空心玻璃微珠（Hollow glass microspheres）是一種經過特殊加工處理的玻璃微珠，其主要特點是密度較玻璃微珠更小，導熱性更差。 它是上個世紀五、六十年代發展起來的一種微米級新型輕質材料，其主要成分是硼矽酸鹽，一般粒度為10~250μm,壁厚為1~2μm;空心玻璃微珠具有抗壓強度高、熔點高、電阻率高、熱導係數和熱收縮係數小等特點，它被譽為21世紀的“空間時代材料”。空心玻璃微珠具有明顯的減輕重量和隔音保溫效果，使製品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能，被廣泛地使用在玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等複合材料以及石油工業、航空航天、新型高速列車、汽車輪船、隔熱塗料等領域，有力地促進了我國科技事業的發展。
基本介紹
- 中文名：空心玻璃微珠
- 外文名：Hollow glass microspheres
- 主要成分：硼矽酸鹽
- 一般粒度：10~250μm
- 壁厚：1~2μm
材料簡介,成分,特點,套用領域,
材料簡介
空心玻璃微珠是近年來發展起來的一種用途廣泛、性能優異的新型材料，該產品的主要成分是硼矽酸鹽，粒度為10-250微米、壁厚為1-2微米的空心球體。該產品具有質輕、低導熱、強度高和良好的化學穩定性等優點，經過特殊處理，具有親油、憎水性能，非常容易分散於樹脂等有機材料中。空心玻璃微珠廣泛用於玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙等複合材料中，具有明顯的減輕重量和隔音保溫效果，使製品具有很好的抗龜裂性能和再加工性能。在航空、航天、新型高速列車、豪華遊艇、隔熱塗料、保齡球等領域得到廣泛套用，並起到了獨特的良好作用
空心玻璃微珠（中空玻璃微珠）是一種微小，中空的圓球狀粉末。粒徑可根據需要在30-100微米之間任意選擇，密度在0.1-0.7g/ml。具有重量輕體積大、導熱係數低、抗壓強度高，分散性、流動性、穩定性好的優點。另外，還具有絕緣、自潤滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射、無毒等優異性能。本產品可直接填充於絕大部分類型的熱固性、熱塑性樹脂產品中，起到減輕產品重量，降低成本，消除產品內應力確保尺寸穩定性，挺高抗壓、抗衝擊性、耐火度、隔音隔熱性、絕緣性等作用！並且還可以取締部分青銅粉、二氧化鉬和白炭黑等一些昂貴的填充料。
空心玻璃微珠，是由無機材料構成的。按化學成分有：二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、矽酸鈉等。其粒徑十到幾百微米，為內部充斥CO2氣體的封閉微型球體。並且具有質輕、低導熱、無毒、不燃、化學穩定性好、高分散等優點。是人造大理石、玻璃鋼、原子灰、油漆、塑膠、炸藥、化工、建材等行業極好的產品填充劑。
成分
中空玻璃微珠的化學組成（質量比為）
SiO2:50-90%，Al2O3：10-50%，K2O：5-10%，CaO01-10%,B2O30-12%
特點
顏色純白
可廣泛用於任何對外觀顏色有要求的製品中。
比重輕
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。
親油性
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。
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。
隔熱隔音絕緣
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。
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%。
套用領域
廣泛用於玻璃鋼製品、複合泡沫塑膠、人造大理石、合成木材、隔音保溫材料、原子灰、深海浮力材料、保齡球、低密度粘合劑、密封材料、輕質樹脂工藝品，壁畫壁掛相框、牆板的夾心層結構、電子工業輕質封裝材料、吸波材料、輕質混凝土、乳化炸藥等。
人造大理石
中空玻璃微珠較大的用途是人造大理石。在美國,有許多製造商正在使用這種填料，它有以下優點：①改善衝擊性能,正確配方製造的產品其性能高於人造大理石協會的要求。②改善紋理布局及顏色的連續性，使得產品更加美觀、耀目。③降低固化時間，具有較快的模具周轉速度。④改善衝擊強度，提高抗龜裂能力，降低產品的破損率。⑤改善機械加工性，減少去飛邊、切割、鑽空和打磨的時間。⑥降低後處理工具的磨損。⑦改善淺顏色的著色性能，同時降低TiO2的用量(雖然有時需要混入一些較深的顏色)⑧重量輕，使其在搬運及安裝過程中變得更容易，也降低了運輸成本。以上所列的優點③～⑧能夠明顯降低成本。表1為人造大理石標準配方及含中空玻璃微珠配方所用樹脂粘度為600～2000cP,採用中空玻璃微珠不會造成混合體系粘度的增加。在這個配方中重量占3.8%的中空玻璃微珠其體積可達26.8%,這樣會使其最終重量降低30%。由於樹脂的粘度、當時的環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，因此應最佳化這些因素,使其紋理更流暢、氣泡更易排除，特別是當樹脂的溫度小於21℃時。
研發專業人員是上個世紀80年代初，在空心玻璃微珠產品的研究方面有重大突破，並取得國內專利權的老專家和中、青年專業人員組成。經過多年不懈的努力，現已經開發出兩大系列，多種規格的空心玻璃微珠產品。
修補複合材料(樹脂膩子)表2修補用的複合材料,其典型的套用是在樹脂中加入中空玻璃微珠以取代部分碳酸鈣、滑石粉等填料製成各種膩子,具有質量輕、附著力強、容易塗沫、低收縮性等優點,尤其是砂磨和拋光等加工性能顯著提高。對空心微珠來說,灰塵是一個問題,有趣的是,在後處理過程中,比如打磨,導致空心微珠的破壞形成的灰塵其密度同玻璃的一樣,這樣它便不會漂於空中而很容易地降落到地面上。這樣會大大減少空氣中粉塵含量過高的缺點。這種膩子廣泛用於玻璃鋼製品、汽車、船舶、工具機等的修補作業中。應當注意的是中空玻璃微珠的直徑不宜過大,防止打磨後留下太大的針孔,同時要選擇更加理想的級配。表2是典型的膩子配方,當然要根據樹脂的粘度等因素來做適當的最佳化。
表2 含有中空玻璃微珠的膩子配方 組成
Wt% Vol% 密度
樹 脂 37 42 1.14
中空玻璃微珠 5 29 0.23
滑石粉 58 29 2.60
這個配方的密度為1.3g/cm3,而普通膩子為1.89kg/cm3左右。
表1為人造大理石標準配方及含中空玻璃微珠配方所用樹脂粘度為600～2000cP,採用中空玻璃微珠不會造成混合體系粘度的增加。在這個配方中重量占3.8%的中空玻璃微珠其體積可達26.8%,這樣會使其最終重量降低30%。由於樹脂的粘度、當時的環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,因此應最佳化這些因素,使其紋理更流暢、氣泡更易排除,特別是當樹脂的溫度小於21℃時。碳酸鈣的粒度應小於30目,以減少對玻璃微珠的損傷.
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 配方
Wt% Vol% 密度
標準樹脂 23 41 2.079
碳酸鈣 77 59
合計 100 100
含中空玻璃微珠
樹脂 30.2 37.4 1.466
碳酸鈣（小於30目）3.8 26.8
中空玻璃微珠 66 35.8
合計 100 100
塑膠、橡膠
空心玻璃微珠用於超高分子量聚乙烯材料的填充，既充當了改善加工流動性的固體潤滑劑，又可對超高分子量聚乙烯材料的綜合力學性能進行改性，以提高其強度和耐磨性等。加有空心玻璃微珠的尼龍6的拉伸強度、衝擊強度、硬度等力學性能得到提高，並可防止由光和熱引起的材料老化。隨著玻璃微珠含量的增加，材料的馬丁耐熱溫度提高。用於生產軸承、照相機、家具配件等；用空心玻璃微珠填充硬質PVC，生產異型材、管材和板材，可使材料具有良好的尺寸穩定性，提高剛性和耐熱溫度，並提高生產效率；填充ABS，可改善材料尺寸的穩定性，降低收縮率，提高抗壓強度和抗彎模量，並改善表面上漆性能，可廣泛用於電視機殼、汽車塑膠件、音響設備、家用電器的生產；填充環氧樹脂，可降低材料粘度，改善物理機械性能，可用於生產複合泡沫塑膠、深海潛艇、救生艇等；填充不飽和聚酯，可使材料收縮率和吸水率下降，抗磨性提高，且在層壓和塗覆時空穴少，可生產玻璃鋼製品、拋光輪、工具等；
油漆塗料
玻璃微珠有最小的比表面積和低吸油率，可大大減少塗料中其他各生產成份的使用量。玻璃微珠玻化質的表面更抗化學腐蝕，對光有反射作用。因此，塗料塗層具有防污、防腐蝕、防紫外線、防黃變以及抗刮效果。緊密排列的空心玻璃微珠內部含有稀薄的氣體，其導熱係數低，所以塗料塗層具有非常好的隔熱保溫效果。空心玻璃微珠可有效增強塗層的流動、流平性。空心玻璃微珠內含有氣體具有較好的抗冷熱收縮性，從而增強塗層的彈性，大大減少塗層因受熱脹冷縮而引起開裂和脫落。在高填充量的前提下，塗料的黏度增加不明顯，因此溶劑的使用量可減少，就能降低塗料在使用過程中有毒氣體的排放量，有效減小VOC 指標。
使用建議:一般添加量為對全重量的10-20%。把空心玻璃微珠放到最後添加，採用低速度、低剪下力的攪拌設備分散，因為微珠球形流動性好，之間摩擦力也不大，所以分散很容易，短時間內就可以潮濕完全，稍延長攪拌時間達到均勻分散即可。空心玻璃微珠化學惰性，無毒，但因其極輕，所以添加時需要特別注意。我們建議採取分步加入法，也就是每次加入量為剩餘微珠的1/2，逐步加入，這樣能很好的避免微珠漂浮到空氣中和使分散更完全。
汽車底盤裝
底盤裝甲：底盤裝甲，顧名思義就是給汽車底盤裝上堅固的甲冑。而事實上這也確實是目前保護汽車底盤裸露部件的唯一方法。專業的底盤裝甲是將一種特殊的彈性膠質材料噴塗在汽車底盤上，將底盤及車輪上方的部位完全包裹起來，待其自然固結後形成的一層有一定強度的耐腐蝕底盤保護層。添加了空心玻璃微珠的底盤漆特性：玻璃微珠玻化質的表面更抗化學腐蝕，因此，塗料塗層具有防污、防腐蝕、防黃變以及抗刮效果。若填充適當比例，微粒球形的結構使其對衝擊力和應力有很好的分散作用，添加到塗料中能很好地提高塗膜的抗外力衝擊性能，而且也能減少塗層因熱脹冷縮產生的應力開裂。製品的韌性明顯改善，抗衝擊性顯著提高，表面硬度增強。微粒為密閉空心球體，添加進塗料中形成很多微觀的獨立絕熱腔體，從而大大提高塗膜對熱及聲音的絕緣性，起到很好的隔熱和降噪音的作用。
人造木
填充了空心玻璃微珠的人造木可以為製造家具部件、裝飾品與雕塑提供出色的質量保證。在原配方中添加不同比例的空心玻璃微珠，可以調節產品密度。 空心玻璃微球的吸油率比碳酸鈣等普通填料要小得多，可使粘度顯著下降。與傳統礦物添加劑相比，空心玻璃微珠具有更好的流動性，適用於製造面積大而薄的板材，添加空心玻璃微珠後的材料更易釘釘加工，改變了傳統配方的人造木普遍存在的釘釘後出現開裂的現象。空心玻璃微珠的填充量一般在5%-20%之間。空心玻璃微珠極易與樹脂混合，一般建議在較慢的攪拌速度下在混合的最後階段加入空心玻璃微珠。如果必須使用高壓泵，則事先必須確定空心玻璃微珠的強度是否達到要求.
注意：空心玻璃微珠的混合方式也是重要的因素，我們強烈建議添加空心玻璃微珠的混合速度應低於100 轉/分鐘。
