供應中空玻璃微珠在復合材料中的應用
1　前　言  這些年發(fā)展起來的諸多填料一般來說都比樹脂便宜得多。它們對樹脂的性能有很大的影響，因此在使用過程中值得注意的是要充分利用其優(yōu)點絕不能降低最終制品的性能。對于影響非常顯著的性能,比如彎曲模量和密度等，有時填料起著雙重作用。這些也是眾所周知的,這就是填料的科學，中空玻璃微珠作為一種較新的填料具有一些不尋常的特性，從不同的角度自然地改善了樹脂的性能，填料不僅僅是樹脂的添加劑，更重要的是它改進了樹脂的性能。  2　基本性能  這些年來中空玻璃微珠在美國已成為比較成熟的工程用材料。同時在英國也得到了較為廣泛的應用。當然，同體積相比它的價格要比碳酸鈣高得多。對于含鈉的硼硅酸鹽即Ｅ玻璃中空玻璃微珠耐水及化學介質的腐蝕性好，具有較低的表面堿性度和含水率，含堿量為重量的0.5%，含水率為體積的{TodayHot}0.2%。當有放熱反應時，較高的含水率會導致較多的水分蒸發(fā)，最終在產(chǎn)品模塑過程中引起一些缺陷。但是，中空玻璃微珠與通常的填料相比其幾何尺寸是較為完整的中空球體,粒度為10～180μｍ，壁厚為1～3μｍ，它們象軸承一樣互相之間能夠滾動，具有很好的自由流動性。  3　優(yōu)點  中空玻璃微珠具有質輕、低導熱、無毒、不燃、化學穩(wěn)定性好、高分散等優(yōu)點。這些優(yōu)點特別是能夠在模塑完成的成品中體現(xiàn)出來。最終產(chǎn)品重量輕，容易安裝，并且特別適合制作要求有浮力的制品。中空玻璃微珠可以應用在很多材料領域中以提高或改善材料的耐水性、抗壓強度、收縮率和沖擊強度等。密度低，能制取較輕的部件；孔隙率和比表面低，珠體吸收樹脂少，所以即使高量填充，粘度也不高；具有化學穩(wěn)定性和惰性;良好的抗龜裂性能，最終的制品易于后處理，如鉆孔、切割及打磨，這也是中空玻璃微珠較為容易破壞的另一個優(yōu)點。由于中空玻璃微珠就象減震器一樣，因此，產(chǎn)品的抗壓強度及抗沖擊強度也得以改善。由于中空玻璃微珠優(yōu)先于樹脂基體而破壞，降低了制品受沖擊的程度。中空玻璃微珠也具有較好的絕緣性能，這一性能特別是在制品使用過程中遇到有熱水沖擊時，中空玻璃微珠和樹脂便形成了互不連通的熱傳導絕緣層。最后，由于中空玻璃微珠的著色性不好，使得制品有些發(fā)白，但有時這也是優(yōu)點，一方面可以{HotTag}降低白色顏料如鈦白粉的用量,最多可降低50%，另一方面值得一提的是最終產(chǎn)品的色彩較為柔和。  4　在人造大理石及瑪瑙制品中的應用  中空玻璃微珠較大的用途是人造大理石。在美國,有許多制造商正在使用這種填料，它有以下優(yōu)點：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)會的要求。②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。③降低固化時間，具有較快的模具周轉速度。④改善沖擊強度，提高抗龜裂能力，降低產(chǎn)品的破損率。⑤改善機械加工性，減少去飛邊、切割、鉆空和打磨的時間。⑥降低后處理工具的磨損。⑦改善淺顏色的著色性能，同時降低TiO2的用量(雖然有時需要混入一些較深的顏色)⑧重量輕，使其在搬運及安裝過程中變得更容易，也降低了運輸成本。以上所列的優(yōu)點③～⑧能夠明顯降低成本。表1為人造大理石標準配方及含中空玻璃微珠配方所用樹脂粘度為600～2000ｃＰ,采用中空玻璃微珠不會造成混合體系粘度的增加。在這個配方中重量占3.8%的中空玻璃微珠其體積可達26.8%,這樣會使其最終重量降低30%。由于樹脂的粘度、當時的環(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，因此應優(yōu)化這些因素,使其紋理更流暢、氣泡更易排除，特別是當樹脂的溫度小于21℃時。碳酸鈣的粒度應小于30目，以減少對玻璃微珠的損傷。  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  標準  樹脂  23  41  碳酸鈣  77  59  2.079  合計  100  100  含中空玻璃微珠  樹脂  30.2  37.4  中空玻璃微珠  3.8  26.8  1.466  碳酸鈣  66  35.8  合計  100  100  5  修補復合材料(樹脂膩子)  修補用的復合材料,其典型的應用是在樹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子,具有質量輕、附著力強、容易涂沫、低收縮性等優(yōu)點,尤其是砂磨和拋光等加工性能顯著提高。對空心微珠來說,灰塵是一個問題,有趣的是,在后處理過程中,比如打磨,導致空心微珠的破壞形成的灰塵其密度同玻璃的一樣,這樣它便不會漂于空中而很容易地降落到地面上。這樣會大大減少空氣中粉塵含量過高的缺點。這種膩子廣泛用于玻璃鋼制品、汽車、船舶、機床等的修補作業(yè)中。應當注意的是中空玻璃微珠的直徑不宜過大,防止打磨后留下太大的針孔,同時要選擇更加理想的級配。表2是典型的膩子配方,當然要根據(jù)樹脂的粘度等因素來做適當?shù)膬?yōu)化。  表2　含有中空玻璃微珠的膩子配方  組　成  密度  Ｗｔ%  Ｖｏｌ%  樹　脂  1.14  37  42  中空玻璃微珠  0.23  5  29  滑石粉  2.60  58  29　　  這個配方的密度為1.3g/cm3,而普通膩子為1.89kg/cm3左右。  6　合成泡沫塑料塊及輕質芯材  早在1971年SPI年會上就有一篇研究論文中介紹道,在環(huán)氧樹脂中加入中空玻璃微珠得到了較高質量的泡沫,并且密度降低了20%～30%。泡沫