阅读说明：本技术 一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法 (Glass bottle cold end spraying liquid and preparation method thereof ) 是由 沈建兴 刘文蕾 王泰林 程传兵 庞庆乐 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法,该方法以不同浓度盐酸溶液辅助超声方法,对滑石构建不同剥离环境,剥离后的滑石用超纯水洗至中性后进行抽滤、干燥并保存,对得到的滑石样品其进行XRD、SEM、TEM测试,将干燥后的样品在水中分散至一定浓度,并加入偶联剂促进分散,最终获得均一稳定的滑石材料分散液。研究发现经盐酸溶液作用及超声后的滑石呈现出明显的薄层结构,具有更好的界面性能,剥离后的滑石材料所制成的分散液可用于玻璃瓶冷喷涂,能减小玻璃瓶瓶体之间相互碰撞、摩擦,增强玻璃瓶的耐磨性、润滑性。在玻璃瓶产品中,经过喷涂的玻璃瓶与未喷涂的玻璃瓶相比,出现划痕的玻璃瓶数量降低了56.1％-63％。(The invention relates to a cold end spraying liquid for a glass bottle and a preparation method thereof, wherein hydrochloric acid solutions with different concentrations are used for assisting an ultrasonic method to construct different stripping environments for talc, the stripped talc is washed to be neutral by ultrapure water, then is subjected to suction filtration, drying and storage, an obtained talc sample is subjected to XRD (X-ray diffraction), SEM (scanning Electron microscope) and TEM (transmission electron microscope) tests, the dried sample is dispersed in water to a certain concentration, and a coupling agent is added to promote dispersion, so that a uniform and stable talc material dispersion liquid is finally obtained. Researches find that the talc shows an obvious thin-layer structure after the action of the hydrochloric acid solution and the ultrasonic treatment and has better interface performance, and the dispersion liquid prepared from the peeled talc material can be used for cold spraying of glass bottles, so that the mutual collision and friction among the glass bottle bodies can be reduced, and the wear resistance and the lubricity of the glass bottles are enhanced. In the glass bottle product, the number of glass bottles with scratches was reduced by 56.1% -63% compared to the glass bottles without spraying.)

一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法,属于玻璃涂层技术领域。

背景技术

低维材料尤其是二维材料逐渐展现出自身的独特优势，因其在空间结构、界面性质等方面的优点，成为电光学、化学、磁学等领域的热门材料。而滑石作为一种硅酸盐矿物，因可广泛应用于造纸、橡胶填料、绝缘材料、化妆材料、光电及纳米复合材料等领域，受到了极大关注。滑石的化学组成为Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂，它本身具有典型的层状结构，属于一种插层化合物，且层内的离子呈中和价态，层间依靠较弱的范德华力作用，因此不牢固，这为实现层状滑石的剥离提供了可能。目前涉及滑石材料剥离的研究已有许多，因为滑石材料的层间存在可交换的阴阳离子，因此一些无机离子、有机分子以及离子型表面活性剂等可以通过与其发生离子交换作用，使得原材料的层间结构发生分离，达到剥离目的，利于改善材料性能。早期MankoAdachi—Pagaon等人以丁醇为特定溶剂，以十二烷基硫酸盐为表面活性剂，成功剥离了锌铝水滑石。经剥离得到的二维材料呈现出更薄的层状结构，具有更大的比表面积，其表面能、表面效应增强，同时还具有一些胶体的性质，在光学、热学、电化学等性能都有了极大改善，在薄膜、功能分子制备方面以及催化、吸附等多领域都有着广阔应用前景。本发明的目的在于将剥离材料制成分散液，应用于玻璃工业冷喷涂，实现在低成本条件下降低玻璃瓶碰撞的损伤，并增强玻璃瓶的强度。

发明内容

本发明提供了一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法，冷端喷涂液用于玻璃瓶在退火过程中的一种润滑剂，减小玻璃瓶瓶体之间相互碰撞、摩擦，增强玻璃瓶强度。在玻璃瓶产品中，经过喷涂的玻璃瓶与未喷涂的玻璃瓶相比，出现划痕的玻璃瓶数量降低了56.1％-63％。本发明技术方案如下：

一种玻璃瓶冷端喷涂液，其制备方法如下：

(1)将层状滑石粉末与强酸性溶液混合，辅以超声处理，滑石层结构内呈中性，层间依靠较弱的范德华力作用，因此容易剥离成为薄层结构；

(2)经过超声后的混合料取出后，用超纯水冲洗至中性；

(3)将中性混合料抽滤、干燥，向干燥后的样品中加入超纯水，滑石样品与超纯水的质量比为1:500–5000，最后加入十六烷基三甲基溴化铵作为偶联剂，按比例0.012-0.12mg/mL，即获得玻璃瓶冷端喷涂液。

进一步的，所述步骤(1)中层状滑石为Mg²⁺插层的含水镁质硅酸镁矿物；强酸性溶液为盐酸溶液，优选的，盐酸溶液浓度为0.2–1.0mol/L；超声时长为1–8小时。

进一步的，所述步骤(3)中将抽滤后的中性混合料在烘箱80℃下烘干8小时。

本发明中，通过XRD、SEM、TEM测试来对滑石的剥离情况进行表征；本发明还包括通过上述制备方法获得的玻璃瓶冷端喷涂液。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)滑石的化学组成为Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂，它本身具有典型的六方网状层结构，属于一种Mg²⁺插层化合物，层间依靠较弱的范德华力作用，因此不牢固，容易剥离成为薄层结构。

(2)以盐酸溶液作为层状滑石的剥离溶液，并辅以超声处理完成剥离，机械力结合化学法相比单一机械剥离具有简便易行、成本低且剥离效率高的优势。

(3)在不同浓度的盐酸溶液中，盐酸进入滑石硅氧层间，并与镁、铝等反应，在削弱硅氧层间的范德华力的基础上，借助超声增大层间距，最终实现剥离。

(4)该剥离方法所得的二维滑石材料与原滑石块体相比，具有更薄的片层，作为玻璃冷喷涂用材料具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本发明中滑石粉原料的SEM图片。

图2是本发明中实例1经剥离后滑石样品的SEM图片。

图3是本发明中实例2滑石剥离前后的XRD对比图。

图4是本发明中实例3滑石剥离后样品的TEM图像。

图5是本发明中实例4滑石剥离后样品的TEM图像。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本发明中滑石粉原料的SEM图片如图1所示，呈现出滑石典型的层结构。

实施例1：一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法

(1)称取5.0g层状滑石粉原料(层状滑石为Mg²⁺插层的含水镁质硅酸镁矿物)，取配好的浓度为0.2mol/L的盐酸溶液50ml于小烧杯中，将原料与盐酸混合，放入超声仪器中超声1小时(累计)；

(2)将超声后的混合样取出，用超纯水冲洗8次至中性；

(3)将中性溶液于抽滤装置中进行抽滤；

(4)抽滤后的样品于烘箱中80℃下烘干8小时；

(5)向干燥后的样品中加入超纯水，滑石样品与超纯水的质量比为1:1000，最后加入十六烷基三甲基溴化铵作为偶联剂，按比例0.02mg/mL，即获得玻璃瓶冷端喷涂液。

实施例1中经剥离后滑石样品的SEM图片如图2所示；可以看出本发明经盐酸溶液作用及超声后，成功将滑石剥离为更薄的层状结构，剥离后的滑石材料所制成的分散液用于玻璃瓶冷喷涂，可减少玻璃瓶间的摩擦划痕。

实施例2：一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法

(1)称取5.0g滑石粉原料，取配好的浓度为0.5mol/L的盐酸溶液50ml于小烧杯中，将原料与盐酸混合，放入超声仪器中超声2小时(累计)；

(2)将超声后的混合样取出，用超纯水冲洗6次至中性；

(3)将中性溶液于抽滤装置中进行抽滤；

(4)抽滤后的样品于烘箱中80℃下烘干8小时；

(5)向干燥后的样品中加入超纯水，滑石样品与超纯水的质量比为1:1500，最后加入十六烷基三甲基溴化铵作为偶联剂，按比例0.10mg/mL，即获得玻璃瓶冷端喷涂液。

实施例2中滑石剥离前后的XRD对比图如图3所示；可看出本发明层状滑石剥离前后的XRD曲线基本一致，且剥离后滑石的部分峰强度降低明显，说明剥离效果较好。

实施例3：一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法

(1)称取5.0g滑石粉原料，取配好的浓度为0.8mol/L的盐酸溶液50ml于小烧杯中，将原料与盐酸混合，放入超声仪器中超声4小时(累计)；

(2)将超声后的混合样取出，用超纯水冲洗7次至中性；

(3)将中性溶液于抽滤装置中进行抽滤；

(4)抽滤后的样品于烘箱中80℃下烘干8小时；

(5)向干燥后的样品中加入超纯水，滑石样品与超纯水的质量比为1:4000，最后加入十六烷基三甲基溴化铵作为偶联剂，按比例0.10mg/mL，即获得玻璃瓶冷端喷涂液。

实施例3中滑石剥离后样品的TEM图像如图4所示；清晰呈现出在盐酸溶液及超声作用后滑石粉的二维薄层，剥离后的滑石比表面积大，界面性能提高，用其制成玻璃瓶冷端喷涂液可有效提高玻璃的表面润滑性及光亮度。

实施例4：一种玻璃瓶冷端喷涂液及其制备方法

(1)称取5.0g滑石粉原料，取配好的浓度为1mol/L的盐酸溶液50ml于小烧杯中，将原料与盐酸混合，放入超声仪器中超声6小时(累计)；

(2)将超声后的混合样取出，用超纯水冲洗9次至中性；

(3)将中性溶液于抽滤装置中进行抽滤；

(4)抽滤后的样品于烘箱中80℃下烘干8小时；

(5)向干燥后的样品中加入超纯水，滑石样品与超纯水的质量比为1:3000，最后加入十六烷基三甲基溴化铵作为偶联剂，按比例0.10mg/mL，即获得玻璃瓶冷端喷涂液。

实施例4中滑石剥离后样品的TEM图像如图5所示；可以看到剥离后滑石的薄层结构更为明显，用该滑石粉材料制成冷端喷涂液，起到润滑作用，有效提高玻璃瓶的抗磨损性，减少玻璃裂纹。