高折射率透明陶瓷微珠及製造方法和用途的製作方法
2023-06-17 16:51:21
專利名稱：高折射率透明陶瓷微珠及製造方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可用於回歸反光標誌的高折射率透明陶瓷微珠及製造方法，特別是採用精細陶瓷粉末直接製備具有高折射率的透明陶瓷微珠。
迄今為止，最廣泛用於回歸反光標誌的透明陶瓷微珠基本上是由非晶態玻璃粉體經高溫處理製得的。普通的玻璃粉體的折射率n只有1.5左右，其主要組份是二氧化矽。高折射率(n為1.8～2.3)玻璃粉體的主要組份是一種或數種重金屬氧化物，這些氧化物的分子式為Al2O3、BaO、BeO、Bi2O3、BaO、CaO、La2O3、MgO、PbO、TiO2、ZnO、ZrO2。已公開的有關製造這類物質的工藝有三種，其一是熔融方法。該方法是先將組份原料進行高溫熔融處理成玻璃體，然後將玻璃體粉碎成粉體，再將粉體高溫處理成透明陶瓷微珠。其二是溶膠一凝膠法，正如中國專利公開號為CN87 100121A和CN1045407A(申請號90102069.9)所描述的，即將金屬氧化物的前體分散物(precursor)，如溶膠、水溶膠或水溶液，通過水解與縮聚過程先轉變成凝膠，再進行乾燥，最後燒成處理。第三種方法是粉末冶金法；正如美國專利4,192,576(3月11日，1980年)中所描述，該方法先將原料進行高溫高壓處理成胚料，然後將其粉碎，研磨成粉體，進一步高溫處理成透明陶瓷微珠。
這三種方法有的存在需高溫熔融處理，即存在能源消耗大的缺點，或者有的方法存在製備工藝比較複雜，工藝流程長的問題，這些缺點都加大生產成本。
本發明的目的在於克服上述已有技術的缺點，為了省略高溫熔融步驟，降低能耗，簡化工藝，縮短工藝流程，降低生產成本和提高成品理化性能，從而提供一種採用精細陶瓷粉體作原料直接進行高溫燒成獲得的透明陶瓷微珠及其製備方法。
本發明的目的是這樣實現的本發明提供的高折射率透明陶瓷微珠，其組成含有1．50％-99％(重量百分數)的鈦酸鋇鹽，2．0.5％-49％(重量百分數)的成型助劑；其中成型助劑包括硼酸、矽酸等；3．0.1％-3％(重量百分數)的水溶性高分子粘合劑，其中水溶性高分子粘合劑包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)、甲基纖維素(MC)、羧甲基纖維素(CMC)、羧乙基纖維素(CEC)、乙基纖維素(EC)、羥丙基纖維素(HPC)等。
本發明的製備高折射率透明陶瓷微珠的方法包括以下步驟用溼化學方法獲得精細陶瓷漿液做原料，該漿液組份含有精細陶瓷細粉、成型助劑、水溶性高分子粘合劑及水。其中鈦酸鋇精細陶瓷粉體在漿料中含量為15～45％(重量百分比)，成型助劑含量為0.5～25wt％，水溶性高分子粘合劑含量為0.1～3wt％，水含量為30～60wt％。1．首先在充分攪拌下，向含有15～45wt％的鈦酸鋇鹽水溶液中加入0.5～25wt％重量的成型助劑，繼續攪拌20分鐘，在50～150℃條件下處理成漿液。
為了獲得高度透明的實心微珠體，在製備漿料時，既要儘可能地提高漿料的粉體固含量，同時又要使漿料的流動性好。如果固含量低，漿料又粘稠，則粉體就會含有大量的空隙，導致粉體經高溫燒成後產生大量的空隙，造成微珠的透明性明顯下降。所以在製漿時可加入0.5～25％(重量百分比)的無機酸，如硝酸、鹽酸或有機酸如醋酸等使漿液充分互溶互混；2．乾燥，可以採用通常的氣流乾燥法、沸騰乾燥法、噴霧乾燥法等進行乾燥，將其加工成φ20μm-15μm的粉末；3．高溫處理，把上述粉末經1000℃-1500℃高溫下燒結0.01-10分鐘，得到透明的具有高折射率陶瓷微珠。
本發明提供的高折射率透明陶瓷微珠可用來製備回歸反光塗料和回歸反光膜。關於回歸反光塗料，可參考發明專利申請公開說明書，申請號96100080.5，公開號CN1141323A。
本發明的優點1．製備出的高折射率透明陶瓷微珠其微珠粒度為φ10μm～120μm。其折射率高達n=1.9-2.4；2．本發明的製備方法省略高溫熔融步驟，工藝流程短及簡單，能耗低，大大地降低成本，和提高成品的理化性能。3．本發明的工藝易於連續化生產，並且工程設備費用少；4．本發明的方法工藝同樣適合於生產其它功能性非晶態微珠材料。
下面結合實施例對本發明進行詳細地說明但所述實施例絕非限止本發明的保護範圍。實施例1在充分攪拌的情況下，向含30％(按漿液總重量計，下同)鈦酸鋇鹽的水溶液中加入3.5％硼酸，然後在繼續攪拌情況下，再向該溶液中加入2.0％的濃度為40％的羧乙基纖維素粉體水溶液。繼續攪拌20分鐘後，將水性漿液經通常的噴霧乾燥法處理獲得粒徑約100μm的粉體。將這些粉體顆粒充分乾燥後，在沸騰爐中將其加熱到1000℃-1200℃，便獲得了粒徑高達50μm的實心透明陶瓷球體。當用電筒光束從不同角度來照射觀察時，這些實心透明球型粉體會從廣泛範圍的觀察角下反射出極明亮的回歸反射光。按本實施例製備的實心透明陶瓷微珠的折射率為n=1.9。實施例2在含有2％(按漿液總重量計，下同)矽溶膠的溶液中加入45％的鈦酸鋇粉體。充分攪拌後，再加入0.5％的甲基纖維素，並繼續攪拌約20分鐘。在120℃條件下對上述漿液進行氣流乾燥。將乾燥後所得到的粉體經1200℃-1500℃之間溫度處理後，在顯微鏡下觀察所得粉體產物，它們都是透明的實心球體，其直徑範圍是20μm～100μm。其中也有少數顆粒為乳白色的非透明體。測定所得實心透明球體的折射率為2.2。
權利要求
1．一種高折射率的透明陶瓷微珠。其特徵在於含有50％～99wt％(重量百分數)的鈦酸鋇鹽，1～49wt％(重量百分數)的成型助劑；0.1％-3wt％(重量百分數)水溶性高分子粘合劑。
2．一種製備權利要求1所述的高折射率的透明陶瓷微珠的方法。其特徵在於包括以下步驟(1)用溼化學方法處理獲得的精細陶瓷漿液做原料，該漿料組份含有精細陶瓷粉、成型助劑、水溶性高分子粘合劑及水。其中配料按鈦酸鋇鹽精細陶瓷粉體在漿料中含量為15-45％重量百分比鈦酸鋇鹽，成型助劑含量為0.5-25wt％，水溶性高分子粘合劑含量為0.1-3wt％，水含量為30～60wt％。(2)首先在充分攪拌下，向含有15-45wt％的鈦酸鋇鹽水溶液中加入0.5～25wt％重量的成型助劑，繼續攪拌20分鐘，在50℃～150℃條件下處理成精細陶瓷漿液。(3)乾燥，可以採用通常的氣流乾燥法、沸騰乾燥法、噴霧乾燥法把步驟(2)獲得的漿液進行乾燥，將其幹煉加工成φ20μm-15μm的粉末。(4)高溫處理，把上述步驟(3)的粉末在1000℃-1500℃高溫下燒結0.01-10分鐘，得到透明的高折射率陶瓷微珠。
3．按權利要求2所述的製備高折射率的透明陶瓷微珠的方法。其特徵在於還包括在步驟(1)製成的精細陶瓷液中加入0.5～25wt％(重量百分比)的無機酸或有機酸。
4．按權利要求2所述的製備高折射率的透明陶瓷微珠的方法。其特徵在於所述的成型助劑包括硼酸、矽酸。
5．按權利要求3所述的製備高折射率的透明陶瓷微珠的方法。其特徵在於所述的水溶性高分子水溶性高分子粘合劑包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)、甲基纖維素(MC)、羧甲基纖維素(CMC)、羧乙基纖維素(CEC)、乙基纖維素(EC)、羥丙基纖維素(HPC)。
6．按權利要求3所述的製備高折射率的透明陶瓷微珠的方法。其特徵在於所述的步驟1的漿液中加入0.5～25wt％的無機酸包括硝酸、鹽酸、硼酸、矽酸或有機酸包括醋酸。
7．一種權利要求1製備的高折射率透明陶瓷微珠的用途，其特徵在於用於製備回歸反光塗料，和回歸反光膜。
全文摘要
本發明涉及一種高折射率透明陶瓷微珠及製造方法和用途。該高折射率透明陶瓷微珠,含有50～99wt%的鈦酸鋇鹽和1—49wt%成型助劑和本發明方法是將這些組份先配製成精細陶瓷漿液,用通常的乾燥法將漿液加工成一定尺寸範圍的顆粒,然後經過1000℃以上高溫下燒成透明的高折射率透明陶瓷微珠。該透明陶瓷微珠可用來製作回歸反光膜、回歸反光塗料等一系列回歸反光材料。
文檔編號C04B35/462GK1211558SQ9711691
公開日1999年3月24日 申請日期1997年9月18日 優先權日1997年9月18日
發明者宋廣智, 賀軍輝, 張敬傑, 崔燕飛, 郭光煜 申請人:中國科學院感光化學研究所