空心玻璃微珠是一種尺寸微小的空心玻璃球體，屬無機非金屬材料。典型粒徑范圍10-180微米，堆積密度0.1-0.25克/立方厘米,具有質輕、低導熱、隔音、高分散、電絕緣性和熱穩定性好等優點,是2008年來發展起來的一種用途廣泛、性能優異的新型輕質材料。

顏色純白，可廣泛用于任何對外觀顏色有要求的制品中。

比重輕體積大。空心玻璃微珠的密度約是傳統填充料微粒密度的十幾分之一，填充后可大大減輕產品的基重，替代及節省更多的生產用樹脂，降低產品成本。

具有有機改性（親油性）表面。空心玻璃微珠潤濕分散容易，可填充于大多數熱固熱塑性樹脂中，如聚酯、環氧樹脂、聚氨酯等。

高分散、流動性好。由于空心玻璃微珠是微小圓球，在液體樹脂中要比片狀、針狀或不規則形狀的填料更具有較好的流動性，所以充模性能優異。更重要的是這種小微珠是各向同性的，因此不會產生因取向造成不同部位收縮率不一致的弊病，保證了產品的尺寸穩定，不會翹曲。

隔熱、隔音、絕緣、吸水率低。空心玻璃微珠的內部是稀薄的氣體，所以它具有隔音、隔熱的特性，是做為各種保溫、隔音產品的極佳填充劑。空心玻璃微珠的隔熱特性還可用于保護產品經受急熱和急冷條件之間交替變化而引起的熱沖擊。較高的比電阻，極低的吸水率使其可廣泛用于加工生產電纜絕緣材料。

吸油率低。球體的微粒決定了其有最小的比表面積及低吸油率，使用過程中可大大減少樹脂的用量，即使在高添加量的前提下粘度也不會增大很多，大大改善了生產操作條件，可使生產效率提高10%～20%。

據世界專利數據庫統計，近30年來，國內外涉及空心玻璃微珠的發明有50多項，其中一半為制備，另一半為應用。近十五年來涉及空心玻璃微珠制備的專利不到1/3，其余2/3為應用，可見空心玻璃微珠已進入應用發展階段。

一

空心玻璃微珠常見的制備方法

1玻璃粉末法

　　玻璃粉末法是用預先制備好的含有SO3等氣體玻璃粉末，通過溫度1100-1500℃的火焰，這時溶解在玻璃粉末中的SO3等氣體由于溶解度的下降和窯爐環境氣氛的變化從玻璃內部溢出，同時玻璃粉末在高溫下由于表面張力的原因球形化，將溢出氣體封閉在球形顆粒內，形成空心玻璃微珠。

優點：可設計多種玻璃體系、產品種類多、產品質量高，適合高性能空心玻璃微珠；

缺點：空心玻璃微珠產率低，成本高。

2 噴射造粒法

　　噴射造粒法是預先制成含有輔助專用試劑（硼酸、尿素、五硼酸銨）的硅酸鈉水溶液，然后再通過噴嘴將該溶液噴射到噴霧干燥器中，料滴經過干燥后得到具有一定粒度組成的粉末顆粒，最后將粉末顆粒加熱發泡形成空心玻璃微珠。美國3M公司最早使用這種工藝生產空心玻璃微珠，由于該工藝在產品的化學穩定性和均質性等方面存在不足，人們通過研究在其中加入具有低熔點、高粘度、高表面張力趨向的金屬氧化物，以提高空心玻璃微珠性能。我國目前市場上銷售的空心玻璃微珠都是以此方法生產的。

 

優點：空心率高，成本相對低；

缺點：物理和機械性能，特別是抗壓強度性能是要遠低于玻璃粉末法生產的空心玻璃微珠。

3 液滴法

　　液滴法采用與噴射造粒法基本相同的原料，采用原料為水玻璃（m（SiO2）：m（Na2O）=2）500份，加入同量10%五硼酸銨水溶液，混合均勻后噴至噴霧干燥塔中，干燥后制得空心玻璃微珠。

 

4 干燥凝膠法
 

　　將醇鹽配料后加入稀鹽酸中加水分解，凝膠化后在60℃、150℃下兩階段干燥為干燥凝膠，然后用球磨機粉碎，分級后得到干燥凝膠粉，投入立式1280℃電爐中發泡，制得空心玻璃微珠。

　　除以上四種方法，還有一些其他方法，如降解芯軸技術法等，但是都還處于研究階段，產量低、成本高，所以對工業化生產沒有多大意義。

二

國內外空心玻璃微珠發展現狀

　　目前，國際上技術領先并能夠大量生產和經營空心玻璃微珠的著名企業有：美國Potters公司、3M公司、Emerson&Cuming公司、比利時Glaverbel公司、Pittsburgh Corning公司、Philadephia Quartz公司等。國內目前有20多家企業從事玻璃微珠的生產和應用。

凱盛科技集團公司

永清縣海宇玻璃微珠有限公司

廊坊錦久辰玻璃微珠有限公司

廊坊義友玻璃制品有限公司     

永清縣百路源玻璃制品有限公司    

廊坊市森諾玻璃微珠有限公司

固安縣恒遠工貿有限公司

中科雅麗科技有限公司

永清縣霞光玻璃微珠有限公司

中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司

廊坊市澳瀾玻璃微珠有限公司

鄭州圣萊特空心微珠新材料有限公司

艾森國際控股集團有限公司

湖北匯爾杰新材料科技股份有限公司   

北京特保防靜電器材廠

上海匯精亞納米新材料有限公司

北京微納超細材料有限公司

廣州市海達超細材料有限公司

山西海諾科技股份有限公司

秦皇島三聯瑞森玻璃珠有限公司

　　同國外空心玻璃微珠相比，我國產品的主要技術指標已接近或達到了國外同類產品的先進水平，雖然我國已經有一些相關的研究成果，但產品品種較少，規格不齊全。我國對于一些有特殊性能的空心玻璃微珠的研制技術有待進一步深入研究和開發。

三

空心玻璃微珠的應用

　　空心玻璃微珠的應用領域非常廣泛，可以應用在以下幾大領域：

1橡膠塑料制品

　　在橡膠制品方面，空心玻璃微珠作為填充劑，其填充量達40~80%，能將橡膠制品的強度提高，耐磨性增大，主要性能優于其它填料。

2復合泡沫塑料

　　將空心玻璃微珠加入到液體熱固樹脂中制成復合泡沫塑料，其密度低、強度高、隔熱效果好，在航海深潛中意義重大！中國“蛟龍號”創造我國載人深潛新紀錄，空心玻璃微珠發揮了十分重要的作用！

3人造大理石

　　在人造大理石生產中填充適當的空心玻璃微珠，可改善人造大理石紋理布局及顏色的連續性，降低固化時間，改善沖擊強度，提高抗龜裂能力，降低破損率，同時改善機械加工性，減小后處理工具的磨損，且便于搬運及安裝。

4膠粘劑和密封材料

　　空心玻璃微珠具有不燃性、隔熱性、電絕緣性和化學惰性，配制成微球膠粘劑或微球密封劑，可用于飛機艙內地板或發動機艙防火墻的密封，或用作導彈、火箭等宇航系統的絕熱防燒蝕密封。

5乳化炸藥

　　空心玻璃微珠的密度、粒徑、抗壓強度及化學組成可調整性，是其它乳化炸藥密度調節劑無法做到的，空心玻璃微珠能有效提高炸藥的可控度和爆轟性能，顯著提高炸藥的儲存期和儲存穩定性。

6涂料

　　高效的填充性，低吸油量，密度低，添加5%（重量百分比）能使成品增多25%~35%涂覆面積百分比，從而降低涂料的單位體積成本。

7其他

　　空心玻璃微珠粉體密度較小，對其表面進行金屬化處理后，可以取代密度較大的金屬粉體用于電磁波吸收或電磁屏蔽材料的制備。

 

四

空心玻璃微珠的最新應用進展

　　2014年，朗盛推出新尼龍6樹脂---DurethanBG60 X XF尼龍6材料。該產品添加60%的特殊玻纖和玻璃微珠混合物。其剛度及強度和Durethan DP BKV60 H2.0 EF一樣高。朗盛研發工程師Theiler說："該材料最獨特的特性是其伸縮具有顯著的多向性，因此幾乎不會讓零部件出現翹曲。"其主要應用機會包括平板電腦的薄壁高剛性背殼，但也可用于汽車內飾。采用量產模具的試生產已經證實了該材料具備多種優點，而且表面質量也有改善。

　　2016年，3M采用玻璃微珠生產農用塑膜，玻璃微珠還可增加薄膜的白度，用于替代鈦白粉。這種材料可大面積擴大光照，有利于作物的生長。

　　2016年，華曙高科開發成功可3D打印的玻璃微珠復合尼龍粉末材料 FS3400GF，該產品最大優勢是采用了球型的玻璃微珠填充尼龍，不但成型加工性能優異，而且能幫助客戶降低成本。同時，耐磨性能好，模量高，相對純尼龍材料剛性更高，適用于制備功能測試工件。另外，熱變形溫度較高，制造的產品工件翹曲變形小，具有優異的尺寸穩定性，工件質量穩定。

　　2017年，《水性納米中空玻璃微珠保溫隔熱材料應用技術規程》在北京通過專家評審。

五

對于空心玻璃微珠市場的展望

　　空心玻璃微珠國際市場需求量巨大，國內年需求量在90000t以上，國內年需求量在6000t以上，西歐工業發達國家及太平洋一帶國家的微珠產品大部分靠進口，日本需求量的90%依靠進口。

我國一汽、二汽等六大汽車制造廠2010年應用微珠達到30萬t，國內工程塑料需求微珠數量巨大。2010年全球玻璃微珠的市場總額為20億美元，根據預測，該市場總額以每年平均增長率為11.6%的速度遞增，保守估計，到2020年或將突破50億美元，由此可見，空心玻璃微珠具有著廣闊的市場應用前景。