供应中空玻璃微珠在复合材料中的应用
1　前　言  这些年发展起来的诸多填料一般来说都比树脂便宜得多。它们对树脂的性能有很大的影响，因此在使用过程中值得注意的是要充分利用其优点绝不能降低最终制品的性能。对于影响非常显著的性能,比如弯曲模量和密度等，有时填料起着双重作用。这些也是众所周知的,这就是填料的科学，中空玻璃微珠作为一种较新的填料具有一些不寻常的特性，从不同的角度自然地改善了树脂的性能，填料不仅仅是树脂的添加剂，更重要的是它改进了树脂的性能。  2　基本性能  这些年来中空玻璃微珠在美国已成为比较成熟的工程用材料。同时在英国也得到了较为广泛的应用。当然，同体积相比它的价格要比碳酸钙高得多。对于含钠的硼硅酸盐即Ｅ玻璃中空玻璃微珠耐水及化学介质的腐蚀性好，具有较低的表面碱性度和含水率，含碱量为重量的0.5%，含水率为体积的{TodayHot}0.2%。当有放热反应时，较高的含水率会导致较多的水分蒸发，最终在产品模塑过程中引起一些缺陷。但是，中空玻璃微珠与通常的填料相比其几何尺寸是较为完整的中空球体,粒度为10～180μｍ，壁厚为1～3μｍ，它们象轴承一样互相之间能够滚动，具有很好的自由流动性。  3　优点  中空玻璃微珠具有质轻、低导热、无毒、不燃、化学稳定性好、高分散等优点。这些优点特别是能够在模塑完成的成品中体现出来。最终产品重量轻，容易安装，并且特别适合制作要求有浮力的制品。中空玻璃微珠可以应用在很多材料领域中以提高或改善材料的耐水性、抗压强度、收缩率和冲击强度等。密度低，能制取较轻的部件；孔隙率和比表面低，珠体吸收树脂少，所以即使高量填充，粘度也不高；具有化学稳定性和惰性;良好的抗龟裂性能，最终的制品易于后处理，如钻孔、切割及打磨，这也是中空玻璃微珠较为容易破坏的另一个优点。由于中空玻璃微珠就象减震器一样，因此，产品的抗压强度及抗冲击强度也得以改善。由于中空玻璃微珠优先于树脂基体而破坏，降低了制品受冲击的程度。中空玻璃微珠也具有较好的绝缘性能，这一性能特别是在制品使用过程中遇到有热水冲击时，中空玻璃微珠和树脂便形成了互不连通的热传导绝缘层。最后，由于中空玻璃微珠的着色性不好，使得制品有些发白，但有时这也是优点，一方面可以{HotTag}降低白色颜料如钛白粉的用量,最多可降低50%，另一方面值得一提的是最终产品的色彩较为柔和。  4　在人造大理石及玛瑙制品中的应用  中空玻璃微珠较大的用途是人造大理石。在美国,有许多制造商正在使用这种填料，它有以下优点：①改善冲击性能,正确配方制造的产品其性能高于人造大理石协会的要求。②改善纹理布局及颜色的连续性，使得产品更加美观、耀目。③降低固化时间，具有较快的模具周转速度。④改善冲击强度，提高抗龟裂能力，降低产品的破损率。⑤改善机械加工性，减少去飞边、切割、钻空和打磨的时间。⑥降低后处理工具的磨损。⑦改善浅颜色的着色性能，同时降低TiO2的用量(虽然有时需要混入一些较深的颜色)⑧重量轻，使其在搬运及安装过程中变得更容易，也降低了运输成本。以上所列的优点③～⑧能够明显降低成本。表1为人造大理石标准配方及含中空玻璃微珠配方所用树脂粘度为600～2000ｃＰ,采用中空玻璃微珠不会造成混合体系粘度的增加。在这个配方中重量占3.8%的中空玻璃微珠其体积可达26.8%,这样会使其最终重量降低30%。由于树脂的粘度、当时的环境温度及碳酸钙的粒度是影响混合物体系粘度的主要原因，因此应优化这些因素,使其纹理更流畅、气泡更易排除，特别是当树脂的温度小于21℃时。碳酸钙的粒度应小于30目，以减少对玻璃微珠的损伤。  表1　配方中是否含有中空玻璃微珠的人造大理石密度比较  配方  Ｗｔ%  Ｖｏｌ%  密度  标准  树脂  23  41  碳酸钙  77  59  2.079  合计  100  100  含中空玻璃微珠  树脂  30.2  37.4  中空玻璃微珠  3.8  26.8  1.466  碳酸钙  66  35.8  合计  100  100  5  修补复合材料(树脂腻子)  修补用的复合材料,其典型的应用是在树脂中加入中空玻璃微珠以取代部分碳酸钙、滑石粉等填料制成各种腻子,具有质量轻、附着力强、容易涂沫、低收缩性等优点,尤其是砂磨和抛光等加工性能显著提高。对空心微珠来说,灰尘是一个问题,有趣的是,在后处理过程中,比如打磨,导致空心微珠的破坏形成的灰尘其密度同玻璃的一样,这样它便不会漂于空中而很容易地降落到地面上。这样会大大减少空气中粉尘含量过高的缺点。这种腻子广泛用于玻璃钢制品、汽车、船舶、机床等的修补作业中。应当注意的是中空玻璃微珠的直径不宜过大,防止打磨后留下太大的针孔,同时要选择更加理想的级配。表2是典型的腻子配方,当然要根据树脂的粘度等因素来做适当的优化。  表2　含有中空玻璃微珠的腻子配方  组　成  密度  Ｗｔ%  Ｖｏｌ%  树　脂  1.14  37  42  中空玻璃微珠  0.23  5  29  滑石粉  2.60  58  29　　  这个配方的密度为1.3g/cm3,而普通腻子为1.89kg/cm3左右。  6　合成泡沫塑料块及轻质芯材  早在1971年SPI年会上就有一篇研究论文中介绍道,在环氧树脂中加入中空玻璃微珠得到了较高质量的泡沫,并且密度降低了20%～30%。泡沫