Controlled TiO2 coating on hollow glass microspheres and their reflective thermal insulation properties

Hollow glass microspheres(HGMs)have great potential in building energy-saving and industrial insulation.Anatase TiO2-modified HGMs were prepared by a sol-gel method in acetic acid-ethanol solution.Scanning electron microscopy,X-ray diffraction,zeta-potential measurements,nitrogen-sorption measurements,and Fourier-transform infrared and ultraviolet-visible-near-infrared diffuse reflectance spectroscopies showed that the alkali modification of the HGMs greatly influenced the loading and microstructure of the TiO2 film.The TiO2 loading could be accurately controlled by ethanol addition and the TiO2 coating time.A mechanism for the TiO2 coating of the HGM surface is proposed.The synergistic action of hydrogen bonding and electrostatic forces resulted in close contact between the HGMs and TiO2 sol at pH 3.5.The effects of different TiO2 loading rates on the reflective and thermal insulation properties were studied.The near-infrared reflectance of 15.9%TiO2 coated on HGMs was 96.27%,and the inner surface temperature of the composite pigment coated on aluminum board was reduced by 22.4℃.The TiO2/HGM composite pigments exhibited excellent solar reflective and thermal insulation properties,so have potential in the construction of exterior walls and roofs.

空心玻璃微珠表面改性及其应用研究进展

空心玻璃微珠作为我国近年来发展起来的新型材料,由于其具有轻质高强、隔热、耐火耐腐蚀等优异性能而受到广泛的关注。通过物理或化学手段对其进行表面改性处理,能够调控表面化学性质,提升与其他材料的结合能力,或者赋予新的功能性,提高其应用能力并进一步扩展其应用领域。介绍了酸碱刻蚀改性、偶联剂改性、聚合物接枝、表面包覆等对空心玻璃微珠进行表面改性涉及到的技术方法及机理,分析了改性空心玻璃微珠在聚合物填料、吸波、光催化等领域的应用,并对空心玻璃微珠表面改性领域发展趋势进行了展望。

表面改性空心玻璃微珠对隔热涂料性能的影响

针对固体火箭发动机壳体的外热防护需求,采用环氧改性有机硅为基体树脂,添加表面改性空心玻璃微珠及其他填料,制备可室温固化的轻质隔热涂料,研究空心玻璃微珠表面改性及其含量对环氧改性有机硅涂料性能的影响。采用力学性能分析、热物理常数测试、红外光谱、扫描电镜等方法对涂料的性能进行了表征。HGM-3空心玻璃微珠堆积密度低、且表面富含-NH2基团,3#涂料中微珠与基体树脂界面相容性好,涂料具备可室温固化、轻质(ρ~0.71g/cm3)、隔热性好(λ~0.11W/(m·K))、粘接性好(拉剪强度~3.91MPa)等特点。随着微珠含量增加,涂层隔热性能显著提高,但会影响其断裂延伸率,应根据实际使用环境对涂层性能要求选择相应的微珠含量。通过对隔热涂料进行系列配方优化,获得了综合性能较优异的隔热涂料,其具备可室温固化、轻质、隔热性好、与基底附着力强、力学性能优异、耐高温、易于施工等特点。

表面修饰空心玻璃微珠对反射隔热涂料性能的影响

为解决空心玻璃微珠与反射隔热涂料不相容的问题,对空心玻璃微珠进行表面改性处理,探讨表面修饰空心玻璃微珠对反射隔热涂料性能的影响。XRD分析、红外光谱分析和SEM表明表面修饰后的空心玻璃微珠表面形成了锐钛型二氧化钛,且锐钛型二氧化钛与空心玻璃微珠表面形成了交联结构。探讨了金红石型钛白粉和表面修饰空心玻璃微珠用量对反射隔热涂料的热反射性能和保温隔热性能的影响。结果表明,金红石型钛白粉能够提高反射隔热涂料的太阳热反射率,表面修饰空心玻璃微珠能够提升反射隔热涂料的保温隔热性能,当金红石型钛白粉用量为9%、表面修饰空心玻璃微珠用量为5%时,相较于未添加功能填料的涂料,热反射率提高45.16%,隔热温差提高6.9℃。

空心玻璃微珠的研究进展和应用现状

空心玻璃微珠是近些年发展起来的一种微米级的、空心结构的玻璃球体,由于其独特的结构,并加以对其进行表面改性,使其在石油钻井、工程塑料、建筑节能涂料、工业防腐涂料、胶黏剂、橡胶材料、乳化炸药和电磁屏蔽等领域有着广泛的应用。本文总结了空心玻璃微珠的表面改性技术(包括表面化学接枝、表面包覆和化学镀)研究进展及其在各个领域的应用现状,并对其未来发展进行了总结展望。

空心玻璃微珠填充SMC的制备与性能

以不同型号的空心玻璃微珠(HGMs)为主要填料,制备了低密度片状模塑料(SMC),记为SMC-H,研究了HGMs的抗压强度、平均粒径、含水率、表面改性方式对SMC-H制备与性能的影响。结果表明:当选用含水率不大于0.31%、平均粒径为40μm的38P5500型HGMs时,SMC-H的实测密度与设计密度趋于一致,且介电常数仅为3.762 F/m;与复配改性剂及不饱和有机酸相比,硅烷偶联剂A-178改性HGMs填充SMC的力学性能最好,其中,拉伸强度为82 MPa,弯曲强度为181 MPa,冲击强度为66 kJ/m^(2)。

空心玻璃微球表面功能化及其应用研究进展

空心玻璃微球是一种新型无机非金属材料,具有质轻、高强、隔热、耐腐蚀、流动性好等特性,具有广阔的应用前景。对空心玻璃微球进行表面功能化可进一步扩展其应用领域。综述了空心玻璃微球表面包覆、表面接枝、表面镀膜、表面沸石化等改性方法,并就其在隐身、环境等领域的应用进行了探讨。

环氧树脂复合泡沫材料的制备研究

以缩水甘油酯环氧树脂(EP)、酸酐固化剂和空心玻璃微珠为主要原料,通过添加一定的活性稀释剂,高温固化制备了EP复合泡沫材料。研究了空心玻璃微珠的表面改性对复合泡沫材料性能的影响。结果表明,复合泡沫材料性能与空心玻璃微珠的表面性能密切相关,当EP/固化剂/稀释剂的质量比为100/120/15、KH-560改性的空心玻璃微珠用量为30份时,所制备的复合泡沫材料密度为0.826 g/cm3,压缩强度达115.8 MPa,比强度为140.2。

表面改性空心微珠吸波材料的研究进展

综述了4种空心微珠的类型、表面改性方法以及其作为吸波材料的国内外研究状况,指出了表面改性空心微珠作为吸波材料的不足之处,提出了新型的空心陶瓷微珠吸波材料的制备方法及其发展方向。

表面侵蚀对玻璃微球气体渗透性能的影响

研究了液滴发制备的玻璃微球表面受侵蚀后对微球表面形貌、耐外压能力和气体渗透系数的影响。研究表明,玻璃微球表面受侵蚀后,表面出现斑点,最大斑点直径达到25μm。微球的杨氏模量由原来的54GPa下降到39GPa,平均耐外压强度下降约28%。微球在室温条件下对D2的平均气体渗透系数由原来的1.1×10-21mol·m-1·s-1·Pa-1增加到8.0×10-20mol·m-1·s-1·Pa-1,平均增加了约70倍,保气半寿命由147d降低到2d。文中分析了产生原因,主要是玻璃球壳中碱金属离子扩散和表面与水反应的结果。

TiO_2中空微球的制备及性能

以钛酸丁酯为钛源,采用无模板溶剂热法合成了Ti O_2中空微球,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_2物理吸附-脱附(BET)对样品进行了表征和分析,以甲基橙为模拟污水考察了样品光催化降解甲基橙的能力。结果表明,Ti O_2中空微球为锐钛矿相,是由细小的纳米晶自组装形成的具有中空结构的Ti O_2微球,微球的直径为0.4~0.5μm,样品的比表面积为60 m^2/g。在8 W紫外灯照射下,将Ti O_2中空微球加到初始溶度为15 mg/L的甲基橙溶液中,在光照80 min后甲基橙降解率达到95%,表现出良好的光催化活性。

空心玻璃微球表面接枝聚苯乙烯及其性能研究

空心玻璃微球表面改性有利于改善其与基体间的相容性,提高复合泡沫性能.通过接枝聚苯乙烯对空心玻璃微球进行表面处理,采用SEM、IR、热失重等方法分析了反应条件对接枝的影响.结果表明,接枝反应过程中提高反应温度、延长反应时间有利于接枝率的提高,但温度过高会加速单体自聚,降低接枝率.接枝处理后,随着聚合物层的增厚,空心玻璃微球表面缺陷减小,破损率降低,抗压强度得到一定程度提高.

离子型表面活性剂对双重乳粒分散性能的影响

为了改善臭氧处理PS单层球与PVA溶液生成的双重乳粒在油相中的分散性,采用了低分子量阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）及高分子量混合型表面活性剂十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐（PAVDA）来改性该种PS单层球,测试并分析了不同表面活性剂对相应薄膜亲水接触角及其对PVA吸附速率的影响,同时也考察并对比了静电排斥作用和空间位阻作用对双重乳粒分散性的影响.实验结果表明这三种表面活性剂均能不同程度的改善双重乳粒在油相中的分散性.其中,经SDS和SDBS处理后,双重乳粒在油相中固化时会发生絮凝作用而无法以较高成活率制得大尺寸双层球;经PAV-DA处理PS单层球后,实现了以较高的成活率制得700～900 μm的PS-PVA双层空心微球.同时,也表明在改善PS单层球的分散性方面,空间位阻稳定作用较静电排斥作用更为有效.

表面改性过程对空心玻璃微球性能的影响研究

空心玻璃微球是制备复合泡沫材料的关键原料,对其进行表面改性有利于改善复合材料的性能。但目前的研究甚少关注处理过程对微球性能的影响,不利于复合材料的进一步优化设计。因此,本文拟在制备空心玻璃微球的基础上,通过改变处理液组成、处理时间等条件,测试微球粒子密度、抗压强度等变化情况,研究改性过程对其性能的影响。实验结果表明,改性过程中水会侵蚀玻璃壳体,导致其粒子密度随处理时间的延长、酸度的增大而降低,抗压强度也随之下降。采用适当浓度的Al2(SO4)3水溶液处理微球可以在其表面形成新的膜层,改善抗压强度。

臭氧改性及搅拌桨结构对大直径双层球制备的影响

随着高功率激光器的飞速发展，ICF物理实验对聚苯乙烯（PS）聚乙烯醇（PVA）双层空心微球的规格要求逐渐提高，A径要求将达到700～900μm。针对该直径范嗣的PS—PVA双层空心微球，通过采用PS球臭氧化表面改性技术和搅拌桨叶轮结构优化技术，对传统乳液微封装法制备双层夺心微球工艺进行了改进．臭氧化表面改忡后PS同体核心发生憎水一亲水转变，提高了PS与PVA之间的作用强度；搅拌桨叶轮结构优化，改善了体系容器内溶液流场均勺性，使得微球在整个体系中的运动相对平稳，从而初步制得了直径范嗣和700～900μl的双层空心微球。

不同粒径高铝空心微球材料作为润滑添加剂的减摩性能

用硅烷偶联剂WD-10对不同粒径的高铝空心微球表面改性。以改性高铝空心微球(HAHM)作为润滑添加剂,在MMW-1P型摩擦磨损试验机上测定添加不同粒径HAHM的500SN基础油的摩擦系数,考察HAHM添加量、粒径和载荷对润滑油摩擦系数的影响。结果表明,HAHM在500SN基础油中能较稳定分散;HAHM的添加量和平均粒径都对其摩擦学性能有影响,其中添加0.2%(质量分数)的HAHM-b的500SN基础油的摩擦系数最小,减摩性能最好。

非离子型表面活性剂Tween 20对大尺寸双层空心微球制备的影响

为了改善臭氧处理聚苯乙烯(PS)单层球与聚乙烯醇(PVA)溶液生成的双层乳粒在油相中的分散性,提高大尺寸双层球的成活率,在双层球制备过程中采用了非离子型表面活性剂Tween 20(T-20)来改性该种PS单层球。结果表明经表面活性剂T-20改性后显著降低了PS薄膜的亲水接触角,提高了PS与PVA间的相互作用,同时也大幅度提高了PS薄膜对PVA的吸附速率。红外光谱和紫外-可见分光光度计的测试结果证明:在PVA固化过程中,由于PVA与T-20的相比太大,PS表面吸附的表面活性剂T-20部分会被PVA置换、迁移至PVA溶液中。T-20的迁移提高了制备双层球过程中水相与外油相的粘度比且显著降低PVA溶液表面张力,从而有利于实现双重乳粒在油相中的单分散。因此,T-20是制备大尺寸PS-PVA双层空心微球有效的表面活性剂。

空心玻璃微珠增强泡沫材料的研究和应用进展

空心玻璃微珠是一种新型无机填料,经表面改性后,与发泡基体复合,制备新型复合泡沫材料。同传统发泡材料相比,该复合材料质轻且机械性能优异,在航天航空以及深海开发等领域,特别是制备浮力材料方面,应用前景广阔。文章综述了空心玻璃微珠表面改性方式、空心玻璃微珠/发泡体复合材料的发泡方法和成型工艺,在此基础上对近年来国内外研究和应用现状进行了介绍。

铜包覆空心玻璃微球复合粒子的制备与表征

先采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对空心玻璃微球(HGM)进行表面改性,再分别以铜氨离子为铜源、水合肼为还原剂、改性HGM为基体材料,采用无钯活化的化学镀法制得均匀包覆铜的HGM核壳复合粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了铜包覆HGM复合粒子的形貌、结构和成分。结果表明,反应温度为60°C时,铜包覆HGM的效果最好。反应体系中低浓度的铜离子有利于还原所得铜粒子在HGM表面形成均匀、致密的铜层。

工作压强对空心玻璃微球表面形貌和性能的影响

采用化学气相沉积-氧化烧结法,在不同工作压强条件下,制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球(HGM)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明:HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密,表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,HGM的球形度没有发生明显变化,而壁厚均匀性得到不断提高,微球中C元素浓度逐渐降低,Si元素浓度不断升高,O元素浓度基本保持不变。