空心玻璃微珠是一種尺寸微小的空心玻璃球體,屬無機非金屬材料。典型粒徑範圍10-180微米,堆積密度0.1-0.25克/立方厘米,具有質輕、低導熱、隔音、高分散、電絕緣性和熱穩定性好等優點,是2008年來發展起來的一種用途廣泛、性能優異的新型輕質材料。
1、顏色純白,可廣泛用於任何對外觀顏色有要求的製品中。
2、比重輕體積大。空心玻璃微珠的密度約是傳統填充料微粒密度的十幾分之一,填充後可大大減輕產品的基重,替代及節省更多的生產用樹脂,降低產品成本。
3、具有有機改性(親油性)表面。空心玻璃微珠潤濕分散容易,可填充於大多數熱固熱塑性樹脂中,如聚酯、環氧樹脂、聚氨酯等。
4、高分散、流動性好。由於空心玻璃微珠是微小圓球,在液體樹脂中要比片狀、針狀或不規則形狀的填料更具有較好的流動性,所以充模性能優異。更重要的是這種小微珠是各向同性的,因此不會產生因取向造成不同部位收縮率不一致的弊病,保證了產品的尺寸穩定,不會翹曲。
5、隔熱、隔音、絕緣、吸水率低:空心玻璃微珠的內部是稀薄的氣體,所以它具有隔音、隔熱的特性,是做為各種保溫、隔音產品的極佳填充劑。空心玻璃微珠的隔熱特性還可用於保護產品經受急熱和急冷條件之間交替變化而引起的熱衝擊。較高的比電阻,極低的吸水率使其可廣泛用於加工生產電纜絕緣材料。
6、吸油率低:球體的微粒決定了其有最小的比表面積及低吸油率,使用過程中可大大減少樹脂的用量,即使在高添加量下粘度也不會增大很多,大大改善了生產操作條件,可使生產效率提高10%~20%。
據世界專利資料庫統計近30年來,全世界涉及空心玻璃微珠的發明有50多項,其中一半為製備,另一半為應用。近十五年來涉及空心玻璃微珠製備的專利不到1/3,其餘2/3為應用,可見空心玻璃微珠已進入應用發展階段。
二 空心玻璃微珠發展現狀
目前,國際上技術領先並能夠大量生產和經營空心玻璃微珠的著名企業有:美國Potters公司、3M公司、Emerson&Cuming公司、比利時Glaverbel公司、Pittsburgh Corning公司、Philadephia Quartz公司等。大陸國內有20多家企業從事玻璃微珠的生產和應用。
三 空心玻璃微珠的應用
空心玻璃微珠的應用領域非常廣泛,可以應用在以下幾大領域:
1橡膠塑料製品:在橡膠製品方面,空心玻璃微珠作為填充劑,其填充量達40~80%,能將橡膠製品的強度提高,耐磨性增大,主要性能優於其它填料。
2複合泡沫塑料:將空心玻璃微珠加入到液體熱固樹脂中製成複合泡沫塑料,其密度低、強度高、隔熱效果好,在航海深潛中意義重大!「蛟龍號」創造中國載人深潛新紀錄,空心玻璃微珠發揮了十分重要的作用!
3人造大理石:在人造大理石生產中填充適當的空心玻璃微珠,可改善人造大理石紋理布局及顏色的連續性,降低固化時間,改善衝擊強度,提高抗龜裂能力,降低破損率,同時改善機械加工性,減小後處理工具的磨損,且便於搬 運及安裝。
4膠粘劑和密封材料:空心玻璃微珠具有不燃性、隔熱性、電絕緣性和化學惰性,配製成微球膠粘劑或微球密封劑,可用於飛機艙內地板或發動機艙防火牆的密封,或用作飛彈、火箭等宇航系統的絕熱防燒蝕密封。
5乳化炸藥:空心玻璃微珠的密度、粒徑、抗壓強度及化學組成可調整性,是其它乳化炸藥密度調節劑無法做到的,空心玻璃微珠能有效提高炸藥的可控度和爆轟性能,顯著提高炸藥的儲存期和儲存穩定性。
6塗料:高效的填充性,低吸油量,密度低,添加5%(重量百分比)能使成品增多25%~35%塗覆面積百分比,從而降低塗料的單位體積成本。
7其他:空心玻璃微珠粉體密度較小,對其表面進行金屬化處理後,可以取代密度較大的金屬粉體用於電磁波吸收或電磁屏蔽材料的製備。
四、對於空心玻璃微珠市場的展望
空心玻璃微珠國際市場需求量巨大,目前年需求量在90000t以上,中國國內年需求量在6000t以上,西歐工業已開發國家及太平洋一帶國家的微珠產品大部分靠進口,日本需求量的90%依靠進口。在可預見的未來隨著空心微珠投入更多的應用後,勢必將造成空心玻璃微珠的需求大幅上升,產業的規模與帶動的周邊產品將有著不可限量的成長。
五.中空玻璃微珠在樹脂中的特性:
1、顏色好。外觀與碳酸鈣一樣為純白色,可廣泛應用於任何顏色的產品中。
2、比重輕體積大。填充應用後可使產品大大減輕重量,從而減少主原料樹脂用量,降低產品成本。
3、填充工藝簡單。中空玻璃微珠無需做表面處理,可直接與主原料混合或製成母料。填充中空玻璃微珠的產品比填充其它填料的產品重量, 更輕,體積更大,且各種物理機械性能指標更好。
4、流動性好,產品尺寸穩定極佳。由於中空玻璃微珠是微小圓球,在液體中,要比片狀、針狀 或不規則形狀的填充粒子更具有較好的流動性,由此產生的微球效應,便混合材料粘度下降,充模性能自然優異,良好的加工性能,可使生產效率提高了 15%-20%。由於圓球狀的物體是各向同性的,所以填充微珠不會因取向造成不同部位收縮率不一致的問題,保證了產品的尺寸穩定、不會翹曲,解決了異型材、大型注塑產品成型加工長期存在的變形問題。
5、隔熱、隔音、絕緣、吸水率低。空心玻璃微珠的內部是稀薄的氣體,所以它具有隔音、隔熱的特性,是做為各種保溫、隔音產品的極佳的填充劑。空心玻璃微珠的隔熱特性還可用於保護產品經受急熱和急冷條件之間交替變化而引起的熱衝擊。較高的比電阻,極低的吸水率使其可廣泛用於加工生產電纜絕緣材料。
6、可改善塑膠產品的物理機械性能。增加塑膠的加工性能,同時提高工程塑料的表面流平,空心微珠或實心微珠的同向性可解決玻纖增強的表面問題。
7、 吸油率低。球體的微粒決定了其有最小的比表面積及低吸油率,使用過程中可大大減少樹脂的用量,即使在高添加量的前提下粘度也不會增大很多,大大改善了生產操作條件,可使生產效率提高10%~20%。
六.空心微珠在聚酯中的應用
應用在聚酯中用空心玻璃微珠部分或全部取代碳酸鈣、滑石粉作填料,由於空心玻璃微珠的比重僅為碳酸鈣的十幾分之一,且具有顆粒均勻、表面光滑、與聚酯結合緊密等優良特性,製成品不但輕量化,而且能大大改善其機械性能。另外,與其它填料相比,空心玻璃微珠表面光滑,吸收樹脂小,因此即使提高填充量粘度也不高,大改善了生產條件。具體應用如下:
(1)玻璃鋼 空心玻璃微珠用玻璃鋼中,使製品重量減輕、易於加工製作、增強製品剛性、抗衝擊強度和抗彎強度。提高其化學穩定性,使製品尺寸穩定,具有良好的再加工性能,易於切裁、鑽孔、釘釘等。另外還可減少價格昂貴的樹脂用量,降低成本。這些輕質製品廣泛用於各種工業領域,如車輛、船舶、建築用夾層複合板、運動器材、模型等。
(2)修補用複合材料(原子灰) 用於修補用的複合材料,典型應用是在樹脂中加入空心玻璃微珠取代部分碳酸鈣、滑石粉等填料製成各種膩子,製成品具有重量輕、附著力強、容易塗抹、低收縮性、穩定性好等優點。另外可縮短固化時間,尤其是顯著 提高砂磨和拋光等加工性能。這種膩子完全可以代替價格昂貴的進口膩子,廣泛用於各種車輛特別是高檔轎車、船舶、機床等修補作業中。
(3)人造大理石、合成木材 在人造大理石中應用可大大減輕製品重量、提高其抗龜裂性能,外觀光滑美觀,成本降低。在合成木材中使用,製成品具有與木材同樣的質感和結構性能。製品主要用於高檔衛生潔具、傢俱鑄件、裝飾板材及材輛輕型地板等。
(4)用於乳化 空心玻璃微珠是乳化優良的敏化劑。使用空心玻璃微珠生產的乳化其敏感度、爆力特別是儲存期等性能大大優於使用膨脹珍珠岩、化學發泡等其它敏化劑生產的空心玻璃微珠為提高乳化等級。
(5)其它應用領域:
(1)電子工業,用於鑄封、密封複合物。
(2)複合泡沫塑料塊,用於船身和甲板、深水浮體材料等。
(3)隔音、保溫材料,用於各種精密儀器、高檔建築和設施等。
(4)輕質混凝土、石膏製品、橡膠製品
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