一種干涉彩色玻璃微珠及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種干涉彩色玻璃微珠及其制備方法。其特征在于：包括球形的普通無色玻璃基質(zhì)和依次包覆在其外表面的金屬氧化物涂層，所述金屬氧化物涂層為一層或多層，所述各層金屬氧化物涂層的厚度滿足下述公式：2nd+1/2λ=kλ，其中n為金屬氧化物的折射率；d為涂層的厚度；λ為干涉相長光波波長，取值為350～770nm；k取值為除0以為的自然數(shù)。該干涉彩色玻璃微珠外表面的金屬氧化物涂層光滑致密，反射性能好，顏色多樣可調(diào)；制備工藝簡單，便于推廣應用。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及，屬玻璃微珠領域。
技術介紹
玻璃微球廣泛的應用于道路交通標牌、廣告牌、屏幕、反射隔熱涂料等領域。目前反射玻璃微珠只有白色和銀灰色兩種，如果實際的應用中需要有其它顏色，則或需要添加各種顏色的薄膜或顏料，而這樣會大大降低其反射效果，或采用有色玻璃制備，而采用該方法制備的玻璃珠反射效果差，且通常只用于裝飾領域，較少用于反射領域
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有產(chǎn)品的不足而提供一種反射性能好，顏色多變、可調(diào)的干涉彩色玻璃微珠及其制備方法。一種干涉彩色玻璃微珠，包括球形的普通無色玻璃基質(zhì)和依次包覆在其外表面的金屬氧化物涂層，所述金屬氧化物涂層為一層或多層，所述各層金屬氧化物涂層的厚度滿足下述公式2nd+l/2 A =k入 其中n為金屬氧化物的折射率；d為涂層的厚度； 入為干涉相長光波波長，取值為350 770nm ； k取值為除0以為的自然數(shù)。干涉相長光波波長在可見光范圍內(nèi)反映的就是光的顏色。按上述方案，所述的k優(yōu)選取值為1-3。按上述方案，所述的金屬氧化物涂層中的金屬氧化物選自二氧化鈦、氧化鐵、氧化錯、氧化娃、氧化鈷、氧化鉻、氧化鎳、氧化招、氧化fL、氧化鑰、氧化猛等。按上述方案，所述的干涉彩色玻璃微珠的直徑為一種干涉彩色玻璃微珠的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (a)將普通無色玻璃微珠經(jīng)前處理后置于水中，攪拌使其懸浮，然后根據(jù)與待包覆的金屬氧化物相應的金屬鹽水解時的PH要求，調(diào)節(jié)體系的pH至設定范圍，再在攪拌的狀態(tài)下于20-70°C滴加相應的水溶性金屬鹽溶液，同時通過相應酸堿度調(diào)節(jié)使體系pH值穩(wěn)定在前述PH設定范圍，而使金屬鹽不斷水解為金屬氧化物或金屬氫氧化物，并均勻地包覆在玻璃微珠的表面，最后在當該包覆層達到設定厚度、呈現(xiàn)預定色彩后，停止包覆； 所述待包覆的金屬氧化物涂層為多層時，待第一種金屬的氧化物或金屬氫氧化物包覆在玻璃微珠表面后，再滴加其他各金屬氧化物相應的水溶性金屬鹽溶液并相應調(diào)控水解時體系的pH值而進行依次包覆； (b)過濾、洗滌，干燥； (c)煅燒，自然冷卻后即可得表面包覆有光滑致密金屬氧化物涂層的干涉彩色玻璃微珠。按上述方案，所述前處理包括水洗、堿洗或酸洗步驟。按上述方案，所述水溶性金屬鹽溶液的濃度為10-100g/L，滴加速率為10-50mL/h0按上述方案，所述的金屬氧化物選自二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋯、二氧化硅、氧化鈷、氧化鉻、氧化鎳、氧化招、氧化fL、氧化鑰、氧化猛等。按上述方案，如包覆的金屬氧化物是二氧化鈦，所用水溶性鹽是四氯化鈦；如包覆的金屬氧化物是氧化鐵，所用水溶性鹽是三氯化鐵；如包覆的金屬氧化物是氧化鋯，所用水溶性鹽是氯氧化鋯；如包覆的金屬氧化物是二氧化硅，所用水溶性鹽是硅酸鈉；如包覆的 金屬氧化物是氧化鈷，所用水溶性鹽是氯化鈷；如包覆的金屬氧化物是氧化鉻，所用水溶性 鹽是氯化鉻；如包覆的金屬氧化物是氧化鎳，所用水溶性鹽是氯化鎳或硫酸鎳；如包覆的金屬氧化物是氧化鋁，所用水溶性鹽是氯化鋁或硫酸鋁；如包覆的金屬氧化物是氧化釩，所用水溶性鹽是偏釩酸鈉；如包覆的金屬氧化物是氧化鑰，所用水溶性鹽是鑰酸鈉；如包覆的金屬氧化物是氧化錳，所用水溶性鹽是氯化錳或硫酸錳。按上述方案，所述待包覆的金屬氧化物為TiO2時，在滴加其相應的水溶性金屬鹽溶液進行涂覆之前，根據(jù)SnCl4水解時的pH要求，調(diào)節(jié)體系的pH至設定范圍，在攪拌的狀態(tài)下滴加SnCl4溶液以在玻璃微珠外預先包覆一層SnO2晶型促進劑。按上述方案，所述SnCl4以SnO2計量，所述鈦的水溶性金屬鹽以TiO2計量，SnCl4的加入量為鈦的水溶性金屬鹽摩爾量的1%_10%。按上述方案，所述步驟(b)的干燥溫度為50-200°C。按上述方案，所述的煅燒溫度為200-800°C，煅燒時間為20-100min。所述煅燒溫度和煅燒時間可根據(jù)基質(zhì)表面包覆的涂層為該金屬的氧化物還是氫氧化物，及預獲得何種晶型的金屬氧化物而進行選擇。本專利技術通過水解制備金屬氧化物或金屬氫氧化物納米顆粒，并使該納米顆粒均勻地包覆于玻璃微球的表面，再經(jīng)后處理而獲得的表面包覆金屬氧化物涂層的彩色玻璃微珠，表面光滑致密，反射性能好，不僅沒有降低反射光的亮度，反而增加了玻璃微珠對光的反射性能。另外，通過包覆不同的金屬氧化物涂層，并控制涂層厚度，可以制備出多種顏色可調(diào)的彩色玻璃微珠。本專利技術的原理具體說明如下 以金屬氧化物涂層為單層為例如圖I所示，當入射光照射到玻璃微珠表面時，一部分被玻璃微珠表面包覆層反射(Rl)，另一部分透過包覆層，在玻璃微珠表面反射(R2)。由于包覆層有不同于空氣的折射率，所以這兩束光有一定的相位差，而且是同一束光產(chǎn)生的頻率相同，因而相互之間產(chǎn)生了干涉，最終表現(xiàn)出干涉色的色彩。并且通過包覆不同折射率的金屬氧化物或包覆不同的涂層厚度，可達到制備多種顏色的彩色玻璃微珠的目的。且為多層涂覆時，該玻璃微珠還會隨觀察角度的不同觀察到的顏色不同。本專利技術的有益效果 該干涉彩色玻璃微珠外表面的金屬氧化物涂層光滑致密，反射性能好，顏色多樣可調(diào)； 制備工藝簡單，便于推廣應用。附圖說明圖I是實施例I制得的銀白色玻璃微珠和普通玻璃微珠積分球光漫反射圖譜。圖2是實施例I制得的銀白色玻璃微珠和普通玻璃微珠表面的掃描電鏡圖對比； 圖3為本專利技術的彩色玻璃微珠顯色原理圖。圖中1為入射光；R1為包覆層反射光；R2為玻璃微珠表面反射光；d為包覆層的物理厚度。··具體實施例方式為了進一步說明本專利技術的
技術實現(xiàn)思路
，以下結合實施例對本專利技術的
技術實現(xiàn)思路
進行進一步地描述。·實施例I 稱取IOg玻璃微珠到250ml三口燒瓶中，加入200ml去離子水，攪拌水洗10分鐘，靜置片刻倒去上層液體，重復上述步驟兩次，水洗完畢。接著加入80ml去離子水，用NaOH調(diào)節(jié)PH值到9，攪拌10分鐘，靜置片刻倒去上層液體，堿洗完畢。加入80ml去離子水，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值到2. 5，攪拌10分鐘。將溶液加熱到60°C，以0. 3ml/min的速度滴加100g/L的TiCl4溶液，同時滴加質(zhì)量百分比為10%的NaOH溶液以將體系pH調(diào)節(jié)穩(wěn)定在2. 5，當所得產(chǎn)物呈現(xiàn)出銀白色時停止滴加TiCl4溶液和NaOH堿溶液。過濾出固體產(chǎn)物，用去離子水洗滌干凈，用150°C烘干，然后放入馬弗爐中，加熱到650°C，焙燒30分鐘，在爐內(nèi)自然冷卻得到銀白色有光澤玻璃微珠。將制得的銀白色玻璃微珠和未包覆TiO2干涉層的玻璃微珠用紫外/可見光分光光度儀分析其對光的反射性能，見圖1，由圖I可以看出銀白色玻璃微珠在可見光和紅外光區(qū)域的反射性能要遠遠好于普通玻璃微珠。該銀白色玻璃微珠紫外光區(qū)反射性能下降，是由于其TiO2干涉層對紫外光的吸收很強而使對紫外光的反射性能有所下降。圖2是銀白色玻璃微珠和普通玻璃微珠表面的掃描電鏡圖對比；由圖2可以看出包覆了干涉層后玻璃微珠的表面更光滑、平整，而更有利于光的反射。實施例2 稱取IOg玻璃微珠到250ml三口燒瓶中，加入200ml去離子水，攪拌水洗10分鐘，靜置片刻倒去上層液體，重復上述步驟兩次，水洗完畢。向燒瓶中加入80ml去離子水，用NaOH調(diào)節(jié)PH值到9攪拌10分鐘，靜置片刻倒去上層液體，堿洗完畢。加入80ml去離子水，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值到2. 5攪拌10分鐘。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種干涉彩色玻璃微珠，其特征在于：包括球形的普通無色玻璃基質(zhì)和依次包覆在其外表面的金屬氧化物涂層，所述金屬氧化物涂層為一層或多層，所述各層金屬氧化物涂層的厚度滿足下述公式：2nd+1/2λ?=kλ其中n為金屬氧化物的折射率；????d為涂層的厚度；????λ為干涉相長光波波長，取值為350～770nm；????k取值為除0以為的自然數(shù)。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張智，徐洪濤，胡愛紅，
申請(專利權)人：湖北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：