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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。
⊙ 填充工藝簡單。中空玻璃微珠無需做表面處理，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，不會翹曲，解決了異型材、大型注塑產(chǎn)品成型加工長期存在的變形問題。
⊙ 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，抗沖擊性能下降的多少還與對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⑷榛ㄋ帯⒚芊飧?、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平衡，如果微球太輕就會因其壁很薄而易碎！在產(chǎn)品中的應(yīng)用會受到限制。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,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(yùn)及安裝過程中變得更容易,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(dá)26.8%,這樣會使其最終重量降低30%。由于樹脂的粘度、當(dāng)時的環(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。碳酸鈣的粒度應(yīng)小于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
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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(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(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?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 |
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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時靜壓強(qiáng)度為1136ｋｇ/ｃｍ2。在制造輕質(zhì)ＧＲＰ芯材時,正是由于采用了中空玻璃微珠才使得技術(shù)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并降低重量,根據(jù)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(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。同時也提高了砂磨和拋光等加工性能,節(jié)約工時為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氣噴涂設(shè)備來噴涂,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，另一個優(yōu)點(diǎn)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%。
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制造船舵的,這個船舵用在長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。空心玻璃微珠為提高我國乳化炸藥等級、打入國際市場提供了有力保障。
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。 |
