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干貨分享 | 空心玻璃微珠:未來科技與產(chǎn)業(yè)的“輕”量級選手

2024-05-17


近年來,新材料的研發(fā)與應(yīng)用成為了社會各界關(guān)注的熱點(diǎn)。在追求綠色、環(huán)保、低碳的今天,新材料的輕量化和節(jié)能減排特性更是備受矚目。空心玻璃微珠的出現(xiàn)無疑為各行業(yè)提供了一種理想的輕量化解決方案。

它可以替代傳統(tǒng)的金屬材料、陶瓷材料等,應(yīng)用于航空航天、汽車制造、新能源等領(lǐng)域,有效降低產(chǎn)品的重量,提高能源利用效率。據(jù)統(tǒng)計,僅在我國汽車行業(yè),采用空心玻璃微珠輕量化技術(shù)后,大大減小了樹脂用量,有效的提高汽車的阻燃性,減少二氧化碳排放數(shù)千噸。


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Q1:什么是空心玻璃微珠?





空心玻璃微珠是一種微米級的表面光滑的中空玻璃微球,主要化學(xué)成分為堿石灰硼硅酸鹽玻璃,顯微鏡下觀察為空心透明圓球體??招牟A⒅榫哂?/span>低密度、高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱、電絕緣、耐高溫、耐酸堿等多種性能,具有良好的流動性和化學(xué)穩(wěn)定性。

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航空航天、5G通訊、油田固井、橡膠彈性體、工業(yè)防腐、化妝品、膠粘劑等領(lǐng)域都有空心玻璃微珠的身影,跨領(lǐng)域的多功能前沿新材料。




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Q2:空心玻璃微珠的有哪些優(yōu)勢性能?




01比重輕、體積大


真密度僅為0.2 g/cm3~0.7 g/cm3,與其他填料相比,它具有更低的密度,更明顯的體積效應(yīng),是絕佳的體積填料。可以更多地減少樹脂用量和VOC指標(biāo),起到減重和節(jié)約成本的效果,是一種環(huán)保型產(chǎn)品。




02流動性好、易分散


空心玻璃微珠為規(guī)則正球形,顆粒與顆粒間相互作用小,具有良好的流動性及分散性,能夠快速均勻地分散于不同產(chǎn)品體系中降低樹脂混合物的黏度和內(nèi)應(yīng)力。


因此,在加工過程中復(fù)合材料動態(tài)生熱少,能防止?jié)櫥蛔愫途植繜岱纸?,注塑時更容易擠出,不僅減少制品的缺陷,而且使生產(chǎn)效率提高15%-20%。制品尺寸的穩(wěn)定性增高,能夠減少收縮和翹曲。





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03吸油率低穩(wěn)定性好


空心玻璃微珠比表面積小,粒子表面光滑,其吸油率僅為0.2g/cc~0.7g/cc,且玻化的材質(zhì)使其具有良好的耐酸堿性及穩(wěn)定性,可賦予產(chǎn)品優(yōu)異的耐化學(xué)品性、耐候性及耐老化性。





04隔熱、隔音、絕緣


空心玻璃微珠為無機(jī)非金屬材料,電絕緣性好,且其空腔內(nèi)僅有稀薄的氣體,導(dǎo)熱系數(shù)低,隔音效果好,是各種隔熱、隔音、絕緣產(chǎn)品的最佳填充劑。





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Q3:空心玻璃微珠應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?




涂料試劑中的化學(xué)應(yīng)用

Chemical applications in paint reagents

-膠黏劑-

空心玻璃微珠是輕質(zhì)、中空、高強(qiáng)度的玻璃球體,具有高強(qiáng)度/密度比,適用于有機(jī)硅類、環(huán)氧樹脂類、丙烯酸類、聚氨醋類、合成橡膠類等膠粘劑中,因其自身特質(zhì)賦予膠粘劑一系列優(yōu)異性能

??微球效應(yīng):最小的比表面積、低吸油值,降低樹脂用量,使膠粘劑具有較低的粘度,使膠粘劑具有更好的流動性和加工性能;各向一致性,使膠粘劑加工之后不會由于應(yīng)力不一致而產(chǎn)生翹曲和收縮。
??玻璃材質(zhì):具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,作為填料不會與基材或其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),適合多種體系
??空心球體:低密度,降低膠粘劑密度,降低體積成本;低導(dǎo)熱,使膠粘劑具有隔熱、低導(dǎo)熱的特性;
??微米粒徑:改善膠粘劑的流變性能,同時提高觸變性;小的微球填充到大的微球空隙,從而使其固含量增加,降低VOC;易分散,不團(tuán)聚;
??其他特性:還可以產(chǎn)生磨砂效果提高樹脂的耐磨性能,提高材料的介電性能;



-防腐涂料-

空心玻璃微珠廣泛用于耐候性防腐涂料、汽車涂料、船舶防污涂料、管道防腐涂料等。

??降低VOC:在高添加量的情況下,涂料的黏度并沒有大的增大,可減少涂料中各有機(jī)成份的使用量,降低涂料在使用過程中有害物質(zhì)的排放量,有效減少VOC指標(biāo)
??高流動性:球體結(jié)構(gòu)類似滾珠軸承,在涂料中起到潤滑的作用,從而降低涂料黏度,增加了流動性
??低氧/水滲透:空心玻璃微珠由不同粒徑的空心球體組成,粒徑分布較寬,提高堆積性能,減少空隙率減緩滲透速度,阻斷電路通道,隔離H2O、O2,無法產(chǎn)生電解質(zhì)。延遲銹蝕的進(jìn)攻時間,獲得良好的穩(wěn)定的長期保護(hù)。空心玻璃微珠微米級粒徑,防止涂層的塌陷,可以提高涂層干膜厚度,延遲H2O和O2到達(dá)鋼板表面。
??降低收縮和開裂:正球體,各向一致性,使涂料在成膜之后降低由于應(yīng)力不一致而產(chǎn)生的翹曲和收縮。
??屏障效應(yīng)和抑制效應(yīng):空心玻璃微珠提高鋅粉的分散和屏障效應(yīng)。捕獲氯離子,起到抑制效應(yīng),阻止腐蝕粒子向下滲透到基材表面。


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-建筑節(jié)能 反射隔熱涂料-

空心玻璃微珠賦予反射隔熱涂料特殊功能。使反射隔熱涂料成為一種新型降溫涂料,具有反射、輻射與隔熱于一體的功能。空心微珠對近紅外光的反射比遠(yuǎn)高于普通填料。能有效的降低輻射傳熱及傳導(dǎo)傳熱,以達(dá)到隔熱的目的。

涂料能對400nm-2500nm范圍的太陽光進(jìn)行高效反射,不讓太陽的熱量在物體表面進(jìn)行累積升溫,又能進(jìn)行熱量輻射散熱降溫,把物體表面的熱量輻射到空氣中去降低物體的溫度。目前這種反射隔熱涂料不僅應(yīng)用于軍事和航天設(shè)備,更廣泛應(yīng)用于管道、儲油罐、工業(yè)廠房、大型儲糧倉等。

??中空的封閉球體,緊密排列的空心玻璃微珠內(nèi)部含有稀薄的氣體,其優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)(0.038~0.085W/m.K),使涂層具有非常好的隔熱保溫效果;
??球體結(jié)構(gòu)類似滾珠軸承,在涂料中起到潤滑的作用,從而降低了涂料黏度,增加了流動性;
??可以吸附納米級填料,幫助納米級填料分散,防止其團(tuán)聚、沉積,使之更均勻地分散在樹脂乳液中;


化工科技領(lǐng)域應(yīng)用

Application in the field of chemical 

-油田固井-

添加空心玻璃微珠配制的低密度高強(qiáng)度的泥漿體系是解決低壓、易漏井固井水泥漿漏失低返的主要途徑。

配制的固井水泥漿優(yōu)點(diǎn):
?流動性極好,便于混合和泵送;
?無機(jī)的成分、耐高溫、耐高壓使泥漿性能穩(wěn)定;
?可以根據(jù)施工需要調(diào)整稠化時間,方便操作;
?有效控制失水率,防止污染;
?漿體密度低,抗壓強(qiáng)度高,24h抗壓強(qiáng)度可達(dá)15MPa以上;
?提高固井質(zhì)量,延長油井壽命;

配制的低密度鉆井液優(yōu)點(diǎn):
?空心玻璃微珠是無機(jī)非金屬材料,呈弱堿性,性質(zhì)非常穩(wěn)定,可以添加到現(xiàn)存的各種泥漿體系中,而不會與泥漿中的各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),可以保證鉆井液化學(xué)穩(wěn)定性;
?密度低,抗壓強(qiáng)度高,便于調(diào)配低密度鉆井液,可以廣泛應(yīng)用于深井,保證鉆井液密度恒穩(wěn);
?呈圓球形,流動性極好,具有優(yōu)異的潤滑作用,在鉆井過程中可以減小摩擦力,能延長鉆桿和鉆頭等設(shè)備的使用壽命,更能大幅提高鉆井速度,提高作業(yè)效率;
?粒徑狀態(tài)易于跟現(xiàn)有鉆井設(shè)備配伍使用,不需要增加特殊設(shè)備,同時鉆井液中的空心玻璃微珠可以回收再利用,降低生產(chǎn)成本。


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-5G通訊 航空航天-

因其中空結(jié)構(gòu)具有較低介電常數(shù)與介電損耗,可作為低介電填料加入基材來提高產(chǎn)品介電性能,應(yīng)用到5G基站與天線罩、5G手機(jī)中框與背板、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等材料中。


因為空心玻璃微珠低密度,隔熱保溫,而且制品不易變形,尺寸穩(wěn)定性好,可以制備燒蝕材料的原材料。


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空心玻璃微珠主要介電性能



-橡膠彈性體-

空心玻璃微珠是微米級中空的封閉球體,具有低密度、高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱的特性,應(yīng)用于橡膠等彈性體,有隔熱、減重和增加回彈性等功能。


?輕質(zhì)鞋材:空心玻璃微珠加入橡膠,可大幅度降低鞋材比重,鞋子更舒適

?工業(yè)橡膠:電纜、通訊光纜橡膠層的填料、各類橡膠密封圈填料,減重、阻燃、抗撕裂。家居用品彈性體材料乳膠枕、乳膠床墊、沙發(fā)等家居用品的填充,增加材料的質(zhì)感,提高回彈性。



復(fù)合材料領(lǐng)域

Composite materials field

-交通工具輕量化-

能夠改善其加工性能,為制造家具部件、汽車模型、鞋模、輪胎模、建筑模型、裝飾品與雕塑提供出色的質(zhì)量保證。

空心玻璃微珠的空心結(jié)構(gòu)、玻璃材質(zhì)、微米級的粒徑等特點(diǎn),使其成為一種擁有功能性的輕質(zhì)填料,應(yīng)用于改性塑料和SMC/BMC等復(fù)合材料中,賦予材料一系列優(yōu)異性能。


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Q4:怎樣選擇空心玻璃微珠?


在選擇空心玻璃微珠時,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求、產(chǎn)品性能等因素進(jìn)行綜合考慮;在實際操作中,可以參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、咨詢專業(yè)人士和進(jìn)行樣品測試等方法,以提高選擇合適的空心玻璃微珠的準(zhǔn)確性。


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▲空心玻璃微珠HL系列規(guī)格表 HL

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▲空心玻璃微珠HL系列規(guī)格表 HS


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△產(chǎn)品特性


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