CN114920462A - 一种具有磁力吸附效果的玻璃砖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有磁力吸附效果的玻璃砖及其制备方法，涉及建筑装饰材料技术领域。本发明使用球形聚甲基丙烯酸甲酯为模板，与三维氧化石墨烯颗粒混合，得预处理颗粒；依次用聚苯胺和三氯甲烷对预处理颗粒处理，加水合肼反应后，得三维石墨烯空心球；将玻璃砂酸浸后浸入六水氯化铁中，加碱液使沉淀沉积在砂粒表面，得预处理玻璃砂，洗净后进行二次沉淀，焙烧后得改性玻璃砂，将改性玻璃砂制成凝胶填充在三维石墨烯空心球中，得改性石墨烯空心球；将改性石墨烯空心球投到熔融的玻璃中，分散均匀后进行压制，冷却后得具有磁力吸附效果的玻璃砖。本发明制备的具有磁力吸附效果的玻璃砖不仅具有磁吸效果，还具有优异的抗压能力和使用寿命。

Description

一种具有磁力吸附效果的玻璃砖

技术领域

本发明涉及建筑装饰材料技术领域，具体为一种具有磁力吸附效果的玻璃砖。

背景技术

具有磁力吸附效果的玻璃砖从高温熔融态液体到固体的转变时快速降温，冷却速率急剧加快，降温过程时间极短，使其高温熔融液体中的原子没有足够长的时间运动排列，仍然保持液态时的混乱结构，结晶性受到了抑制，最终凝固形成非晶体。

目前市场上所流通的装饰用玻璃砖，在机械性能和抗压能力上都有所欠缺，这就导致了玻璃砖在收到重压，或者磕碰时容易碎裂，导致不美观的同时，为日常生活埋下了安全隐患，本发明制备的玻璃砖与传统玻璃砖相比，在具有特殊物理特性和机械性能的同时，玻璃砖的抗压性能大大提高，并且实现了玻璃砖的磁力吸附效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有磁力吸附效果的玻璃砖及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法，其特征在于，制备具有磁力吸附效果的玻璃砖的工艺流程为：

三维网状氧化石墨烯海绵的制备、三维氧化石墨烯颗粒的制备、三维石墨烯空心球的制备、预处理玻璃砂制备、预改性玻璃砂制备、改性玻璃砂制备、改性石墨烯空心球的制备、具有磁力吸附效果的玻璃砖制备。

进一步的，所述一种具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）将氧化石墨烯制备成浓度为20mg/ml的石墨烯分散液一，超声分散均匀，稀释成浓度为10mg/ml的分散液二，将分散液二倒入冻干模具中，先将冷冻干燥机调成冷冻模式，降温冷冻后，再将冷冻干燥机调节成干燥模式，进行抽真空，设置真空度为1pa，再对模具进行加热，保温一段时间，冷却后得到三维网状氧化石墨烯海绵；

（2）使用星型球磨机对三维网状氧化石墨烯海绵进行球磨，球料比为5:3，制得三维氧化石墨烯颗粒；球磨时助磨溶剂是质量分数为22%的丙酮溶液，三维网状氧化石墨烯海绵与丙酮溶液的质量比为1：0.4；球磨后三维氧化石墨烯颗粒的粒径为700~800nm；

（3）将球形聚甲基丙烯酸甲酯分散在去离子水中，加入三维氧化石墨烯颗粒后转移至磁力搅拌器上搅拌1~2h后，进行抽滤，55℃暖风干燥至恒重后得到预处理颗粒；使用质量分数为37%的聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液对预处理颗粒进行浸泡，55℃暖风干燥至恒重后得到物料a；将物料a浸泡在90℃，浓度为3mol/L的盐酸溶液中，放置磁力搅拌器上搅拌3~5min后，使用去离子水进行洗涤，直至洗涤液呈中性，干燥后得到物料b；将物料b分散在去离子水中，在磁力搅拌条件下加入水合肼，搅拌反应，直至反应体系上层液澄清时反应结束，将产物使用去离子水清洗至洗涤液呈中性，-35℃冷冻干燥后制得三维石墨烯空心球；

（4）使用筛网筛出0.5~1mm的玻璃砂，使用去离子水清洗干净后，在浓度为1mol/L的盐酸溶液中浸泡20~24h后取出，使用去离子水清洗至洗涤溶液呈中性，放入烘箱中烘干，自然冷却至室温后得到物料c；将物料c浸入质量分数为45%的六水氯化铁溶液中，升高温度后加入浓度为1.7mol/L的氢氧化钠溶液，在保持温度的条件下搅拌反应10~20min，然后进行初次沉淀3~4h，将沉淀物取出，使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预处理玻璃砂；

（5）将预处理玻璃砂进行二次沉淀，沉淀结束后使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预改性玻璃砂；

（6）将预改性玻璃砂放入坩埚中，再移入马弗炉中焙烧2~3h，然后将产物冷却至室温，得到改性玻璃砂；

（7）使用球磨机将改性玻璃砂粉碎至0.01~0.05后，得到物料d；将物料d置于烧瓶中，加入乙二醇独甲醚后得到混合溶液，使用恒温搅拌器在60~70℃下搅拌30~40min，然后加入乙醇胺，持续搅拌1~2h后得到清液，将清液在室温下陈化20~24h后得到玻璃砂凝胶；将三维石墨烯空心球放入模具中，倒入玻璃砂凝胶，封闭模具并对内部进行加压，在压力的作用下填充三维石墨烯空心球至饱和状态，50℃热风固化后得到改性石墨烯空心球；

（8）将石英玻璃加热熔融后，将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，多次翻揉将改性石墨烯空心球分散均匀，得到物料e；将物料e进行压制、成型、冷却固化后，得到具有磁力吸附效果的玻璃砖。

进一步的，上述步骤（1）中，降温到-45℃，冷冻时间为4~5h；控制升温速率为1℃/h，升温至30℃，保温时间为24h。

进一步的，上述步骤（3）中，球形聚甲基丙烯酸甲酯、去离子水与三维氧化石墨烯颗粒的质量比为1：4：2.7~1：4：3，三次磁力搅拌的速度均为800r/min；干燥时间均为20~30min；预处理颗粒与聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液的质量比为1：4；物料a与盐酸溶液的质量比为1：4；物料b、去离子水与水合肼的质量比为1：3：0.6。

进一步的，上述步骤（4）中，玻璃砂与盐酸溶液的质量比为1：3；烘干温度为100~110℃；物料c、六水氯化铁与氢氧化钠溶液质量比为1：2.4：0.7，升高温度至80℃，搅拌速度为800r/min；干燥方法为45℃暖风干燥，干燥时间为1~2h。

进一步的，上述步骤（5）中，二次沉淀时，预处理玻璃砂、六水氯化铁溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：2：0.5，沉淀条件与初次沉淀时一致。

进一步的，上述步骤（6）中，焙烧时温度为450~500℃；冷却方法为急冷法，以-30℃的乙醇溶液作为冷却液。

进一步的，上述步骤（7）中，物料d、乙二醇独甲醚与乙醇胺的质量比为1.5：1.2：1.2；搅拌速度为500r/min；三维石墨烯空心球与玻璃砂凝胶的质量比为1：2.3，压力为2MPa。

进一步的，上述步骤（8）中，石英玻璃加热温度为1600℃；改性石墨烯空心球与石英玻璃的质量比为1：1.2；冷却方法采取风冷方法，制冷量为770 kW。

进一步的，所述具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法制得的具有磁力吸附效果的玻璃砖，包括以下重量份数的原料：100~150份三维石墨烯空心球、70~90份改性石墨烯空心球、84~108份石英玻璃；所述三维石墨烯空心球为三维网状氧化石墨烯海绵与球形聚甲基丙烯酸甲酯经过工艺处理制得；所述改性石墨烯空心球为三维石墨烯空心球与玻璃砂通过工艺处理制得。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明使用冷冻干燥法制备三维网状氧化石墨烯海绵，粉碎后得到三维氧化石墨烯颗粒；使用球形聚甲基丙烯酸甲酯作为模板，与三维氧化石墨烯颗粒混合后，三维氧化石墨烯颗粒包覆在聚甲基丙烯酸甲酯表面，得到预处理颗粒；依次使用聚苯胺和三氯甲烷对预处理颗粒进行处理后，加入水合肼将氧化石墨烯还原成石墨烯，制得三维石墨烯空心球；用三维氧化石墨烯制备三维石墨烯空心微球，三维立体状的氧化石墨烯结构更加稳固，同时三维氧化石墨烯的比表面积大，与填料的接触更充分，有利于增加玻璃砖的力学性能和抗压性能；球形聚甲基丙烯酸甲酯与三维氧化石墨烯颗粒混合后，带正电的聚甲基丙烯酸甲酯与带负电的三维氧化石墨烯颗粒吸附在一起，有效增加了聚甲基丙烯酸甲酯与三维氧化石墨烯颗粒在体系中的分散性；聚苯胺的处理使得三维氧化石墨烯自粘黏，维持三维氧化石墨烯的形貌，三氯甲烷将聚甲基丙烯酸甲酯刻蚀掉以后，形成三维氧化石墨烯空心球；空心的三维石墨烯球在玻璃砖体系中可以增加玻璃砖的力学性能，有效分担玻璃砖在服役时受到的压力和剪切力，并将受到的过大压力分摊在空心球表面并将其弱化，增加玻璃砖的使用寿命和抗压能力。

使用盐酸对玻璃砂进行表面处理，然后浸入六水氯化铁溶液中，升温后加入碱液，搅拌反应后静置，进行初次沉淀，使得铁氧化物沉淀在砂粒表面，得到预处理玻璃砂；取出预处理玻璃砂用去离子水洗净后，进行二次沉淀，得到预改性玻璃砂；将预改性玻璃砂放入马弗炉中进行焙烧后，得到改性玻璃砂；将改性玻璃砂粉碎之后制成凝胶，填充至三维石墨烯空心球中，得到改性石墨烯空心球；将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，分散均匀后进行压制，冷却后得到具有磁力吸附效果的玻璃砖；盐酸酸浸使得玻璃砂表面的化学活性增强，浸入六水氯化铁中后，浓碱使得铁掉落下来，沉积到玻璃砂表面，二次沉淀增加铁含量；改性玻璃砂填充在三维石墨烯空心球中，将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，高温下，改性石墨烯空心球中的玻璃砂被熔融软化粘黏在一起，形成一个大颗粒玻璃砂球体，在支撑石墨烯空心球形状的同时，可以承担玻璃砖所受到的应力和剪切力，增加玻璃砖的使用寿命和抗压能力；并且氢氧化铁受热变成氧化铁，并被高温所熔融，在空心微球内部相互连接，沿着三维石墨烯球的支撑点形成一个铁质空心球；大量的空心微球相互挨在一起，可以将玻璃砖受到的压力和剪切力，在逐层传递的同时逐层化解，防止玻璃砖在受到压力时破碎，并且铁元素的存在使得玻璃砖具有磁力吸附效果，同时增加玻璃砖的使用寿命和抗压能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的具有磁力吸附效果的玻璃砖的各指标测试方法如下：

耐冲击性能：测试实施例1、实施例2与对比例1组分所得的具有磁力吸附效果的玻璃砖的耐冲击性能，将直径为6cm的弹体小球以100m/s的速度垂直正撞实施例1、实施例2与对比例1组分所得的具有磁力吸附效果的玻璃砖，计算具有磁力吸附效果的玻璃砖的破损程度，破损程度越低，表明具有磁力吸附效果的玻璃砖的耐冲击性能越好。

磁吸性能：磁屑放置在水平桌面上，将实施例1、实施例2与对比例2组分所得的具有磁力吸附效果的玻璃砖悬吊起来，摆动玻璃砖，使得玻璃站在摆动时经过磁屑上方3cm处，若是玻璃砖上吸有磁屑说明玻璃砖具有磁力吸附效果，反之则不具备磁力吸附效果。

实施例1

一种具有磁力吸附效果的玻璃砖，按重量份数计，主要包括：100份三维石墨烯空心球、70份改性石墨烯空心球、84份石英玻璃。

一种具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法，所述具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法为：

（1）将氧化石墨烯制备成浓度为20mg/ml的石墨烯分散液一，超声分散均匀，稀释成浓度为10mg/ml的分散液二，将分散液二倒入冻干模具中，先将冷冻干燥机调成冷冻模式，降温冷冻后，再将冷冻干燥机调节成干燥模式，进行抽真空，设置真空度为1pa，再对模具进行加热，保温一段时间，冷却后得到三维网状氧化石墨烯海绵；其中降温到-45℃，冷冻时间为4h；控制升温速率为1℃/h，升温至30℃，保温时间为24h；

（2）使用星型球磨机对三维网状氧化石墨烯海绵进行球磨，球料比为5:3，制得三维氧化石墨烯颗粒；球磨时助磨溶剂是质量分数为22%的丙酮溶液，三维网状氧化石墨烯海绵与丙酮溶液的质量比为1：0.4；球磨后三维氧化石墨烯颗粒的粒径为700nm；

（3）将球形聚甲基丙烯酸甲酯分散在去离子水中，加入三维氧化石墨烯颗粒后转移至磁力搅拌器上搅拌1h后，进行抽滤，55℃暖风干燥至恒重后得到预处理颗粒；使用质量分数为37%的聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液对预处理颗粒进行浸泡，55℃暖风干燥至恒重后得到物料a；将物料a浸泡在90℃，浓度为3mol/L的盐酸溶液中，放置磁力搅拌器上搅拌3min后，使用去离子水进行洗涤，直至洗涤液呈中性，干燥后得到物料b；将物料b分散在去离子水中，在磁力搅拌条件下加入水合肼，搅拌反应，直至反应体系上层液澄清时反应结束，将产物使用去离子水清洗至洗涤液呈中性，-35℃冷冻干燥后制得三维石墨烯空心球；其中球形聚甲基丙烯酸甲酯、去离子水与三维氧化石墨烯颗粒的质量比为1：4：2.7，三次磁力搅拌的速度均为800r/min；干燥时间均为20min；预处理颗粒与聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液的质量比为1：4；物料a与盐酸溶液的质量比为1：4；物料b、去离子水与水合肼的质量比为1：3：0.6；

（4）使用筛网筛出0.5mm的玻璃砂，使用去离子水清洗干净后，在浓度为1mol/L的盐酸溶液中浸泡20h后取出，使用去离子水清洗至洗涤溶液呈中性，放入烘箱中烘干，自然冷却至室温后得到物料c；将物料c浸入质量分数为45%的六水氯化铁溶液中，升高温度后加入浓度为1.7mol/L的氢氧化钠溶液，在保持温度的条件下搅拌反应10min，然后进行初次沉淀3h，将沉淀物取出，使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预处理玻璃砂；其中玻璃砂与盐酸溶液的质量比为1：3；烘干温度为100℃；物料c、六水氯化铁与氢氧化钠溶液的质量比为1：2.4：0.7，升高温度至80℃，搅拌速度为800r/min；干燥方法为45℃暖风干燥，干燥时间为1h；

（5）将预处理玻璃砂进行二次沉淀，沉淀结束后使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预改性玻璃砂；其中二次沉淀时，预处理玻璃砂、六水氯化铁溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：2：0.5，沉淀条件与初次沉淀时一致；

（6）将预改性玻璃砂放入坩埚中，再移入马弗炉中焙烧2h，然后将产物冷却至室温，得到改性玻璃砂；其中焙烧时温度为450℃，冷却方法为急冷法，以-30℃的乙醇溶液作为冷却液

（7）使用球磨机将改性玻璃砂粉碎至0.01后，得到物料d；将物料d置于烧瓶中，加入乙二醇独甲醚后得到混合溶液，使用恒温搅拌器在60℃下搅拌30min，然后加入乙醇胺，持续搅拌1h后得到清液，将清液在室温下陈化20h后得到玻璃砂凝胶；将三维石墨烯空心球放入模具中，倒入玻璃砂凝胶，封闭模具并对内部进行加压，在压力的作用下填充三维石墨烯空心球至饱和状态，50℃热风固化后得到改性石墨烯空心球；其中物料d、乙二醇独甲醚与乙醇胺的质量比为1.5：1.2：1.2；搅拌速度为500r/min；三维石墨烯空心球与玻璃砂凝胶的质量比为1：2.3，压力为2MPa；

（8）将石英玻璃加热熔融后，将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，多次翻揉将改性石墨烯空心球分散均匀，得到物料e；将物料e进行压制、成型、冷却固化后，得到具有磁力吸附效果的玻璃砖；其中石英玻璃加热温度为1600℃；改性石墨烯空心球与石英玻璃的质量比为1：1.2；冷却方法采取风冷方法，制冷量为770 kW。

实施例2

一种具有磁力吸附效果的玻璃砖，按重量份数计，主要包括：150份三维石墨烯空心球、90份改性石墨烯空心球、108份石英玻璃。

一种具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法，所述具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法为：

（1）将氧化石墨烯制备成浓度为20mg/ml的石墨烯分散液一，超声分散均匀，稀释成浓度为10mg/ml的分散液二，将分散液二倒入冻干模具中，先将冷冻干燥机调成冷冻模式，降温冷冻后，再将冷冻干燥机调节成干燥模式，进行抽真空，设置真空度为1pa，再对模具进行加热，保温一段时间，冷却后得到三维网状氧化石墨烯海绵；其中降温到-45℃，冷冻时间为5h；控制升温速率为1℃/h，升温至30℃，保温时间为24h；

（2）使用星型球磨机对三维网状氧化石墨烯海绵进行球磨，球料比为5:3，制得三维氧化石墨烯颗粒；球磨时助磨溶剂是质量分数为22%的丙酮溶液，三维网状氧化石墨烯海绵与丙酮溶液的质量比为1：0.4；球磨后三维氧化石墨烯颗粒的粒径为800nm；

（3）将球形聚甲基丙烯酸甲酯分散在去离子水中，加入三维氧化石墨烯颗粒后转移至磁力搅拌器上搅拌2h后，进行抽滤，55℃暖风干燥至恒重后得到预处理颗粒；使用质量分数为37%的聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液对预处理颗粒进行浸泡，55℃暖风干燥至恒重后得到物料a；将物料a浸泡在90℃，浓度为3mol/L的盐酸溶液中，放置磁力搅拌器上搅拌5min后，使用去离子水进行洗涤，直至洗涤液呈中性，干燥后得到物料b；将物料b分散在去离子水中，在磁力搅拌条件下加入水合肼，搅拌反应，直至反应体系上层液澄清时反应结束，将产物使用去离子水清洗至洗涤液呈中性，-35℃冷冻干燥后制得三维石墨烯空心球；其中球形聚甲基丙烯酸甲酯、去离子水与三维氧化石墨烯颗粒的质量比为1：4：3，三次磁力搅拌的速度均为800r/min；干燥时间均为30min；预处理颗粒与聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液的质量比为1：4；物料a与盐酸溶液的质量比为1：4；物料b、去离子水与水合肼的质量比为1：3：0.6；

（4）使用筛网筛出1mm的玻璃砂，使用去离子水清洗干净后，在浓度为1mol/L的盐酸溶液中浸泡24h后取出，使用去离子水清洗至洗涤溶液呈中性，放入烘箱中烘干，自然冷却至室温后得到物料c；将物料c浸入质量分数为45%的六水氯化铁溶液中，升高温度后加入浓度为1.7mol/L的氢氧化钠溶液，在保持温度的条件下搅拌反应20min，然后进行初次沉淀4h，将沉淀物取出，使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预处理玻璃砂；其中玻璃砂与盐酸溶液的质量比为1：3；烘干温度为110℃；物料c、六水氯化铁与氢氧化钠溶液的质量比为1：2.4：0.7，升高温度至80℃，搅拌速度为800r/min；干燥方法为45℃暖风干燥，干燥时间为2h；

（5）将预处理玻璃砂进行二次沉淀，沉淀结束后使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预改性玻璃砂；其中二次沉淀时，预处理玻璃砂、六水氯化铁溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：2：0.5，沉淀条件与初次沉淀时一致；

（6）将预改性玻璃砂放入坩埚中，再移入马弗炉中焙烧3h，然后将产物冷却至室温，得到改性玻璃砂；其中焙烧时温度为500℃，冷却方法为急冷法，以-30℃的乙醇溶液作为冷却液

（7）使用球磨机将改性玻璃砂粉碎至0.05后，得到物料d；将物料d置于烧瓶中，加入乙二醇独甲醚后得到混合溶液，使用恒温搅拌器在70℃下搅拌40min，然后加入乙醇胺，持续搅拌2h后得到清液，将清液在室温下陈化24h后得到玻璃砂凝胶；将三维石墨烯空心球放入模具中，倒入玻璃砂凝胶，封闭模具并对内部进行加压，在压力的作用下填充三维石墨烯空心球至饱和状态，50℃热风固化后得到改性石墨烯空心球；其中物料d、乙二醇独甲醚与乙醇胺的质量比为1.5：1.2：1.2；搅拌速度为500r/min；三维石墨烯空心球与玻璃砂凝胶的质量比为1：2.3，压力为2MPa；

（8）将石英玻璃加热熔融后，将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，多次翻揉将改性石墨烯空心球分散均匀，得到物料e；将物料e进行压制、成型、冷却固化后，得到具有磁力吸附效果的玻璃砖；其中石英玻璃加热温度为1600℃；改性石墨烯空心球与石英玻璃的质量比为1：1.2；冷却方法采取风冷方法，制冷量为770 kW。

对比例1

对比例1的处方组成同实施例1。该具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行三维石墨烯空心球的制备过程，将氢氧化铁沉淀和改性玻璃砂直接加入到熔融的石英玻璃中，其余制备步骤同实施例1。

对比例2

对比例2的处方组成同实施例1。该具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法与实施例1的区别仅在于不对玻璃砂进行改性处理，其余制备步骤同实施例1。

效果例1

下表1给出了采用本发明实施例1、实施例2和对比例1组分得到的具有磁力吸附效果的玻璃砖的耐冲击性能分析结果。

表1

	实施例1	实施例2	对比例1
				破损程度	8%	9%	27%

由上表可知，实施例1组分制得的具有磁力吸附效果的玻璃砖相对于实施例2和对比例1来说表现出更为优异的耐冲击性，说明空心的三维石墨烯球在玻璃砖体系中可以增加玻璃砖的力学性能，有效分担玻璃砖在服役时受到的压力和剪切力，并将受到的过大压力分摊在空心球表面并将其弱化，增加玻璃砖的使用寿命和抗压能力。

效果例2

下表2给出了采用本发明实施例1、实施例2和对比例2组分得到的具有磁力吸附效果的玻璃砖的磁吸性能分析结果。

表2

	有无磁性
		实施例1	有
实施例2	有
		对比例2	无

由上表可知，本发明制备的具有磁力吸附效果的玻璃砖，不仅增加了玻璃砖原有的力学性能，并且赋予了玻璃砖磁吸性能，说明氯化铁中的铁元素都已经沉积到玻璃砂的表面，在高温下熔融，在空心微球内部相互连接，沿着三维石墨烯球的支撑点形成一个铁质空心球，在保证玻璃砖具有磁力吸附效果的同时，增加玻璃砖的使用寿命和抗压能力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种具有磁力吸附效果的玻璃砖，其特征在于：按重量份数计主要包括：100份三维石墨烯空心球、70份改性石墨烯空心球、84份石英玻璃；

所述具有磁力吸附效果的玻璃砖的制备方法为：

（1）将氧化石墨烯制备成浓度为20mg/ml的石墨烯分散液一，超声分散均匀，稀释成浓度为10mg/ml的分散液二，将分散液二倒入冻干模具中，先将冷冻干燥机调成冷冻模式，降温冷冻后，再将冷冻干燥机调节成干燥模式，进行抽真空，设置真空度为1pa，再对模具进行加热，保温一段时间，冷却后得到三维网状氧化石墨烯海绵；其中降温到-45℃，冷冻时间为4h；控制升温速率为1℃/h，升温至30℃，保温时间为24h；

（2）使用星型球磨机对三维网状氧化石墨烯海绵进行球磨，球料比为5:3，制得三维氧化石墨烯颗粒；球磨时助磨溶剂是质量分数为22%的丙酮溶液，三维网状氧化石墨烯海绵与丙酮溶液的质量比为1：0.4；球磨后三维氧化石墨烯颗粒的粒径为700nm；

（3）将球形聚甲基丙烯酸甲酯分散在去离子水中，加入三维氧化石墨烯颗粒后转移至磁力搅拌器上搅拌1h后，进行抽滤，55℃暖风干燥至恒重后得到预处理颗粒；使用质量分数为37%的聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液对预处理颗粒进行浸泡，55℃暖风干燥至恒重后得到物料a；将物料a浸泡在90℃，浓度为3mol/L的盐酸溶液中，放置磁力搅拌器上搅拌3min后，使用去离子水进行洗涤，直至洗涤液呈中性，干燥后得到物料b；将物料b分散在去离子水中，在磁力搅拌条件下加入水合肼，搅拌反应，直至反应体系上层液澄清时反应结束，将产物使用去离子水清洗至洗涤液呈中性，-35℃冷冻干燥后制得三维石墨烯空心球；其中球形聚甲基丙烯酸甲酯、去离子水与三维氧化石墨烯颗粒的质量比为1：4：2.7，三次磁力搅拌的速度均为800r/min；干燥时间均为20min；预处理颗粒与聚苯胺-甲基吡咯烷酮溶液的质量比为1：4；物料a与盐酸溶液的质量比为1：4；物料b、去离子水与水合肼的质量比为1：3：0.6；

（4）使用筛网筛出0.5mm的玻璃砂，使用去离子水清洗干净后，在浓度为1mol/L的盐酸溶液中浸泡20h后取出，使用去离子水清洗至洗涤溶液呈中性，放入烘箱中烘干，自然冷却至室温后得到物料c；将物料c浸入质量分数为45%的六水氯化铁溶液中，升高温度后加入浓度为1.7mol/L的氢氧化钠溶液，在保持温度的条件下搅拌反应10min，然后进行初次沉淀3h，将沉淀物取出，使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预处理玻璃砂；其中玻璃砂与盐酸溶液的质量比为1：3；烘干温度为100℃；物料c、六水氯化铁与氢氧化钠溶液的质量比为1：2.4：0.7，升高温度至80℃，搅拌速度为800r/min；干燥方法为45℃暖风干燥，干燥时间为1h；

（5）将预处理玻璃砂进行二次沉淀，沉淀结束后使用去离子水洗涤三遍，干燥后得到预改性玻璃砂；其中二次沉淀时，预处理玻璃砂、六水氯化铁溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：2：0.5，沉淀条件与初次沉淀时一致；

（6）将预改性玻璃砂放入坩埚中，再移入马弗炉中焙烧2h，然后将产物冷却至室温，得到改性玻璃砂；其中焙烧时温度为450℃，冷却方法为急冷法，以-30℃的乙醇溶液作为冷却液

（7）使用球磨机将改性玻璃砂粉碎至0.01后，得到物料d；将物料d置于烧瓶中，加入乙二醇独甲醚后得到混合溶液，使用恒温搅拌器在60℃下搅拌30min，然后加入乙醇胺，持续搅拌1h后得到清液，将清液在室温下陈化20h后得到玻璃砂凝胶；将三维石墨烯空心球放入模具中，倒入玻璃砂凝胶，封闭模具并对内部进行加压，在压力的作用下填充三维石墨烯空心球至饱和状态，50℃热风固化后得到改性石墨烯空心球；其中物料d、乙二醇独甲醚与乙醇胺的质量比为1.5：1.2：1.2；搅拌速度为500r/min；三维石墨烯空心球与玻璃砂凝胶的质量比为1：2.3，压力为2MPa；

（8）将石英玻璃加热熔融后，将改性石墨烯空心球投入到熔融的玻璃中，多次翻揉将改性石墨烯空心球分散均匀，得到物料e；将物料e进行压制、成型、冷却固化后，得到具有磁力吸附效果的玻璃砖；其中石英玻璃加热温度为1600℃；改性石墨烯空心球与石英玻璃的质量比为1：1.2；冷却方法采取风冷方法，制冷量为770 kW。