空心玻璃微珠較大的用途是人造大理石。在美國,有許多製造商正在使用這種填料,它有以下優點:
① 改善衝擊性能,正確配方製造的產品其性能高于人造大理石協會的要求。
② 改善紋理布局及顏色的連續性,使得產品更加美觀、耀目。
③ 降低固化時間,具有較快的模具週轉速度。
④ 改善衝擊強度,提高抗龜裂能力,降低產品的破損率。
⑤ 改善機械加工性,減少去飛邊、切割、鑽空和打磨的時間。
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空心玻璃微珠配方所用樹脂粘度為600~2000cP,採用空心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%的空心玻璃微珠其體積可達26.8%,這樣會使其最終重量降低30%。由於樹脂的粘度、當時的環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於21℃時。碳酸鈣的粒度應小於30目,以減少對玻璃微珠的損傷.
表1 配方中是否含有空心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
|
2.079
|
|
碳酸鈣
|
77
|
59
|
|
合計
|
100
|
100
|
|
含空心玻璃微珠
|
|
|
樹脂
|
30.2
|
37.4
|
1.466
|
|
碳酸鈣(小於30目)
|
3.8
|
26.8
|
|
空心玻璃微珠
|
66
|
35.8
|
|
合計
|
100
|
100
|
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空心玻璃微珠以取代部分碳酸鈣、滑石粉等填料製成各種膩子,具有質量輕、附著力強、容易塗沫、低收縮性等優點,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,導致空心微珠的破坏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。這種膩子廣氾用於玻璃鋼制品、汽車、船舶、機床等的修補作業中。應當注意的是空心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,當然要根據樹脂的粘度等因素來做適當的優化。
表2 含有中空玻璃微珠的膩子配方
|
組成
|
Wt%
|
Vol%
|
密度
|
|
樹 脂
|
37
|
42
|
1.14
|
|
空心玻璃微珠
|
5
|
29
|
0.23
|
|
滑石粉
|
58
|
29
|
2.60
|
|
這個配方的密度為1.3g/cm3,而普通膩子為1.89kg/cm3左右。
|
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,在環氧樹脂中加入空心玻璃微珠得到了較高質量的泡沫,並且密度降低了20%~30%。泡沫密度為0.66g/cm3時靜壓強度為1136kg/cm2。在製造輕質GRP芯材時,正是由於採用了空心玻璃微珠才使得技術問題得以解決。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並降低重量,根據剛度來選擇芯材的厚度。芯材的密度為0.57g/cm3~0.67g/cm3,抗壓強度為284kg/cm2~426kg/cm2。廣氾應用於各種工業制品,如車輛、船舶、建筑用夾層復合板,運動器材、模型、深水浮體等。
聚酯傢具
聚酯傢具是空心玻璃微珠的另一應用領域,主要是降低其密度,例如,它能使混合物的密度達到0.9g/cm3,而用珍珠岩為1.09g/cm3,用碳酸鈣為1.46g/cm3。同時也提高了砂磨和拋光等加工性能,節約工時為50%左右。隨著空心玻璃微珠比例的增加其剛度也明顯地提高。
玻璃鋼噴塗工藝
含有空心玻璃微珠的樹脂體系可以採用無氣噴塗設備來噴塗,再加上玻璃纖維短切氈、布及其它織物能夠製造船舶用層合板。隨著體系內壓力的不同來選擇相應類型的中空玻璃微珠。較為典型的配方是空心玻璃微珠的體積含量為22%,相應的重量含量為5%左右。利用較低剪切力的攪拌設備便能很好地使之分散到樹脂中去。
SMC和BMC制品
在SMC和BMC中加入空心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製造出符合特定要求的絕熱板。較為典型的應用實例是能夠製造出較為輕質的汽車和建筑零部件。
玻纖纏繞和拉擠工藝
在纖維纏繞和拉擠工藝中應用空心玻璃微珠能夠降低成本,降低復合材料的密度,提高復合材料的抗衝擊強度和機械加工性能。在拉擠工藝中採用空心玻璃微珠能夠降低樹脂和玻纖的用量。添加8%的空心玻璃微珠就能減少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,另一個優點是它在樹脂體系中能夠起到潤滑劑的作用,可以使拉擠速度提高25%~70%。
其它樹脂體系
空心玻璃微珠除了添加到聚酯中以外還可添加到環氧樹脂中,製成合成泡沫塑料塊。在美國環氧/玻璃微珠合成泡沫已經成功地應用到船舵中。這種泡沫塑料塊作為船舵的芯材而表層為玻璃鋼。同聚酯相比環氧在減輕重量的前提下還能夠使之強度得到顯著地增加。實驗室測得的數據表明,用這種材料製成的船舵,其抗彎曲載荷可達2500kg,是工程塑料ABS強度的3倍。在德國也有用聚酰亞胺樹脂和中空玻璃微珠合成的泡沫塑料塊來製造船舵的,這個船舵用在長12.5m,重55kg的帆船上。在結構材料中已經成功地採用了剛性的聚酰亞胺泡沫塑料塊,這種結構能夠使其壓縮、彎曲強度及模量,高溫條件下的尺寸穩定性得以提高。
用於乳化
空心玻璃微珠是乳化 優良的敏化劑。使用空心玻璃微珠生產的乳化 其敏感度、爆力特別是儲存期等性能大大優于使用膨脹珍珠岩、化學發泡等其它敏化劑生產的 。空心玻璃微珠為提高我國乳化 等級、打入國際市場提供了有力保障。
其它應用領域
(1)電子工業,用於鑄封、密封復合物。
(2)復合泡沫塑料塊,用於船身和甲板、深水浮體材料等。
(3)隔音、保溫材料,用於各種精密儀器、高檔建筑和設施等。
(4)輕質混凝土、石膏制品、橡膠制品。