空心玻璃微珠　
　

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。

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、炸藥、化工、建材等行業極好的產品填充劑。

空心玻璃微珠技術性能和規格表：

粒度範圍цm     10-125    10～100     10～80      10～75      10～45      10-125

堆積密度g/㎝3  0.10-0.11  0.12-0.13   0.15-0.16  0.18-0.19   0.25-0.26   0.25-0.26

靜水壓強度MPa                          3～6

漂浮率%                                       ≥95

含水率%         ≤1        ≤0.5      ≤0.5       ≤1         ≤0.5      ≤1

吸油率g/cm3            0.4～0.5                         0.5～0.6

PH 值                                          9.5-10.5

外 觀          自由流動白色粉末，顯微鏡下觀察為中空密封球體。

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，可廣氾應用於任何顏色的產品中。 　

2、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。　

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。 　

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，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。 　

5、隔熱、隔音、絕緣、吸水率低。中空玻璃微珠的內部是真空或稀薄氣體，兩種不同材料存在密度及導熱係數差，所以它具有隔音、隔熱，導熱低的特性，是做為各種保溫、隔音產品的極佳填充劑。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。非常高的比電阻，極低的吸水率使其可廣氾用於加工生產電纜絕緣材料。　

6、可改善塑料產品的物理機械性能。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，剛度和應力阻尼的能力也有所提高。但抗衝擊性能下降。不過，抗衝擊性能下降的多少還與對中空玻璃微珠的表面處理有關，如選用正確的偶聯劑進行預處理，可減少對材料抗衝擊性能的影響。　

7、吸油率低。與常規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。

利用中空玻璃微球上述特點，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）、乳化炸藥、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、機械加工性……

加工技術決定中空玻璃微球的選擇，中空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！  

中空玻璃微珠較大的用途是人造大理石。在美國,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于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,具有較快的模具週轉速度。

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降低后處理工具的磨損。

⑦改善淺顏色的着色性能,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,因此應優化這些因素,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                       

碳酸鈣              77                      59                           2.079

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               1             00                  100

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。 

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,在環氧樹脂中加入中空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,正是由於採用了中空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。 

聚酯傢具

聚酯傢具是中空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。隨着中空玻璃微珠比例的增加其剛度也明顯地提高。

玻璃鋼噴塗工藝

含有中空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。

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。

玻纖纏繞和拉擠工藝

在纖維纏繞和拉擠工藝中應用中空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%。

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氧樹脂中,製成合成泡沫塑料塊。在美國環氧/玻璃微珠合成泡沫已經成功地應用到船舵中。這種泡沫塑料塊作為船舵的芯材而表層為玻璃鋼。同聚酯相比環氧在減輕重量的前提下還能夠使之強度得到顯着地增加。實驗室測得的數據表明,用這種材料製成的船舵,其抗彎曲載荷可達2500kg,是工程塑料ABS強度的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製造船舵的,這個船舵用在長12.5ｍ,重55kg的帆船上。在結構材料中已經成功地採用了剛性的聚酰亞胺泡沫塑料塊,這種結構能夠使其壓縮、彎曲強度及模量,高溫條件下的尺寸穩定性得以提高。 

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。

（4）輕質混凝土、石膏制品、橡膠制品。