空心玻璃微珠（复合材料）应用说明1. 企业简介中科华星新材料有限公司成立于2013年4月，是中国科学院理化技术研究所遵循国家“以企业为创新主体”的战略决策，在江苏靖江经济开发区由靖江市政府牵头与江苏华星重工机械有限公司联手共建的集新技术、新材料为一体的有限责任公司。

这是中科院与江苏省企业充分发挥各自优势和创新能力，共同打造新一代多品种、系列化、节能环保空心玻璃微球制造与应用技术的产业链基地。

公司注册资金5000万元，占地面积60000平方米，标准化产房面积38000平方米，现代化综合研发办公区8000平方米，拥有国内一流的空心微珠生产线和专业的研发团队。

公司于2013年7月通过ISO9001质量管理体系认证；10月中科院理化所（靖江）空心微珠节能材料工程中心在公司挂牌成立；2014年1月公司与理化所共同起草了空心玻璃微珠的国家标准并获得通过；目前公司已获得授权专利10项、江苏省高新技术产品2件。

中科华星新材料有限公司将根据国家经济发展的战略需求，坚持遵德守道，传承优秀，求真务实，科学发展，瞄准空心微球国际领先水平，努力攻关，持续奋斗，为客户提供更好的产品和更优质的服务。

2. 高性能空心玻璃微珠简介高性能空心玻璃微珠(以下简称HGS)是一种密闭、中空正球体，壁厚1~2μm，内含稀薄的氮气、二氧化碳等气体，其主要化学成分(2) 降低制品的收缩和翘曲HGS具有各向同性，使制品尺寸的稳定性增高，能够减少收缩和翘曲。

(3) 改善制品的力学性能若填充比例适当，HGS可改善制品的韧性，拉伸和弯曲性能显著提高，表面硬度增强。

(4) 改善加工性能HGS是微小的正球体，球型率高，具有滚珠轴承效应，能提高流动性，降低树脂混合物的黏度和内应力。

因此，在加工过程中复合材料动态生热少，能防止润滑不足和局部热分解，注塑时更容易挤出，不仅减少制品的缺陷，而且使生产效率提高15%-20%。

图3.添加10wt%.C50的PA66粒子建议使用产品：根据客户对密度的需求选用。

如加工工艺为注塑，需选用抗压强度较高的玻璃微珠，如C50、C60等。

(3) 汽车工业汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整体质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。

实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%。

HGS对汽车的减重主要应用于以下几个方面：1)车身部件：包括车身壳体、车篷硬顶、天窗、车门、散热器护栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件；2)结构件：包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等；3)功能件：其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀，以发动机及发动机周边部件为主。

如：发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳、水泵涡轮、发动机隔音板等；4)其他相关部件：如CNG气瓶、客车与房车卫生设施部件、摩托车部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔离墩、商品检测车顶柜等。

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%，改善介电性能，提高热变形温度。

(4) 胶黏剂/密封胶降低胶粘剂/密封胶密度；提高粘结强度；减少溶剂用量，降低VOC含量；有效控制胶层厚度，防止溢胶；减小胶粘剂/密封胶干燥时的收缩及开裂现象；耐光、耐热，提高胶粘剂抗老化性；赋予胶粘剂/密封胶隔热、隔音、绝缘、阻燃等性能。

例2. 在发动机用硅密封胶中添加了10%HGS，有效提高了发动机用硅密封胶的初期耐压性，从而使得发动机用硅密封胶在具有较好即时密封的同时又兼具较高的粘结强度，较好地满足了发动机部件在装配时的使用需求。

建议使用产品：C30、C35、C40和C50等。

(5) 用户行业HGS应用范围非常广泛，目前在复合材料领域使用我公司产品的客户行业涉及代木、硅橡胶、玻璃钢、电缆、鞋底、保温管材、PVC 地板、浮体材料、航空航天用电子材料、轻质车用阻尼板、浮雕家饰、轻质粘土、卫浴等。

(6) HGS使用参考1) HGS挤出工艺中的添加建议a.建议使用双螺杆挤出机，并配备下游进料口，用于添加微珠。

下游进料口的螺杆螺纹应该设置为最小剪切压力；b.从树脂熔融处之后开始添加微珠，建议将挤出机的螺杆速度和出口压力降至最小值。

2) HGS注塑工艺中的添加建议a.建议使用通用型3段螺杆(进料、压缩和计量)加工混有高强度的微珠的树脂；b.料筒尺寸，螺杆长径比：16:1-22:1；c.压缩比，低压缩比螺杆，通常为2:1-3:1；d.推荐采用低注塑速度；e.温度设定：含微珠的混合物通常比无填充物的树脂需要更高的温度。

在树脂承受温度的上限情况下熔融可以降低粘度，获得流畅和光滑的无瑕疵表面。

3) HGS在热固性树脂中的添加建议a.先加入树脂及其他助剂，搅拌均匀后再加入空心玻璃微珠，以最大程度减少微珠的破损；b.如果您是自主添加偶联剂对玻璃微珠改性，添加先后顺序为：树脂、玻璃微珠、偶联剂、其他助剂，以保证偶联剂的活性最大化。

4) HGS对环氧树脂增稠的处理方法无机填料加入树脂体系中都会起到增稠的效果，由于空心玻璃微珠形状光滑圆整，无尖锐边角，因此没有应力高度集中现象，与其它形状的填料相比，空心玻璃微珠比表面积最小，这意味着提高填料量，体系粘度的变化较小。

但是随着填充量的增加，树脂体系的黏度也在不断增加，为获得较高的填充量，建议如下解决方法：当用环氧树脂作为复合材料基体时，为了降低体系的粘度，常在树脂中加入活性稀释剂。

活性稀释剂化合物分子中含有1个或2个以上的环氧基，能够和环氧树脂一起参加固化反应。

常用的有正丁基缩水甘油醚、环氧丙烷苄基醚、环氧丙烷丁基醚等。

稀释剂加入量的上限一般为10%，具体添加量请根据实际需求来定。

7.注意事项(1)为了最大程度延长产品存贮时间，未使用产品应存贮在干燥阴凉的地方，尽量避免潮湿环境，开封后未使用完的产品，应重新扎好内膜袋袋口，防止产品吸潮结块；(2) HGS密度越低，减重效果越好，但强度越低、粒径越大，因此选择产品型号时应结合树脂的制备条件、使用方式来定，合适的产品是保证性能的前提；(3) HGS为具有中等碱性的超细粉体，长期暴露会刺激呼吸道，因此操作过程中应使用合适的口罩或呼吸器等防护用品。

空心玻璃微珠在填料领域里的应用首先我们来分析加入填料的目的：以环氧树脂为例，每公斤树脂的价格是15元，树脂的密度是每立方1100公斤，那么树脂的体积成本就是16500元每立方，而空心玻璃微珠的价格虽然很贵，但是由于密度非常低，折算成体积成本只有树脂的一半。

填料卖的是重量，但是填充的是体积，因此加入空心玻璃微珠可以降低树脂材料的体积成本，并且减轻材料的重量。

在任何需要填充体积的材料中都可添加空心玻璃微珠。

其次作为填料，需要关注的因素应包括那些：1、密度小是为了节约体积成本。

2、强度高是为了防止添加时搅拌破碎，对于非球形填料，也就是前面提到的针状填料、片状填料和不规则填料，在搅拌的过程中受剪切力的影响不可避免会破损，而球形填料可以自由流动，不会受到剪切力的影响。

3、流动性好是为了提高填充率，保证材料各个部位的填料填充比例相同。

4、比表面小是为了减少填料对基底材料的吸收，以保持材料的体积稳定性。

5、化学稳定性是指填料不能与基底材料发生化学反应，常用的无机材料都具有一定的化学稳定性。

对比常用的填料：石棉、云母、碳酸钙、滑石粉和空心玻璃微珠，可以看出空心玻璃微珠具有最低的密度和最小的比表面，因此它是一种最优质的填料。

最后高性能空心玻璃微珠作为填料该怎么使用：1、高性能空心玻璃微珠的填充量一般在10%-35%之间。

空心玻璃微珠极易与树脂混合，一般建议在较慢的搅拌速度下（低于500转/分钟）在混合的最后阶段加入空心玻璃微珠。

如果必须使用高压泵，则事先必须确定空心玻璃微珠的强度是否达到要求。

2、无机填料加入树脂体系中都会起到增稠的效果，由于空心玻璃微珠形状光滑圆整，无尖锐边角，因此没有应力高度集中现象，与其它形状的填料相比，空心玻璃微珠比表面积最小，这意味着提高填料量，体系粘度的变化较小。

但是随着填充量的增加，树脂体系的黏度也在不断增加，为获得较高的填充量，建议如下解决方法：以环氧树脂作为复合材料基体时为例，为了降低体系的粘度，可在树脂中加入活性稀释剂。

活性稀释剂化合物分子中含有1个或2个以上的环氧基，能够和环氧树脂一起参加固化反应。

常用的有正丁基缩水甘油醚、环氧丙烷苄基醚、环氧丙烷丁基醚等。

稀释剂加入量的上限一般为10%，具体添加量请根据实际需求来定。

空心玻璃微珠（填充不饱和聚酯）应用说明空心微珠比重小、表面光滑、强度大、易分散，常用作玻璃钢和非增强型不饱和聚酯（原子灰、人造大理石等）的填料，并可大大降低黏度，改善基体流动性。

使用填料后，不饱和聚酯制品的力学性能有所降低，为了获得足够的力学强度，可对微珠表面进行处理，以增加其与树脂之间的亲和力。

不饱和聚酯树脂中含有的大量的不饱和双键与苯乙烯，可选用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂（A-151）作表面处理。

填充20份微珠的不饱和聚酯拉伸强度162.4Mpa，弯曲强度163.5Mpa。

加入3%长度3mm以下的玻璃纤维可增加制品的力学性能，微珠填充量可增至40%。

空心微珠抗压强度高，球型率>95%，用于复合材料具有以下作用和特性：1、增加耐磨性：通常的填料总是在材料表面留下一些软的或不规则的颗粒，这些颗粒容易被磨损；而空心微珠细度高、表面光滑、抗压强度达100～700Mpa。

加入微珠后，制品表面光洁度和硬度提高，磨擦系数降低，磨损减到最少值，耐划痕性增加到最高值。

2、降低成本：使用价格低廉的空心微珠作填料，对材料的流动性和冲击韧性影响很小，可以大量添加；而空心微珠堆积密度仅0.2～0.8，所得材料制品密度小，能节省树脂；同时，由于空心微珠的良好流动性，使得混合料能在无需加热、加压的情况下即小在模具中成型，简化了制造工艺。

这些都能降低制品生产成本。

3、阻燃、稳定：空心微珠热变形温度大于1350℃，所含CO2、N2为窒息性气体，能提高制品的阻燃性；其PH值为6～9，能够与助剂良好配伍。

空心玻璃微珠（胶料制品）应用说明1．尼龙、PP、PBT、PC、POM等工程塑料的改性，可改善流动性、消除玻纤外露、克服翘曲、提高阻燃性能，减少玻纤用量降低生产成本。

2．填充硬质PVC、PP、PE、生产异型材、管材和板材，可使制品具有良好的尺寸稳定、提高刚性和耐热温度，提高制品性价比，提高生产效率，降低成本。

3．填充于PVC、PE等电缆、绝缘护套材料，可提高产品的耐高温、绝缘、耐酸碱等性能和产品的加工性能，提高产量，降低成本。

4．填充环氧树脂覆铜版，可降低树脂粘度，提高弯曲强度，改善其物理机械性能，提高玻璃化转变温度，降低介电常数，降低吸水性，降低成本。