一种玻璃硅核壳化工艺

摘要

本发明公开了一种玻璃硅核壳化工艺，所述工艺是利用普氮作载气，使硅烷与悬浮流动的玻璃颗粒充分混合、接触，并一起进入高温区；在高温区硅烷分解成活性较大的原子硅，沉积在玻璃颗粒表面，从而形成高熔点的硅核壳化结构。用本发明所述工艺对玻璃颗粒表面硅核壳化预处理后，可以使其和铝取得较好的界面效应和浸润性，能满足制备玻璃/铝基复合材料要求，填补了现有技术的空白。

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃颗粒表面预处理方法，具体说，是涉及一种玻璃硅核壳化工艺。

背景技术

众所周知：铝韧性好但硬度低，玻璃硬度高但具有脆性，如果将两者结合制成玻璃/铝基复合材料，其中玻璃既是分散相又是增强相，则能使两者性能扬长避短：既能保留铝韧性好的优点，又能克服铝硬度低的缺点；既能保留玻璃硬度高的优点，又能克服玻璃脆性的缺点，可以代替木材、钢材、塑料，得到广泛应用。尤其是：目前废铝制品已形成庞大的污染源，给环境保护带来很大困难；另外，废玻璃制品占居民垃圾的比例也不容忽视，处理不当不但会伤害人畜，也是极大的资源浪费。如果将废铝和废玻璃制成玻璃/铝基复合材料，则可以解决两大难题，使这两类再生资源的价值倍增，具有明显的社会、经济、环境三大效益。但玻璃和铝属于不浸润体系，要改善两者的浸润性、取得较好的界面效应以制取玻璃/铝基复合材料，必须对玻璃颗粒表面进行预处理。如何对玻璃颗粒表面进行预处理，能使其与铝之间有良好的浸润性，目前还未见有关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃硅核壳化工艺，以对玻璃颗粒表面进行预处理，使其与铝之间有良好的浸润性，满足制备玻璃/铝基复合材料要求，填补现有技术的空白。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供的玻璃硅核壳化工艺包括以下步骤：

1)将玻璃颗粒放入硅核壳化设备中，由下向上通入氮气，调节氮气流量，使玻璃颗粒呈悬浮流动状态；

2)将硅烷从下部通入，控制通入速率为10～100l/s，以使其在低温区能与悬浮流动的玻璃颗粒充分混合、接触；

3)继续通入氮气，使玻璃颗粒与硅烷一起进入高温区；

4)在高温区保温反应1～30分钟，即形成玻璃硅核壳化结构。

所述硅烷为5％SiH₄，由N₂稀释而成，所述百分比为体积分数。

所述玻璃颗粒可由废玻璃经清洗、晒干、球磨、筛分制得，所述废玻璃来源于生活废弃物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑废弃物中的玻璃门窗。

本发明提供的玻璃硅核壳化工艺，是利用普氮作载气，使硅烷与悬浮流动的玻璃颗粒充分混合、接触，并一起进入高温区；在高温区硅烷分解成活性较大的原子硅，沉积在玻璃颗粒表面，从而形成高熔点的硅核壳化结构。用本发明所述工艺对玻璃颗粒表面硅核壳化预处理后，可以使其和铝取得较好的界面效应和浸润性，能满足制备玻璃/铝基复合材料要求，填补了现有技术的空白。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：

实施例1

本实施例提供的玻璃硅核壳化工艺包括以下步骤：

1)将玻璃颗粒放入硅核壳化设备中，由下向上通入氮气，调节氮气流量，使玻璃颗粒呈悬浮流动状态；

2)将硅烷从下部通入，控制通入速率为10～100l/s，以使其在低温区能与悬浮流动的玻璃颗粒充分混合、接触；

3)继续通入氮气，使玻璃颗粒与硅烷一起进入高温区；

4)在高温区保温反应1～30分钟，即形成玻璃硅核壳化结构，在玻璃颗粒表面包裹上了一层硅。

所述硅烷为5％SiH₄，由N₂稀释而成，所述百分比为体积分数。

经化学分析可知：硅核壳化玻璃的硅含量达36.44Wt％，而普通玻璃硅含量为17.31Wt％。

实施例2

本实施例提供的玻璃硅核壳化工艺中的玻璃颗粒由废玻璃经清洗、晒干、球磨、筛分制得，所述废玻璃来源于生活废弃物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑废弃物中的玻璃门窗，其余内容与实施例1相同。