中鋼集團馬鞍山礦院新材料科技有限公司

高性能空心玻璃微珠(以下簡稱HGS)是一種密閉、中空正球體，壁厚1~3μm，內(nèi)含稀薄的氮氣、二氧化碳等氣體，其主要化學成分為堿石灰硼硅酸鹽玻璃。HGS作為一種輕質(zhì)微米級的樹脂材料填充劑，可有效降低制品密度、提高或改善制品的耐水性、力學性能、收縮率和流變性能等。

表1 HGS主要性能參數(shù)

3. HGS添加在樹脂中的優(yōu)點

(1) 減輕制品重量

HGS由于密度小，與等重量的其他無機填料相比占據(jù)更多的空間，更多地減少樹脂用量和VOC指標，起到減重和節(jié)約成本的效果，是一種環(huán)保型產(chǎn)品。

（2） 降低制品的收縮和翹曲

HGS具有各向同性，使制品尺寸的穩(wěn)定性增高，能夠減少收縮和翹曲。

(3) 改善制品的力學性能

若填充比例適當，HGS可改善制品的韌性，拉伸和彎曲性能顯著提高，表面硬度增強。

(4) 改善加工性能

HGS是微小的正球體，球型率高，具有滾珠軸承效應，能提高流動性，降低樹脂混合物的黏度和內(nèi)應力。因此，在加工過程中復合材料動態(tài)生熱少，能防止?jié)櫥蛔愫途植繜岱纸?，注塑時更容易擠出，不僅減少制品的缺陷，而且使生產(chǎn)效率提高15%-20%。

圖2.HGS的偏光顯微鏡和SEM照片

4. 產(chǎn)品應用

(1) 固體浮力材料

HGS是固體浮力材料中主要的浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)。我公司產(chǎn)品外抗壓強度高，廣泛應用于深海運載和作業(yè)裝備﹑海上石油系統(tǒng)﹑海洋調(diào)查監(jiān)測系統(tǒng)﹑海洋采礦系統(tǒng)﹑浮標系統(tǒng)等海洋領(lǐng)域。

表2.添加HGS的固體浮力材料密度及極限深度

建議使用產(chǎn)品：密度較小的HGS，如H25、H32、H40等。

(2) 工程塑料

HGS作為一種高強度的填料可以有效改進產(chǎn)品性能，包括：

u  有效降低部件重量和吸水率

u  制品不易變形，尺寸穩(wěn)定性好

u  與樹脂融合較好，易于加工

u  降低樹脂用量，節(jié)約成本

u  制品的力學性能得到改善

圖3.添加10wt%.H46的PA66粒子

建議使用產(chǎn)品：根據(jù)客戶對密度的需求選用。如加工工藝為注塑，需選用抗壓強度較高的玻璃微珠，如H46、H60等。

(3) 汽車工業(yè)

汽車輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整體質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%。

HGS對汽車的減重主要應用于以下幾個方面：

1)車身部件：包括車身殼體、車篷硬頂、天窗、車門、散熱器護柵板、大燈反光板、前后保險杠等以及車內(nèi)飾件；

2)結(jié)構(gòu)件：包括前端支架、保險杠骨架、座椅骨架、地板等；

3)功能件：其主要特點是要求耐高溫、耐油腐蝕，以發(fā)動機及發(fā)動機周邊部件為主。如：發(fā)動機氣門罩蓋、進氣歧管、油底殼、空濾器蓋、齒輪室蓋、導風罩、進氣管護板、風扇葉片、風扇導風圈、加熱器蓋板、水箱部件、出水口外殼、水泵渦輪、發(fā)動機隔音板等；

4)其他相關(guān)部件：如CNG氣瓶、客車與房車衛(wèi)生設(shè)施部件、摩托車部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔離墩、商品檢測車頂柜等。 

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%，改善介電性能，提高熱變形溫度。

圖4. 轎車復合材料部件示意圖

建議使用產(chǎn)品：低強度的玻璃微珠適合用于發(fā)泡材料、對加工強度要求不高的成型方式（如擠出成型、模壓成型等）；高強度的玻璃微珠適用于注塑成型的部

件，及其他對強度要求較高的部件。

(4) 膠黏劑/密封膠

u  降低膠粘劑/密封膠密度；

u  提高粘結(jié)強度；

u  減少溶劑用量，降低VOC含量；

u  有效控制膠層厚度，防止溢膠；

u  減小膠粘劑/密封膠干燥時的收縮及開裂現(xiàn)象；

u  耐光、耐熱，提高膠粘劑抗老化性；

u  賦予膠粘劑/密封膠隔熱、隔音、絕緣、阻燃等性能。

    例2. 在發(fā)動機用硅密封膠中添加了10%HGS，有效提高了發(fā)動機用硅密封膠的初期耐壓性，從而使得發(fā)動機用硅密封膠在具有較好即時密封的同時又兼具較高的粘結(jié)強度，較好地滿足了發(fā)動機部件在裝配時的使用需求。

建議使用產(chǎn)品：H32、H40、H46等。

(5) 用戶行業(yè)

HGS應用范圍非常廣泛，目前在復合材料領(lǐng)域使用我公司產(chǎn)品的客戶行業(yè)涉及代木、硅橡膠、玻璃鋼、電纜、鞋底、保溫管材、PVC地板、浮體材料、航空航天用電子材料、輕質(zhì)車用阻尼板、浮雕家飾、輕質(zhì)粘土、衛(wèi)浴等。