專利名稱：空心球形復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心球形復(fù)合材料及其制造方法，它特別適用于有機材料，如橡膠、塑料、纖維增強復(fù)合材料，有機磨具；無機材料，如水泥、陶瓷、耐火材料，保溫、隔熱、隔音材料，無機磨具；等材料的增強劑，增孔劑，減重劑，阻燃劑和填料。
普通空心微珠通常是采用玻璃碎粉、氧化鋁、碳等材料按一定比例混合，混合物料通過1500℃左右的氣體火焰生產(chǎn)出空心玻璃或陶瓷微珠，也可以從珍珠巖和熱電廠粉煤灰中選取。空心微珠目前在國內(nèi)外化工、建材等領(lǐng)域都有應(yīng)用。但普通空心微珠壁薄，硬而脆，抗壓和抗沖擊能力差，在加工和使用過程中很容易破碎，其表面光滑與其它材料界面結(jié)合力差。
本發(fā)明是為克服以上不足而發(fā)明的一種空心球形復(fù)合材料及其制造方法。其技術(shù)方案是用粒徑為1-6000微米(μm)的空心玻璃、陶瓷、氧化鋁、珍珠巖微珠中的任意一種，按質(zhì)量100份，或它們中的兩種或多種按每種5-80份組成混合物共100份；偶聯(lián)劑0-20份；有機、無機或金屬結(jié)合劑中的任意一種3-300份，或它們中的兩種或三種按每種1-200份組成復(fù)合型結(jié)合劑共3-300份；其長度與空心微珠粒徑之比為0.1-10∶1的有機、無機或金屬短纖維中的任意一種0-300份，或其中的兩種或三種按每種1-200份組成混合物共3-300份；其粒徑與空心微珠粒徑之比為0.001-0.8∶1的有機、無機或金屬顆粒分散劑中的任意一種5-300份，或其中的兩種或多種按每種1-200份組成混合物共5-300份；將上述各組份材料放置在容器中混合均勻；根據(jù)所采用的結(jié)合劑不同，可在常溫、常壓或在加溫、加壓條件下固化；為了避免混合物料凝結(jié)成整體的或團塊狀固體，可采用動態(tài)固化工藝，使物料在固化過程中不停地翻滾、轉(zhuǎn)動、流動或振動，經(jīng)過一定的時間待物料完全固化并分散后，經(jīng)過篩分，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料，簡稱復(fù)合空心球。其制造方法為動態(tài)固化工藝，使混合物料在固化過程中不停地翻滾、轉(zhuǎn)動、流動或振動，制造出分散的空心球形復(fù)合材料。混合材料在滾筒裝置里邊翻滾轉(zhuǎn)動邊固化。混合物料通過隧道(或管道)裝置在氣流吹動條件下固化?；旌衔锪显诰哂姓駝庸δ艿娜萜鲀?nèi)，邊振動邊固化。
實施例一用粒徑為300-5000微米的珍珠巖空心微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)；加入硅酸鈉(55°Be’)50份，攪拌均勻；再加入氟硅酸鈉(320目)50份，攪拌均勻；再加入玻璃短纖維(100目)50份，攪拌均勻；再加入滑石粉(320目)50份，攪拌均勻；將上述混合物料通過隧道式干燥爐，在120℃熱風(fēng)氣體流動加熱條件下干燥后，即得到分散的空心球形復(fù)合材料。該材料的特點是外觀為白色，表面粗糙的中空小圓珠。單顆?？箟簭姸缺葟?fù)合增強前提高1倍以上，造價低廉，適用于水泥、耐火材料、隔音保溫材料、磨具制造，是良好的成孔劑和增強劑。
實施例二用粒徑為25-300微米的氧化鋁空心微珠100質(zhì)量份，經(jīng)干燥后過60目篩并放入容器內(nèi)，用磷酸鋁溶液50份，將空心微珠浸潤均勻，加入立方氮化硼(CBN100#)100份，攪拌均勻；再加入氧化銅粉100份，攪拌均勻；再加入碳纖維(150目)100份，攪拌均勻；再加入綠色碳化硅(240目)100份，攪拌均勻；然后將混合物料裝入滾筒式混料機中，邊加熱邊滾動，從室溫經(jīng)過1小時加熱到120℃，在此溫度保溫3小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，將物料取出，過20目篩，即得到分散的空心球形復(fù)合材料。
該材料的特點是外觀為深綠色表面粗糙的小圓珠，單顆?？箟簭姸缺妊趸X空心微珠提高2倍以上，耐水、耐油，化學(xué)性能穩(wěn)定，本身已構(gòu)成了一種超硬磨料，可用于制造有機、無機、金屬結(jié)合劑磨具，是良好的成孔劑和增強劑。
實施例三用粒徑為125-500微米的空心玻璃微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(南大_42)3份，混合均勻，經(jīng)干燥后過30目篩；將液體酚醛樹脂(281)50份，倒入容器內(nèi)與空心微珠一起攪拌并混合均勻；再加入玻璃短纖維(100目)100份，攪拌均勻；再加入棕剛玉(A320#)50份，攪拌均勻；然后將混合物料裝入滾筒式混料機中，邊滾動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到150℃，保溫1小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
實施例四用粒徑為100-500微米的空心陶瓷微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(南大-42)5份，混合均勻，經(jīng)干燥后過30目篩；將酚醛樹脂(2127)50份加環(huán)氧樹脂(E-44)50份，攪拌混合均勻，倒入容器內(nèi)與空心微珠充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；將人造金剛?JR120#)100份，青銅粉(663,200目)100份，碳化鎢粉(200目)50粉，鈷粉(200目)50粉，預(yù)先在滾筒混料機內(nèi)充分混合均勻后，加入上述容器內(nèi)，與表面已涂覆結(jié)合劑的空心微珠一起攪拌混合均勻；再加入綠色碳化硅(240目)100份，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍蝗缓髮⒒旌衔锪戏湃氤暡?或機械式)振動加熱容器內(nèi)，邊振動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到180℃，保溫1小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
實施例五用粒徑為50-300微米的空心玻璃微珠50質(zhì)量份，加同等粒徑的陶瓷空心微珠50質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)5份，攪拌混合均勻，經(jīng)干燥后過60目篩；將環(huán)氧樹脂(E-44)60份加低分子聚酰胺(650)40份，攪拌混合均勻，加入容器內(nèi)與空心微珠充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；加入玻璃短纖維(100目)100份加碳纖維(100目)100份，攪拌混合均勻；加入云母粉(100目)100份，攪拌均勻；再加入半補強碳黑(200目)50份，攪拌混合均勻；然后將混合物料放入滾筒混料機內(nèi)，邊滾動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到160℃，保溫2小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
實施例六用粒徑為20-1 25微米的空心玻璃微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)8份，混合均勻并經(jīng)干燥后過100目篩；放入酚醛丁腈膠粘劑(J-15)100份，攪拌均勻；加入玻璃短纖維(150目)100份，攪拌均勻；加入青銅粉(663,200目)200份，攪拌均勻；再加入高耐磨碳黑(200目)50份，攪拌均勻；然后將混合物料放入超聲波(或機械式)振動加熱容器內(nèi)，邊振動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到180℃，保溫2小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
該材料的特點是外觀為黑色，表面粗糙的中空小圓珠；可用作橡膠、塑料制品的成孔劑、增強劑、耐磨劑和散熱劑。
實施例七用上述實施例二方法制得的復(fù)合空心球，按質(zhì)量100份，放入容器內(nèi)；加入聚乙烯醇縮甲醛(201)100份，攪拌均勻；加入玻璃短纖維(100目)100份，攪拌均勻；再加入綠色碳化硅(240目)200份，攪拌均勻；然后將混合物料裝入滾筒式混料機內(nèi)，邊加熱邊滾動，從室溫經(jīng)過1小時加熱到150℃，在此溫度下保溫2小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，取出物料過20目篩，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
該材料是由氧化鋁空心微珠經(jīng)過一次無機結(jié)合劑復(fù)合，又經(jīng)過有機結(jié)合劑復(fù)合，得到的復(fù)合空心球，不僅在抗壓強度而且在彈性、韌性和抗沖擊性能方面也得到了進一步改善和增強。
權(quán)利要求
1.一種空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為1-6000微米(μm)的空心玻璃、陶瓷、氧化鋁、珍珠巖微珠中的任意一種，按質(zhì)量100份，或它們中的兩種或多種按每種5-80份組成混合物共100份；偶聯(lián)劑0-20份；有機、無機或金屬結(jié)合劑中的任意一種3-300份，或它們中的兩種或三種按每種1-200份組成復(fù)合型結(jié)合劑共3-300份；其長度與空心微珠粒徑之比為0.1-10∶1的有機、無機或金屬短纖維中的任意一種0-300份，或其中的兩種或三種按每種1-200份組成混合物共3-300份；其粒徑與空心微珠粒徑之比為0.001-0.8∶1的有機、無機或金屬顆粒分散劑中的任意一種5-300份，或其中的兩種或多種按每種1-200份組成混合物共5-300份；將上述各組份材料放置在容器中混合均勻；根據(jù)所采用的結(jié)合劑不同，可在常溫、常壓或在加溫、加壓條件下固化；為了避免混合物料凝結(jié)成整體的或團塊狀固體，可采用動態(tài)固化工藝，使物料在固化過程中不停地翻滾、轉(zhuǎn)動、流動或振動，經(jīng)過一定的時間待物料完全固化并分散后，經(jīng)過篩分，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料，簡稱復(fù)合空心球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為300-5000微米的珍珠巖空心微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)；加入硅酸鈉(55°Be’)50份，攪拌均勻；再加入氟硅酸鈉(320目)50份，攪拌均勻；再加入玻璃短纖維(100目)50份，攪拌均勻；再加入滑石粉(320目)50份，攪拌均勻；將上述混合物料通過隧道式干燥爐，在120℃熱風(fēng)氣體流動加熱條件下干燥后，即得到分散的空心球形復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為25-300微米的氧化鋁空心微珠100質(zhì)量份，經(jīng)干燥后過60目篩并放入容器內(nèi)，用磷酸鋁溶液50份，將空心微珠浸潤均勻，加入立方氮化硼(CBN100#)100份，攪拌均勻；再加入氧化銅粉100份，攪拌均勻；再加入碳纖維(150目)100份，攪拌均勻；再加入綠色碳化硅(240目)100份，攪拌均勻；然后將混合物料裝入滾筒式混料機中，邊加熱邊滾動，從室溫經(jīng)過1小時加熱到120℃，在此溫度保溫3小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，將物料取出，過20目篩，即得到分散的空心球形復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為100-500微米的空心陶瓷微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(南大-42)5份，混合均勻，經(jīng)干燥后過30目篩；將酚醛樹脂(2127)50份加環(huán)氧樹脂(E-44)50份，攪拌混合均勻，倒入容器內(nèi)與空心微珠充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；將人造金剛?JR120#)100份，青銅粉(663,200目)100份，碳化鎢粉(200目)50粉，鈷粉(200目)50粉，預(yù)先在滾筒混料機內(nèi)充分混合均勻后，加入上述容器內(nèi)，與表面已涂覆結(jié)合劑的空心微珠一起攪拌混合均勻；再加入綠色碳化硅(240目)100份，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；然后將混合物料放入超聲?或機械式)振動加熱容器內(nèi)，邊振動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到180℃，保溫1小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為50-300微米的空心玻璃微珠50質(zhì)量份，加同等粒徑的陶瓷空心微珠50質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)5份，攪拌混合均勻，經(jīng)干燥后過60目篩；將環(huán)氧樹脂(E-44)60份加低分子聚酰胺(650)40份，攪拌混合均勻，加入容器內(nèi)與空心微珠充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?；加入玻璃短纖維(100目)100份加碳纖維(100目)100份，攪拌混合均勻；加入云母粉(100目)100份，攪拌均勻；再加入半補強碳黑(200目)50份，攪拌混合均勻；然后將混合物料放入滾筒混料機內(nèi)，邊滾動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到160℃，保溫2小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料，其特征在于用粒徑為20-125微米的空心玻璃微珠100質(zhì)量份，放入容器內(nèi)，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)8份，混合均勻并經(jīng)干燥后過100目篩；放入酚醛丁腈膠粘劑(J-15)100份，攪拌均勻；加入玻璃短纖維(150目)100份，攪拌均勻；加入青銅粉(663，200目)200份，攪拌均勻；再加入高耐磨碳黑(200目)50份，攪拌均勻；然后將混合物料放入超聲波(或機械式)振動加熱容器內(nèi)，邊振動邊加熱，從室溫經(jīng)過1小時升溫到180℃，保溫2小時，再經(jīng)過1小時降至室溫，即可得到分散的空心球形復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心球形復(fù)合材料的制備方法其特征在于采用動態(tài)固化工藝，使混合物料在固化過程中不停地翻滾、轉(zhuǎn)動、流動或振動，制造出分散的空心球形復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心球形復(fù)合材料的制備方法其特征在于混合物料在滾筒裝置內(nèi)，邊翻滾轉(zhuǎn)動邊固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心球形復(fù)合材料的制備方法其特征在于混合物料通過隧道(或管道)裝置，在氣流吹動條件下固化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心球形復(fù)合材料的制備方法其特征在于混合物料在具有振動功能的容器內(nèi)，邊振動邊固化。
全文摘要
一種空心球形復(fù)合材料及其制造方法,空心球形復(fù)合材料是用空心微珠作為成核劑,采用偶聯(lián)劑、結(jié)合劑將短纖維、顆粒分散劑、填料等材料,均勻地粘附在空心微珠表面;根據(jù)所采用的結(jié)合劑不同,可在常溫、常壓或加溫加壓條件下,采用動態(tài)固化工藝,即可得到分散的空心球形復(fù)合材料,簡稱復(fù)合空心球。該材料的各種物理、化學(xué)性能可根據(jù)不同的用途,方便有效地加以控制和改善。
文檔編號C08K7/24GK1319623SQ0110655
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者劉星, 劉曙光, 王朝暉, 楊旭醇, 習(xí)斐, 劉媛媛, 王鶴宇, 尹淑霞 申請人:劉星