1   前言
 

       這些年發(fā)展起來(lái)的諸多填料一般來(lái)說(shuō)都比樹(shù)脂便宜得多。它們對(duì)樹(shù)脂的性能有很大的影響，因此在使用過(guò)程中值得注意的是要充分利用其優(yōu)點(diǎn)絕不能降低最終制品的性能。對(duì)于影響非常顯著的性能,比如彎曲模量和密度等，有時(shí)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(xué)，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(shù)脂的性能，填料不僅僅是樹(shù)脂的添加劑，更重要的是它改進(jìn)了樹(shù)脂的性能。
 

2 基本性能
 

       這些年來(lái)中空玻璃微珠在美國(guó)已成為比較成熟的工程用材料。同時(shí)在英國(guó)也得到了較為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，同體積相比它的價(jià)格要比碳酸鈣高得多。對(duì)于含鈉的硼硅酸鹽即Ｅ玻璃中空玻璃微珠耐水及化學(xué)介質(zhì)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 0.2%。當(dāng)有放熱反應(yīng)時(shí)，較高的含水率會(huì)導(dǎo)致較多的水分蒸發(fā)，最終在產(chǎn)品模塑過(guò)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(dòng)，具有很好的自由流動(dòng)性。
 

3 優(yōu)點(diǎn)
 

       中空玻璃微珠具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、無(wú)毒、不燃、化學(xué)穩(wěn)定性好、高分散等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)特別是能夠在模塑完成的成品中體現(xiàn)出來(lái)。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(yīng)用在很多材料領(lǐng)域中以提高或改善材料的耐水性、抗壓強(qiáng)度、收縮率和沖擊強(qiáng)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(shù)脂少，所以即使高量填充，粘度也不高；具有化學(xué)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(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于中空玻璃微珠就象減震器一樣，因此，產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度及抗沖擊強(qiáng)度也得以改善。由于中空玻璃微珠優(yōu)先于樹(shù)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(guò)程中遇到有熱水沖擊時(shí)，中空玻璃微珠和樹(shù)脂便形成了互不連通的熱傳導(dǎo)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(shí)這也是優(yōu)點(diǎn)，一方面可以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(yīng)用
 

       中空玻璃微珠較大的用途是人造大理石。在美國(guó),有許多制造商正在使用這種填料，它有以下優(yōu)點(diǎn)：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(huì)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(shí)間，具有較快的模具周轉(zhuǎn)速度。④改善沖擊強(qiáng)度，提高抗龜裂能力，降低產(chǎn)品的破損率。⑤改善機(jī)械加工性，減少去飛邊、切割、鉆空和打磨的時(shí)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(shí)降低TiO2的用量(雖然有時(shí)需要混入一些較深的顏色)⑧重量輕，使其在搬運(yùn)及安裝過(guò)程中變得更容易，也降低了運(yùn)輸成本。以上所列的優(yōu)點(diǎn)③～⑧能夠明顯降低成本。
 

5 修補(bǔ)復(fù)合材料(樹(shù)脂膩?zhàn)?
 

       修補(bǔ)用的復(fù)合材料,其典型的應(yīng)用是在樹(shù)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?zhàn)?具有質(zhì)量輕、附著力強(qiáng)、容易涂沫、低收縮性等優(yōu)點(diǎn),尤其是砂磨和拋光等加工性能顯著提高。對(duì)空心微珠來(lái)說(shuō),灰塵是一個(gè)問(wèn)題,有趣的是,在后處理過(guò)程中,比如打磨,導(dǎo)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(huì)漂于空中而很容易地降落到地面上。這樣會(huì)大大減少空氣中粉塵含量過(guò)高的缺點(diǎn)。這種膩?zhàn)訌V泛用于玻璃鋼制品、汽車(chē)、船舶、機(jī)床等的修補(bǔ)作業(yè)中。應(yīng)當(dāng)注意的是中空玻璃微珠的直徑不宜過(guò)大,防止打磨后留下太大的針孔,同時(shí)要選擇更加理想的級(jí)配。
 

6 合成泡沫塑料塊及輕質(zhì)芯材
 

       早在1971年SPI年會(huì)上就有一篇研究論文中介紹道,在環(huán)氧樹(shù)脂中加入中空玻璃微珠得到了較高質(zhì)量的泡沫,并且密度降低了20%～30%。
 

       泡沫密度為0.66g/cm3時(shí)靜壓強(qiáng)度為1136kg/cm2。在制造輕質(zhì)GRP芯材時(shí),正是由于采用了中空玻璃微珠才使得技術(shù)問(wèn)題得以解決。與通常玻璃鋼相比,這種芯材的使用大大提高了制品的剛度并降低重量,根據(jù)剛度來(lái)選擇芯材的厚度。芯材的密度為0.57g/cm3～0.67g/cm3,抗壓強(qiáng)度為284kg/cm2～426kg/cm2。廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)制品,如車(chē)輛、船舶、建筑用夾層復(fù)合板,運(yùn)動(dòng)器材、模型、深水浮體等。
 

7 聚酯家具

      聚酯家具是中空玻璃微珠的另一應(yīng)用領(lǐng)域,主要是降低其密度,例如,它能使混合物的密度達(dá)到0.9g/cm3,而用珍珠巖為1.09g/cm3,用碳酸鈣為1.46g/cm3。同時(shí)也提高了砂磨和拋光等加工性能,節(jié)約工時(shí)為50%左右。隨著中空玻璃微珠比例的增加其剛度也明顯地提高。
 

8  玻璃鋼噴涂工藝
 

       含有中空玻璃微珠的樹(shù)脂體系可以采用無(wú)氣噴涂設(shè)備來(lái)噴涂,再加上玻璃纖維短切氈、布及其它織物能夠制造船舶用層合板。

隨著體系內(nèi)壓力的不同來(lái)選擇相應(yīng)類型的中空玻璃微珠。較為典型的配方是中空玻璃微珠的體積含量為22%,相應(yīng)的重量含量為5%左右。利用較低剪切力的攪拌設(shè)備便能很好地使之分散到樹(shù)脂中去。
 

9 SMC和BMC制品
 

       在SMC和BMC中加入中空玻璃微珠能夠使其最終模塑制品的重量降低25%～35%。密度由1.7g/cm3～1.9g/cm3降到1.2g/cm3～1.4g/cm3,介電性能也得到大大地改善。選擇合適的配方能夠制造出符合特定要求的絕熱板。較為典型的應(yīng)用實(shí)例是能夠制造出較為輕質(zhì)的汽車(chē)和建筑零部件。
 

10 玻纖纏繞和拉擠工藝
 

       在纖維纏繞和拉擠工藝中應(yīng)用中空玻璃微珠能夠降低成本,降低復(fù)合材料的密度，提高復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。在拉擠工藝中采用中空玻璃微珠能夠降低樹(shù)脂和玻纖的用量。添加8%的中空玻璃微珠就能減少15%以上的玻纖用量。除了減少重量以外,還能夠改善制品的物理、介電和絕緣性能。此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它在樹(shù)脂體系中能夠起到潤(rùn)滑劑的作用,可以使拉擠速度提高25%～70%。
 

11 其它樹(shù)脂體系
 

       中空玻璃微珠除了添加到聚酯中以外還可添加到環(huán)氧樹(shù)脂中,制成合成泡沫塑料塊。在美國(guó)環(huán)氧/玻璃微珠合成泡沫已經(jīng)成功地應(yīng)用到船舵中。這種泡沫塑料塊作為船舵的芯材而表層為玻璃鋼。同聚酯相比環(huán)氧在減輕重量的前提下還能夠使之強(qiáng)度得到顯著地增加。實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的數(shù)據(jù)表明,用這種材料制成的船舵,其抗彎曲載荷可達(dá)2500kg,是工程塑料ABS強(qiáng)度的3倍。在德國(guó)也有用聚酰亞胺樹(shù)脂和中空玻璃微珠合成的泡沫塑料塊來(lái)制造船舵的,這個(gè)船舵用在長(zhǎng)12.5ｍ,重55kg的帆船上。在結(jié)構(gòu)材料中已經(jīng)成功地采用了剛性的聚酰亞胺泡沫塑料塊,這種結(jié)構(gòu)能夠使其壓縮、彎曲強(qiáng)度及模量,高溫條件下的尺寸穩(wěn)定性得以提高。