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空心玻璃微珠

發(fā)布時(shí)間:2012年8月15日   |   閱讀次數(shù): 386

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(jù)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(dǎo)熱系數(shù)低、抗壓強(qiáng)度高,分散性、流動(dòng)性、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。另外,還具有絕緣、自潤(rùn)滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射、無(wú)毒等優(yōu)異性能。本產(chǎn)品可直接填充于絕大部分類(lèi)型的熱固性、熱塑性樹(shù)脂產(chǎn)品中,起到減輕產(chǎn)品重量,降低成本,消除產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力確保尺寸穩(wěn)定性,提高抗壓、抗沖擊性,耐火度、隔音隔熱性、絕緣性等等作用!并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(wú)機(jī)材料構(gòu)成的。按化學(xué)成份有:二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、硅酸鈉等。其粒徑十到幾百微米,壁厚幾個(gè)微米,為內(nèi)部充斥CO2等氣體的封閉微型球體。
     我所生產(chǎn)的空心玻璃微珠產(chǎn)品分為普通系列和低堿系列;每個(gè)系列根據(jù)其粒徑范圍和堆積密度的不同而分為多種規(guī)格。
     產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的領(lǐng)先水平。并且具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、無(wú)毒、不燃,化學(xué)穩(wěn)定性好、高分散等優(yōu)點(diǎn)。是人造大理石、玻璃鋼、原子灰、油漆、塑料、化工、建材等行業(yè)極好的產(chǎn)品填充劑。

注:另可根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行生產(chǎn)中空玻璃微珠的應(yīng)用

1.中空玻璃微珠在樹(shù)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(shù)脂用量,降低產(chǎn)品成本。
填充工藝簡(jiǎn)單。中空玻璃微珠無(wú)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(dòng)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(dòng)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(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(huì)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(huì)翹曲,解決了異型材、大型注塑產(chǎn)品成型加工長(zhǎng)期存在的變形問(wèn)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(guò),抗沖擊性能下降的多少還與對(duì)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(duì)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(hào)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(guò)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(shù)脂產(chǎn)品中;如生產(chǎn)灌封料、地坪、涂料、汽車(chē)底盤(pán)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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(shù)脂工藝品、壁畫(huà)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(gè)平衡,如果微球太輕就會(huì)因其壁很薄而易碎!在產(chǎn)品中的應(yīng)用會(huì)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(shí)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(guò)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(guó),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(huì)的要求。 
    • 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。
    • 降低固化時(shí)間,具有較快的模具周轉(zhuǎn)速度。
    • 改善沖擊強(qiáng)度,提高抗龜裂能力,降低產(chǎn)品的破損率。
    • 改善機(jī)械加工性,減少去飛邊、切割、鉆空和打磨的時(shí)間。
    • 降低后處理工具的磨損。
    • 改善淺顏色的著色性能,同時(shí)降低TiO2的用量(雖然有時(shí)需要混入一些較深的顏色)
    • 重量輕,使其在搬運(yùn)及安裝過(guò)程中變得更容易,也降低了運(yùn)輸成本。

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(shù)脂粘度為600~2000cP,采用中空玻璃微珠不會(huì)造成混合體系粘度的增加。在這個(gè)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(huì)使其最終重量降低30%。由于樹(shù)脂的粘度、當(dāng)時(shí)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(shù)脂的溫度小于21℃時(shí)。碳酸鈣的粒度應(yīng)小于30目,以減少對(duì)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(biāo)準(zhǔn)樹(shù)脂

23

41

2.079

碳酸鈣

77

59

合計(jì)

100

100

含中空玻璃微珠

 

樹(shù)脂

30.2

37.4

1.466

碳酸鈣(小于30目)

3.8

26.8

中空玻璃微珠

66

35.8

合計(jì)

100

100

2.修補(bǔ)復(fù)合材料(樹(shù)脂膩?zhàn)?/STRONG>)
修補(bǔ)用的復(fù)合材料,其典型的應(yīng)用是在樹(shù)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)?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(duì)空心微珠來(lái)說(shuō),灰塵是一個(gè)問(wèn)題,有趣的是,在后處理過(guò)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(huì)漂于空中而很容易地降落到地面上。這樣會(huì)大大減少空氣中粉塵含量過(guò)高的缺點(diǎn)。這種膩?zhàn)訌V泛用于玻璃鋼制品、汽車(chē)、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(guò)大,防止打磨后留下太大的針孔,同時(shí)要選擇更加理想的級(jí)配。表2是典型的膩?zhàn)优浞?當(dāng)然要根據(jù)樹(shù)脂的粘度等因素來(lái)做適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。
表2 含有中空玻璃微珠的膩?zhàn)优浞?/STRONG>

組成

Wt%

Vol%

密度

樹(shù) 脂

37

42

1.14

中空玻璃微珠

5

29

0.23

滑石粉

58

29

2.60

這個(gè)配方的密度為1.3g/cm3,而普通膩?zhàn)訛?.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(huì)上就有一篇研究論文中介紹道,在環(huán)氧樹(shù)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(shí)靜壓強(qiáng)度為1136kg/cm2。在制造輕質(zhì)GRP芯材時(shí),正是由于采用了中空玻璃微珠才使得技術(shù)問(wèn)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(lái)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(chē)輛、船舶、建筑用夾層復(fù)合板,運(yùn)動(dòng)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(shí)也提高了砂磨和拋光等加工性能,節(jié)約工時(shí)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(shù)脂體系可以采用無(wú)氣噴涂設(shè)備來(lái)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(lái)選擇相應(yīng)類(lèi)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(shù)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(chē)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(shù)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(gè)優(yōu)點(diǎn)是它在樹(shù)脂體系中能夠起到潤(rùn)滑劑的作用,可以使拉擠速度提高25%~70%。
8.其它樹(shù)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(shù)脂中,制成合成泡沫塑料塊。在美國(guó)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(cè)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(guó)也有用聚酰亞胺樹(shù)脂和中空玻璃微珠合成的泡沫塑料塊來(lái)制造船舵的,這個(gè)船舵用在長(zhǎng)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.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。

向掌柜 李靜 提問(wèn):

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