本發明屬于聚合物加工成型領域，具體涉及一種在大尺寸空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的方法。
背景技術：
作為核能釋放的一種形式，激光慣性約束聚變(ICF)是目前可控熱核聚變領域研究的熱點。ICF通過內爆手段壓縮靶丸中的熱核燃料使之達到高溫高密度，在內爆運動慣性約束下實現熱核點火和燃燒，從而獲取聚變能。近年來，以C，H等低原子序數元素為基礎的聚合物空心微球受到了越來越多的重視并得以很快發展，特別是三層塑料空心微球即聚苯乙烯（PS）-聚乙烯醇（PVA）-碳氫聚合物（CH）三層空心微球在ICF實驗應用中占有重要地位。最內層的PS層具有高機械強度和抗β射線的輻射能力，且成球性能好，但阻氫性能差；中間層采用的PVA具有優良的阻氫性能、機械強度和光學透明度；最外層為離子體聚合物，作為燒蝕層燃料，為靶丸提供激光燒蝕表面，并且可以有效防止PVA吸潮和充氣過程中的輻射損傷。
PS-PVA-CH三層微球采用由內至外的制備方法，PS-PVA雙層球的制備則是直接影響微球保氣性能的關鍵因素。目前國內外制備PS-PVA的成熟技術主要為乳液微封裝法，但該方法只適用于在內部含水的PS的空心微球基礎上制備PVA涂層，無法在干燥后的微球表面進行PVA涂層。隨著聚合物空心微球在ICF物理實驗中的應用越來越廣泛，微球種類繁多，乳液微封裝法無法滿足在大尺寸、干燥的微球表面進行PVA涂層。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種在大尺寸空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的方法。
本發明的一種在大尺寸空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的方法，包括以下步驟：
1a. 將干燥的空心微球Ⅰ吸附于真空針頭上；
1b．將真空針頭豎直向下沉入聚乙烯醇溶液中，直至空心微球Ⅰ的一部分浸泡在聚乙烯醇溶液中；
1c. 保持真空針頭帶動空心微球Ⅰ勻速轉動；
1d. 將真空針頭豎直提升，使空心微球Ⅰ離開聚乙醇溶液的液面，調節真空針頭的轉速，使聚乙烯醇溶液在微球表面鋪展開，形成聚乙烯醇部分包覆的空心微球Ⅱa；
1e. 將空心微球Ⅱa進行180°垂直翻轉后吸附于真空針頭上；
1f．將真空針頭豎直向下沉入聚乙烯醇溶液中，直至空心微球Ⅱa的另一部分浸泡在聚乙烯醇溶液中；
1g. 保持真空針頭帶動空心微球Ⅱa勻速轉動；
1h. 將真空針頭豎直提升，使空心微球Ⅱa離開聚乙醇溶液的液面，調節真空針頭的轉速，使聚乙烯醇溶液在微球表面鋪展開，形成聚乙烯醇完整包覆的空心微球Ⅱb；
1i. 重復步驟b~h，直至獲得表面完整包覆聚乙烯醇的雙層微球Ⅲ；
1j. 采用氣懸浮打磨法獲得表面均勻包覆聚乙烯醇的雙層微球Ⅳ；
1k. 將雙層微球Ⅳ放入烘箱干燥，得到所需產品。
所述的步驟1a中的空心微球Ⅰ為聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚丙烯腈或金屬空心微球。
所述的步驟1a中的空心微球Ⅰ的內徑為1000μm、1500μm或2000μm中的一種，內徑偏差分別為±20μm、±25μm或±30μm。
所述的步驟1b中的空心微球Ⅰ和步驟f中的空心微球Ⅱa浸泡在聚乙烯醇溶液中的體積為微球總體積的1/2~2/3。
所述的步驟1b中的聚乙烯醇溶液的濃度為2.0wt%、4.0wt%或6.0wt%中的一種或以上。
所述的步驟1c和1g中的真空針頭轉速為50rpm~70rpm，轉動時間為1min~3min；所述的步驟1d和1h中的真空針頭轉速為700rpm ~2000rpm，轉動時間為15min~20min。
所述的步驟1i的重復次數為2~4次。
所述的步驟1j所述的氣懸浮打磨法包括以下步驟：
2a. 將雙層微球Ⅲ置于氣懸浮設備錐形噴嘴內，調節噴嘴內氣流強度，使雙層微球Ⅲ懸浮于噴嘴內；
2b. 將設備中的水槽加熱至90℃，使經過噴嘴的氣流中含有水蒸氣，打磨雙層微球Ⅲ 3h；
2c. 關閉加熱，打磨雙層微球Ⅲ 12h。
本發明的一種在大尺寸空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的方法通過改變聚乙烯醇溶液濃度、空心微球旋涂次數和轉速，控制聚乙烯醇涂層的厚度；通過氣懸浮打磨法保證聚乙烯醇涂層厚度的均勻性，成功制備了內徑為1000μm~2000μm的、表面被聚乙烯醇涂層包覆的空心微球，聚乙烯醇涂層厚度偏差為±1.5μm的雙層空心微球。
本發明的一種在大尺寸空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的方法適用于制備不同尺寸的雙層空心微球，操作簡單且適用范圍廣，可有效解決目前乳液微封裝法無法在干燥后的空心微球表面制備聚乙烯醇涂層的問題。
具體實施方式
下面結合實施例具體說明本發明方法。
以下實施例僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制。有關技術領域的人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術方案也屬于本發明的范疇。
實施例1
本實施例包括以下步驟：
1.選取內徑為1000μm、內徑偏差為±20μm且已干燥的聚苯乙烯（PS）空心微球Ⅰ，將其吸附于真空針頭上；
2. 配置濃度為2.0wt%的聚乙烯醇（PVA）溶液，過濾后備用；
3. 吸附有PS空心微球Ⅰ的真空針頭垂直向下運動，直至PS微球體積的1/2浸泡于PVA溶液中停止運動；
4.真空針頭轉速50rpm，帶動PS空心微球Ⅰ轉動，時間為1min；
5.真空針頭垂直向上運動，將浸泡在PVA溶液中的PS空心微球Ⅰ提出液面，調節真空轉頭轉速至700rpm，時間為15min，形成空心微球Ⅱa；
6.將空心微球Ⅱa進行180°垂直翻轉后吸附于真空針頭上，真空針頭垂直向下運動，直至空心微球Ⅱa體積的1/2浸泡于PVA溶液中停止運動；
7.真空針頭轉速50rpm，帶動聚苯乙烯空心微球Ⅱa轉動，時間為1min；
8.真空針頭垂直向上運動，將浸泡在PVA溶液中的空心微球Ⅱa提出液面，調節真空轉頭轉速至700rpm，時間為15min，形成聚乙烯醇完整包覆的空心微球Ⅱb；
9.重復步驟3~8四次，獲得PVA包覆PS空心雙層微球Ⅲ；
10. 將雙層微球Ⅲ置于氣懸浮設備錐形噴嘴內，調節噴嘴內氣流強度，使雙層微球Ⅲ懸浮于噴嘴內；
11. 將設備中的水槽加熱至90℃，使經過噴嘴的氣流中含有水蒸氣，打磨雙層微球Ⅲ 3h；
12. 關閉加熱，打磨雙層微球Ⅲ 12h。
13. 將雙層微球Ⅳ放入烘箱，45oC干燥，得到所需產品。
幾何尺寸測試結果顯示，PS-PVA雙層空心微球的內徑為1000μm、內徑偏差為±20μm， PVA 層厚度為2μm，厚度偏差為1.5μm。
實施例2
實施例2與實施例1 的步驟基本相同，主要區別是選取內徑為1500μm、內徑偏差為±25μm且已干燥的PS空心微球Ⅰ；PVA溶液濃度為4.0wt%；真空針頭將浸泡在PVA溶液中的微球提出液面后，轉速為1500rpm，時間為15min；實施例1中步驟3~8重復3次，獲得PVA包覆PS空心雙層微球Ⅳ，得到所需。
幾何尺寸測試結果顯示，PS-PVA雙層空心微球中PVA 層厚度為4.5μm，厚度偏差為1.5μm。
實施例3
實施例3與實施例1 的步驟基本相同，主要區別是選取內徑為2000μm、內徑偏差為±30μm且已干燥的PS空心微球Ⅰ；PVA溶液濃度為6.0wt%；空心微球Ⅱa和空心微球Ⅱb浸泡在聚乙烯醇溶液中的體積為微球總體積的2/3；真空針頭將浸泡在PVA溶液中的微球提出液面后，轉速為2000rpm，時間為20min；實施例1中步驟3~8重復2次，獲得PVA包覆PS空心雙層微球Ⅳ，得到所需。
幾何尺寸測試結果顯示，PS-PVA雙層空心微球中PVA 層厚度為6μm，厚度偏差為1.5μm。