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1-500微米之間任意選擇,密度在0.1-0.3 g/㎝3。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。本產品可直接填充于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,提高抗壓、抗衝擊性,耐火度、隔音隔熱性、絕緣性等等作用!並且還可取替部分青銅粉、二硫化鉬和白炭黑等一些昂貴的填充材料。 空心玻璃微珠,是由無機材料構成的。按化學成份有:二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、硅酸鈉等。其粒徑十到几百微米,壁厚幾個微米,為內部充斥CO2等氣體的封閉微型球體。
我公司生產的空心玻璃微珠產品分為普通系列和低碱系列;每個系列根據其粒徑範圍和堆積密度的不同而分為多種規格。
產品性能指標達到國內同類產品的領先水平。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、塑料、 、化工、建材等行業極好的產品填充劑。
1. 空心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,可廣氾應用於任何顏色的產品中。
⊙比重輕體積大。填充應用后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。
⊙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他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。
⊙流動性好,產品尺寸穩定極佳。由於空心玻璃微珠是微小圓球,在液體中,動作象微型滾珠軸承,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,使混合料粘度下降,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,所以填充微珠不會產生因取向造成不同部位收縮率不一致的弊病,保証了產品的尺寸穩定,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。
⊙吸油率低。與常規填充材料碳酸鈣相比,空心玻璃微珠的吸率量要低得多,不同型號產品每100克的吸油率在7~50毫克之間,而每100克輕質碳酸鈣的吸油率高達120~130毫克,重質碳酸鈣也高達50~60毫克。這種低吸油率的填充材料在生產過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。
利用空心玻璃微球上述特點,可加工生產出各種性能優異的產品,可廣氾應用填充于UP、EP、PF、MF、有機硅等等各種熱固性樹脂產品中;如生產灌封料、地坪、塗料、汽車底盤PVC抗石擊增塑塗料、深海採礦浮體材料、超低密度水泥、原子灰(膩子)、乳化 、密封膏、橡膠彈性體、精細日用化工、生物醫藥、復合材料、模型用材料(代木)、保齡球、地球儀、輕質樹脂工藝品、壁畫壁挂相框、人造大理石等等,起到降低成本、減輕產品重量、提高隔溫隔熱性、絕緣性、機械加工……
加工技術決定空心玻璃微球的選擇,空心玻璃微球的機械性能與密度之間有一個平衡,如果微球太輕就會因其壁很薄而易碎!在產品中的應用會受到限制。如果能夠成功地將其結合在產品中,那麼就可大大降低產品的密度及成本。微球壁厚密度高,具有一定的抗機械破碎能力,就不能降低純聚合物的密度!填充時務必注意,必須把微球安排到最後才加入,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50轉為好),就可減少剪切力,大大降低微球的破碎率!
表1 配方中是否含有空心玻璃微珠的人造大理石密度比較
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配方
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Wt%
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Vol%
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密度
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標準樹脂
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23
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41
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2.079
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碳酸鈣
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77
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59
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合計
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100
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100
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含中空玻璃微珠
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樹脂
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30.2
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37.4
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1.466
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碳酸鈣(小於30目)
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3.8
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26.8
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中空玻璃微珠
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66
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35.8
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合計
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100
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100
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2. 合成泡沫塑料塊及輕質芯材
早在1971年SPI年會上就有一篇研究論文中介紹道,在環氧樹脂中加入空心玻璃微珠得到了較高質量的泡沫,並且密度降低了20%~30%。泡沫密度為0.66g/cm3時靜壓強度為1136kg/cm2。在製造輕質GRP芯材時,正是由於採用了空心玻璃微珠才使得技術問題得以解決。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並降低重量,根據剛度來選擇芯材的厚度。芯材的密度為0.57g/cm3~0.67g/cm3,抗壓強度為284kg/cm2~426kg/cm2。廣氾應用於各種工業制品,如車輛、船舶、建筑用夾層復合板,運動器材、模型、深水浮體等.
3. 玻纖纏繞和拉擠工藝
在纖維纏繞和拉擠工藝中應用空心玻璃微珠能夠降低成本,降低復合材料的密度,提高復合材料的抗衝擊強度和機械加工性能。在拉擠工藝中採用空心玻璃微珠能夠降低樹脂和玻纖的用量。添加8%的空心玻璃微珠就能減少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,另一個優點是它在樹脂體系中能夠起到潤滑劑的作用,可以使拉擠速度提高25%~70%.
4. 玻璃鋼噴塗工藝
含有空心玻璃微珠的樹脂體系可以採用無氣噴塗設備來噴塗,再加上玻璃纖維短切氈、布及其它織物能夠製造船舶用層合板。隨着體系內壓力的不同來選擇相應類型的空心玻璃微珠。較為典型的配方是空心玻璃微珠的體積含量為22%,相應的重量含量為5%左右。利用較低剪切力的攪拌設備便能很好地使之分散到樹脂中去。
5. 聚酯傢具
聚酯傢具是空心玻璃微珠的另一應用領域,主要是降低其密度,例如,它能使混合物的密度達到0.9g/cm3,而用珍珠岩為1.09g/cm3,用碳酸鈣為1.46g/cm3,
同時也提高了砂磨和拋光等加工性能,節約工時為50%左右。隨着空心玻璃微珠比例的增加其剛度也明顯地提高。
6.SMC和BMC制品
在SMC和BMC中加入空心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製造出符合特定要求的絕熱板。較為典型的應用實例是能夠製造出較為輕質的汽車和建筑零部件。
7.修補復合材料(樹脂膩子)
修補用的復合材料,其典型的應用是在樹脂中加入空心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、附着力強、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着提高。對空心微珠來說,灰塵是一個問題,有趣的是,在后處理過程中,比如打磨,導致空心微珠的破坏形成的灰塵其密度同玻璃的一樣,這樣它便不會漂于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。這種膩子廣氾用於玻璃鋼制品、汽車、船舶、機床等的修補作業中。應當注意的是空心玻璃微珠的直徑不宜過大,防止打磨后留下太大的針孔,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優化。
表2 含有空心玻璃微珠的膩子配方
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組成
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Wt%
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Vol%
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密度
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樹 脂
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37
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42
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1.14
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中空玻璃微珠
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5
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29
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0.23
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滑石粉
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58
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29
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2.60
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這個配方的密度為1.3g/cm3,而普通膩子為1.89kg/cm3左右。
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8.其它應用領域
(1)電子工業,用於鑄封、密封復合物。
(2)復合泡沫塑料塊,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、高檔建筑和設施等。