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1.中空玻璃微珠在樹脂中的特性：
⊙ 顏色好。外觀與碳酸鈣一樣為純白色，可廣泛應(yīng)用于任何顏色的產(chǎn)品中。
⊙ 比重輕體積大。填充應(yīng)用后可使產(chǎn)品大大減輕重量，從而減少主原料樹脂用量，降低產(chǎn)品成本。
⊙ 填充工藝簡(jiǎn)單。中空玻璃微珠無(wú)需做表面處理，可直接與主原料混合或制成母料。填充中空玻璃微珠的產(chǎn)品比填充其他填料的產(chǎn)品重量更輕，體積更大，且各種物理機(jī)械性能指標(biāo)更好。
⊙ 流動(dòng)性好，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定極佳。由于中空玻璃微珠是微小圓球，在液體中，動(dòng)作象微型滾珠軸承，要比片狀、針狀或不規(guī)則形狀的填充粒子更具有較好的流動(dòng)性，由此產(chǎn)生的微球效應(yīng)，使混合料粘度下降，充模性能自然優(yōu)異，良好的加工性能，可使生產(chǎn)效率提高了15％～20％。由于圓球狀的物體是各向同性的，所以填充微珠不會(huì)產(chǎn)生因取向造成不同部位收縮率不一致的弊病，保證了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定，不會(huì)翹曲，解決了異型材、大型注塑產(chǎn)品成型加工長(zhǎng)期存在的變形問(wèn)題。
⊙ 隔熱、隔音、絕緣、吸水率低。中空玻璃微珠的內(nèi)部是真空或稀薄氣體，兩種不同材料存在密度及導(dǎo)熱系數(shù)差，所以它具有隔音、隔熱，導(dǎo)熱低的特性，是做為各種保溫、隔音產(chǎn)品的極佳填充劑。微珠的隔熱特性還可用于保護(hù)產(chǎn)品經(jīng)受急熱和急冷條件之間交替變化而引起的熱沖擊。非常高的比電阻，極低的吸水率使其可廣泛用于加工生產(chǎn)電纜絕緣材料。
⊙ 可改善塑料產(chǎn)品的物理機(jī)械性能。中空玻璃微珠填充塑料可使材料的硬度和彈性模量大大增加，剛度和應(yīng)力阻尼的能力也有所提高。但抗沖擊性能下降。不過(guò)，抗沖擊性能下降的多少還與對(duì)中空玻璃微珠的表面處理有關(guān)，如選用正確的偶聯(lián)劑進(jìn)行預(yù)處理，可減少對(duì)材料抗沖擊性能的影響。
⊙ 吸油率低。與常規(guī)填充材料碳酸鈣相比，中空玻璃微珠的吸率量要低得多，不同型號(hào)產(chǎn)品每100克的吸油率在7～50毫克之間，而每100克輕質(zhì)碳酸鈣的吸油率高達(dá)120～130毫克，重質(zhì)碳酸鈣也高達(dá)50～60毫克。這種低吸油率的填充材料在生產(chǎn)過(guò)程中不僅降低增塑劑的用量，還變相地增加了填充量降低了綜合成本。
利用中空玻璃微球上述特點(diǎn)，可加工生產(chǎn)出各種性能優(yōu)異的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用填充于UP、EP、PF、MF、有機(jī)硅等等各種熱固性樹脂產(chǎn)品中；如生產(chǎn)灌封料、地坪、涂料、汽車底盤PVC抗石擊增塑涂料、深海采礦浮體材料、超低密度水泥、原子灰（膩?zhàn)樱?、乳化炸藥、密封?、橡膠彈性體、精細(xì)日用化工、生物醫(yī)藥、復(fù)合材料、模型用材料（代木）、保齡球、地球儀、輕質(zhì)樹脂工藝品、壁畫壁掛相框、人造大理石等等，起到降低成本、減輕產(chǎn)品重量、提高隔溫隔熱性、絕緣性、機(jī)械加工……
加工技術(shù)決定中空玻璃微球的選擇，中空玻璃微球的機(jī)械性能與密度之間有一個(gè)平衡，如果微球太輕就會(huì)因其壁很薄而易碎！在產(chǎn)品中的應(yīng)用會(huì)受到限制。如果能夠成功地將其結(jié)合在產(chǎn)品中，那么就可大大降低產(chǎn)品的密度及成本。微球壁厚密度高，具有一定的抗機(jī)械破碎能力，就不能降低純聚合物的密度！填充時(shí)務(wù)必注意，必須把微球安排到最后才加入，攪拌器的攪拌葉片最好用圓鐵棒搞成山字形，盡可能降低攪拌速度（每分鐘不超過(guò)50轉(zhuǎn)為好），就可減少剪切力，大大降低微球的破碎率！
中空玻璃微珠較大的用途是人造大理石。
在美國(guó),有許多制造商正在使用這種填料,它有以下優(yōu)點(diǎn):
- ① 改善沖擊性能,正確配方制造的產(chǎn)品其性能高于人造大理石協(xié)會(huì)的要求。
- ② 改善紋理布局及顏色的連續(xù)性,使得產(chǎn)品更加美觀、耀目。
- ③ 降低固化時(shí)間,具有較快的模具周轉(zhuǎn)速度。
- ④ 改善沖擊強(qiáng)度,提高抗龜裂能力,降低產(chǎn)品的破損率。
- ⑤ 改善機(jī)械加工性,減少去飛邊、切割、鉆空和打磨的時(shí)間。
- ⑥ 降低后處理工具的磨損。
- ⑦ 改善淺顏色的著色性能,同時(shí)降低ＴｉＯ2的用量(雖然有時(shí)需要混入一些較深的顏色)
- ⑧ 重量輕,使其在搬運(yùn)及安裝過(guò)程中變得更容易,也降低了運(yùn)輸成本。
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以上所列的優(yōu)點(diǎn)③～⑧能夠明顯降低成本。
表1為人造大理石標(biāo)準(zhǔn)配方及含中空玻璃微珠配方所用樹脂粘度為600～2000ｃＰ,采用中空玻璃微珠不會(huì)造成混合體系粘度的增加。在這個(gè)配方中重量占3.8%的中空玻璃微珠其體積可達(dá)26.8%,這樣會(huì)使其最終重量降低30%。由于樹脂的粘度、當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度及碳酸鈣的粒度是影響混合物體系粘度的主要原因,因此應(yīng)優(yōu)化這些因素,使其紋理更流暢、氣泡更易排除,特別是當(dāng)樹脂的溫度小于21℃時(shí)。碳酸鈣的粒度應(yīng)小于30目,以減少對(duì)玻璃微珠的損傷.
表1 配方中是否含有中空玻璃微珠的人造大理石密度比較
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配方 |
Ｗｔ% |
Ｖｏｌ% |
密度 |
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標(biāo)準(zhǔn)樹脂 |
23 |
41 |
2.079 |
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碳酸鈣 |
77 |
59 |
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合計(jì) |
100 |
100 |
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含中空玻璃微珠 |
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樹脂 |
30.2 |
37.4 |
1.466 |
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碳酸鈣（小于30目） |
3.8 |
26.8 |
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中空玻璃微珠 |
66 |
35.8 |
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合計(jì) |
100 |
100 | |
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2.修補(bǔ)復(fù)合材料(樹脂膩?zhàn)?/STRONG>)
修補(bǔ)用的復(fù)合材料,其典型的應(yīng)用是在樹脂中加入中空玻璃微珠以取代部分碳酸鈣、滑石粉等填料制成各種膩?zhàn)?SPAN lang=EN-US xml:lang="EN-US">,具有質(zhì)量輕、附著力強(qiáng)、容易涂沫、低收縮性等優(yōu)點(diǎn),尤其是砂磨和拋光等加工性能顯著提高。對(duì)空心微珠來(lái)說(shuō),灰塵是一個(gè)問(wèn)題,有趣的是,在后處理過(guò)程中,比如打磨,導(dǎo)致空心微珠的破壞形成的灰塵其密度同玻璃的一樣,這樣它便不會(huì)漂于空中而很容易地降落到地面上。這樣會(huì)大大減少空氣中粉塵含量過(guò)高的缺點(diǎn)。這種膩?zhàn)訌V泛用于玻璃鋼制品、汽車、船舶、機(jī)床等的修補(bǔ)作業(yè)中。應(yīng)當(dāng)注意的是中空玻璃微珠的直徑不宜過(guò)大,防止打磨后留下太大的針孔,同時(shí)要選擇更加理想的級(jí)配。表2是典型的膩?zhàn)优浞?SPAN lang=EN-US xml:lang="EN-US">,當(dāng)然要根據(jù)樹脂的粘度等因素來(lái)做適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。
表2 含有中空玻璃微珠的膩?zhàn)优浞?SPAN lang=EN-US xml:lang="EN-US">
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組成 |
Ｗｔ% |
Ｖｏｌ% |
密度 |
|
樹 脂 |
37 |
42 |
1.14 |
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中空玻璃微珠 |
5 |
29 |
0.23 |
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滑石粉 |
58 |
29 |
2.60 |
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這個(gè)配方的密度為1.3ｇ/ｃｍ3,而普通膩?zhàn)訛?SPAN lang=EN-US xml:lang="EN-US">1.89ｋｇ/ｃｍ3左右。 |
3.合成泡沫塑料塊及輕質(zhì)芯材
早在1971年ＳＰＩ年會(huì)上就有一篇研究論文中介紹道,在環(huán)氧樹脂中加入中空玻璃微珠得到了較高質(zhì)量的泡沫,并且密度降低了20%～30%。泡沫密度為0.66ｇ/ｃｍ3時(shí)靜壓強(qiáng)度為1136ｋｇ/ｃｍ2。在制造輕質(zhì)ＧＲＰ芯材時(shí),正是由于采用了中空玻璃微珠才使得技術(shù)問(wèn)題得以解決。與通常玻璃鋼相比,這種芯材的使用大大提高了制品的剛度并降低重量,根據(jù)剛度來(lái)選擇芯材的厚度。芯材的密度為0.57ｇ/ｃｍ3～0.67ｇ/ｃｍ3,抗壓強(qiáng)度為284ｋｇ/ｃｍ2～426ｋｇ/ｃｍ2。廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)制品,如車輛、船舶、建筑用夾層復(fù)合板,運(yùn)動(dòng)器材、模型、深水浮體等。
4.聚酯家具
聚酯家具是中空玻璃微珠的另一應(yīng)用領(lǐng)域,主要是降低其密度,例如,它能使混合物的密度達(dá)到0.9ｇ/ｃｍ3,而用珍珠巖為1.09ｇ/ｃｍ3,用碳酸鈣為1.46ｇ/ｃｍ3。同時(shí)也提高了砂磨和拋光等加工性能,節(jié)約工時(shí)為50%左右。隨著中空玻璃微珠比例的增加其剛度也明顯地提高。
5.玻璃鋼噴涂工藝
含有中空玻璃微珠的樹脂體系可以采用無(wú)氣噴涂設(shè)備來(lái)噴涂,再加上玻璃纖維短切氈、布及其它織物能夠制造船舶用層合板。隨著體系內(nèi)壓力的不同來(lái)選擇相應(yīng)類型的中空玻璃微珠。較為典型的配方是中空玻璃微珠的體積含量為22%,相應(yīng)的重量含量為5%左右。利用較低剪切力的攪拌設(shè)備便能很好地使之分散到樹脂中去。
6.ＳＭＣ和ＢＭＣ制品
在ＳＭＣ和ＢＭＣ中加入中空玻璃微珠能夠使其最終模塑制品的重量降低25%～35%。密度由1.7ｇ/ｃｍ3～1.9ｇ/ｃｍ3降到1.2ｇ/ｃｍ3～1.4ｇ/ｃｍ3,介電性能也得到大大地改善。選擇合適的配方能夠制造出符合特定要求的絕熱板。較為典型的應(yīng)用實(shí)例是能夠制造出較為輕質(zhì)的汽車和建筑零部件。
7.玻纖纏繞和拉擠工藝
在纖維纏繞和拉擠工藝中應(yīng)用中空玻璃微珠能夠降低成本,降低復(fù)合材料的密度,提高復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。在拉擠工藝中采用中空玻璃微珠能夠降低樹脂和玻纖的用量。添加8%的中空玻璃微珠就能減少15%以上的玻纖用量。除了減少重量以外,還能夠改善制品的物理、介電和絕緣性能。此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它在樹脂體系中能夠起到潤(rùn)滑劑的作用,可以使拉擠速度提高25%～70%。
8.其它樹脂體系
中空玻璃微珠除了添加到聚酯中以外還可添加到環(huán)氧樹脂中,制成合成泡沫塑料塊。在美國(guó)環(huán)氧/玻璃微珠合成泡沫已經(jīng)成功地應(yīng)用到船舵中。這種泡沫塑料塊作為船舵的芯材而表層為玻璃鋼。同聚酯相比環(huán)氧在減輕重量的前提下還能夠使之強(qiáng)度得到顯著地增加。實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的數(shù)據(jù)表明,用這種材料制成的船舵,其抗彎曲載荷可達(dá)2500kg,是工程塑料ABS強(qiáng)度的3倍。在德國(guó)也有用聚酰亞胺樹脂和中空玻璃微珠合成的泡沫塑料塊來(lái)制造船舵的,這個(gè)船舵用在長(zhǎng)12.5ｍ,重55kg的帆船上。在結(jié)構(gòu)材料中已經(jīng)成功地采用了剛性的聚酰亞胺泡沫塑料塊,這種結(jié)構(gòu)能夠使其壓縮、彎曲強(qiáng)度及模量,高溫條件下的尺寸穩(wěn)定性得以提高。
9.用于乳化炸藥
空心玻璃微珠是乳化炸藥優(yōu)良的敏化劑。使用空心玻璃微珠生產(chǎn)的乳化炸藥其敏感度、爆力特別是儲(chǔ)存期等性能大大優(yōu)于使用膨脹珍珠巖、化學(xué)發(fā)泡等其它敏化劑生產(chǎn)的炸藥?？招牟Ａ⒅闉樘岣呶覈?guó)乳化炸藥等級(jí)、打入國(guó)際市場(chǎng)提供了有力保障。
10.其它應(yīng)用領(lǐng)域
（1）電子工業(yè)，用于鑄封、密封復(fù)合物。
（2）復(fù)合泡沫塑料塊，用于船身和甲板、深水浮體材料等。
（3）隔音、保溫材料，用于各種精密儀器、高檔建筑和設(shè)施等。
（4）輕質(zhì)混凝土、石膏制品、橡膠制品。 |
