專利名稱：一種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空心玻璃微珠的改性及功能化方法。
背景技術(shù)：
空心玻璃微珠來(lái)源豐富，密度低(O. 03 O. 7g/cm3)，具有輕質(zhì)、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。尤其是其封閉的空心結(jié)構(gòu)，使得空心玻璃微珠成為理想的輕質(zhì)材料載體，在材料減重方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。而空心玻璃微珠表面活性低，導(dǎo)致其表面負(fù)載功能材料的含量少，不能充分實(shí)現(xiàn)材料的輕質(zhì)和功能性的雙重特性。為此，需要對(duì)空心玻璃微珠進(jìn)行表面活化改性，從而提供可吸附功能材料的特定官能團(tuán)，為輕質(zhì)功能性復(fù)合材料的制備提供保障。
目前關(guān)于空心玻璃微珠的表面改性方法主要為硅烷偶聯(lián)劑改性、聚電解質(zhì)改性。采用硅烷偶聯(lián)劑改性所提供的電荷量有限，且改性常受到硅烷試劑官能團(tuán)種類的限制；聚電解質(zhì)改性的方法通常是將含相反電荷的聚電解質(zhì)與功能材料交替層層組裝沉積，但這種方法步驟繁瑣，周期長(zhǎng)，效率低。因而為提高空心玻璃微珠的表面活性，提高對(duì)功能物質(zhì)的吸附性，需要開發(fā)ー種空心玻璃微珠表面改性的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有的空心玻璃微珠表面活性低，功能性差的問(wèn)題，而提供ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法。本發(fā)明空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法按以下步驟進(jìn)行一、將Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到MPS改性的空心玻璃微珠；其中Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I : (I 5);ニ、將苯基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠；其中苯基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I (I 5);三、將步驟一得到的MPS改性的空心玻璃微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀和苯こ烯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 12h后,過(guò)濾,所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物；其中MPS改性的空心玻璃微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ;MPS改性的空心玻璃微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ;MPS改性的空心玻璃微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I. 5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與苯こ烯的用量比是I. 5g : (5 10mT,)；
四、將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在30 50°C、攪拌的條件下反應(yīng)4 10h，過(guò)濾，水洗至濾液為中性，將過(guò)濾所得固體產(chǎn)物冷凍干燥24 36h,得到表面含磺酸基團(tuán)的磺化改性空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的表面改性；五、將步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠加入到pH為3 5的鹽酸水溶液中，再加入Fe3O4懸浮液，室溫下攪拌4 8h，將上層漂浮物分離出來(lái)并在30 50°C下干燥，得到吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的功能化；其中，磺化改性空心玻璃微珠與Fe3O4懸浮液的用量比是I. Og (2. 7 8mL);磺化改性空心玻璃微珠與鹽酸水溶液的用量比是I. Og (40 70mL)。本發(fā)明的步驟三可以按以下步驟替換將步驟一得到的MPS改性的空心微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸 鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀、苯こ烯和ニこ烯基苯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 1 1后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物；其中MPS改性的空心微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ；MPS改性的空心微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ;MPS改性的空心微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I. 5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心微珠與苯こ烯的用量比是I. 5g (5 IOmL) ；MPS改性的空心微珠與ニこ烯基苯的用量比是I. 5g (I 3mL)。本發(fā)明提出了空心玻璃微珠表面改性的新方法，為空心玻璃微珠的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。本發(fā)明首先利用含苯基的硅烷偶聯(lián)劑或可與苯こ烯、ニこ烯基苯發(fā)生反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑改性空心玻璃微珠，使空心玻璃微珠表面接枝含苯環(huán)的改性層，再采用濃硫酸使苯基發(fā)生磺化反應(yīng)，最終在空心玻璃微珠表面衍生出磺酸基團(tuán)，利用磺酸基團(tuán)的強(qiáng)電荷吸附作用，誘導(dǎo)磁性四氧化三鐵在微珠表面吸附沉積。這種改性方法極大地改善了空心玻璃微珠與功能納米顆粒之間的界面相互作用，提高了空心玻璃微珠對(duì)功能材料的吸附能力，促進(jìn)空心玻璃微珠在輕質(zhì)功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明制備的功能化空心玻璃微珠用于輕質(zhì)功能材料領(lǐng)域。


圖I是實(shí)施例一步驟四得到的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠的掃描電鏡照片；圖2是實(shí)施例一步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠的紅外譜圖；圖3是實(shí)施例一步驟五得到的吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯改性空心玻璃微珠掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
之間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法按以下步驟進(jìn)行
一、將Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到MPS改性的空心玻璃微珠；其中Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I : (I 5);ニ、將苯基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠；其中苯基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I (I 5);三、將步驟一得到的MPS改性的空心玻璃微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀和苯こ烯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 12h后,過(guò)濾,所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物；
其中MPS改性的空心玻璃微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ;MPS改性的空心玻璃微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ;MPS改性的空心玻璃微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I. 5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與苯こ烯的用量比是I. 5g : (5 10mT,)；四、將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在30 50°C、攪拌的條件下反應(yīng)4 10h，過(guò)濾，水洗至濾液為中性，將過(guò)濾所得固體產(chǎn)物冷凍干燥24 36h,得到表面含磺酸基團(tuán)的磺化改性空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的表面改性；五、將步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠加入到pH為3 5的鹽酸水溶液中，再加入Fe3O4懸浮液，室溫下攪拌4 8h，將上層漂浮物分離出來(lái)并在30 50°C下干燥，得到吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的功能化；其中，磺化改性空心玻璃微珠與Fe3O4懸浮液的用量比是I. Og (2. 7 8mL);磺化改性空心玻璃微珠與鹽酸水溶液的用量比是I. Og (40 70mL)。本實(shí)施方式提出了空心玻璃微珠表面改性的新方法，為空心玻璃微珠的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。本實(shí)施方式首先利用含苯基的硅烷偶聯(lián)劑或可與苯こ烯、ニこ烯基苯發(fā)生反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑改性空心玻璃微珠，使空心玻璃微珠表面接枝含苯環(huán)的改性層，再采用濃硫酸使苯基發(fā)生磺化反應(yīng)，最終在空心玻璃微珠表面衍生出磺酸基團(tuán)，利用磺酸基團(tuán)的強(qiáng)電荷吸附作用，誘導(dǎo)磁性四氧化三鐵在微珠表面吸附沉積。這種改性方法極大地改善了空心玻璃微珠與功能納米顆粒之間的界面相互作用，提高了空心玻璃微珠對(duì)功能材料的吸附能力，促進(jìn)空心玻璃微珠在輕質(zhì)功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
ニ 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液中Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或ニ不同的是步驟ニ中苯基三甲氧基硅烷的こ醇溶液中苯基三甲氧基硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌4次，干燥28 32h，得到MPS改性的空心玻璃微珠。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟ニ中，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌4次，干燥28 32h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟三中，在氮?dú)鈿夥罩小囟葹?0 82°C的條件下反應(yīng)9 Ilh后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2次、再用去離子水洗滌I次后，冷凍干燥28 32h，得到中間產(chǎn)物。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟四中， 將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在溫度為35 45°C、攪拌的條件下反應(yīng)5 8h。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是；步驟四中，步驟三得到的中間產(chǎn)物與濃硫酸的用量比是I. 2g (50 80mL)。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟五中，磺化改性空心玻璃微珠與Fe3O4懸浮液的用量比是l.Og (3 5mL)。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟三按以下步驟替換將步驟一得到的MPS改性的空心微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀、苯こ烯和ニこ烯基苯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 1 1后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物；其中MPS改性的空心微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ；MPS改性的空心微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ;MPS改性的空心微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I. 5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心微珠與苯こ烯的用量比是I. 5g (5 IOmL) ；MPS改性的空心微珠與ニこ烯基苯的用量比是I. 5g (I 3mL)。本實(shí)施方式中空心玻璃微珠的粒徑范圍是20 70微米。本實(shí)施方式提出了空心玻璃微珠表面改性的新方法，為空心玻璃微珠的應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。本實(shí)施方式首先利用含苯基的硅烷偶聯(lián)劑或可與苯こ烯、ニこ烯基苯發(fā)生反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑改性空心玻璃微珠，使空心玻璃微珠表面接枝含苯環(huán)的改性層，再采用濃硫酸使苯基發(fā)生磺化反應(yīng)，最終在空心玻璃微珠表面衍生出磺酸基團(tuán)，利用磺酸基團(tuán)的強(qiáng)電荷吸附作用，誘導(dǎo)磁性四氧化三鐵在微珠表面吸附沉積。這種改性方法極大地改善了空心玻璃微珠與功能納米顆粒之間的界面相互作用，提高了空心玻璃微珠對(duì)功能材料的吸附能力，促進(jìn)空心玻璃微珠在輕質(zhì)功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
采用以下實(shí)施例和對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果實(shí)施例一本實(shí)施例空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法按以下步驟進(jìn)行一、將Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌3次，干燥24h，得到MPS改性的空心玻璃微珠；其中Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為1:3;ニ、將苯基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌4次，干燥24 36h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠；其中苯基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為1:3;三、將I. 5g步驟一得到的MPS改性的空心玻璃微珠分散于15mLこ醇中，攪拌下加入O. 04g十二燒基苯磺酸鈉、150mL去離子水、O. 2g過(guò)硫酸鉀、IOmL苯こ烯和3mL ニこ烯基苯，在氮?dú)鈿夥罩小?5°C的條件下反應(yīng)12h后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2次、再用去離子水洗滌I次后，冷凍干燥24h，得到中間產(chǎn)物；四、將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在50°C、攪拌的條件下反應(yīng)4h，過(guò)濾，水洗至濾液為中性，將過(guò)濾所得固體產(chǎn)物冷凍干燥24h，得到含磺酸基團(tuán)的磺化改性空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的表面改性；五、將I. 2g步驟四得到的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠加入到60mL pH為4的鹽酸水溶液中，再加入5mL Fe3O4懸浮液，室溫下攪拌4h，將上層漂浮物分離出來(lái)并在50°C下干燥，得到吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的功能化；實(shí)施例一步驟ー和步驟ニ中，空心玻璃微珠こ醇分散體系的制備方法是
首先通過(guò)分液漏斗將空心玻璃微珠用蒸餾水震蕩清洗，靜置一段時(shí)間后空心玻璃微珠上的雜質(zhì)顆粒沉淀至底部，分離除去雜質(zhì)，反復(fù)用蒸餾水清洗，直至下層無(wú)雜質(zhì)后，取出上層的空心玻璃微珠烘干。將烘干后的空心玻璃微珠加入到こ醇中，攪拌得到空心玻璃微珠こ醇分散體系，空心玻璃微珠與こ醇的用量比是2g IOOml0實(shí)施例一步驟五中，F(xiàn)e3O4懸浮液的制備方法是將IOOmL蒸餾水倒入三ロ瓶中，水浴加熱至80°C，通IOmin N2氣后加入5. 2gFeCl3 · 6H20 和 2. 5gFeCl2 · 4H20 攪拌 IOmin,再加入 2mol/L NaOH 溶液，將反應(yīng)液 pH 值調(diào)至11，將反應(yīng)置于80°C水浴中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌Ih后，用蒸餾水清洗至濾液pH約為中性，加入蒸懼水通氮?dú)獗Ｗo(hù)后，分散形成Fe3O4懸浮液，F(xiàn)e3O4懸浮液中，F(xiàn)e3O4與蒸懼水的質(zhì)量比是O. 05 I。對(duì)比試驗(yàn)ー將I. 2g空心玻璃微珠加入到60mL pH為4的鹽酸水溶液中，再加入5mL Fe3O4懸浮液，室溫下攪拌4h，將上層漂浮物分離出來(lái)并在50°C下干燥，得到吸附有磁性Fe3O4的空心玻璃微珠。對(duì)實(shí)施例ー和對(duì)比試驗(yàn)一所獲得的產(chǎn)物進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下圖I是實(shí)施例一步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，微珠表面覆蓋了ー層薄膜，說(shuō)明微珠表面已經(jīng)包覆了磺化聚苯こ烯。圖2是實(shí)施例一步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠的紅外譜圖，從圖中可以看出llOOcm'SOOcn^JTOcnr1為空心玻璃微珠的特征峰。除了微珠的特征吸收外，2922CHT1、1492cm^U452cm^\698cm^等特征峰均為聚苯こ烯特征峰，說(shuō)明磺化聚苯こ烯已經(jīng)成功地復(fù)合到了微珠上。圖3是實(shí)施例一步驟五得到的吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯改性空心玻璃微珠掃描電鏡照片；從圖中可以看出吸附磁性Fe3O4的微珠表面粗糙，直徑約為20 80um。通過(guò)掃描電鏡對(duì)實(shí)施例ー和對(duì)比試驗(yàn)一所得的產(chǎn)物進(jìn)行元素分析，結(jié)果如表I所示，對(duì)比試驗(yàn)一得到的吸附有磁性Fe3O4的空心玻璃微珠中鐵與微珠中硅元素的比例Fe Si為7. 17 43. 98，而實(shí)施例一得到的吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠中Fe Si為19. 37 42. 16，說(shuō)明經(jīng)磺化聚苯こ烯改性的空心玻璃微珠吸附Fe3O4的能カ更強(qiáng)，該發(fā)明提供的表面改性方法是ー種有效的方法，可大幅度提高空心玻璃微珠對(duì)功能物質(zhì)的吸附量。表IEDX分析測(cè)定樣品中的元素含量
權(quán)利要求
1.一種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法按以下步驟進(jìn)行 一、將Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到MPS改性的空心玻璃微珠；其中Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I : (I 5); ニ、將苯基三甲氧基硅烷的こ醇溶液滴加到空心玻璃微珠こ醇分散體系中，室溫下攪拌36 48h，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌2 4次，干燥24 36h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠；其中苯基三甲氧基硅烷與空心玻璃微珠的質(zhì)量比為I (I 5); 三、將步驟一得到的MPS改性的空心玻璃微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀和苯こ烯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 12h后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物； 其中MPS改性的空心玻璃微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ；MPS改性的空心玻璃微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ；MPS改性的空心玻璃微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I. 5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心玻璃微珠與苯こ烯的用量比是I.5g : (5 10mT,)； 四、將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在30 50°C、攪拌的條件下反應(yīng)4 10h，過(guò)濾，水洗至濾液為中性，將過(guò)濾所得固體產(chǎn)物冷凍干燥24 36h,得到表面含磺酸基團(tuán)的磺化改性空心玻璃微珠,完成空心玻璃微珠的表面改性； 五、將步驟四得到的磺化改性空心玻璃微珠加入到pH為3 5的鹽酸水溶液中，再加入Fe3O4懸浮液，室溫下攪拌4 8h，將上層漂浮物分離出來(lái)并在30 50°C下干燥，得到吸附有磁性Fe3O4的磺化聚苯こ烯空心玻璃微珠，完成空心玻璃微珠的功能化； 其中，磺化改性空心玻璃微珠與Fe3O4懸浮液的用量比是I. Og (2. 7 8mL);磺化改性空心玻璃微珠與鹽酸水溶液的用量比是I. Og (40 70mL)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟一中Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的こ醇溶液中Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟~■中苯基ニ甲氧基娃燒的こ醇溶液中苯基ニ甲氧基娃燒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟一中，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌4次，干燥28 32h，得到MPS改性的空心玻璃微珠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法,其特征在于步驟ニ中，將反應(yīng)后的空心玻璃微珠用こ醇洗滌4次，干燥28 32h，得到苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟三中，在氮?dú)鈿夥罩小囟葹?0 82°C的條件下反應(yīng)9 Ilh后，過(guò)濾，所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2次、再用去離子水洗滌I次后，冷凍干燥28 32h，得到中間產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法,其特征在于步驟四中，將步驟ニ得到的苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與步驟三得到的中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在溫度為35 45°C、攪拌的條件下反應(yīng)5 8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟四中，步驟三得到的中間產(chǎn)物與濃硫酸的用量比是I. 2g (50 80mL)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟五中，磺化改性空心玻璃微珠與Fe3O4懸浮液的用量比是l.Og (3 5mL)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，其特征在于步驟三按以下步驟替換 將步驟一得到的MPS改性的空心微珠分散于こ醇中，攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉、去離子水、過(guò)硫酸鉀、苯こ烯和ニこ烯基苯，在氮?dú)鈿夥罩小?5 85°C的條件下反應(yīng)8 12h后,過(guò)濾,所得產(chǎn)物用こ醇洗滌2 3次、再用去離子水洗滌I 3次后，冷凍干燥24 36h，得到中間產(chǎn)物； 其中MPS改性的空心微珠與こ醇的用量比是I. 5g (10 15mL) ；MPS改性的空心微珠與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比是I. 5g (O. 01 O. 04g) ；MPS改性的空心微珠與去離子水的用量比是I. 5g (100 150mL) ；MPS改性的空心微珠與過(guò)硫酸鉀的質(zhì)量比是I.5g (O. I O. 2g) ；MPS改性的空心微珠與苯こ烯的用量比是I. 5g (5 IOmL) ；MPS改性的空心微珠與ニこ烯基苯的用量比是I. 5g (I 3mL)。
全文摘要
一種空心玻璃微珠的表面改性及功能化的方法，它涉及空心玻璃微珠的改性及功能化方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有的空心玻璃微珠表面活性低，功能性差的問(wèn)題。制備方法分別制備MPS改性的空心玻璃微珠和苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠，進(jìn)一步處理MPS改性的空心玻璃微珠得到中間產(chǎn)物，將苯基三甲氧基硅烷改性的空心玻璃微珠與中間產(chǎn)物加入到濃硫酸中，在30～50℃、攪拌下反應(yīng)4～10h，得改性空心玻璃微珠；將改性空心玻璃微珠加入Fe3O4懸浮液，攪拌得功能化的空心玻璃微珠。本發(fā)明的改性方法改善了空心玻璃微珠與功能納米顆粒之間的界面相互作用，提高了空心玻璃微珠對(duì)功能材料的吸附能力。本發(fā)明所得材料用于輕質(zhì)功能材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09C3/12GK102675924SQ20121018278
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者呂通, 宋飛, 張春華, 張海礁, 徐慧芳, 陳秋陽(yáng), 韋華偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)