空心玻璃微珠介绍

一、定义

空心玻璃微珠(hollow glass bubble，HGB)是一种空心结构的无机非金属球状材料，主要成分是硼硅酸盐，其空腔内为稀薄氮气，球体粒径范围在10～250 μm，壁厚为1～2 μm，密度为0.2~1g/cm3，中空玻璃微珠的化学组成（质量比为）：

下图为HGB微观结构示意图：

下图为HGB微观物理形态：

二、特性

1）颜色纯白

可广泛用于任何对外观颜色有要求的制品中。

2）比重轻

空心玻璃微珠的密度约是传统填充料微粒密度的十几分之一，填充后可大大减轻产品的基重，替代及节省更多的生产用树脂，降低产品成本。

3）亲油性

空心玻璃微珠润湿分散容易，可填充于大多数热固热塑性树脂中，如聚酯、环氧树脂、聚氨酯等。

4）流动性好

由于空心玻璃微珠是微小圆球，在液体树脂中要比片状、针状或不规则形状的填料更具有较好的流动性，所以充模性能优异。更重要的是这种小微珠是各向同性的，因此不会产生因取向造成不同部位收缩率不一致的弊病，保证了产品的尺寸稳定，不会翘曲。在加工过程中复合材料动态生热少，能防止润滑不足和局部热分解，注塑时更容易挤出，不仅减少制品的缺陷，而且使生产效率提高15%-20%。

5）隔热隔音绝缘

空心玻璃微珠的内部是稀薄的气体，所以它具有隔音、隔热的特性，是作为各种保温、隔音产品的极佳填充剂。空心玻璃微珠的隔热特性还可用于保护产品经受急热和急冷条件之间交替变化而引起的热冲击。较高的比电阻，极低的吸水率使其可广泛用于加工生产电缆绝缘材料。

6）吸油率低

球体的微粒决定了其有最小的比表面积及低吸油率，其吸油率仅为0.2g/cc～0.7g/cc，使用过程中可大大减少树脂的用量，即使在高添加量的前提下粘度也不会增大很多，大大改善了生产操作条件，可使生产效率提高10%～20%。

三、主要应用

空心玻璃微珠作为近年来国内迅速发展起来的新型轻质材料，各项性能十分优异且应用领域广泛，凭借良好的产品性能以及相对低廉的市场价格，应用于航空航天、深海浮力材料、造船、石油、天然气等军工领域，另外在塑料、橡胶、油漆、涂料、建筑材料等民用领域的应用也有很大的比重。其中塑料和橡胶、油漆和涂料、建筑材料是主要的应用行业，合计占85%以上的份额。下面具体介绍几种常见的应用领域。

3.1塑料、橡胶

空心玻璃微珠用于超高分子量聚乙烯材料的填充，既充当了改善加工流动性的固体润滑剂，又可对超高分子量聚乙烯材料的综合力学性能进行改性，以提高其强度和耐磨性等。加有空心玻璃微珠的尼龙6的拉伸强度、冲击强度、硬度等力学性能得到提高，并可防止由光和热引起的材料老化。随着玻璃微珠含量的增加，材料的马丁耐热温度提高。用于生产轴承、照相机、家具配件等；用空心玻璃微珠填充硬质PVC，生产异型材、管材和板材，可使材料具有良好的尺寸稳定性，提高刚性和耐热温度，并提高生产效率；填充ABS，可改善材料尺寸的稳定性，降低收缩率，提高抗压强度和抗弯模量，并改善表面上漆性能，可广泛用于电视机壳、汽车塑料件、音响设备、家用电器的生产；填充环氧树脂，可降低材料粘度，改善物理机械性能，可用于生产复合泡沫塑料、深海潜艇、救生艇等；填充不饱和聚酯，可使材料收缩率和吸水率下降，抗磨性提高，且在层压和涂覆时空穴少，可生产玻璃钢制品、抛光轮、工具等；

3.2油漆涂料

玻璃微珠有最小的比表面积和低吸油率，可大大减少涂料中其他各生产成份的使用量。玻璃微珠玻化质的表面更抗化学腐蚀，对光有反射作用。因此，涂料涂层具有防污、防腐蚀、防紫外线、防黄变以及抗刮效果。紧密排列的空心玻璃微珠内部含有稀薄的气体，其导热系数低，所以涂料涂层具有非常好的隔热保温效果。空心玻璃微珠可有效增强涂层的流动、流平性。空心玻璃微珠内含有气体具有较好的抗冷热收缩性，从而增强涂层的弹性，大大减少涂层因受热胀冷缩而引起开裂和脱落。在高填充量的前提下，涂料的黏度增加不明显，因此溶剂的使用量可减少，就能降低涂料在使用过程中有毒气体的排放量，有效减小VOC 指标。

使用建议:一般添加量为对全重量的10-20%。把空心玻璃微珠放到最后添加，采用低速度、低剪切力的搅拌设备分散，因为微珠球形流动性好，之间摩擦力也不大，所以分散很容易，短时间内就可以潮湿完全，稍延长搅拌时间达到均匀分散即可。空心玻璃微珠化学惰性，无毒，但因其极轻，所以添加时需要特别注意。我们建议采取分步加入法，也就是每次加入量为剩余微珠的1/2，逐步加入，这样能很好地避免微珠漂浮到空气中和使分散更完全。

3.3汽车底盘装

底盘装甲：底盘装甲，顾名思义就是给汽车底盘装上坚固的甲胄。而事实上这也确实是目前保护汽车底盘裸露部件的唯一方法。专业的底盘装甲是将一种特殊的弹性胶质材料喷涂在汽车底盘上，将底盘及车轮上方的部位完全包裹起来，待其自然固结后形成的一层有一定强度的耐腐蚀底盘保护层。添加了空心玻璃微珠的底盘漆特性：玻璃微珠玻化质的表面更抗化学腐蚀，因此，涂料涂层具有防污、防腐蚀、防黄变以及抗刮效果。若填充适当比例，微粒球形的结构使其对冲击力和应力有很好的分散作用，添加到涂料中能很好地提高涂膜的抗外力冲击性能，而且也能减少涂层因热胀冷缩产生的应力开裂。制品的韧性明显改善，抗冲击性显著提高，表面硬度增强。微粒为密闭空心球体，添加进涂料中形成很多微观的独立绝热腔体，从而大大提高涂膜对热及声音的绝缘性，起到很好的隔热和降噪音的作用。

3.4人造木填充了空心玻璃微珠的人造木可以为制造家具部件、装饰品与雕塑提供出色的质量保证。在原配方中添加不同比例的空心玻璃微珠，可以调节产品密度。空心玻璃微球的吸油率比碳酸钙等普通填料要小得多，可使粘度显著下降。与传统矿物添加剂相比，空心玻璃微珠具有更好的流动性，适用于制造面积大而薄的板材，添加空心玻璃微珠后的材料更易钉钉加工，改变了传统配方的人造木普遍存在的钉钉后出现开裂的现象。空心玻璃微珠的填充量一般在5%-20%之间。空心玻璃微珠极易与树脂混合，一般建议在较慢的搅拌速度下在混合的最后阶段加入空心玻璃微珠。如果必须使用高压泵，则事先必须确定空心玻璃微珠的强度是否达到要求。