中空結(jié)構(gòu)微納米材料的制備與應(yīng)用研究

人造純白色中空玻璃微球(空心玻璃微珠)－－新型超輕質(zhì)填充材料

人造純白色中空玻璃微球(空心玻璃微珠)是一種中空密閉的球體、粉沫狀的超輕質(zhì)填充材料。視粒徑、壁厚其密度在0.08～0.25g/cm3之間，粒徑在10～150微米之間(內(nèi)含多種規(guī)格)。具有重量輕、體積大……等優(yōu)點(diǎn)。另外還具有絕緣、自潤(rùn)滑……無毒等優(yōu)異性能?？芍苯犹畛溆诮^大部分類型的熱固性、熱塑性樹脂產(chǎn)品中，如灌封料、地坪、涂料、超低密度水泥、原子灰（膩?zhàn)樱⑷榛ㄋ?、密封?、精細(xì)日用化工、復(fù)合材料、模型用材料（代木）、磨具砂輪、文胸按摩袋、保齡球、地球儀、超輕質(zhì)彈性PVA工藝品、輕質(zhì)樹脂工藝品、壁畫壁掛相框、人造大理石……，及ABS、PA、PC、POM、PMMA、PPO、PPS、TPU、PI、PSF……甚至反應(yīng)注射的液狀PU等塑料。起到減輕產(chǎn)品重量、降低成本、提高……。

填充中空玻璃微球可改善或決定材料的如下幾個(gè)性質(zhì)：密度（降低）、流動(dòng)性、粘度（降低）、流變性質(zhì)（增稠、不流掛）、磨砂效果、收縮（降低）、機(jī)械加工性（提高）、沖擊強(qiáng)度、剛性、拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、硬度、絕緣、爆炸物性能、聲學(xué)性質(zhì)、隔熱保溫性質(zhì)……。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……。詳細(xì)信息可查閱：http://songlin.114nic.com/

一種堅(jiān)硬、中空、薄壁、輕質(zhì)的球體，并且具有很高的強(qiáng)度密度比，適合多種工藝條件。

一種高強(qiáng)度、惰性、堅(jiān)硬、精細(xì)的球狀顆粒。作為填充劑能帶給您耐磨耐腐蝕等好處。

玻璃微球能在許多行業(yè)中對(duì)棘手的問題提供解決方案。例如：降低PCB板中的介電常數(shù);增強(qiáng)體育用品的性能;降低機(jī)身合成泡沫的重量;防止墻面修補(bǔ)膩?zhàn)拥拈_裂等等。

微球在以下市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用：

1、建筑材料：膩?zhàn)?、膠黏劑、人造石、涂料等。

2、輕質(zhì)塑料：熱塑性塑料、SMC、BMC、RIM、RTM等。

3、航天航海部件和各種軍用設(shè)施。

4、油氣田開采：完井液、輕質(zhì)水泥、浮體等。

玻璃微球的物理特點(diǎn)使之產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)：

(A) 玻璃微球的堿石灰硼硅酸鹽成分使它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，惰性，從而賦予其安全地作為填料或作為添加劑，而不必?fù)?dān)心其會(huì)與基材或其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并且使其能耐除強(qiáng)堿以外的其他化學(xué)腐蝕。

(B) 完美的球形賦予其優(yōu)良的各向一致性，從而在加工之后不會(huì)由于應(yīng)力不一致而產(chǎn)生翹曲與收縮。

(C) 中空玻璃微球是微小圓球，在液體中，動(dòng)作象微型滾珠軸承，要比片狀、針狀或不規(guī)則形狀的填料更具有較好的流動(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10%～20%。

(D) 完美的球形使其擁有最小的比表面積，因此其吸油量低，與常規(guī)填充材料碳酸鈣相比，中空玻璃微球的吸油率/量要低得多，不同型號(hào)產(chǎn)品每100克的吸油率在7～40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。降低了樹脂的用量，同時(shí)由于其可以起到樹脂增加流動(dòng)性的作用，使樹脂只作為基材而不是填料進(jìn)行加工，從而也減少了樹脂的用量。

(E) 由于玻璃微球的粒徑分布，小的微球填充了大的微球的空隙，從而使其的固含量增加，同時(shí)其揮發(fā)量很低，也就降低了VOC.

(F) 顏色為白色，因此有良好的顏色配伍性。

(G) 很低的真實(shí)密度及很強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，造成了其很高的抗壓強(qiáng)度密度比，這使其在一些要求抗壓強(qiáng)度很高的應(yīng)用過程中，如擠出，壓?；蚴凸I(yè)中不僅能起到密度減輕的填料或添加劑的作用，也可以使其在加工過程中有很好的存活率及穩(wěn)定性

(H) 粒徑較小，與樹脂混合進(jìn)行加工時(shí)可以不會(huì)降低其韌性，在鉆井液應(yīng)中通過200目篩布的通過率為99.7%，300目篩布通過率為86.5%.完全可以符合作業(yè)要求。

(I) 中空玻璃微球的內(nèi)部是真空稀薄的氣體，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。微球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.

(J) 閉空率很高，同時(shí)球形嚴(yán)密完美，并且不溶于水，使其在水中的應(yīng)用也非常穩(wěn)定，水不會(huì)進(jìn)入微球內(nèi)部，因此不造成由此帶來的密度增加問題，同時(shí)由于其不溶于水，其在水中的應(yīng)用如游艇、賽艇之類也極其穩(wěn)定。

(K) 由于有試驗(yàn)表明，中空或低硬度的填料在受到?jīng)_擊時(shí)會(huì)吸收、消化沖擊強(qiáng)度，使材料的抗沖擊性能提高。因此其作為填料可改善塑料產(chǎn)品的物理機(jī)械性能。同時(shí)其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。這里需要說明采用適當(dāng)?shù)奶畛浔壤疤盍媳砻娴呐悸?lián)劑也至關(guān)重要。

(L) 其在600度以下都可以保持其穩(wěn)定性，因此在一些需要稍高溫度的應(yīng)用中表現(xiàn)也比較穩(wěn)定。

3M玻璃微球的優(yōu)點(diǎn)及給商家?guī)淼暮锰帲?/p>

(A) 膠聯(lián)劑：玻璃微球應(yīng)用到膠聯(lián)劑中，可以賦予其減輕重量、減少收縮、降低VOC、提高填充量的優(yōu)點(diǎn)。

(B) 保齡球：可以用來很好的控制密度，使用不同密度的微球作為填充劑可以較好的控制密度，并且保證球的穩(wěn)定性。

(C) 深水浮體：可以在制作中減少樹脂用量，從而降低成本;可以減輕重量;防水;易打磨(打磨性能好）;易加工(粘度低，流動(dòng)性能好）

(D) 聚氨酯注塑：可以有降成本，易打磨，易加工，減少收縮，減少翹曲，減輕重量的效果。

(E) 堵漏劑：用作堵漏劑可以達(dá)到減少收縮，防止開裂的效果。

(F) 人造石：可以有易打磨，易加工，減重，防受熱爆裂(即其隔熱特性抗熱沖擊的效果）

(G) 水泥：加入瓷磚水泥中可以有減少收縮，增加流動(dòng)的效果。

(H) 聚酯澆鑄：用于家具的裝飾，可以減少樹脂用量降成本，易打磨，易加工，減少收縮，減少翹曲，減重，還有保溫的效果，使其摸起來手感很好。

(I) 高爾夫球：(輕質(zhì)球）主要?jiǎng)t是減重的效果。

(J) 船舶油灰：用于船舶油灰中可以減少樹脂用量，降低成本，減輕重量，減少收縮，減少翹曲。

(K) 夾合板膩?zhàn)樱?添加其中，可有降低成本，減輕重量，減少收縮，減少翹曲的效果。

(L) 陶瓷材料(輕質(zhì)）：可以使之降低成本，減少收縮，降低介電常數(shù)，隔熱保溫。

(M) 補(bǔ)墻膩?zhàn)樱?可以有易打磨，減少收縮的效果。

(N) 合成泡沫： 有降成本，減輕重量的效果。

(O) 炸藥： 用于乳化炸藥中可以提高爆炸效果，提高乳化炸藥的穩(wěn)定性，耐久性，提高貯藏時(shí)間

(P) 玻璃鋼，SMC，BMC: 加入其中，可以有減輕重量，減少樹脂的用量，降低成本，有保溫效果，減少收縮，減少翹曲，易加工等效果。(添加量一般為7%或5%-10%）

(Q) 涂料方面的應(yīng)用：高固體工業(yè)涂料： 低粘度、高加入量、減少VOC、改進(jìn)硬度、控制光澤、可噴涂性、降低成本;

＊ 水溶性工業(yè)面漆： 增加固體含量、降低薄膜滲透性、增進(jìn)耐腐蝕性、硬度、惰性和耐磨性、控制光澤、降低成本;

＊ 維護(hù)涂料： 耐化學(xué)性和耐腐蝕性、耐久性、較低的涂層滲透性、高加入量低成本;

＊ 粉末涂料： 改進(jìn)流動(dòng)性、硬度、控制光澤、降低成本

＊ 卷鋼涂料： 柔韌性、耐腐蝕性、光澤控制、較高固體量、降低成本;

＊ 底漆： 改進(jìn)鹽霧性能、溫度和抗化學(xué)性能、提高固體含量、降成本;

＊ 汽車底盤PVC增塑涂料： 杜絕流掛性、耐沖擊、耐磨、耐腐蝕、超低密度、降低成本;

＊ 建筑涂料： 耐久性、耐刷洗、較高PVC、增加不透明度、改進(jìn)抗摩擦性、光澤的均勻性;

＊ 膠粘水泥、灰漿： 改進(jìn)流變性、降低密度、增加加入量、增加耐久性、降低收縮變形。

＊ 保溫涂料：保溫效果好，易加工，提高建筑使用面積，容易配色，對(duì)環(huán)境無破壞，降低建筑能耗(不適合作面漆，由于耐沾污性差，即面漆的基本性能達(dá)不到要求）

玻璃微球用于在油氣田方面的應(yīng)用：

(A)鉆井液：可以作為密度減輕劑添加到各種鉆井液中，主要優(yōu)點(diǎn)為：很好的減輕鉆井液密度;減少扭矩與摩擦力，對(duì)地層無傷害，與降漏失劑配合減低循環(huán)漏失，容易混合，容易泵送，補(bǔ)漿可以容易的在現(xiàn)場(chǎng)混合，無需特殊設(shè)備混合，穩(wěn)定性高，抗壓性能好，對(duì)鉆井及井下設(shè)備的性能無影響，微球鉆井液?jiǎn)蜗?、不可壓縮所以可以容易的進(jìn)行流體計(jì)算及隨鉆測(cè)量。對(duì)流變性能無影響。可以回收并且可以重復(fù)利用。

固井水泥：應(yīng)用于固井水泥中，其主要優(yōu)點(diǎn)為：可以很好的減輕密度，并且有較好的流變性能，提高頂替速度，膠結(jié)強(qiáng)度很高且緊密，減少漏失，降低候凝時(shí)間，容易混合，不需要特殊設(shè)備，容易泵送，固井強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度高，不需多級(jí)固井。