 % ,密度为0. 19 g/cm3 。回收的微珠还需在干燥机内干燥(300 ℃) ,干燥后微珠组成为: SiO2 56 % , Na2O 28 % , B2O312. 7 % ,H2O 3. 3 % ,密度为0. 192g/cm3


  (4)  干燥凝胶法


  为干燥凝胶法的工艺流程。配料比为: Si(OC2H5) 4 2595 g ,NaOCH3 466 g ,Ca (OC2H5) 2 3171g ,Al (OC4H9) 3 121 g ,B(OCH3) 3 150 g。将以上醇盐 。配料后放入稀HCl 中加水分解,凝胶化后,依次在60 ℃,150 ℃下两阶段干燥后成为干燥凝胶,然后用球磨机粉碎,分级后得到63~177μm 干燥凝胶粉。将凝胶粉投入立式1 280 ℃的电炉中发泡,可制成平均粒度142μm、平均粒子密度为1。 03 g/ cm3的空心玻璃微珠。


相关标签:陶瓷釉料

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