3M中空玻璃微球
3M 微球选择指南说明书
3M™ MicrospheresSelection GuidePerformance3Application Ideas Potential Enhancements*Product Considerations3M ™Glass Bubbles Series3M ™Glass Bubbles Floated Series*H50 strength per 3M QCM 90% survival minimum.Note: T echnical information and data shown here should beconsidered representative or typical only and should not be used for specification purposes. Refer to product data pages for additional technical information.Please recycle. Printed in USA. © 3M 2015. All rights reserved. Issued: 7/15 10627HB 98-0212-4144-7 Rev. B.3M is a trademark of 3M Company. Used under license by 3M subsidiaries and affiliates.3M CenterSt. Paul, MN 55144-1000 1-800-367-8905/microspheres3Warranty, Limited Remedy, and Disclaimer: Many factors beyond 3M’s control and uniquely within user’s knowledge and control can affect the use and performance of a 3M product in a particular application. User is solely responsible for evaluating the 3M product and determining whether it is fit for a particular purpose and suitable for user’s method of application. Unless a different warranty is specifically stated in the applicable product literature or packaging insert, 3M warrants that each 3M product meets the applicable 3M product specification at the time 3M ships the product. 3M MAKES NO OTHER WARRANTIES OR CONDITIONS, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED WARRANTY OR CONDITION OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE OR ANY IMPLIED WARRANTY OR CONDITION ARISING OUT OF A COURSE OF DEALING, CUSTOM OR USAGE OF TRADE. If the 3M product does not conform to this warranty, then the sole and exclusive remedy is, at 3M’s option, replacement of the 3M product or refund of the purchase price.Limitation of Liability: Except where prohibited by law, 3M will not be liable for any loss or damages arising from the 3M product, whether direct, indirect, special, incidental or consequential, regardless of the legal theory asserted, including warranty, contract, negligence or strict liability.Technical Information: Technical information, recommendations, and other statements contained in this document or provided by 3M personnel are based on tests or experience that 3M believes are reliable, but the accuracy or completeness of such information is not guaranteed. Such information is intended for persons with knowledge and technical skills sufficient to assess and apply their own informed judgment to the information. No license under any 3M or third party intellectual property rights is granted or implied with this information.。
ZnSnO3中空微球的表面改性及其气敏性能研究
ZnSnO3中空微球的表面改性及其气敏性能研究ZnSnO3中空微球的表面改性及其气敏性能研究一、引言气敏材料具有广泛的应用领域，如环境监测、工业控制和医疗诊断等。
其中，氧化物半导体材料由于其良好的气敏特性和可调控性而备受关注。
ZnSnO3是一种具有较高的带隙能隙和优异的气敏性能的金属氧化物。
近年来，ZnSnO3中空微球作为一种新型气敏材料，因其较大的比表面积和空心结构而受到了广泛的关注。
二、ZnSnO3中空微球的制备1. 模板法制备中空微球模板法制备中空微球是一种常见且简便的方法。
首先，选择一种合适的模板，例如聚苯乙烯微球，通过乳液共聚合或自组装的方法制备模板。
然后，将ZnSnO3前驱体溶液浸渍在模板表面，并通过热处理将前驱体转化为ZnSnO3。
最后，使用盐酸或超声波等方法将模板去除，得到ZnSnO3中空微球。
2. 水热法制备中空微球水热法是制备ZnSnO3中空微球的另一种常见方法。
首先，将适量的ZnCl2和SnCl4溶解在水溶液中，并加入一定量的模板。
随后，将混合溶液在高温高压的条件下进行水热反应。
最后，经过洗涤和干燥处理，得到ZnSnO3中空微球。
三、ZnSnO3中空微球的表面改性为了进一步改善ZnSnO3中空微球的气敏性能，可以通过表面改性的方法来引入其他元素或化合物。
常用的表面改性方法有沉积法、离子交换法和溶胶-凝胶法等。
1. 沉积法沉积法是将其他金属、氧化物或有机物等沉积在ZnSnO3中空微球表面以增加其气敏性能。
例如，可以通过浸渍方法将Pt、Au、Ag等催化剂沉积在中空微球表面，以增强其对某些气体的敏感性。
2. 离子交换法离子交换法是通过将具有所需性能的离子与ZnSnO3中空微球中的离子交换，从而改变其表面性质。
例如，可以将Sn4+离子与Cu2+离子进行交换，以增加中空微球的导电性和对某些气体的响应能力。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米氧化物的方法。
通过溶胶中的化学反应和凝胶的形成，可以将添加剂纳入ZnSnO3中空微球中，改变其晶体结构和表面化学性质。
3M玻璃微珠在热反射隔热涂料行业应用指南(1)
热反射隔热涂料的推荐配方
隔热中涂
原材料 质量百分比(wt%)
热反射面涂
质量百分比(wt%)
原材料
纯水 钛白粉 体质颜料 玻璃微球(K20或VS5500) 丙烯酸乳液 分散剂,消泡剂等
20%-25% 10%-15% 5%-10% 6%-10% 30%-35% 少量
纯水 钛白粉 体质颜料 3M陶瓷微球(W-210)
大大减低隔热降温能耗, 节电达到15%以上,相当于35cm - 40cm 的聚苯 板的隔热效果.
添加了3M 添加剂的热反射隔热涂料,体系导热系数只有0.062W/m.K,远 远小于国家建筑保温隔热材料标准导热系数(λ)≤0.23W/(m.K)的要求.
冬暖夏凉,大大提高居住和工作环境的舒适度. 无毒无害,安全,环保,具有3M品质保证
热反射隔热涂料节能检测报告
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© 3M 2009. All Rights Reserved.
热反射隔热涂料节能检测报告
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© 3M 2009. All Rights Reserved.
热反射隔热涂料体系组成
反射隔热涂料双层体系
反射性面涂(0.15-0.20mm) 隔热涂料(中涂) (0.20-0.25mm)
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© 3M 2009. All Rights Reserved.
3M 推荐的反射隔热涂料体系 – 单层隔热体系
热反射隔热涂料单层体系由底涂,反射隔热面涂等组成.
耐碱(或防腐)底涂: 当建筑物表面碱性含量很高,或应用于防腐要求很高的 金属表面是需要使用该底涂.
反射隔热面涂: 干膜厚度约300～400μ m,兼有反射,发射同时还具有中空 隔热的功能,在可见光及近红外波段反射率很高,在远红外波段的发射率较 高,同时其中的玻璃微球形成中空”绝热”层, 阻隔热量向内部传递.
3M-玻璃微珠样品分析报告
Dec 23, 2017
3M单个发光颗粒的扫描电镜（SEM） 图片
大颗粒表面单个玻璃球的 扫描电镜（SEM） 图片
3M玻璃微珠表面有一包覆层 扫描电镜（SEM） 图片
3M单个发光颗粒的元素分析数据
A
小玻璃微珠
B
小玻璃微珠 剥落后暴露的 粘结层
C
小玻璃微珠 周边粘结物
Glue C Carbon Oxygen Iridium
Hole D Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Titanium Iridium
元素Iridium 是SEM分析覆盖在样品表面的金属； 不是3M样品本身的组分
3M单个发光颗粒的元素分析数据
Surface A
Element [wt.%]
颗粒表面
D 未被遮盖部分
Surface A Layer B Carbon Carbon
Nitrogen Oxygen Oxygen Fluorine Sodium Aluminium
Aluminium Silicon Calcium Potassium Titanium Titanium
Strontium Bromine Zirconium Iridium Tungsten
Error in wt.% (1 Sigma 3.572252 16.47322 0.246664 0.855091 0.274757 0.094904 0.314446 0.379151 0.075242
Hole D
Element
[wt.%]
Carbon Nitrogen
Oxygen Fluorine Titanium Iridium
中空微球制备
中空微球制备简介中空微球是一种具有空心结构的微米级颗粒，其外壳由纳米级或亚微米级材料构成。
中空微球的制备方法多种多样，可以通过溶胶凝胶法、硬模板法、软模板法等不同的工艺来实现。
中空微球具有较大的比表面积、低密度、良好的机械强度、较好的抗渗透性等特点，因此在材料科学、催化剂、能源存储和释放等领域得到广泛应用。
溶胶凝胶法制备中空微球材料准备1.有机硅溶胶：通过水解缩合反应制备得到。
可选择乙基烯基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷等为前驱物。
2.模板颗粒：可选择乳胶微球、硬或软微米级颗粒等作为模板。
制备过程1.模板处理：将模板颗粒进行表面修饰，使其与有机硅溶胶形成较好的相容性。
2.溶胶浸渍：将模板颗粒置于有机硅溶胶中，使其充分浸润。
3.凝固处理：将浸渍后的模板颗粒置于真空或干燥条件下进行凝固处理，使有机硅溶胶形成凝胶。
4.模板去除：通过热解、酸洗等方法将模板颗粒从凝胶中去除。
5.热处理：将去除模板的凝胶样品进行热处理，实现中空结构的形成。
硬模板法制备中空微球材料准备1.模板颗粒：可选择具有较好耐高温性质的颗粒作为模板，如硬聚苯乙烯颗粒。
2.金属或陶瓷前驱物：可选择金属硅酸盐、金属氮酸盐等作为前驱物。
制备过程1.模板处理：将模板颗粒进行表面修饰，提高模板与前驱物的相容性。
2.前驱物浸渍：将模板颗粒浸渍于金属或陶瓷前驱物溶液中，使其充分浸润。
3.前驱物转化：将浸渍后的模板颗粒在高温条件下进行热处理，使前驱物转化为金属或陶瓷。
4.模板去除：通过热解或化学溶解等方法将模板颗粒从转化后的材料中去除，得到中空结构的微球。
软模板法制备中空微球材料准备1.Amphiphilic Block Copolymer：选择具有亲水性和疏水性分段的嵌段共聚物作为模板。
制备过程1.软模板自组装：将Amphiphilic Block Copolymer溶解于适当的溶剂中，通过自组装形成胶束结构。
2.前驱物浸渍：将待制备中空微球的材料浸渍于胶束溶液中，使其充分浸润。
3M微球应用行业及市场分析(frank)解析
深圳宏硕
万小军
目录
一.3M微球的基本特性 二.各特性体现的优点 三.微球应用的领域 四.总结
一.基本特性
F( feature)A( advantage ) B( benefits ) 1、材料特殊（碱石灰硼硅酸盐） 2、空心结构 3、化学惰性 4、球形 5、中空 6、抗压强度高 7、低介电常数 8、低导热系数
5.基本特性之中空结构 (Hollow and Vacuum）
a.取代其他材料（减轻重量，可以做更轻的部件，更高的填 充量，减轻部件密度） b.更少的粘结剂用量 c.轻质 d.利用球体破碎，吸收冲击能量，提高抗冲击性能 e.保温、隔音
6.基本特性之抗压强度高
在高压下能保持各向稳定性（能保证低密度下很高的抗压强 度，最大的强度量比，重量的减轻可以预测，抗压缩）
3M玻璃微球介绍
外形：薄壁单个空心球体 成分：碱石灰硼硅酸玻璃，化学性质稳定 水溶性：不溶于水 颜色：白色 密度：0.125g/cc—0.6g/cc 粒径：15—135μ m PH:碱性9.5 软化温度：600℃
产品型号目录
1、玻璃微球 K1、XLD3000、VS5500、XLD6000、 K42HS、S60HS、iM30K 2、陶瓷微球 W210、W410
1.基本特性之材料特殊（Borosilicate）
化学材质：碱石灰硼硅酸盐
a.防水、隔热、耐高温、耐腐蚀a.不溶于水(不吸水，减少蒸 发冷却时间，减少挥发量，更少的粘结剂用量） b.热稳定性达到600度以上（减少收缩，提高制品尺寸热稳 定性）
2.基本特性之空心结构（closed-cell）
a.没有孔隙(更少的沾粘剂用量、精确计算重量及比重、增加 各向稳定性、通过破裂吸收能量，提高抗冲击性能、减少 收缩 ） b.不吸收水分（快速干燥 、不吸收水分，减少蒸发冷却 ）
3M中空玻璃微球在固井钻井中的应用 共65页
历
，泡沫水泥浆密度1.3-1.35 g/cm3，
程
此后，又用开发的低密高强水泥浆在大港、长庆等油田 欠平衡钻井固井中进行了应用实验，水泥浆最低密度 1.3 g/cm3，其综合性能均可满足目的层封固要求
常用低密度水泥浆的适用范围
膨润土低密度水泥浆的最低密度限制值是1.60 g／cm3 粉煤灰低密度水泥浆的最低密度限制值是1.55 g／cm3 硅藻土低密度水泥浆体系的最低密度限制值是1.50 g／cm
水泥石抗压强度测试
密度
1.20
（g/m3）
HGS
MPa
23.8
(80℃)
1.09 1.06 HGS HGS 22.0 10.9
1.04 HGS 9.0
1.00 HGS 8.6
0.90 HGS 5.6
1.10
普通 漂珠 12.5
失水性测试
密度 （g/m3） 1.20 1.09 1.06 1.04 1.00 0.90
展 历
相当，渗透率比正常密度的水泥石低十倍，并进行了成
程
功应用。
低密度水泥浆发展历程
80 年代以来，克拉玛依油田的低压浅层易漏油气井， 辽河油田的低压稠油热采井及中原油田的中深易漏油气 井中使用了漂珠水泥浆固井，但水泥浆强度较低。
国
内
发
最近几年，中国石油集团工程技术研究院用泡沫水泥在
展
长庆油田的低压浅层易漏油气井中成功进行了现场实验
低密度水泥浆的要求
沉降稳定性好，不易分层，上下密度差不超过0.05 g/cm3 有较好的流变性能，n值大于0.70，k值小于0.20 失水量小，API失水控制在100ml以内 抗压强度符合施工要求，常压24小时抗压强度大于6Mpa 稠化时间适合施工要求，调整缓凝剂加量能使水泥浆体系稠化时间大于 120min 过度时间短，防气窜性能好，SPN值小于4
空心玻璃微珠
空心玻璃微珠空心玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料，该产品的主要成分是硼硅酸盐，粒度为10-250微米、壁厚为1-2微米、密度在0.1-0.7g/m3的空心球体。
由于其密度小、导热性能低、介电常数小、耐化学腐蚀等特点而广泛应用于乳化炸药、隔热防火材料、隐形消声材料、高级绝缘材料、化工产品添加剂等军事、民用及其他高科技领域。
目前，国际上只有美国的3M 公司、日本的旭硝子公司等几个公司能够生产，但质量能够全面符合技术要求的只有美国的3M一家。
国内90年代曾耗资数千万元引进国外的生产技术和设备，但由于技术上的原因，迄今产品质量和规格还不能满足市场需要。
因此，高质量空心玻璃微珠材料的生产在国内仍是空白。
一.空心玻璃微珠产品特性1.颜色纯白。
可广泛用于任何对外观颜色有要求的制品中。
2.比重轻体积大。
空心玻璃微珠的密度约是传统填充料微粒密度的十几分之一，填充后可大大减轻产品的基重，替代及节省更多的生产用树脂，降低产品成本。
3.具有有机改性（亲油性）表面。
空心玻璃微珠润湿分散容易，可填充于大多数热固热塑性树脂中，如聚酯、环氧树脂、聚氨酯等。
4.高分散、流动性好。
由于空心玻璃微珠是微小圆球，在液体树脂中要比片状、针状或不规则形状的填料更具有较好的流动性，所以充模性能优异。
更重要的是这种小微珠是各向同性的，因此不会产生因取向造成不同部位收缩率不一致的弊病，保证了产品的尺寸稳定，不会翘曲。
5.隔热、隔音、绝缘、吸水率低。
空心玻璃微珠的内部是稀薄的气体，所以它具有隔音、隔热的特性，是做为各种保温、隔音产品的极佳填充剂。
空心玻璃微珠的隔热特性还可用于保护产品经受急热和急冷条件之间交替变化而引起的热冲击。
较高的比电阻，极低的吸水率使其可广泛用于加工生产电缆绝缘材料。
6.吸油率低。
球体的微粒决定了其有最小的比表面积及低吸油率，使用过程中可大大减少树脂的用量，即使在高添加量的前提下粘度也不会增大很多，大大改善了生产操作条件，可使生产效率提高10％～20％。
降低固井水泥浆密度的新技术
文章编号:1001 5620(2006)04 0047 03降低固井水泥浆密度的新技术Fred Sabins(固井解决方案公司(Cement ing Solut ions,Inc),美国)摘要 针对现有低密度固井水泥浆存在的一些问题,介绍了一种有效降低水泥浆密度的新技术,即使用新型密度减轻材料 美国3M 公司生产的中空玻璃微球(HG S)作为密度减轻剂。
介绍了中空玻璃微球H GS 的基本特点,对H GS 低密度水泥浆进行了杨氏模量和抗张强度实验、压力和温度循环下的胶结强度实验、钻穿测试实验及现场测试,并与泡沫水泥浆和硅酸钠水泥浆进行了对比。
实验及测试结果表明,添加了中空玻璃微球H GS 的水泥浆有效地降低了密度,并且其混合、泵送及抗压强度、胶结质量等完全可以满足井下作业的要求。
关键词 固井 固井质量 低密度水泥浆 水泥浆添加剂 中空玻璃微球中图分类号:T E256文献标识码:A针对低密度固井水泥浆的应用日益增多及现阶段常用的一些低密度固井水泥浆存在的问题,提供了一种新的解决方案,即使用新型密度减轻材料 美国3M 公司生产的中空玻璃微球研制的新型低密度固井水泥浆体系。
1 传统低密度水泥浆体系的局限性以水作为密度减轻剂的传统低密度水泥浆最低密度为1.5g/cm 3,并且需要添加能够吸水并保持水泥均相的物质。
虽然这种水泥浆成本低,但其抗压强度低,在强压下无法提供长期层间封隔。
使用空心微珠可以使水泥浆密度降至1.35g /cm 3。
空心微珠是从火力发电的副产物 粉煤灰中通过漂选获得的,因此其质量较差,抗压强度较低(一般上限为13.8~20.7M Pa),闭空率较低,水容易进入使空心微珠密度很难控制,使其应用受到了较大限制。
使用氮气的泡沫水泥浆通常用来防止低压储层的循环漏失。
但其渗透性高,抗压强度低,因此会导致固井失败和更高的完井成本。
而且泡沫水泥浆施工设备较多,使用程序复杂,不易操作,并且存在井内摩阻较大(导致循环漏失)、难以控制固井质量、无法使用声波和超声波测量工具等局限性。
3M HGS空心玻球珠
二、产品分类
3M 公司提供具有不同强度和密度的产品系列。它们均是专为石油天然气工 业的低密度钻井液和水泥浆而设计。
现在，3M 公司已推出七个系列的玻璃微球，供用户针对不同的场合使用。 各系列的真实密度及平均抗压强度请参加下表。
序号 1 2 3 4 5 6 7
产品系列 HGS2000 HGS3000 HGS4000 HGS5000 HGS6000 HGS10000 HGS18000
该玻璃微球在井下具有不可压缩性，能保持全井筒液柱密度的一 致性和良好的流动性以及最高的抗压强度。因此，它在平衡地层压力 固井、低密度钻井液、欠平衡钻井等方面的应用方面发挥着重要作用。
一、使用意义
控制地层和井眼内液柱之间的压差是石油钻井作业中的一个重要环节，特别是 在使用平衡、近平衡、欠平衡钻井工艺时，压差的控制就显得更为重要了。
10)低候凝时间
用HGS 18000混配的水泥浆比其它水泥浆的候凝时间短。
11)高混配比
用Portland 水泥，HGS 18000可在每袋水泥中混3立方英尺的玻璃微球。
12)经济性
HGS 18000 可帮助油田消除多级压力梯度油井的固井难题。减少固井风险， 提高固井成功率。
3M 中国有限公司 总办事处
挥发性 含碱度 PH 表观 流动性
HGS系列产品 一般来说，本产品与碱石灰硼硅酸玻璃相似。 55％---68％ 0.2---0.6 g oil/cc 600°C时开始变软 99.5％ 按标准EPA Drilling Fluids Toxicity Test, 40 C.F.R. 435, Subpart A, Appendix 2.全部 通过测试 最大为重量的0.5％ 0.5毫克当量 9.1—9.9 白色 好
新型填充材料——空心玻璃微珠
新型填充材料——空心玻璃微珠宜兴市光辉包装材料有限公司杨涛1、前言空心玻璃微珠（Hollow Glass Microspheres，简称HGMS）是一种中空的，内含惰性气体的微小圆球状粉末，它属于非金属无机材料，具有重量轻，体积大，导热系数低，抗压强度高，分散性、流动性、稳定性好的特点，还具有低吸油、绝缘、自润滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蚀、防辐射、无毒等一些普通填充材料不具备的优异性能。
空心玻璃微珠有人造微珠和粉煤灰空心微珠之分。
人造微珠是指用一定的原料，经过专门的加工工艺制造而成，粉煤灰空心微珠虽不是天然的，却是“自然”产生的，它是在火力发电过程中，伴随着废弃物粉煤灰而产生的。
通常称为粉煤灰空心微珠。
空心玻璃微珠开发于二十世纪五十年代，国外自七十年代就开始将其作为一种新型填充材料应用，国内八十年代才开始研究空心玻璃微珠及其应用技术。
空心玻璃微珠早先主要应用于航天事业、国防工业等尖端科学领域，如各类飞行器的防热罩、烧蚀材料等。
近年来，作为复合材料的填充剂，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料等领域。
2、空心玻璃微珠性能和特点空心玻璃微珠是指微细粉末在高温气流中悬浮熔融或熔体在高压气流中雾化后，由于其自身的表面张力，凝聚形成细小的、中空的珠体。
分为漂珠和沉珠两类。
漂珠又称薄壁空心微珠，为无色、白色或乳白色，具有珍珠光泽或玻璃光泽，是透明、半透明或不透明的珠形颗粒，薄壁中空，密度为0.40 ~0.75 g/cm3，粒径1~300μm，壁厚占颗粒直径的5~8%。
沉珠也称空心玻璃微球，为灰色、乳白色，呈玻璃光泽，半透明或不透明的空心珠体。
与漂珠相比，密度大，一般为1.1~2.8 g/cm3，壁厚，粒度细，平均粒径小于45μm，珠壁密实无孔，厚度约占直径的30%。
[1]空心玻璃微珠化学性质稳定，耐酸、耐碱、耐腐蚀，不溶于水，导热系数低，0.06~0.21w/mk，绝缘，介电常数为1.2~2.0，软化温度可达600℃，抗压强度高，反光，防辐射，自润滑，无毒。
3M Glass Bubbles iM30K 高强度、低密度微球胶的应用与制造说明书
Andrew S. D’Souza, Stephen E. Amos 3M Company, St. Paul, MN, USAKarl Hendrikson, 3M Deutschland GmbH, Neuss, GermanyAbstractHigh strength, low density glass microspheres (3M ™ Glass Bubbles) have been developed and commercialized for use in extrusion and injection molding processes. The new and innovative 3M ™ Performance Additives iM30K are low in density, and can survive extremely high compressive forces, providing compounders and processors with new application opportunities. This paper willdetail potential extrusion processing benefits and application benefits for injection molded plastic parts containing 3M ™ Performance Additives iM30K. These benefits can include low microsphere breakage, lower part weight, improved thermal expansion properties, improved processing, improved dimensional stability and reduced injection cycle times in many applications. Addition of these materials can also result in the maintenance of important thermoplastic physical properties.Background and RequirementsLow density glass microspheres have been available as plastics additives for years. Graph 1 shows the product range available for 3M Brand glass microspheres. Application of these microspheres has been limited to those where little or no shear or compressive forces are used to form or apply the materials. Most notably are applications relating to plastisols, potting compounds and SMC/BMC 1. Processors have had limited success incorporating these products into extruded compounds and injection molded thermoplastics. At issue has been the strength of the microsphere and its ability to survive the forces present during processing.The optimum balance of strength with low density has been difficult to achieve due to trade-offs in acceptable manufacturing efficiencies to produce a microsphere with a consistent, controlled wall thickness. Through innovative process and composition developments, 3M Company has produced the first 30000 psi (~200 MPa) isostatic compressive strength glass microsphere, with a density of 0.6 g/cm ³. The spherical shape of these microspheres allows for higher filler loading and reduced resin demand, while maintaining a low melt viscosity compared with other highly filled polymeric systems. Data in this paper show how a new product, 3M Performance Additives iM30K, can be extruded and injection molded to provide significant weight reduction. Also shown are improvements in coefficient of linear thermal expansion and dimensional stability while maintaining important physical properties.The ability to reduce the weight of thermoplastic materials has been pursued by engineers and designers for various reasons such as fuel economy, buoyancy, improved creep resistance and ease of handling. An example benefit for automotive plastics would be fuel economy. In 2005, approximately 3.1 million tons of plasticswere consumed in producing approximately 18,362 million automobiles and light trucks in Western Europe ². That is about 169 kg of plastic per vehicle ³. Assuming a 0.6 g/cm ³ microsphere was used in all plastic materials in a vehicle, providing nominally a 20% weight reduction, a 33.8 kg weight reduction per vehicle would result. The “SWR-ARD Ratgeber Auto” estimates a fuelconsumption of up to 0.6 l/100 km for any extra 100 kg in a car 4.At an average fuel consumption of approximately 7.8 l/100 km 5about 2.6% fuel could be saved beside a reduction in CO 2anddust emission. Innovative High Strength Glass Microspheres for Extruded and Injection Molded PlasticsDensity (g/cm 3)Strength/Density/SizeS t r e n g t h (p s i )0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.900Graph 1: 3M Brand Blass Microspheres Product PortfolioExperimental, Results and DiscussionExperiments included 3 grades of 3M glass microspheres as detailed in Table 1 and Figure 1. Grades were selected to illuminate processing, handling and property differences. They ranged from high strength bubbles currently used in plastic applications (3M ™ S60HS Glass Bubbles), to new and experimental products that are higher in strength (3M ™ Performance Additives iM30K and S80HP glass bubbles). Not only are these latter two grades optimized for compressive strength but they have noticeably smaller particle size and narrower particle size distributions (Figure 1) compared with S60HS. Stronger, smaller microspheres will be able to withstand more stringent processing conditions such as higher rpm screws, higher shear rate mixers, etc. These new bubbles also showimproved mechanical properties of the final composite properties as discussed below.Extrusion of the iM30K product is more straightforward than for S60HS. Though side feeding (side stuffing) of the iM30K product downstream is still desirable, experiments adding themicrospheres with resin pellets in the extruder hopper or top feeding them near the hopper have shown these approaches to be viable. Many processors and compounders are not equipped to do side stuffing or able to change screw designs. A microsphere that is robust to various processes, such as iM30K additives, can provide an economical solution for many applications. A preferred screw design showing downstream microsphere feeding, along with downstream glass fiber feeding, is shown in Figure 2.Table 2 shows examples of formulations and typical physical properties achieved in a commercial grade of Nylon 66 (Zytel ®6 101LNC010) compounded with S60HS, iM30K and S80HP glass microspheres. A Leistritz ZSE-40 twin-screw extruder was used for compounding the glass microspheres into Nylon 66. The glass microspheres were added downstream using a side stuffer. A general-purpose injection molding machine (BOY 50M) with a three-zone screw (feed, compression and metering) was used to injection mold ASTM test specimens for physical property measurements.Physical property testing was done in accordance with the following ASTM methodologies;Data in Table 2 show that the part density decreases from 1.14g/cc for regular Nylon 66 to 1.03g/cc at a 20% volume loading ofiM30K additives and 0.98g/cc at a 30% volume loading of iM30K additives. This corresponds to a density reduction of ~10% and 14% respectively over standard Nylon 66. The formulations containing S60HS and S80HP also show significant density reductions over Nylon 66.All the glass microspheres formulations also provide a significant increase in tensile and flex modulus as well as flex strength as compared to Nylon 66. Although there is slight decrease in tensile strength with glass microsphere loading levels, this property reduction can be minimized by using the high strength, small3M microspheres iM30K and S80HP.The biggest drawback of adding hollow glass microspheres to Nylon 66 is reduced notched Izod impact strength of the Figure 1: Particle Size Distribution, Density and Hydrostatic Strength of 3M’s Extrusion Grade Glass MicrospheresD i f f V o l (%)Particle Size (micrometers)121068420Resin Glass 3M Performance AdditivesDistributive MixingElementElement25/125/125/125/125/125/1375/1375/1375/1375/1375/1375/1375/1375/1375/125/125/125/125/125/1E 375/1E 375/1E 375/1E 375/1E 25/05 R KB 375/5/45 L25/1Table 1: Grades of 3M Brand Microspheres Used in ExperimentsFigure 2: Particle Size Distribution, Density and Hydrostatic Strength of 3M’s Extrusion Grade Glass Microspherescomposite. This is not unexpected as glass microspheres are essentially non-reinforcing fillers dispersed into a plastic material. However, as can be seen in Table 1, over a 50% improvement in the Izod impact strength is realized by using iM30K or S80HP microspheres in the formulations instead of S60HS. This is most likely due to the smaller size of these microspheres compared to S60HS.Another experiment was conducted with a molded 3M Filtrete™Cabin Air Filter (CAF) frame consisting of a standard 20% talc-filled homopolymer - black, Piolen® PPTV20A157. Thishas been compared to a 20% 3M Performance AdditivesiM30K-filled PP homopolymer - black, Piolen® PPGB20A15. The talc has been replaced with the 3M Performance Additives iM30K and was compounded by the company PIO Kunststoffe GmbH on a conventional twin screw extruder with a standard screw configuration and a side stuffer feeding device. The densityof the raw materials were reduced from 1.04 g/cm³ to 0.84 g/cm³, indicating that all 3M Performance Additives iM30K survived the compounding process.The parts were made on a conventional Klöckner Ferromatic Type FM-250 injection molding machine under standard process conditions. Data in Table 3 show that shrinkage of the molded CAF part, particularly in the length and width direction, is significantly lower with the 3M Performance Additives iM30K-filled PP homopolymer compared to the 20% talc-filled PP homopolymer. Furthermore, as expected, the part weight could be reduced by approximately 17% over the standard part weight while maintaining all relevant mechanical properties.Equally important is the improvement in molding cycle time. The cycle time could be reduced from 16.6 sec down to 13.2 sec due to a reduced post pressure and quenching phase. This is most likely due to increased isotropic flow behavior and less material to be quenched.This trial also demonstrates that even very small and thin parts or geometries, such as thin sealing lips or bars, can be molded and filled properly with a 3M™ Performance Additives iM30K-filled PP homopolymer. Furthermore, a reduction in shrinkage marks (sink marks) or dents can be noticed and underline the improvement in dimensional stability. This is most likely due to the small particle size of the new Performance Additives iM30K glass bubbles.Table 2: Mechanical Properties of Hollow Glass Microspheres in Nylon 66193mm30mmTable 3: Mechanical Properties of Hollow Glass Microspheres in PPReferences1. 3M ™ Microspheres Application Guide, Revision 7/04.2. /Tree.aspx3. h ttp:///mediapool/19/193403/data/Grafik_AP_06_2006.pdf4. http://www.neues-fahren.de/neues-fahren/fahrtipp_ballast.htm5. h ttp://www.ea-nrw.de/infografik/grafik.asp?TopCatID=3107&C atID=3146&RubrikID=31466. Z ytel is a registered trademark of E. I. du Pont de Nemours and Company or its affiliates.7. P iolen ® PPTV20A15 or Piolen ® PPGB20A15 is a registered trademark of PIO Kunststoffe GmbH&CoKGMolding Process for 3M CAF frames E-391 Tool closing2 Pressure building up3 Injecting Phase 14 Injecting Phase 25 Post-Pressure6 Plasticising7 Cooling8 Tool opening9 DischargePPGB20PPTV20~13,2 sec.~16,6 sec.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 secMolding Process for 3M CAF frames E-39 Important Notice to Purchaser: The information in this publication is based on tests that we believe are reliable. Your results may vary due to differences in test types and conditions. You must evaluate and determine whether the product is suitable for your intended application. Since conditions of product use are outside of our control and vary widely, the following is made in lieu of all express and implied warranties (including the implied warranties of merchantability and fitness for a particular purpose): Except where prohibited by law, 3M’s only obligation and your only remedy, is replacement or, at 3M’s option, refund of the original purchase price of product that is shown to have been defective when you received it. In no case will 3M be liable for any direct, indirect, special, incidental, or consequential damages (including, without limitation, lost profits, goodwill, and business opportunity) based on breach of warranty, condition or contract, negligence, strict tort, or any other legal or equitable theory.3M Energy and AdvancedMaterials Division3M CenterBuilding 223-6S-04 St. Paul MN 55144-1000800-541-6752/microspheres3M is a trademark of 3M Company.Please recycle. Printed in USA. © 3M 2007. All rights reserved. Issued: 2/07 5621 (HB) 98-0212-3844-33Summary and Next StepsHollow glass microspheres can be used in thermoplastics to reduce weight, mold shrinkage, warpage and CLTE. Other attributes unique to hollow glass microspheres are their low thermal conductivity and low dielectric constant. The use of new high strength microspheres, such as Performance Additives iM30K can also provide the additional benefits of improvedsurvivability during stringent thermoplastic processing conditions and improved mechanical properties of the final composite.。
3M中空玻璃微球参数空心玻璃微珠空心微球中空微球
一．3M中空玻璃微球的物性
*形状
壁薄的单个空心球体
降低密度，减轻重量
粘度低、提高流动性
成本经济，部分取代树脂
不吸收树脂、高填充率
优秀的隔音性能
低热传导系数（0.003-0.01BTU/in.hr.℉），隔热作用
低介电常数(1.2-2.0)
减少收缩降低翘曲，增加产品尺寸稳定性
防止开裂
颜色
90%存留
90%存留
(g/cc)
10%以内
50%以内
90%以内
最大
K1
1.72
250
0.125
30
65
110
120
纯白
K15
2.07
300
0.15
30
60
105
115
纯白
S15
2.07
300
0.15
25
55
90
95
纯白
K20
3.45
500
0.2
30
65
110
100
0.22
防止玻纤外露
*成分
碱石灰硼硅酸盐玻璃
*水溶性
不溶于水
*颜色
纯白色
*密度
0.125-0.60g/cc
*Ph值
碱性—9.5
*抗压强度
1.72MPa – 124.02 MPa
*粒径
15-120um
*软化温度
600℃
3M玻璃微球普通系列（碱石灰硼硅酸盐玻璃）
等级
抗压强度（MPa）
抗压强度（psi）
真实密度
粒径（um）
20
35
60
75
玻璃微珠超低
一、低密度水泥浆体系的现状近年来,国外科研机构利用颗粒级配充填堆积理论,采用多种低密度材料复配,通过不同的水泥浆外加剂的调节,研究开发了1. 20～1. 65 g/ cm3 不同密度的水泥浆体系[ 1 ] 。
目前,应用的低密度水泥浆体系有粉煤灰体系、膨润土体系、矿渣体系、珍珠岩体系、泡沫体系等等。
每种体系各有其优缺点,不论哪种低密度水泥浆体系,必须较好地解决低密度材料上浮,保证浆体的稳定性。
必须掺入一定量的稳定剂,防止水泥浆的分层。
要选择较好的不同粒径的材料,相互配合充填粒径间的空隙,紧密堆积以提高其抗压强度。
近年来,已经应用的低密度水泥浆体系形成的水泥石的强度大幅度提高,在48 h后强度能达到14 MPa。
但是目前还没有水泥浆密度低于1. 10 g/ cm3 的报道。
二、各种低密度材料的性能和优选(1)粉煤灰:是火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状废物,具有火山灰特性的微细灰。
主要成分为SiO2 和Al2O3 ,粒径范围为0. 5～300μm,密度为2. 0～2. 50 g/ cm3 ,价格便宜,购买方便。
(2)微硅:生产硅钢或铁合金生产过程中分离出来的一种副产品,主要成分是SiO2 ,平均粒径0. 10～0. 15 μm,具有较大的比表面积。
密度2. 50 g/cm3 ,能使水泥石渗透率下降,提高抗腐蚀性能[ 2 ] 。
(3)海泡石:是一种白色质轻纤维状富镁硅酸盐矿物,由硅氧四面体和镁氧八面体组成。
主要成分为SiO2 和MgO,其结构中存在一系列晶道,具有极大的比表面积,密度一般为1. 30～2.10 g/ cm3 ,热稳定性好,抗盐性好[ 2 ] 。
(4)珍珠岩: 属于火山玻璃质熔岩,主要成分SiO2 ,为白色或浅灰色颗粒,绉褶的蜂窝结构,含有大量的空隙,具有较大的膨胀性。
密度2. 40 g/ cm3 ,堆积密度0. 10～0. 2 kg/m3 ,可存比自重高5～6倍的水分。
研磨成20～30目的颗粒,能形成膨胀珍珠岩水泥浆体系,具有减轻和降失水的良好性能[ 3 ] 。
外电3M玻璃微球产品特性知识
低密度SMC
说明：SMC是一种玻纤增强树脂复合材料，主要材料为树脂、 玻纤和碳酸钙等。
优势：比重小（添加玻璃微球7%左右，比重可由原来的1.7克/ 升降低到1.4左右）。导热系数低，加工性能好，减小收缩和 皲裂。
好处：降低比重，提高产品的尺寸稳定性，改善加工工艺，增 加隔音隔热的性能。
推荐产品：K46，VS5500，S60HS
玻璃钢填料
中空玻璃微球作为玻璃钢填料的优点有： <1>降低FRP密度； <2>低吸水率，防止渗水； <3>隔热保温，隔音，低介电常数（1.2-2.0）。 <4>提高抗磨性，且在层压和涂覆时产生少的空穴； <5>减少收缩和开裂，减少翘曲，增加尺寸的稳定性； <6>降低玻纤用量添加量为5%时就能减少13%玻纤用量； <7>降低树脂用量，1Kg空心玻璃微球相当于6Kg树脂体积；
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17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。上 午9时44 分23秒 上午9 时44分0 9:44:23 21.6.8
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1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist)
天才只意味着终身不懈的努力。21.5.265.26.202108:3008:30:57May-2108:30
25%GF/15%Z-600
0.0
注GF=Glass fiber Z-600=Zeeospheres Type G-600
提高了最终产品尺寸稳定性
收缩 (in./in.)
0.018 0.001 0.001 0.001 0.001
玻璃微球成分
玻璃微球成分一、引言玻璃微球是一种微小的粒子，由于其具有高度的圆度和均匀的大小分布，在许多领域中都有广泛的应用。
本文将详细介绍玻璃微球的成分。
二、玻璃微球的基本结构玻璃微球通常由硅酸盐或硼酸盐等无机物质组成，具有类似于普通玻璃的结构。
其基本结构由以下几个部分组成：1.主体材料：主要是硅酸盐或硼酸盐等无机物质，这些物质具有良好的化学稳定性和高温稳定性。
2.添加剂：为了改善玻璃微球的性能，通常会添加一些辅助材料，如氧化铝、氧化钙等。
3.表面涂层：为了增强玻璃微球在某些特定应用领域中的功能，如增加其粘附性或抗静电性等，还会在其表面涂覆一层特殊材料。
三、不同类型玻璃微球的成分差异根据不同应用领域和制备工艺，玻璃微球的成分会有所不同。
以下是常见的几种玻璃微球类型及其成分：1.硅酸盐玻璃微球：主要由二氧化硅、氧化钙、氧化铝等组成。
2.硼酸盐玻璃微球：主要由硼酸、氧化铝、氧化钙等组成。
3.金属涂层玻璃微球：在硅酸盐或硼酸盐玻璃微球表面涂覆一层金属材料，如银、铜等。
4.有机涂层玻璃微球：在硅酸盐或硼酸盐玻璃微球表面涂覆一层有机材料，如聚丙烯等。
四、玻璃微球的制备工艺通常，制备玻璃微球的方法包括两种：1.溶胶-凝胶法：通过水解和缩合反应制备出溶胶-凝胶体，再通过加入表面活性剂和高温处理等步骤制备出具有均匀大小和圆度的玻璃微球。
2.喷雾干燥法：将原料溶解于适当的溶剂中，通过喷雾器将溶液雾化成细小的液滴，然后在高温下使其干燥成玻璃微球。
五、玻璃微球的应用领域由于其均匀大小和圆度、良好的化学稳定性和高温稳定性等特点，玻璃微球在许多领域中都有广泛的应用，包括：1.填充材料：用于填充聚合物等材料中以提高其力学性能和热稳定性。
2.涂层材料：用于制备具有特殊表面涂层的材料。
3.生物医学领域：用于制备生物医学传感器、药物缓释系统等。
4.电子行业：用于制备电子元件、显示器件等。
六、结论综上所述，玻璃微球是一种具有均匀大小和圆度、良好化学稳定性和高温稳定性等特点的微小粒子。