專(zhuān)利名稱(chēng)：空心玻璃微珠表面鍍銀的方法及其鍍銀空心玻璃微珠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收電磁波的材料，尤其涉及吸收紅外波的其外表面包裹有金屬化層的空心玻璃微珠。
背景技術(shù)：
金屬填料被廣泛的用在熱紅外隱形涂料中，但金屬填料比重大，限制了其應(yīng)用?？招牟Ａ⒅槎酁橐环N灰白色(也偶見(jiàn)灰色和黃褐色)的中空玻璃球體，其粒徑小(肉眼觀(guān)察呈粉狀)、表面曲率大、化學(xué)穩(wěn)定性好?？招牟Ａ⒅楸砻娼?jīng)金屬化改性后，相當(dāng)于一個(gè)金屬微球。既具有金屬粉末的特性，又具有輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，因此，空心玻璃微珠表面金屬化后可取代金屬粉末用于建材、塑料、橡膠、紅外隱形涂料等領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用性能，人們開(kāi)展了對(duì)空心玻璃微珠表面金屬化的研究，常用的表面金屬化技術(shù)有多種，包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、真空濺射、離子鍍等方法，但這些方法對(duì)設(shè)備要求高，操作難度大，限制了其應(yīng)用范圍。這一問(wèn)題在對(duì)空心玻璃微珠的表面進(jìn)行鍍銀的操作上更加明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是，提供一種空心玻璃微珠表面鍍銀的簡(jiǎn)易方法；本發(fā)明的第二目的是，提供用上述簡(jiǎn)易方法制造出的具有良好紅外隱形性能和一定的雷達(dá)與紅外兼容的隱形材料——鍍銀空心玻璃微珠。
本發(fā)明第一目的是通過(guò)這樣的方案實(shí)現(xiàn)的，該方案對(duì)空心玻璃微珠表面鍍銀的方法包括以下步驟a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污；b、對(duì)清洗后空心玻璃微珠進(jìn)行預(yù)處理；將空心玻璃微珠放入含亞錫離子的敏化液中浸漬，使其表面吸附一層有還原性的含亞錫離子的膠體膜；然后將表面敏化了的空心玻璃微珠放入銀氨活化液中進(jìn)行表面活化，以讓亞錫離子和銀氨活化液中的銀粒子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使還原的單質(zhì)銀粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化層；c、在不斷攪拌下，對(duì)其表面上包裹有活化層的空心玻璃微珠進(jìn)行鍍銀處理；渡槽中加入按照1∶1的比例配制的含銀粒子的氧化液和還原液，以使銀粒子在活化層原位沉積、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金屬銀層；d、反應(yīng)結(jié)束后，將鍍銀后的空心玻璃微珠蒸餾水洗滌后，自然干燥。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二目的(也就是用實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一目的的方法所得到的)鍍銀空心玻璃微珠有如下的結(jié)構(gòu)特征該鍍銀空心玻璃微珠的芯部仍是空心玻璃微珠，在該空心玻璃微珠的外表面包裹有一層活化層，在該活化層的外表面包裹有一層金屬銀。
從實(shí)現(xiàn)第一目的的方案中不難看出，該方法是一種化學(xué)液相反應(yīng)或原位化學(xué)沉積的方法，故本方法所需的設(shè)備或裝置完全不用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)或制造，用現(xiàn)有化學(xué)鍍的設(shè)備或裝置(例如步驟c中所說(shuō)的鍍槽)即可。與前述的物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、真空濺射、離子鍍等方法相比較，其成本就大大地降低了；由于空心玻璃微珠的比重和粒徑均很小，在直接進(jìn)行表面鍍銀過(guò)程中易發(fā)生團(tuán)聚。本發(fā)明的關(guān)鍵在于對(duì)空心玻璃微珠表面進(jìn)行了預(yù)處理。在空心玻璃微珠表面進(jìn)行敏化、活化后，使得采用化學(xué)鍍的方法成為可行的了。從所述的步驟中，同時(shí)不難看出，其操作方法與控制與前述的物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、真空濺射、離子鍍等方法比簡(jiǎn)單和容易得多。采用化學(xué)液相反應(yīng)或原位化學(xué)沉積的方法，在材料的表面金屬化方面體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它降低了生產(chǎn)成本，又極大地提高了成品率。其中，活化層的單質(zhì)銀粒子分布較均勻的，它們十分牢固地吸附在空心玻璃微珠的表面、成為后續(xù)的氧化還原反應(yīng)鍍銀的催化核——誘導(dǎo)和加速化學(xué)鍍沉積反應(yīng)的活化層；在鍍銀時(shí)不斷地?cái)嚢?，可避免空心玻璃微珠的團(tuán)聚。
在實(shí)現(xiàn)了第一發(fā)明目的前提下，第二發(fā)明目的自然得到了實(shí)現(xiàn)，即得到了具有較好紅外隱形性能和一定的紅外隱形與雷達(dá)隱形兼容的隱形性能、又具有輕質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的材料——鍍銀空心玻璃微珠。這樣，在以空心玻璃微珠為基核、其外表面上包覆金屬化層的現(xiàn)有隱形材料中又增加了一種新的類(lèi)別，使人們?cè)诶盟鼈儠r(shí)，增加了可選性。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1——本發(fā)明的空心玻璃微珠表面鍍銀方法的流程2——硝酸銀/空心玻璃微珠(質(zhì)量比)與紅外發(fā)射率關(guān)系3——鍍液溫度與紅外發(fā)射率關(guān)系4——反應(yīng)時(shí)間與紅外發(fā)射率關(guān)系5——鍍銀空心玻璃微珠的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
空心玻璃微珠表面鍍銀的方法(參考圖1)，該方法包括以下步驟a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污，清洗劑為有機(jī)溶劑乙醇或丙酮；b、對(duì)清洗后空心玻璃微珠進(jìn)行預(yù)處理；將空心玻璃微珠放入含亞錫離子的敏化液中浸漬，使其表面吸附一層有還原性的含亞錫離子的膠體膜；然后將表面敏化了的空心玻璃微珠放入銀氨活化液中進(jìn)行表面活化，以讓亞錫離子和銀氨活化液中的銀粒子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使還原的單質(zhì)銀粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化層(即催化核，均勻分布在空心玻璃微珠的表面)；c、在固定攪拌速度的不斷攪拌下，對(duì)其表面上包裹有催化核的空心玻璃微珠進(jìn)行鍍銀處理。先將經(jīng)預(yù)處理的空心玻璃微珠和一定量水在渡槽中制成懸浮液，然后，將鍍液(即按照1∶1的比例配制的含銀粒子的氧化液和還原液)加入到溶液中，以使銀粒子在活化層原位沉積、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金屬銀層；得到鍍銀的空心玻璃微珠(參考圖5)，該鍍銀空心玻璃微珠的芯部是空心玻璃微珠1，在該空心玻璃微珠的外表面包裹有一層活化層2，在該活化層的外表面包裹有一層金屬銀3。
調(diào)整反應(yīng)的溫度、時(shí)間、以及鍍液的用量等因素，制備出不同的樣品，通過(guò)測(cè)試樣品的紅外發(fā)射率，考察工藝條件對(duì)紅外發(fā)射率的影響。
d、反應(yīng)結(jié)束后，將鍍銀后的空心玻璃微珠蒸餾水洗滌后，自然干燥。
在上述
具體實(shí)施例方式
的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步介紹如下實(shí)施例。如下實(shí)施例中與上述具體實(shí)施方式
相同的內(nèi)容不贅述。
實(shí)施例(參考圖1、5)本部分實(shí)施例所用的空心玻璃微珠的粒度均為200目；在步驟a中清洗空心玻璃微珠的方法是，把空心玻璃微珠浸入有機(jī)溶劑乙醇中進(jìn)行超聲清洗；在步驟b中浸漬空心玻璃微珠的敏化液是5％SnCl2·2H2O+1％HCl，對(duì)其表面活化處理的活化液為0.1％AgNO3+適量的NH3·H2O；在步驟c中的鍍銀處理的溫度為室溫；其余的相關(guān)配方與工藝條件如下表


得到的鍍銀空心玻璃微珠，是以空心玻璃微珠本身為其芯部，在該空心玻璃微珠的外表面包裹有一層活化層，在該活化層的外表面包裹有一層納米級(jí)厚度的金屬銀。其中的活化層的厚度是金屬銀層厚度的1/5～1/3——為避免催化核的量太少而影響鍍銀質(zhì)量和效率，所留出的富余量。
考察硝酸銀用量對(duì)發(fā)射率的影響發(fā)現(xiàn)(參考圖2)硝酸銀用量少時(shí)，由于未能對(duì)空心玻璃微珠很好的包裹，故其相應(yīng)的紅外輻射率值也比較高，隨著硝酸銀用量的增加，紅外輻射率值呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，當(dāng)硝酸銀的量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，即微珠表面的包裹完全，達(dá)到一定的厚度，紅外輻射率的變化不大。
考察化學(xué)鍍溫度對(duì)發(fā)射率的影響發(fā)現(xiàn)(參考圖3)溫度較高時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率相應(yīng)提高，但鍍液的穩(wěn)定性降低，從而使得鍍層平整性變差，空心玻璃微珠表面沉積的金屬量變少，從而使得空心玻璃微珠的紅外發(fā)射率相比于低溫時(shí)的值有所提高；當(dāng)溫度相對(duì)低的時(shí)候，化學(xué)反應(yīng)速度較慢，以活化點(diǎn)為中心，沉積的單質(zhì)銀顆粒較小，鍍層致密程度提高，鍍層表面平整光亮、結(jié)合力好，具有較低的紅外輻射率。銀在空心玻璃微珠的表面進(jìn)行沉積，效果良好，其紅外發(fā)射率值相對(duì)較低。
考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)紅外發(fā)射率的影響發(fā)現(xiàn)(參考圖4)空白空心玻璃微珠的紅外發(fā)射率是1.02，隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，空心玻璃微珠上沉積的銀的量逐漸增加，銀層對(duì)空心玻璃微珠的覆蓋越來(lái)越厚，越來(lái)越完全，鍍銀空心玻璃微珠的紅外發(fā)射率逐漸變小，反應(yīng)20min后基本結(jié)束，紅外發(fā)射率趨于穩(wěn)定。
本部分實(shí)施例的鍍銀空心玻璃微珠，除在作為熱紅外隱形涂料方面完全滿(mǎn)足要求，達(dá)到了本發(fā)明的目的之外，對(duì)雷達(dá)波也有一定的吸波性能，。下表為本部分實(shí)施例鍍銀空心玻璃微珠在3mm雷達(dá)波段吸收率的檢測(cè)值。

權(quán)利要求
1.空心玻璃微珠表面鍍銀的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污；b、對(duì)清洗后空心玻璃微珠進(jìn)行預(yù)處理；將空心玻璃微珠放入含亞錫離子的敏化液中浸漬，使其表面吸附一層有還原性的含亞錫離子的膠體膜；然后將表面敏化了的空心玻璃微珠放入銀氨活化液中進(jìn)行表面活化，以讓亞錫離子和銀氨活化液中的銀粒子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使還原的單質(zhì)銀粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化層；c、在不斷攪拌下，對(duì)其表面上包裹有活化層的空心玻璃微珠進(jìn)行鍍銀處理；渡槽中加入按照1∶1的比例配制的含銀粒子的氧化液和還原液，以使銀粒子在活化層原位沉積、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金屬銀層；d、反應(yīng)結(jié)束后，將鍍銀后的空心玻璃微珠蒸餾水洗滌后，自然干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠表面鍍銀的方法，其特征在于在步驟a中清洗空心玻璃微珠的方法是，把空心玻璃微珠浸入有機(jī)溶劑乙醇或丙酮中進(jìn)行超聲清洗；在步驟b中浸漬空心玻璃微珠的敏化液是5％SnCl2·2H2O+1％HCl，對(duì)其表面活化處理的活化液為0.1％AgNO3+適量NH3·H2O；在步驟c中的氧化液為AgNO30.010～0.050g/ml、NaOH 0.015～0.035g/ml、NH4OH適量；還原液為葡萄糖0.035～0.055g/ml、酒石酸0.0030～0.0050g/ml、乙醇7～10ml/ml；硝酸銀/空心玻璃微珠的質(zhì)量比0.08～0.23；攪拌速度100～300r/min；鍍銀處理的溫度為室溫；反應(yīng)時(shí)間10～50min。
3.依照權(quán)利要求1或2所述空心玻璃微珠表面鍍銀的方法所制得鍍銀空心玻璃微珠，其特征在于，該鍍銀空心玻璃微珠的芯部是空心玻璃微珠，在該空心玻璃微珠的外表面包裹有一層活化層，在該活化層的外表面包裹有一層金屬銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍銀空心玻璃微珠，其特征在于，所述芯部是空心玻璃微珠的粒度為200目，所述金屬銀層的厚度為納米級(jí)，所述活化層的厚度是金屬銀層厚度的1/5～1/3。
全文摘要
空心玻璃微珠表面鍍銀的方法及其鍍銀空心玻璃微珠。本發(fā)明采用化學(xué)鍍的方法，在鍍銀前，先對(duì)空心玻璃微珠表面進(jìn)行敏化處理和活化處理，讓該表面包裹一層作為催化核的活化層；然后有原位化學(xué)沉積的方法鍍銀。這樣就避免空心玻璃微珠的團(tuán)聚，加快了氧化還原反應(yīng)的速度，降低了生產(chǎn)成本，又極大地提高了成品率。得到的是以空心玻璃微珠為基核、其外包裹有活化層和金屬銀層的鍍銀空心玻璃微珠。該鍍銀空心玻璃微珠不僅具有較低的紅外發(fā)射率，還具有一定的雷達(dá)吸波性能。相比單純的金屬微粒，采用這種方法制得的材料成本大大降低。因此，本發(fā)明公布的這種制備方法及其隱身材料符合隱身技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，具有重要的社會(huì)意義和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C03C17/06GK1792928SQ200510057369
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者杜軍, 陶長(zhǎng)元, 唐金晶, 劉作華, 曹淵 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)