點擊圖片查看大圖高性能空心玻璃微珠(以下簡稱HGS)是一種密閉、中空正球體，壁厚1~3μm，內(nèi)含稀薄的氮氣、二氧化碳等氣體，其主要化學成分為堿石灰硼硅酸鹽玻璃。HGS作為一種輕質(zhì)微米級的樹脂材料填充劑，可有效降低制品密度、提高或改善制品的耐水性、力學性能、收縮率和流變性能等。
表1 HGS主要性能參數(shù)
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HGS |
H20 |
H25 |
H32 |
H40 |
H46 |
H60 |
Y12000 |
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外觀 |
白色粉末 |
|||||||
|
軟化點 |
620℃ |
|||||||
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真密度/g·cm-3 |
0.20 |
0.25 |
0.32 |
0.40 |
0.46 |
0.60 |
0.60 |
|
|
振實密度/g·cm-3 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.26 |
0.30 |
0.39 |
0.39 |
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|
抗壓強度MPa |
3 |
5 |
14 |
28 |
41 |
55 |
82 |
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抗壓強度PSI |
500 |
750 |
2000 |
4000 |
6000 |
8000 |
12000 |
|
|
粒徑 |
D10/μm |
35 |
30 |
25 |
25 |
25 |
22 |
22 |
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D50/μm |
65 |
60 |
55 |
50 |
50 |
48 |
48 |
|
|
D90/μm |
130 |
120 |
110 |
95 |
90 |
90 |
90 |
|
3. HGS添加在樹脂中的優(yōu)點
(1) 減輕制品重量
HGS由于密度小，與等重量的其他無機填料相比占據(jù)更多的空間，更多地減少樹脂用量和VOC指標，起到減重和節(jié)約成本的效果，是一種環(huán)保型產(chǎn)品。
（2） 降低制品的收縮和翹曲
HGS具有各向同性，使制品尺寸的穩(wěn)定性增高，能夠減少收縮和翹曲。
(3) 改善制品的力學性能
若填充比例適當，HGS可改善制品的韌性，拉伸和彎曲性能顯著提高，表面硬度增強。
(4) 改善加工性能
HGS是微小的正球體，球型率高，具有滾珠軸承效應，能提高流動性，降低樹脂混合物的黏度和內(nèi)應力。因此，在加工過程中復合材料動態(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%。
圖2.HGS的偏光顯微鏡和SEM照片
4. 產(chǎn)品應用
(1) 固體浮力材料
HGS是固體浮力材料中主要的浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)。我公司產(chǎn)品外抗壓強度高，廣泛應用于深海運載和作業(yè)裝備﹑海上石油系統(tǒng)﹑海洋調(diào)查監(jiān)測系統(tǒng)﹑海洋采礦系統(tǒng)﹑浮標系統(tǒng)等海洋領(lǐng)域。
表2.添加HGS的固體浮力材料密度及極限深度
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材料密度/g·cm-3 |
極限深度/m |
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0.35 |
540 |
|
0.45～0. 48 |
2430 |
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0.56 |
7000 |
|
0.62 |
11000 |
建議使用產(chǎn)品：密度較小的HGS，如H25、H32、H40等。
(2) 工程塑料
HGS作為一種高強度的填料可以有效改進產(chǎn)品性能，包括：
u 有效降低部件重量和吸水率
u 制品不易變形，尺寸穩(wěn)定性好
u 與樹脂融合較好，易于加工
u 降低樹脂用量，節(jié)約成本
u 制品的力學性能得到改善
圖3.添加10wt%.H46的PA66粒子
建議使用產(chǎn)品：根據(jù)客戶對密度的需求選用。如加工工藝為注塑，需選用抗壓強度較高的玻璃微珠，如H46、H60等。
(3) 汽車工業(yè)
汽車輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整體質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%。
HGS對汽車的減重主要應用于以下幾個方面：
1)車身部件：包括車身殼體、車篷硬頂、天窗、車門、散熱器護柵板、大燈反光板、前后保險杠等以及車內(nèi)飾件；
2)結(jié)構(gòu)件：包括前端支架、保險杠骨架、座椅骨架、地板等；
3)功能件：其主要特點是要求耐高溫、耐油腐蝕，以發(fā)動機及發(fā)動機周邊部件為主。如：發(fā)動機氣門罩蓋、進氣歧管、油底殼、空濾器蓋、齒輪室蓋、導風罩、進氣管護板、風扇葉片、風扇導風圈、加熱器蓋板、水箱部件、出水口外殼、水泵渦輪、發(fā)動機隔音板等；
4)其他相關(guān)部件：如CNG氣瓶、客車與房車衛(wèi)生設施部件、摩托車部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔離墩、商品檢測車頂柜等。
例1. 在模塑料（SMC和BMC）中添加空心玻璃微珠使制品重量降低25%~35%，改善介電性能，提高熱變形溫度。
圖4. 轎車復合材料部件示意圖
建議使用產(chǎn)品：低強度的玻璃微珠適合用于發(fā)泡材料、對加工強度要求不高的成型方式（如擠出成型、模壓成型等）；高強度的玻璃微珠適用于注塑成型的部
件，及其他對強度要求較高的部件。
(4) 膠黏劑/密封膠
u 降低膠粘劑/密封膠密度；
u 提高粘結(jié)強度；
u 減少溶劑用量，降低VOC含量；
u 有效控制膠層厚度，防止溢膠；
u 減小膠粘劑/密封膠干燥時的收縮及開裂現(xiàn)象；
u 耐光、耐熱，提高膠粘劑抗老化性；
u 賦予膠粘劑/密封膠隔熱、隔音、絕緣、阻燃等性能。
例2. 在發(fā)動機用硅密封膠中添加了10%HGS，有效提高了發(fā)動機用硅密封膠的初期耐壓性，從而使得發(fā)動機用硅密封膠在具有較好即時密封的同時又兼具較高的粘結(jié)強度，較好地滿足了發(fā)動機部件在裝配時的使用需求。
建議使用產(chǎn)品：H32、H40、H46等。
(5) 用戶行業(yè)
HGS應用范圍非常廣泛，目前在復合材料領(lǐng)域使用我公司產(chǎn)品的客戶行業(yè)涉及代木、硅橡膠、玻璃鋼、電纜、鞋底、保溫管材、PVC地板、浮體材料、航空航天用電子材料、輕質(zhì)車用阻尼板、浮雕家飾、輕質(zhì)粘土、衛(wèi)浴等。
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