基于空心微珠的功能织物开发

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空心纱及其织物的开发与性能研究（可编辑）

摘要消费者对纺织品的要求不断提升,普通环锭纺产品无法满足人们对产品多元化的要求,因此商家不断推陈出新,其中环锭纺空心纱纺织品以其独特的结构和性能特点,越来越受到消费者的关注。

本论文在内容上,主要包括四部分:第一部分对包芯纱、空心纱的发展与研究现状、空心纱纺织品的优点及应用做了简要的概述;第二部分测试分析新型水解丝的基本性能及主要基团,阐述了环锭纺细纱机的改造方法、空心纱的开发工艺;第三部分介绍了空心纱针织物的织造工艺、水解工艺,用成分定性分析法测试水解丝是否彻底去除,测试分析空心纱织物的基本性能;第四部分阐述了织物的导湿机理,用多种实验方法测试空心纱织物的导湿性能,并与相同工艺参数的普通织物进行对比分析。

本论文采用红外光谱分析和气相裂解分析法分析了新型水解丝的主要基团,发现新型水解丝含有酯键和苯环,属于芳香族聚酯纤维,并含有,.,.,.苯环,等基团。

本文自主开发了棉/新型水解丝空心纱针织物、腈棉/新型水解丝空心纱针织物,空心纱经过水解处理后,水解丝完全水解而分散在水中,赋予了空心纱特殊的中空结构,芯吸效果显著提高,因此空心纱针织物相比于相同工艺参数的普通针织物,具有良好的润湿性、吸水性、储水能力、芯吸性、吸湿快干性等。

关键词:空心纱织物;新型水解丝;包芯纱;导湿性能,.; ;;:目录第一章绪论??...空心纱纺织品的优点及应用?...环锭纺包芯纱的发展及研究现状..空心纱纺织品的发展及研究现状...水溶性维纶退维工艺的研究现状?....空心纱成纱性能的研究现状..空心纱织物的开发及性能研究??..本文研究的目的意义及研究内容.第二章空心纱的成纱工艺?...原料的选配...外包纤维基本参数??....新型水解丝的性能??...环锭纺细纱机的改造..包芯纱的成纱过程?.包芯纱的纤维转移机理??...包芯纱细纱工艺参数的设定及技术关键?.空心纱的包覆性能?第三章空心纱织物开发.空心纱织物的织造工艺过程?. .新型水解丝的水解原理??...织物的水解工艺过程..空心纱的成分定性分析??...空心纱织物的基本性能??....织物规格..织物的顶破强力..织物的起毛起球性??...织物的悬垂性....织物的折痕回复性??...织物的刚柔性....织物的透气性....织物的保暖性...小结一一一与分析??...织物的芯吸机理??...织物的沉降时间?...液滴的铺展时间?...液滴法测试织物的导湿性.织物的垂直芯吸性能..织物的平行芯吸性能..织物的透湿性??..织物的吸湿快干性?.小结?...第五章结论参考文献攻读学位期间的研究成果?.致谢?.学位论文独创性声明??..学位论文知识产权权属声明..第一章绪论第一章绪论科技的高速发展和人们生活水平的提高,使得消费者有机会最大程度地满足自己的需求,在纺织领域,人们对纺织品的要求也是越来越高。

高性能空心玻璃微珠的应用研究

刘亚辉：高性能空心玻璃微珠的应用研究 33高性能空心玻璃微珠的应用研究刘亚辉，冯建林，许传华（中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山 243004）摘要：介绍了高性能空心玻璃微珠的特点，其作为一种多功能填料已经在塑料、玻璃钢、涂料、乳化炸药、石油开采、电磁红外等诸多领域得到广泛应用。

高性能空心玻璃微珠应用在塑料、玻璃钢、石油开采时，是一种密度调控剂，可以有效减低密度；在涂料中应用起到了保温隔热的作用；在乳化炸药中应用则起到了稳定剂、敏化剂的作用。

具有诸多功能的玻璃微珠将拥有更广阔的应用前景。

关键词：高性能空心玻璃微珠；功能填料；复合材料；应用高性能空心玻璃微珠(以下简称空心玻璃微珠)是一种新型节能、清洁轻质填料。

由于其具有中空、质轻、隔热保温、电绝缘强度高、耐磨、耐腐蚀、防辐射、隔音、吸水率低、化学性能稳定等特点。

在上个世纪90年代先后由美国3M公司和PQ公司进行批量生产，在国外空心玻璃微珠作为复合材料多功能填充剂，广泛应用于橡塑、涂料、玻璃钢、乳化炸药、石油钻探等领域。

国内对高性能空心玻璃微珠的应用起步较晚，但随着国人对其结构特点认识的逐步深入高性能空心玻璃微珠的使用被越来越多的领域所关注。

1 空心玻璃微珠特性空心玻璃微珠主要化学成分是碱石灰硼硅酸盐玻璃。

图1为空心玻璃微珠的偏光显微镜照片。

从图中看出：微珠是一颗颗透明的微米级玻璃质密闭中空正球体，有坚硬的球壳，球体内充有稀薄的N2。

从在宏观上看是纯白色的粉末。

其粒径大小不等，最小颗粒粒径为2µm，其平均粒径为35µm。

壁厚约为其直径的10%。

因为中空使它具有质轻的特点，而粒径大小不等可以形成粒径互补，具有合理填补空隙的特点[1]。

图1 空心玻璃微珠的偏光显微镜照片空心微珠作为一种新型的无机填料，它具有以下优点：(a)真密度小，容易在有机体系中均匀分散，而且可在0.25~0.60g/cm3之间进行密度调节。

(b)抗压能力强，可在2~60Mpa之间进行调节。

空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究

空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究空心玻璃微珠(ES)是由经特殊工艺制成的薄壁封闭的微小球形颗粒，具有中空、质轻、耐高低温、隔热保温、电绝缘强度高、耐磨、耐腐蚀、防辐射、隔音、吸水率低、化学性能稳定等优点，近年来作为复合材料填充剂，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。

1 空心玻璃微珠在建材中的应用空心玻璃微珠密度低且不易吸水，可作添加剂制备低密度、低黏度、低渗透性及结合力强的轻质注浆水泥。

用腔内全部填有水泥浆的空心微珠制成的轻质水泥(σc28值在27~33 MPa 之间)，优于传统膨胀珍珠岩轻质水泥(σc28=1~5.5 MPa)和膨润土轻质水泥(σc28=17~40 MPa)，且其隔热性能随微珠粒度的减小而提高。

当微珠的腔内没有水泥浆时，样品的隔热性能得到最大改善。

在美国，空心玻璃微珠已用于人造大理石生产，填充适当的空心玻璃微珠，可改善人造大理石纹理布局及颜色的连续性，降低固化时间，改善冲击强度，提高抗龟裂能力，降低破损率，同时改善机械加工性，减小后处理工具的磨损，且便于搬运及安装。

人们开始将空心玻璃微珠用于涂料研究，以提高涂料的隔热、隔音性能。

采用化学镀方法在玻璃微珠表面镀银并用于涂料中，结果表明，在控制反应温度和浓度的条件下，可使镀银玻璃微珠的红外辐射率由原来的1.02降为0.70，将其应用于涂料后，涂层的红外辐射率为0.80。

2 空心玻璃微珠在塑料、橡胶中的应用近年来，空心玻璃微珠作为新型无机粉末填料用于工程塑料和橡胶的填充，使其具有优异的流变加工和抗冲击性能等优点。

目前，研究较多的是对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、有机硅树脂等的填充改性。

用一步法和二步法两种混合工艺，研究了经过表面预处理的玻璃微珠填充PP的力学性能。

结果表明，经过适当表面处理的玻璃微珠可以通过熔融共混均匀分散在PP中，粒子与基体界面结合良好。

填充体系随着玻璃微珠含量的增加，拉伸强度增大，冲击强度下降。

聚合物空心纳米微珠

聚合物空心纳米微珠
聚合物空心纳米微珠是一种新型的功能性材料，具有重要的应用价值。

该材料由聚合物制成，具有空心结构和纳米级尺寸。

其独特的物理和化学性质使其在多个领域具有广泛的应用，如生物医学、能源储存和传输、纳米催化、环境保护等。

在生物医学领域，聚合物空心纳米微珠可以作为药物载体，实现药物的定向输送和释放，提高药物的治疗效果和降低副作用。

此外，它还可以作为生物成像的探针，具有良好的生物相容性和生物稳定性。

在能源领域，聚合物空心纳米微珠可以作为电池材料的电解质，提高电池的性能和寿命。

同时，它还可以用于太阳能电池的制备，提高太阳能转换效率。

在纳米催化领域，聚合物空心纳米微珠可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和稳定性，增强反应的选择性和效率。

在环境保护领域，聚合物空心纳米微珠可以用于水处理和废气处理，去除水和空气中的有害物质，净化环境，保护生态。

综上所述，聚合物空心纳米微珠在众多领域具有广泛的应用前景和市场潜力。

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空心玻璃微珠在各行业领域中的应用

《空心玻璃微珠》在各行业中的应用空心玻璃微珠的简介：空心玻璃微珠（中空玻璃微珠）是一种微小，中空的圆球状粉末。

粒径可根据需要在30-100微米之间任意选择，密度在0.1-0.7g/m3。

具有重量轻体积大、导热系数低、抗压强度高，分散性、流动性、稳定性好的优点。

另外，还具有绝缘、自润滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蚀、防辐射、无毒等优异性能。

本产品可直接填充于绝大部分类型的热固性、热塑性树脂产品中，起到减轻产品重量，降低成本，消除产品内应力确保尺寸稳定性，挺高抗压、抗冲击性、耐火度、隔音隔热性、绝缘性等作用！并且还可以取缔部分青铜粉、二氧化钼和白炭黑等一些昂贵的填充料。

空心玻璃微珠，是由无机材料构成的。

按化学成分有：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠等。

其粒径十到几百微米，为内部充斥CO2气体的封闭微型球体。

并且具有质轻、低导热、无毒、不燃、化学稳定性好、高分散等优点。

是人造大理石、玻璃钢、原子灰、油漆、塑料、砟药、化工、建材等行业极好的产品填充剂。

（1）空心玻璃微珠在液晶显示器（LCD)隔垫材料中的应用：液晶显示器在隔垫材料是当今国内外研究的热点，这也是玻璃微珠较有前途的应用之一。

目前，LCD隔垫材料经常使用的是各种有机粒子，也有采用磨碎光纤的，这些材料均存在着不同程度的缺点。

玻璃微珠有足够的抗压、耐热、抗腐蚀以及优良的电绝缘性，且对显示器机体的粘度和流动性以及液晶高分子的扭曲和超扭曲行为影响较小。

其次，玻璃微珠的的各向同性无择优取向，又与热塑性，热固性高聚物有着良好的相溶性，可采用多种工艺压模成型，是一种理想的材料。

（2）空心玻璃微珠在塑料、橡胶领域中的应用：在塑料工业中，玻璃微珠是近年来发展的一种无机粉末填料，填充能力较高，用它填充的塑料有优异流变加工性能，收缩均匀，抗冲击能力增加等优点。

玻璃微珠用于超高分子量聚乙烯材料的填充，既充当了改善加工流动性的固体润滑剂，又可对超高分子量聚乙烯材料的综合力学性能进行改性，以提高其强度和耐磨性等。

空心微珠涂层汉麻织物的吸声性能研究

理及周围环境等方面造成很大影响和危害，社会对吸
关键词空心微珠涂层整理
汉麻织物
声材料的需求量呈迅猛增长之势，对室内装修的吸声材料的性能提出了更高更多的要求。吸声材料必须实
现从过去单一吸声功能向高吸声性、装饰性、经济性和
少量为石英砂，其他物化性能与漂珠和沉珠相近。从已有的研究结果来看，空心微珠具有一定的实用价值¨引。ｌ其直径一般从几微米到上百微米， Ⅱ 外观为灰
小部分为实心。与漂珠相比，沉珠密度大，壁厚，粒度细，，耐磨强度很高，球形度和实密度都与颗粒尺寸无关，而且颗粒尺寸越小，球形度越好，实密度越大，但隔热、保温和隔音的性能不如漂珠，化学成分和矿物组成则与漂珠相似。磁珠是一种富铁微珠，具有一定的磁
０９１２￣＇真体积密度１８２５￣＂导热系数．～．ｍ，ｇ．．ｇｍ，０００１Ｗ／ｍ・）含水量＜１．７～．２（Ｋ，％。
实验方法：
织物吸声系数采用驻波比法进行测定。入射声波
颗粒尺寸无关，化学成分主要为ｓ２ｉ和０，Ｏ矿物组
５，泡剂酌情加入，心微珠占粘合剂总量的３、ｇ消空％
７％和１％。５
吸声测试：该项试验使用北京声望公司的仪器设备，采用驻波管法完成。通过驻波管法，分别在中心频
添加量的增加，涂层织物的吸声性能变差。空心微珠涂层织物的吸声性能最佳的添加量为７对织物涂层要选择较小的涂层厚度。％，吸声系数互相粘连在一起，其表面析出有磁铁矿八面体雏随着环保意识的不断增强，噪声污染问题越来越性，受到人们的重视。噪声对人们的听力、眠、理、睡生心晶，度较细，粒矿物组成绝大部分是赤铁矿和磁铁矿，

陶瓷空心微珠研究报告

陶瓷空心微珠研究报告陶瓷空心微珠是一种轻质、高效的填料材料，具有优异的绝热性能和耐火性能。

近年来，随着科技的发展和人们环保意识的提高，陶瓷空心微珠在建筑、化工、能源等领域的应用日益广泛。

本文旨在对陶瓷空心微珠的制备、性能及应用进行综述研究。

一、陶瓷空心微珠的制备陶瓷空心微珠的制备方法多种多样，主要分为物理法、化学法和物理化学法三种。

1.物理法物理法是指通过物理手段，如高温膨胀、空洞化等方式制得空心微珠。

其中比较常用的方法有：（1）球辊法制备：将碳酸钙（CaCO3）和硅酸盐（SiO2）粉末按一定比例混合，在球辊磨机内进行反复粉碎，然后用高温煅烧脱模得到空心微珠。

（2）高温膨胀法制备：将氧化铝（Al2O3）和硅酸盐混合后，放入高温炉内进行加热，使其局部熔化并膨胀，形成空心微珠。

2.化学法化学法是指利用化学反应生成气体来形成空心微珠，其中比较常用的方法有：（1）硅烷法制备：将硅烷（SiH4）、乙烯（C2H4）和氧气（O2）混合后放入反应室内进行化学反应，可制得各种尺寸的空心微珠。

物理化学法是指将物理法和化学法相结合，既可充分利用物理反应的高效性，又可充分利用化学反应的选择性和柔性，既可做到高效率，又可获得一定的选择性和协调性。

其中比较常用的方法有：（1）溶胶-凝胶法制备：采用硅酸钠和硅酸乙酯溶解生成气泡，然后凝固得到空心微珠。

此方法可制备各种形状的陶瓷空心微珠，并具有较好的力学性能。

（2）水热法制备：将合适比例的硅酸盐水泥和氢氧化铝悬浮液置于高压容器内，在高温高压下，较好地控制了空心微珠的孔径大小及壁厚度。

陶瓷空心微珠的主要性能和过程参数包括孔径、壁厚、比表面积、容重和热传导系数。

1.孔径和壁厚孔径和壁厚是衡量陶瓷空心微珠性能的两个重要参数，参差不齐的孔径和壁厚会直接影响陶瓷空心微珠的物理和化学性能，如绝热性、耐火性、机械强度等。

因此孔径和壁厚大小对于陶瓷空心微珠的应用十分关键，目前制备方法多样，孔径和壁厚也可以根据不同的应用场景进行选择。

空心微珠的开发及应用研究进展

有较多的开发应用。空心微珠经化学镀、化学气相沉积等手段进行表面改性后，能更加优越，用于环境保性可护、制药行业，还可用作发泡材料、示踪粒子等特殊功能乃至航空、航天等高科技领域。空心微珠质轻、定、稳耐
磨、耐热、强度高、耐腐蚀，用途广泛、前景广阔。建议加大政策支持和研究投入；开发新材料，大附加值；讨增探
治理水体污染的可能性。
关键词：空心微珠；粉煤灰；功能材料；面改性表
中国分类号：Ｂ４Ｔ３文献标识码：Ａ
ＴｅＰｏｒｓｆＲｓａｃｎｔｅＤｖｌｐｎｎｐｉａｉｎｏｌｗａｈｒｇｅｓｏｅｅｒｈｏｅｅｏｍｅｔａｄＡｐｌｔｆＨｏｌｒｙ—ＡｈＢａｓｈｃｏｏｓｅｄ
空心微珠的开发及应用研究进展
陈松涛，李松田，闫永胜霍鹏伟徐婉珍，，
（．１江苏大学环境学院，江苏镇江２２１；．１０３２平顶山工学院化学化工系，河南平顶山４７０）６００
摘要：进资源利用和环境改善，空心微珠的开发空间，为促拓展文章概述了其种类、成和理化性能。空心微组珠的生产工艺主要有干选和湿选两大类。粉煤灰空心微珠在建筑材料、学工业、化温控材料、功能材料等方面
ｂａｓｔｅｐｐｒｓｍｍａｉｅｔｏｔｅｄ，ａｅｕｈｒｄｉｓｒｚｓｓ，ｃｎｅｔ，ｐｙｉａｄｃｅｃｕｃｏｏｔｎｓｈｓｃｌａｈｍａｆｎｔｎ．Ｔｅｔｃｏｏｆｐｏｕｔｎｏｏｏｙ—ａｈｎｉｌｉｈｅｈｌｇｏｒｄｃｏｆｈＵｗｆｎｙｉｌｓｅｄｉｌｎｌｄｒｅａａｏｂａｓｍａｎｙｉｃｕｅｄｙｓｐｒｔｎａｄｗｅｅａａｏ．Ｔｅｈｌｏｙ— ａｈｂａｓｈｒｐｈｃｔｎｉｕｌｉｇｍａｅａ，ｉｎｔｓｐｒｔｎｈｏｌｗｆｉｌｓｅｄａｍｏｅａｐａｏｎｂｉｎｔｒｌｓｉｄｉ

空心玻璃微珠的应用

空心玻璃微珠的应用空心玻璃微珠在树脂中的特性：⊙颜色好。

外观与碳酸钙一样为纯白色，可广泛应用于任何颜色的产品中。

⊙比重轻体积大。

填充应用后可使产品大大减轻重量，从而减少主原料树脂用量，降低产品成本。

⊙填充工艺简单。

中空玻璃微珠无需做表面处理，可直接与主原料混合或制成母料。

填充中空玻璃微珠的产品比填充其他填料的产品重量更轻，体积更大，且各种物理机械性能指标更好。

⊙流动性好，产品尺寸稳定极佳。

由于中空玻璃微珠是微小圆球，在液体中，动作象微型滚珠轴承，要比片状、针状或不规则形状的填充粒子更具有较好的流动性，由此产生的微球效应，使混合料粘度下降，充模性能自然优异，良好的加工性能，可使生产效率提高了15％～20％。

由于圆球状的物体是各向同性的，所以填充微珠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，解决了异型材、大型注塑产品成型加工长期存在的变形问题。

⊙隔热、隔音、绝缘、吸水率低。

空心玻璃微珠的内部是惰性气体，两种不同材料存在密度及导热系数差，所以它具有隔音、隔热，导热低的特性，是做为各种保温、隔音产品的极佳填充剂。

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。

非常高的比电阻，极低的吸水率使其可广泛用于加工生产电缆绝缘材料。

⊙可改善塑料产品的物理机械性能。

空心玻璃微珠填充塑料可使材料的硬度和弹性模量大大增加，刚度和应力阻尼的能力也有所提高。

但抗冲击性能下降。

不过，抗冲击性能下降的多少还与对空心玻璃微珠的表面处理有关，如选用正确的偶联剂进行预处理，可减少对材料抗冲击性能的影响。

⊙吸油率低。

与常规填充材料碳酸钙相比，空心玻璃微珠的吸率量要低得多，不同型号产品每100克的吸油率在7～50毫克之间，而每100克轻质碳酸钙的吸油率高达120～130毫克，重质碳酸钙也高达50～60毫克。

这种低吸油率的填充材料在生产过程中不仅降低增塑剂的用量，还变相地增加了填充量降低了综合成本。

空心玻璃微珠行业分析报告

空心玻璃微珠行业分析报告一、定义空心玻璃微珠，又称玻璃球，是一种将玻璃材料制成的空心微球。

其密度较低，硬度较高，具有优异的隔热、减震、防火、抗压、抗弯等性能，广泛应用于建材、涂料、化工、轻工、地质勘探等领域。

二、分类特点空心玻璃微珠主要分为高强度、球形、灰色和白色等多种型号，不同型号具有不同的密度、外观和物理特性，适用于不同的领域。

其中，高强度空心玻璃微珠主要用于建筑、地质勘探和船舶漆等领域，球形空心玻璃微珠主要用于高级压克力涂料、油漆、墙面涂料等领域，灰色空心玻璃微珠主要用于钢结构防火和复合材料等领域，白色空心玻璃微珠主要用于化妆品、塑料、橡胶和电子材料等领域。

三、产业链空心玻璃微珠的产业链主要包括原材料供应商、生产企业、经销商和终端用户等环节。

原材料供应商主要是玻璃制品厂商和废弃物回收企业，生产企业主要是空心玻璃微珠制造厂商，经销商主要是从生产厂商采购空心玻璃微珠，终端用户主要是包括建筑、化工、涂料、轻工和地质勘探等相关领域的企业和个人。

四、发展历程空心玻璃微珠行业起源于20世纪60年代，最早应用于建筑保温材料和防火材料中。

随着技术的不断升级和应用领域的不断扩大，空心玻璃微珠逐渐成为全球各行各业不可或缺的高性能材料之一。

目前，全球空心玻璃微珠市场规模已达数十亿美元，行业增速稳定在10%以上。

五、行业政策文件及其主要内容中国空心玻璃微珠行业发展受到政策支持和产业引导，政策文献主要包括《建筑节能工程管理暂行规定》、《危险废物名录》和《城市固体废物污染物排放标准》等。

主要内容包括：建筑节能工程需使用空心玻璃微珠材料；空心玻璃微珠划分为无害废物；生产过程中应遵守排放标准，防止环境污染。

六、经济环境随着全球经济的快速发展，中国经济迅速崛起成为世界第二大经济体。

中国建筑、化工、轻工等行业规模逐年扩大，对空心玻璃微珠的需求也日益增长。

同时，消费者对高品质、环保的产品需求不断提高，使得空心玻璃微珠行业逐步走向品质、品牌和服务的升级。

基于空心微珠的功能织物开发

ｕｉＫＣＨ４ｓｎＮａ４０６・Ｈ２ｇ４０．Ａｈｍｏｎｆｓｖｒｌｔｇｃｎｓｈｒｎｒａｅ，ｔｅｒｓｔｃｆｔｅｃａｅａｒｅｒａｅｓｔｅａｕｔｆｅｐａｉｅｏｐｅｅｉｃｅｓｓｈｅｉａｅｏｏｔｆｉｄｅｓｓ，ｂｔｉｉｏｏｌｎｓｎｈｄｂｃｃｕｔｓｎｔｅｃｎｒｒｒｓｅｄｎｆｔｅｅｓｈｒｅｇｉｓｅｔａｉｔｎｆｒｃａｅａｒｃｉｇｖｎａｏｏｉｇｎｒａｅｅｏｐｅｅ＞ｓ・ｈｏｔｙｆｈｌｇｅｅｉｎｓ．Ｔｅｏｒａａｎｔａｄａｏｏｔｆｉｓｉｅｓｆｌｗｎ：ｕｔｔｃｎｓｈｒａｏｉｉｃｖｄｈｒｉｏｄｂｅｄｌｌ
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空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展

空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展空心玻璃微珠具有密度小、热导率低、抗压强度高、流动性好、吸油率低、耐腐蚀以及化学性质稳定等优点，再加以表面处理，使其在石油钻井、隔热保温涂料、工程塑料、橡胶弹性体、重防腐涂料、胶黏剂、浮力料子、乳化炸药、电磁屏蔽料子等领域有着广阔的应用空间。

1、空心玻璃微珠在石油钻井水泥浆中的应用空心玻璃微珠在石油钻井中的应用紧要是利用其密度小、抗压强度高的特性。

闵江本等利用G级水泥、闭孔珍珠岩、空心玻璃微珠、加强料子及粉煤灰、微硅等调配固井水泥浆，当空心玻璃微珠含量为10%～22%时，可调配出密度为1.19～1.28g/cm3且性能优异的低密度水泥浆，48h抗压强度可达12.5MPa。

解决了其它低密度水泥浆无法兼顾低密度、高抗压强度、强耐压性、防漏的技术难题。

刘凯等探究了空心玻璃微珠与固井水泥浆的配伍性、流变性和稳定性，发现空心玻璃微珠与水泥浆外加剂配伍性良好，可有效降低水泥浆密度；空心玻璃微珠水泥浆流变性良好，能与水泥浆形成良好的空间网络结构，不同配方的空心玻璃微珠水泥浆上下层密度相差小于0.05g/cm3，稳定性好。

2、空心玻璃微珠在隔热保温涂料中的应用空心玻璃微珠拥有薄壁及空心结构，使其具有较低的热导率，最低热导率为0.038W/（mK），在涂料隔热保温性能方面具有广阔的应用前景。

孙万万等利用纯丙乳液作为成膜剂、金红石型钛白粉作为反射颜料、空心玻璃微珠作为隔热填料制得外墙用反射隔热保温涂料，其太阳光反射率实现0.88，隔热最大温差为12.5℃，具有良好的反射隔热保温效果。

李建涛等使用隔热保温功能填料气凝胶和空心玻璃微珠制备了隔热、耐高温型有机/无机复合保温涂料，涂料最低热导率可达0.035W/（mK），可在1100℃稳定使用。

Jie等利用溶胶—凝胶法在空心玻璃微珠上均匀的包覆一层TiO2，有效提高了空心玻璃微珠的红外反射率（由88.31%提高到96.27%）；使用表面包覆TiO2的空心玻璃微珠制备的涂料兼具反射、隔热、保温性能，涂覆所制备复合料子的内外温差实现22.4℃。

一种填充空心玻璃微珠的粘弹性聚合物声学特性研究

一种填充空心玻璃微珠的粘弹性聚合物声学特性研究
向平;丁晓冬
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2018(022)007
【摘要】采用多重散射法,通过微珠周期分布简化模型分析了填充空心玻璃微珠的粘弹性聚合物板的声衰减性能.不同空心微珠填充分数下的理论计算结果均与Baird 等人的实验测试结果基本吻合,说明了文中所采用的模型和算法是有效的.采用严格的Mie散射理论,分析了单个空心玻璃微珠在聚合物中的Mie散射特性,结果表明文中分析频率远低于空心玻璃微珠的共振频率,微珠在该频段主要通过调节材料等效阻抗和耗散来提高复合材料的声衰减,与相同厚度不含空心玻璃微珠聚合物板的声衰减相比,复合材料声衰减有很大提高,且声衰减性能随微珠填充分数的增加而逐步增强.
【总页数】7页(P908-914)
【作者】向平;丁晓冬
【作者单位】中国船舶工业系统工程研究院,北京 100094;中国船舶工业系统工程研究院,北京 100094
【正文语种】中文
【中图分类】TB535+.1
【相关文献】
1.颗粒填充聚合物复合材料粘弹性力学模型的研究 [J], 黄传辉
2.空心玻璃微珠填充聚合物复合材料的保温原理及物性 [J], 李锋华
3.空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料 [J], 孙春宝;邢奕;王啟锋
4.颗粒填充聚合物复合材料粘弹性力学模型的研究 [J], 黄传辉
5.高填充聚合物材料结构与性能的研究Ⅱ.热解动力学和动态粘弹性 [J], 金日光;杨建
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空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料

空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料孙春宝邢奕王锋北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083摘要以环氧树脂为基体材料,填充大量空心玻璃微珠制备密度低、强度高的固体浮力材料.通过研究不同的固化体系,筛选出最佳固化剂间苯二胺(M PD)、4,4 -二氨基二苯砜(DDS).对空心玻璃微珠进行表面改性处理,提高和聚合物的相容性,从而增加掺加量.通过系统优化试验,获得了密度0 61~0 75g cm -3,压缩强度40~68 96M Pa,且吸水率很低的深海安全浮力材料.关键词浮力材料;空心玻璃微珠;聚合物;改性剂分类号 T B33收稿日期:20050912 修回日期:20060510基金项目:北京市教育委员会共建项目建设计划资助项目(No.XK100080432)作者简介:孙春宝(1963 ),男,副教授,博士深潜技术是国防安全和海洋资源开发技术的重要组成部分.为了提高具有足够净浮力的深潜拖体、深潜器和水下机器人的耐压性、结构稳定性,人们开始研制轻质高强的固体浮力材料以替代传统的耐压浮力球和浮力筒.固体浮力材料能保证潜器所必需的浮力,提高潜器的有效载荷,减小其外形尺寸,尤其是在建造深海潜器中,能提高其水下运动灵活性及安全可靠性[14].空心玻璃微珠是一种轻质非金属多功能材料,具有质量轻、强度高、隔热性能好等独特的特点,它是发展潜艇和水下机器人等潜器、加强国防建设、进行深海资源勘探和开采的新型材料,被誉为空间时代新材料 [57].目前利用空心玻璃微珠填充聚合物合成的深海高强浮力材料在国外已有应用.据报道,国外目前研制的高抗压、低密度浮力材料是以环氧树脂为粘结剂,大量填充空心玻璃微珠及添加剂等复合成轻质浮力材料,应用于深海潜艇上,在深海中可承受高压,而且在长时间条件下基本不吸收水分.国内的浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫或其他发泡塑料,与国外同等材料相比,成本低,但耐压强度低,浸水一段时间后,会吸水失去浮力,使用可靠性差.可见,研制轻质高强的固体浮力材料不但可以应用于我国的国防工程,而且可以提高我国开发海洋的综合能力.1 实验物料、药剂和研究方法1 1 实验物料(1)空心玻璃微珠.空心玻璃微珠是一种外观为灰白或灰色具有坚硬外壳的球形中空颗粒,其主要成分是SiO 2和Al 2O 3,壁厚为其直径的8%~10%.空心玻璃微珠的用量在母体材科中所占的比例较大,其质量对材科的性能起着决定性作用.为了达到空心玻璃微珠高密度填充的目的,微珠的选择标准一般是要求其密度小、粒径小、壁厚大[811].(2)基体材料.对基体材料的要求是粘接力强、吸水率低、热性能及电性能优良,环氧树脂是首选对象.通用型环氧树脂固化后,质地硬脆,耐开裂性能、抗冲击性能较低,而且耐热性差,不易选用;双酚A 型环氧树脂具有良好的粘接强度,其热稳定性、尺寸稳定性和加工工艺性也较突出,所以选择蓝星化工新材料股份有限公司无锡树脂厂生产的WSR6101环氧树脂作为母体材料.其性能指标见表1.(3)实验助剂.稀释剂:为了获得高填充量的复合材料,必须降低环氧树脂的粘度.稀释剂可以降低树脂粘度,使树脂具有流动性,改善树脂对增强材料、填料等的浸润性,控制固化时的反应热,延长树脂固化体系的适用期.根据所用基体材料的特点,拟采用低粘度,具有环氧基,能参与固化的660A(环氧丙烷丁基醚)作为稀释剂.固化剂:采用不同的固化体系,其浇铸体的压缩强度有着较大的差别,拟采用的固化剂种类见表2.表第28卷第6期2006年6月北京科技大学学报Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.28No.6Jun.2006面改性剂:为改善空心玻璃微珠与环氧树脂界面的粘接强度,提高复合材料的压缩强度,采用 -氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)作为空心玻璃微珠的表面改性剂.表1 WSR6101环氧树脂性能Table 1 Properties of WSR6101epoxy resin外观环氧值(eq/100g)无机氯值(eq/100g)有机氯值(eq/100g)挥发物/%软化点/ 无明显机械杂质0 41~0 470 00080 0141 012~20表2 试验用固化剂种类Table 2 List of solidifying reagent used in the experiment固化剂生产厂家593固化剂蓝星化工新材料股份有限公司无锡树脂厂间苯二胺(M PD)中国医药集团上海化学试剂公司顺丁烯二酸酐(M A)北京益利精细化学品有限公司4,4 -二氨基二苯砜(DDS)上海试剂三厂1 2 实验设备实验设备有:SANS 微机电子万能试验机,4105,深圳市新三思试验设备有限公司;电子天平,SE2020,梅特勒托利多常州衡器有限公司;真空干燥箱,DZF-6020,上海一恒科学仪器有限公司;电热套,ZDH W,北京市光明医疗仪器厂;显微镜,XSZ -G,中船七院七二六所;扫描电镜,S250,英国剑桥公司.1 3 实验方法将定量的稀释剂加入到环氧树脂中搅拌均匀,然后加入不同量的固化剂混合均匀,再将适量的空心玻璃微珠及偶联剂加入其中搅拌均匀,制成预混料,最后注入已涂好脱模剂的模具中,待固化后脱模,取出试样.实验流程如图1所示.图1 实验流程图Fig.1 Flow chart of the experiment1 4 分析检测方法压缩强度测定:将材料加工为 2cm 2 5cm 的圆柱体,采用SANS 微机电子万能试验机测试材料的压缩强度.材料填充形貌的测试:将材料断面喷金处理后,采用英国剑桥公司生产的S250扫描电镜观察玻璃微珠在材料中的分布及破损情况.2 浮力材料的制备2 1 玻璃微珠的选择肉眼观察空心玻璃微珠是一些可以流动的粉末,而实质上是薄壁密封壳球体,通常使用的粒度范围为10~100 m,其密度和强度是变化的.密度和强度均取决于壁厚,壳壁越厚密度和强度越高.但是空心球形颗粒材料的力学强度分析表明,当其壳壁厚度相等时,随着粒径变小,其抗压的力学强度明显增加.实验中添加空心玻璃微珠的目的在于降低密度和提高强度,其质量对材科的性能起着决定性作用.为了达到空心微珠高密度填充的目的,微珠的选择标准一般是要求其密度小、粒径小、壁厚大.经比较,选取福建泉州市某公司粒径为75 m 和50 m 的空心玻璃微珠两种,其堆积密度0 2~0 4g cm -3,耐压强度小于10MPa.2 2 固化剂的筛选按照一定的配比用量对环氧树脂材料进行固化,测试其力学性能,从而选择最佳的固化剂.实验中选用593固化剂、间苯二胺(M PD)、顺丁烯二酸酐(MA),4,4 -二氨基二苯砜(DDS)4种固化剂,并从中找出最佳固化剂、固化条件和配比.分别将称量好的固化剂加入到环氧树脂中,在常温下开始搅拌,迅速将混合液搅拌均匀后倒入已涂好脱膜剂的模具中,在室温下固化后脱模,产物为淡黄色带有气泡的圆柱体.593固化产物中含有气泡,这是因为593固化剂在常温下就可以固化,导致在搅拌过程中混合液还未搅拌均匀593固化剂就已开始反应,使得混合液很快变粘稠,此时继续搅拌很容易带入大量气泡,材料中所含气泡大大降低了材料的强度,经测试轴向压缩强度仅为38M Pa,如图2.从图中可以看到曲线上升的很快,达到最高点38M Pa 后急速下降,材料主要表现为脆性,所以首先排除593固化剂的选用.综合分析图2结果可以看出,593固化剂和MA 浇铸体的轴向压缩强度相对较小,而选用555 Vol.28No.6孙春宝等:空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料图2 使用不同固化剂时产品的应力-应变曲线Fig.2 Stress stain curves of the buoyancy material using differ ent solidifying reagentsM PD和DDS固化剂可以获得较高的强度,所以接下来仅选用M PD和DDS固化剂进行试验.2 3 玻璃微珠表面改性剂的使用根据环氧树脂的反应基团特性,选用带有胺基的KH-550( -氨丙基三乙氧基硅烷)偶联剂对玻璃微珠表面进行活化处理,胺基能与环氧发生化学反应.进行表面改性后,能够使微珠的表面由亲水变为亲油,以增强环氧树脂与填料之间的界面结合力或相容性,填充体系的强度、模量均有明显的提高,改性效果良好.从电镜照片(图3)中观察冲击断口:图3(a)中未添加偶联剂时,材料中玻璃微珠与环氧树脂界面有很多分离沟隙,这是由于玻璃微珠表面因有少量亲水性羟基基团和大量的硅氧硅化学键,使其具有亲水性,而环氧树脂具有憎水性,因此两者之间的相容性较差,界面难以形成良好的粘结,直接或过多填充住往容易导致复合材料某些力学性能的下降,给制品的加工性能和使用性能带来负面影响;而图3(b)中添加偶联剂后无界面沟隙,这是由于偶联剂在无机玻璃微珠与有机环氧树脂的复合过程中起了很大作用,KH-550的一端有羟基与环氧基化学结合,另一端的硅氧烷基与玻璃微珠的主要成分SiO2通过次价键力结合,进而增加环氧树脂与微珠之间的亲和力,使复合材料的力学性能大大提高.2 4 优化实验使用间苯二胺固化剂时,通过正交试验,得出的最佳物料质量配比为环氧树脂稀释剂间苯二胺玻璃微珠偶联剂=100 15 14 4 20 6.此时得出的试件应力应变曲线如图4所示.可以看出试件的抗压强度可达70M Pa以上.经测试材料的密度为0 70g m-3.图3 添加偶联剂前后的SEM照片.(a)无偶联剂;(b)有偶联剂Fig.3 SEM photos before(a)and after adding coupling agent (b)图4 固化剂为MPD时试件的应力-应变曲线Fig.4 Stres s stain curve of the buoyancy material usin g MPD solidifying reagent使用DDS固化剂时,通过正交试验,得出的最佳物料质量配比为环氧树脂稀释剂 DDS 玻璃微珠偶联剂=100 15 33 20 5 3,试件的特性曲线如图5所示.从图中可以看出试件的抗压强度可达50M Pa以上.经过测试材料的密度为0 61g cm-3.图5 固化剂为DDS时试件的应力-应变曲线Fig.5 Stress stain curve of the bu oyancy material using DDS solidifying reagent2 5 玻璃微珠填充量实验图6为复合材料轴向压缩强度随玻璃微珠填充量的变化趋势.因为空心玻璃微珠强度低于树556北京科技大学学报2006年第6期脂,故填充量越大,压缩强度越小.实验可获得密度0 75g cm -3,压缩强度68 96M Pa,以及密度0 61g cm -3,压缩强度40 04MPa 的材料;与文献报道的密度0 96g cm -3,压缩强度24~30M Pa 的材料相比性能有明显提高,接近于俄罗斯目前研制的密度0 7g cm -3,压缩强度70M Pa 的固体浮力材料.图6 玻璃微珠填充量对试件抗压强度的影响Fig.6 Effect of the amount of hollow glass micro beads on the compression s trength of the buoyancy material3 浮力材料吸水性研究3 1 浮力材料的吸水性材料吸收水分的能力通常用吸水率表示,即材料吸水后,所吸水分占材料绝干质量的百分率.为了考察材料的吸水性能,进行了不同温度下材料(材料组分为环氧树脂20g,稀释剂2g,MPD 2 73g,玻璃微珠3 5g 和偶联剂1 06g )在去离子水和在5%NaCl 溶液中的吸水性能研究,试验结果如图7所示.图7 浮力材料在不同介质中的吸水特性Fig.7 Water absorption characteristic of the buoyancy material in different mediums由图7可以看出:材料在常温水环境中,不论是纯净水还是食盐水,其吸水率都很低,可以满足要求,但材料在去离子水中的吸水率高于盐水,原因是去离子水扩散性能好于盐水.70 条件下,材料的吸水率明显高于常温情况.造成这一结果的原因有两方面:一是由于温度升高,溶液更易于向材料孔隙中扩散;二是温度变化及材料吸水后使得材料的内部应力条件发生改变,导致部分玻璃破损,加剧材料吸水.材料吸水率的大小由暴露于材料表面相互连通的孔隙决定,孤立的空气孔几乎不会引起吸水率的明显变化.3 2 吸水性对材料性能的影响对未经吸水实验的样品及饱和吸水试样分别进行压缩强度测试,结果如图8所示.可以看出,材料吸水后压缩强度有所下降,且纯水浸泡试样的强度低于盐水浸泡试样的强度,水的温度越高材料的强度下降越明显.这是因为纯水扩散能力比盐水大,材料在其中容易吸水导致材料空隙含有水分使其强度下降,而且温度越高,溶液中的水分子越容易扩散,所以材料经温度较高和含盐溶液浸泡后压缩强度下降.由于海水中含有NaCl,MgCl 等物质,且海水温度不会太高,因此常温下海水中浸泡对浮力材料强度的影响很小.图8 吸水条件对浮力材料压缩强度的影响Fig.8 Effect of water absorption conditions on the compress ion strength of the buoyancy material4 结论(1)对WSR6101环氧树脂基体材料而言,筛选出最佳固化剂为间苯二胺(M PD),4,4 -二氨基二苯砜(DDS).(2)通过对空心玻璃微珠进行表面改性处理,大大提高了它和聚合物的相容性,增加了掺加量,最高掺加量可达20%.(3)通过系统优化,获得密度0 75g cm -3,压缩强度68 96M Pa,以及密度0 61g cm -3,压缩强度40 04MPa 的吸水率较低的深海安全浮力557 Vol.28No.6孙春宝等:空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料材料,此结果比较接近于俄罗斯目前研制的密度0 7g cm -3,压缩强度70MPa 的固体浮力材料.参考文献[1] 俞鸿森,李启聪.固体浮力材料的设计与试验.船工科技,1986(Suppl):253[2] 陈先,张树华.新型深潜用固体浮力材料.化工新型材料,1999,27(7):15[3] 张德志.国内外高强度浮力材料的现状.声学与电子工程,2003,71(3):45[4] 李鹏,刘德安,杨学忠.微球复合泡沫材料的研究和应用.玻璃钢/复合材料,2000,7(4):21[5] 李绍雄,朱吕民.聚氨酯树脂.南京:江苏省科学出版社,1992[6] 吴舜英,徐敬一.泡沫塑料成型.北京:化学工业出版杜,1988[7] 吕世光.塑料助剂手册.北京:轻工业出版社,1986[8] 高家诚,张延楷.发展中的空心微珠材料.材料导报,1990(8):26[9] 刘伯元,江广成.超细玻璃微珠(简称微珠材料)的研究.塑料加工,2003,38(2):36[10] 蒋春华.玻璃微珠的应用.江苏建材,2001,84(4):27[11] 李策镭.空心漂珠的应用.电力建设,1995(10):10High strength deep sea buoyancy material made of polymer filled w ith hollow glass micro beadsS UN Chunbao ,XIN G Yi,WAN G Qif engCivil and Environm ental Engineering School,University of S cience an d Technology Beijing,Beijing 100083,ChinaABSTRAC T A material w ith low density and hig h strength w as m ade by filling great amount of hollow g lass micro beads in bulk m aterial epox y resin.m phenylenediam ine (M PD)and 4,4 -diam inodiphe nylsulfone (DDS)were chosen as the optimal modifier.The consistence betw een polym er and hollow glass beads and the mix ing quantity of hollow glass beads w ere increased by modify ing the surface of hollow glass beads.T hrough system optimization on all the factors influencing the surface treatment,the deep sea buoy ancy material w as fabricated w ith a density of 0 61~0 75g cm -3,a compression strength of 40~68 96M Pa and a less w ater absorption rate.KEY WORDS hig h strength buoyancy material;hollow g lass micro bead;polymer;modifier558 北京科技大学学报2006年第6期。

空心玻璃微珠产品应用说明-复合材料填料docx

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。

玻璃微珠填充改性聚合物研究进展_吕方

近年来, 随着原料生产、分级等问题的解决, 空心玻璃微珠在塑料工业中的推广应用速度逐步加快, 并将成为新世纪塑料工业填充材料中的新星。
1 玻璃微珠改性聚合物的界面
玻璃微珠属于极性水不溶物质, 当它被分散到极性小的有机聚合物中, 因极性的差别, 会造成两者相容性不好, 直接或过多地填充易导致复合材料某些力学性能的下降及易脆化等缺点, 从而给制品的加工性能和使用性能带来负面影响。因此必须对微珠表面进行适当处理, 通过化学反应或物理方法使其表面极性接近于所填充的聚合物, 改善两者的相容性。玻璃微珠表面处理的方法包括采用硅烷、钛酸酯。铝酸酯偶联剂处理, 等离子体和辐射引发聚合改性, 弹性体包覆处理, 表面接枝聚合改性等。
收稿日期: 2007-08-01 作者简介: 吕方 ( 1981-) , 女, 硕士, 主要从事玻璃微珠聚合物改性研究。
FRP /CM 20081N o13
54
玻璃微珠填充改性聚合物研究进展
2008年 5月
指出, 在材料的断裂形变中, 微观剪切带可作为最主要的增韧机理。
2 玻璃微珠增韧改性聚合物
5 玻璃微珠改性聚合物的流变性能
聚合物的流变特性作为材料加工条件的确定与产品最终性能的重要评价方法之一, 在材料加工研究领域始终是一个热点。近年来, 无机刚性粒子改性聚合物的流变性能的研究日益增多。大多数填充粒子都会使复合材料的加工特性 (如流动性 )受到影响, 而玻璃微珠填充复合材料却有良好的加工性能。
其中, E c为复合材料的拉伸弹性模量; Em 为
基体的拉伸弹性模量。
根据前人的经验与先前的工作, 梁基照提出公式:
E c = Em
1+
1+
KVf ( 1-