3M 玻璃微球和陶瓷微球

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反光织物中间隔层对玻璃微珠逆反射性能的影响

反光织物中间隔层对玻璃微珠逆反射性能的影响刘晓艳;王雅苑【摘要】研究含有玻璃微珠的反光织物的逆反射问题.当玻璃微珠折射率较低时,在玻璃微珠层与反射层间加入间隔层,分别对露出型反光织物及封闭型反光织物在加入间隔层后对光线的反射作用进行分析.结果显示,在反光织物中,当间隔层折射率小于玻璃微珠折射率时,可提高织物的逆反射效果;且二者相差越大,逆反射时偏折角越小,织物的逆反射效果越好.【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】5页(P250-254)【关键词】玻璃微珠;逆反射;偏折角;间隔层【作者】刘晓艳;王雅苑【作者单位】产业用纺织品教育部工程研究中心,东华大学,上海201620;东华大学纺织学院,上海201620;东华大学纺织学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TS101反光织物在黑暗环境中对于安全性的防护发挥着重要作用.反光材料在光源照射下,具有强逆反射性能,能够显著提高使用者的可视性．通常利用高折射率玻璃微珠将入射光线集中在一个狭小的光锥角内,并在玻璃微珠后面镀银或铝作为后向反射器,使光线返回光源处,产生明亮的视觉反光效果．其在服装上使用,不仅可减少和避免交通事故,也是时尚与高档的体现[1-2]．反光材料是近代物理学、化学和纺织材料科学综合发展的产物．作为安全性使用的要求,具体的操作方法和分布规律对于最后的反光效果具有明显的指导作用[3-4]．目前,国内外等十几家大公司都生产反光材料,且特点各异．美国Melton公司利用Retroglo逆反射材料研制生产了具有高反射率的反光防护服装．Retroglo 纱线利用3M公司研制的Scotchlite710逆反射层压到聚酯传导膜上予以增强,再切裂成线条状制成织物．此产品每平方英寸内约有5万个细微的玻璃微珠,通过微珠的密度影响反光织物的效果[5]．3M公司将折射率2.4的“结构陶瓷”添加在玻璃微珠中,增加其在潮湿环境中的反光效果[6]．同时学者们也在探索各种反光材料的制备新方法,不断提高反光材料的使用效果[11-12]．张海泉等[11-12]研究微珠折射率在1.9～2.0变化时的逆反射强度和光的反射方向．发现当折射率小于2.0时,逆反射光近似一光锥,光强度由锥体边缘向中心迅速降低;当折射率趋近2.0时,光锥的锥角迅速减小,回归光强度迅速增加．易佑民等[13-14]提出以梯度折射率微球代替高折射匀质玻璃微球．朱俊伟[15]利用涂层技术将单层微珠均匀排列在织物反射层表面,制成露出型反光织物,讨论微珠直径及反射层与逆反射光强度的关系．黄富泉等[16]提出逆向反光膜的逆反射性能主要由单元的远场衍射叠加决定,根据矩阵光学原理,采用大小微珠相嵌的方法制备反光阵列膜．当玻璃微珠折射率较低时,其逆反射特性较弱[17],为增强在低折射率下的逆反射,可通过在玻璃微珠折射层中增加一个间隔层以减小入射光与反射光之间的偏折，而从提高反光效果[18]．本文主要讨论间隔层对于微珠反光织逆反射性能的影响,为后续的反光织物制备提供有效的参考．根据玻璃微珠在反光织物中的位置和形态,将反光织物分为露出型和封闭型．其结构如图1所示.在反光织物中,通常用偏折角φ来表示其逆反射性能,即玻璃微珠形成的逆反射光线与其入射光线之间的夹角.偏折角在反光材料中普遍存在,对反光织物的逆反射性能有重要影响.为增强在低折射率下的逆反射,在微珠和反射层之间增加一间隔层,可以减小偏折角提高逆反射效果．图2为含有间隔层的反光织物结构.由反射层的理论计算可知,反射层在微珠直径近一半位置时,具有较好的逆反射性能．所以假设露出型反光织物的反射层高度达到最优值．图3表示无间隔层的露出型反光织物中玻璃微珠的逆反射路径．设平行入射光I0以入射角α照射到半径为R(直径为d)的玻璃微珠表面,空气折射率n0=1,微珠折射率为n1,折射角β,出射光线I1与Y轴的夹角为φ,即偏折角因此,n1减小时,φ增大,在最优的反射层厚度下,光线在玻璃微珠内会形成多次反射,逆反射效果变弱．取图2(a)中的结构单元,分析含间隔层露出型反光织物的逆反射路径.图4表示含有间隔层的露出型反光织物的逆反射路径．由图4可看出,反射层是与微珠底部相似的包络线,间隔层与玻璃微珠为同心圆曲线．入射光透射进入微珠,再透射到间隔层,然后经过反射,逐步形成出射光线．间隔层折射率为n2(一般折射率<n1<1.9),易得出当n1>n2才能有利于增强逆反射．空气折射折射率n0=1,间隔层厚度为t．根据几何光学定律及几何关系可得偏折角.式中m为间隔层相对厚度,m=t/R．对间隔层相对厚度m进行计算,并求其中t．经一系列几何关系转化,可得到相对间隔层厚度m为式中由式(2)与(3)可知，偏折角随着间隔层厚度t的增大而减小,t与微珠折射率n1、间隔层折射率n2、入射角α均有关．对同一入射角,t主要取决于玻璃微珠折射率与间隔层折射率．假设其他参数不变,对n2求偏导,可得到间隔层折射率与偏折角的关系,即可得φ是n2的增函数．即偏折角随着间隔层的折射率增大而增大,随着间隔层折射率的减小而减小．当间隔层折射率逼近1时,可得到最小偏折角间接可得,玻璃微珠折射率与间隔层折射率的差距越大,偏折角越小．综上可得,实际生产过程中,玻璃微珠的折射率达不到理论最佳的折射率时,可以在玻璃微珠层与反射层之间添加一个折射率小于玻璃微珠的间隔层,且两者折射率相差越大,其形成逆反射时的偏差角越小,越利于逆反射特性．取图2(b)中的结构单元，分析含间隔层的封闭型反光物的逆反射路径.如图5所示. 从图5(a)可看出，当入射光线I0照射到反光织物表面时,I0垂直于薄膜MN′照射,光线透过薄膜到达玻璃微珠表面,空气折射率n0=1,薄膜可以是透明的黏合剂．根据几何光学原理,薄膜折射率n1、微珠折射率n2与出射光线I1与入射光线I0的夹角φ之间的关系为从理论上可得出,对于封闭型反光织物,在光线垂直入射时的偏折角与黏合剂厚度t 无关．从图5(b)可看出，当入射光线I0以一定的倾斜角入射到织物表面时，设入射光I0与薄膜MN′(折射率为n1)呈α角,光线透过薄膜黏合剂的折射角为β,到玻璃微珠表面以γ进入玻璃微珠(其半径R,直径为d),折射角为δ,由于OC为对称轴,则出射光线I1的出射角为α,入射光线与出射光线的夹角φ=0．同理,假设含有间隔层,间隔层折射率为n3,一般在薄膜黏合剂的折射率n1小于微珠折射率n2,入射光经过表面层、玻璃微珠、间隔层及反射层,能较好地沿入射光的反方向形成逆反射光线,因此薄膜黏合剂折射率n1与间隔层折射率n3无较大关系．利用光路追迹法分析了玻璃微珠的逆反射性能,选用偏折角来表征织物的逆反射性能．当玻璃微珠折射率较低时(约1.5～1.9),其逆反射特性较弱．通过在玻璃微珠与反射层间增加一个间隔层以减小偏折角，增强织物在低折射率下的逆反射效果.且两者折射率相差越大,其形成逆反射时的偏折角越小,逆反射效果越好．【相关文献】[1] 苏文英,李丹.道路交通标志逆反射性能与夜间视认性[J].公路交通科技,2009,26(2):114-119. SU Wenying,LI Dan.Retroreflectivity and night visibility of road traffic signs[J].Journal of Highway Transportation Research and Development,2009,26(2):114-119.[2] 章学文,崔国红,魏克超.高性能金属光泽回归反射布用聚氨酯胶黏剂的研究[J].化学推进剂与高分子材料,2013,11(3):68-71.ZHANG Xuewen,CUI Guohong,WEI Kechao.Study on polyurethane adhesive for high performance metallic luster retro-reflective fabrics[J].Chemical Proellants & Polymeric Materials,2013,11(3):68-71.[3] KING A.Advances in retroreflective technologies for road signage,vehicle visibility and pavement markings:delivering safer roads for all[C]//Australian Road Engineering & Maintenance Conference,Melbourne:Hallmark Editions,2010:11.[4] YUAN J,EMURA K,FARNHAM C.A method to measure retro-reflectance and durability of retro-reflective materials for building outer walls[J].Journal of Building Physics,2014，38(6):1-17.[5] 许元巨.美Metlon公司开发夜反光防护服[J].产业用纺织品,1994(6):124.XU Yuanju.Metlon′s development of night reflective protective clothing[J].Technical Textiles,1994(6):124.[6] BERCES A,ROBERTSON S.Keeping people safer through better visibility:Advances in retroreflective technologies for road signage,pavement markings and vehicle visibility delivering safer roads[C]//Australasian Road Safety Research Policing Education Conference,Wellington,2012:1-12.[7] 吕虎,李大海,薄健康,等.高折射率玻璃微珠色散特性及影响[J].光子学报,2012,41(1):61-66. 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3m实心陶瓷微球与空心玻璃微球的介绍与应用

3M实心陶瓷微球和空心玻璃微球介绍及应用3M中空玻璃微球(空心微球)是一种中空密闭的正球形、粉沫状的超轻质填充材料。

视粒径、壁厚其真实密度在～cm3!之间，粒径在15～135um之间(内含多种规格）。

具有重量轻体积大、导热系数低、分散性、流动性、稳定性好的长处。

另外，还具有绝缘、自润滑、隔音隔热、不吸水、耐侵蚀、防辐射、无毒等优良性能。

本产品可填充于绝大部份类型的热固性、热塑性树脂产品中，可改善或决定材料的如下几个性质：密度(降低）、流动性、粘度(降低）、流变性质(增稠、不流挂）、磨砂效果、收缩(降低）、机械加工性(提高）、冲击强度、硬度、绝缘、爆炸物性能、声学性质、隔热保温性质，提高树脂的耐磨性能，将它加入到树脂后，降低了树脂的摩擦系数，提高了不粘性。

聚合物添加剂一般添加到塑料和工程塑料中，用于生产轴承，连接件和导轨等需要滑动的零件。

在提高耐磨性的同时，也提高了树脂的耐化学药品性和耐温性。

3M中空玻璃微球——一种坚硬、中空、薄壁、轻质的球体，而且具有很高的强度密度比，适合多种工艺条件。

3M高强度陶瓷微球——一种高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒。

作为填充剂能带给您耐磨耐侵蚀等益处。

3M微球，解决各类工业难题：3M玻璃微球能在许多行业中对棘手的问题提供解决方案。

例如：降低PCB板中的介电常数;增强体育用品的性能;降低机身合成泡沫的重量;避免墙面修补腻子的开裂等等。

3M微球在以下市场中有着普遍的应用：一、建筑材料：腻子、胶黏剂、人造石、涂料等。

二、轻质塑料：热塑性塑料、SMC、BMC、RIM、RTM等。

3、航天航海部件和各类军用设施。

4、油气田开采：完井液、轻质水泥、浮体等。

3M玻璃微球的物理特点使之产生的优势：(A) 玻璃微球的碱石灰硼硅酸盐成份使它的化学性质稳定，惰性，从而给予其安全地作为填料或作为添加剂，而没必要担忧其会与基材或其他物质发生反映，而且使其能耐除强碱之外的其他化学侵蚀。

(B) 完美的球形给予其优良的各向一致性，从而在加工以后不会由于应力不一致而产生翘曲与收缩。

浅谈反射隔热涂料的发展

第４期收稿日期：２０２０－１１－０２作者简介：林杰赐（１９９６—），广东汕头人，大学本科，助理工程师，从事水性涂料方面的研发工作。

浅谈反射隔热涂料的发展林杰赐１，陈炳耀２，陈明毅１（１．广东顺德三和化工有限公司，广东佛山　５２８３２５；２．广东三和化工科技有限公司，广东中山　５２８４２９）摘要：反射隔热涂料通常具有较高的热辐射反射率和较低的热导率，可以有效地减少物体对热辐射的吸收以及阻碍热能的传递，起到节能减排的作用，在现实的生产、生活、运输的许多方面都有不错的应用前景。

文中介绍了几种涂料可用的隔热方式，并概述了反射隔热涂料的常用材料、应用和研究现状。

关键词：反射隔热涂料；高热辐射反射率；低热导率；节能中图分类号：ＴＱ６３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０４－０１３５－０２随着人类长久地对煤炭、石油等传统能源的使用，能源紧缺与环境污染已成当今社会发展过程中两大亟待解决的重点问题。

各国除了加紧在新能源上的开发，同时也在寻找更多能够减少能源消耗和污染排放的有效方法。

由于太阳辐射产生大量热量，对人们的生产生活造成极大地影响，特别在建筑、汽车和油气储运等领域。

为降低太阳辐射对生活生产造成的影响，人们使用大量的制冷设备降温，对能源的消耗与日俱增，同时也加剧了温室效应。

反射隔热涂料因其具有反射太阳辐射和隔绝热量的功能，当运用在房屋与简易厂房外表面时，可有效降低内部温度，减少空调冷气等制冷设备的使用，起到节能减排、减少水电成本的作用；而运用在汽车或油气储运设备时也可有效减少设备与管道的温度过高而存在的安全隐患［１－２］。

１　隔热涂料概述目前的隔热涂料根据隔热机理和方式的不同大致可分为阻隔型、辐射型和反射性三种。

其中阻隔型隔热涂料是指通过阻碍热能传递来起到隔热的效果，一般可通过添加一定量的低热导率填料来实现。

而辐射型隔热涂料一般是添加了红外辐射材料，能将日照的光能和热能吸收后以一定波长的形式发散到空气中，来实现隔热降温的目的。

POE_介绍

在不久前闭幕的国际塑料展上，3M 展示了用于工业行业中降低塑料制品的密度和重量的新型玻璃微球技术。

3M(TM) 玻璃微球技术已帮助众多车用塑料件制造公司成功解决了部件减轻重量这一难题，并改善了塑料部件的尺寸稳定性，减小了收缩和翘曲变形。

目前这一技术已在中国全面登陆，中国有望享受到3M 玻璃微球带来的各种优势。

3M 玻璃微球是一种低密度的高级添加剂，广泛应用于各行各业。

玻璃微球的平均颗粒大小为16至70微米，密度从0.15g/cc 至0.6g/cc 不等，抗压强度为250psi 至30000psi。

该玻璃微球采用化学性质稳定性的硼硅酸盐玻璃制造而成，具有不溶于水、（比强度高等特点）强度重量比高等特点。

与普通矿物填料相比，3M 玻璃微球可提高聚合物的流动性，并允许在更低的温度和注塑压力下进行模塑成型，同时可以降低模塑时间，适当提高生产效率。

此外，3M 玻璃微球与聚丙烯、尼龙、ABS 等普通热塑性塑料具有良好的相容性。

一．3M中空玻璃微球的物性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）颜色90% 存留90% 存留(g/cc) 中间最大K1 1.72 250 0.125 65 120 纯白色K15 2.07 300 0.15 60 115 纯白色K20 3.45 500 0.2 65 120 纯白色K25 5.17 750 0.25 55 105 纯白色K37 20.67 3000 0.37 40 85 纯白色K46 41.34 6000 0.46 40 80 纯白色S15 2.07 300 0.15 55 95 纯白色S22 2.76 400 0.22 35 75 纯白色S32 13.78 2000 0.32 40 80 纯白色S38 27.56 4000 0.38 40 85 纯白色S38HS 37.9 5500 0.38 40 85 纯白色S60 68.9 10000 0.6 55 65 纯白色S60HS 124.02 18000 0.6 50 60 纯白色。

外电3M玻璃微球产品特性知识

4.基本特性之球形（spherical shape)
a.最小的比表面积（更少的粘结剂用量、更少的树脂用量、更高的填充量）
b.滚珠效应（增加流动） c.各向应力一致（提高各向稳定性、提高打磨性能、减少收缩 d. 相同比例的填料中拥有更低的粘度（更高的填充量、减少
破碎量、更快的干燥）
5.基本特性之中空结构 (Hollow and Vacuum）
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5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday, May 26, 2021May 21Wednesday, May 26, 20215/26/2021
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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
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）
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9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。21 .6.821. 6.8Tues day, June 08, 2021

3M玻璃微球和陶瓷微球详解

- 最大的好处 - 最低的成本

强度要求
玻璃微球在船舶上的应用推荐

K1 , (compound, 腻子添加剂) -- 最经济的3M玻璃微球，修补腻子不会开裂。 S38HS(装饰件) -- 低成本，适用于较高压力工艺需求时
高强度陶瓷微球在船舶市场的应用

G系列（灰色） -- 应用与油漆、涂料上 W系列（白色）
3M 玻璃微球和陶瓷微球

——性能分析及在船舶(游艇)上的应用
什么是微球

无论是实心的或空心的，微球的直径必须小于1000微米形状为正球形主要作为填料运用
3M 微球种类
真实密度 (g/cc) 玻璃微球陶瓷微球轻质陶瓷微球 0.12~0.6 2.1~2.5 0.7 粒径(微米，抗压强度 (PSI/Mpa) 体积比) 15~135 1~200 50~350 颜色 200~18000 白 60000 3500 白，灰灰

降低密度、减轻重量

减少收缩和皱裂

不吸收树脂

低粘度/高填充率

增加流动隔热，低介电常数

成本经济
微球选用指南

成本效果计算
- 第一定律 - 第二定律

强度要求
第一定律

对于组分的任何替代，都要以体积计算，而非重量。
第二定律

在能够满足生产制造过程中，以及最终产品的性能下，选择密度最轻的微球。
1psi=6890pa
直径 Ph 软化温度
15~135微米碱性 – 9.5 600℃
3M 玻璃微球K、S系列
3M 玻璃微球特点

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。
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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

玻璃微球成分

玻璃微球成分
玻璃微球的成分可以根据应用需求而不同，通常包括以下几种材料：
1. 硅酸盐玻璃微球：主要由SiO2组成，具有优异的耐化学性、耐热性和力学性能，在化妆品、油漆、涂料和树脂制品中得到广泛应用。

2. 玻璃陶瓷微球：由氧化铝、二氧化硅和硼酸盐等化合物形成的陶瓷玻璃，可用于高压液压泵、气动垫圈等机械领域中。

3. 磁性玻璃微球：添加铁氧化物等磁性材料制成的玻璃微球，可用于磁性涂料、医疗领域中的肝癌治疗等。

4. 金属涂覆玻璃微球：将金属薄片涂覆在玻璃微球表面形成的复合材料，可用于电阻贴片、微电子封装等领域。

芳纶纤维的微球脱粘

芳纶纤维的微球脱粘全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：芳纶纤维是一种高强度、耐高温、耐腐蚀的特种纤维，广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业等领域。

在实际使用过程中，芳纶纤维常常会出现脱粘的问题，即纤维与基体分离，影响其性能和使用寿命。

为了解决这一问题，科研人员们提出了一种新的技术——芳纶纤维的微球脱粘技术。

芳纶纤维的微球脱粘技术是通过在纤维表面涂覆一层微球，在应力作用下，微球可以起到缓冲作用，减小纤维与基体之间的应力集中，从而减小脱粘的可能性。

这种技术可以有效提高芳纶纤维与基体的粘接强度，延长其使用寿命，提高产品的性能和可靠性。

科研人员需要选择合适的微球材料。

一般来说，微球材料应具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，且与芳纶纤维和基体材料具有良好的相容性。

常用的微球材料有陶瓷微球、玻璃微球、碳纳米管等。

这些微球材料具有轻质、高强度、高硬度的特点，能够很好地起到缓冲和支撑作用。

科研人员需要选择合适的微球尺寸和分布方式。

一般来说，微球的尺寸应该适中，既能够填充纤维表面微小裂纹，又不会影响纤维的柔韧性和弯曲性能。

微球的分布方式也非常重要，应该均匀分布在纤维表面，避免出现密集或稀疏的现象。

科研人员需要选择合适的涂覆工艺。

涂覆是将微球均匀地喷涂在纤维表面，形成一层保护膜。

常用的涂覆工艺有喷涂、浸渍、旋涂等。

在涂覆过程中，需要控制好涂覆的厚度和均匀性，避免出现涂层薄厚不均的情况。

第二篇示例：芳纶纤维是一种高性能的合成纤维，具有优异的耐高温、耐腐蚀、强度高、耐磨损等特点，在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。

由于其表面的光滑性和化学稳定性强，使得粘接难度较大，尤其在微球脱粘过程中存在一定困难。

微球脱粘是一种通过微小球体力作用将两个表面从粘合状态中分离的技术，可以有效减小粘接面的接触区域，降低脱粘力和损伤，是芳纶纤维脱粘的一种重要方法。

下面将介绍芳纶纤维微球脱粘的原理、方法和应用。

一、原理微球脱粘是利用微小球体在两个表面之间产生的作用力来实现脱粘的技术，其原理主要包括表面张力、表面形变能和粘附力三个因素。