2024年粉體表面改性技術高級研修班將於2024年4月13日-14日在江蘇南京舉行，報名請關注V信公眾號「粉體技術網」，涉及非金屬礦粉體企業：碳酸鈣，矽微粉，滑石，重晶石，矽灰石，高嶺土，膨潤土，白雲石，石灰石，矽灰粉，雲母，硅藻土，海泡石，電氣石等；功能性粉體企業：氫氧化鎂，氫氧化鋁，氧化鋁，鈦白粉，白炭黑，氧化鐵紅，珠光雲母，導熱填料，氧化鋅，粉煤灰，碳化矽，玻璃微珠，納米粉體等；藥劑和設備企業；粉體填料應用企業；其他需要粉體表面改性的企業。
空心玻璃微珠具有密度小、熱導率低、抗壓強度高、流動性好、吸油率低、耐腐蝕以及化學性質穩定等優點，再加以表面處理，使其在石油鑽井、隔熱保溫塗料、工程塑料、橡膠彈性體、重防腐塗料、膠黏劑、浮力材料、乳化炸藥、電磁屏蔽材料等領域有著廣闊的應用空間。
1、空心玻璃微珠在石油鑽井水泥漿中的應用
空心玻璃微珠在石油鑽井中的應用主要是利用其密度小、抗壓強度高的特性。閔江本等利用G級水泥、閉孔珍珠岩、空心玻璃微珠、增強材料及粉煤灰、微矽等調配固井水泥漿，當空心玻璃微珠含量為10%～22%時，可調配出密度為1.19～1.28g/cm3且性能優異的低密度水泥漿，48h抗壓強度可達12.5MPa。解決了其它低密度水泥漿無法兼顧低密度、高抗壓強度、強耐壓性、防漏的技術難題。
劉凱等探究了空心玻璃微珠與固井水泥漿的配伍性、流變性和穩定性，發現空心玻璃微珠與水泥漿外加劑配伍性良好，可有效降低水泥漿密度；空心玻璃微珠水泥漿流變性良好，能與水泥漿形成良好的空間網絡結構，不同配方的空心玻璃微珠水泥漿上下層密度相差小於0.05g/cm3，穩定性好。
2、空心玻璃微珠在隔熱保溫塗料中的應用
空心玻璃微珠擁有薄壁及空心結構，使其具有較低的熱導率，最低熱導率為0.038W/（m·K），在塗料隔熱保溫性能方面具有廣闊的應用前景。
孫萬萬等利用純丙乳液作為成膜劑、金紅石型鈦白粉作為反射顏料、空心玻璃微珠作為隔熱填料製得外牆用反射隔熱保溫塗料，其太陽光反射率達到0.88，隔熱最大溫差為12.5℃，具有良好的反射隔熱保溫效果。
李建濤等使用隔熱保溫功能填料氣凝膠和空心玻璃微珠製備了隔熱、耐高溫型有機/無機復合保溫塗料，塗料最低熱導率可達0.035W/（m·K），可在1100℃穩定使用。
Jie等利用溶膠-凝膠法在空心玻璃微珠上均勻的包覆一層TiO2，有效提高了空心玻璃微珠的紅外反射率（由88.31%提高到96.27%）；使用表麵包覆TiO2的空心玻璃微珠製備的塗料兼具反射、隔熱、保溫性能，塗覆所製備復合材料的內外溫差達到22.4℃。
3、空心玻璃微珠在工程塑料中的應用
隨著社會的進步，具有高強度、剛度、韌性和抗疲勞等性能的工程塑料已被作為塑帶鋼的主體材料，被廣泛用於汽車工業、電子電器、電動工具和體育器材等領域。但為了滿足輕量化的需求，各種工程塑料被加工得越來越薄，隨之出現薄壁製件嚴重翹曲的現象，翹曲主要是由於其增強材料的各向異性引起的。空心玻璃微珠作為一種低密度、各向同性的功能性填充材料，一方面可以滿足材料輕量化的需求，另一方面還能起到防止材料翹曲的作用。
郭唐華等以尼龍6為基體材料，空心玻璃微珠和玻璃纖維為填料，通過雙螺杆共混擠出的方式製得低密度增強尼龍6。研究表明：擠出機通過側喂料的方式可以明顯減少空心玻璃微珠的破碎，添加空心玻璃微珠可以明顯降低材料的密度，並提高材料的尺寸穩定性，防止製件翹曲；空心玻璃微珠比例越高，製件的翹曲變形越小。空心玻璃微珠的預處理並未起到提高材料機械性能的作用。
王幫進利用馬來酸酐對密度為0.6g/cm3的空心玻璃微珠進行表面處理，然後再和聚丙烯以及其它助劑共混造粒，測試其樣條的性能。結果表明：隨著空心玻璃微珠含量的增加，聚丙烯的密度、缺口衝擊強度、斷裂伸長率隨之減小，拉伸強度呈現出先增後減的趨勢，彎曲強度、彎曲模量、維卡軟化溫度則隨空心玻璃微珠含量的增加而增大。當空心玻璃微珠質量分數為5%時，聚丙烯的力學性能最優，同時材料密度明顯降低，既實現了材料輕量化的需求，又滿足了其力學性能的要求。
4、空心玻璃微珠在橡膠彈性體中的應用
在橡膠彈性體中的應用主要是利用空心玻璃微珠的低密度、高填充比來降低材料密度和體積成本；同時利用空心玻璃微珠是表面光滑的正球體的滾珠效應，來改善材料的加工流動性；此外，還利用其低熱導率的特性製備阻燃、隔熱保溫橡膠彈性體材料。
胡廣君等在丁苯橡膠中加入不同含量的空心玻璃微珠和白炭黑作性能對比。結果表明，空心玻璃微珠的加入並不會對橡膠的耐磨性能產生影響，但會使其拉伸強度略有增加，加工黏度有所降低。在加入空心玻璃微珠時橡膠密度和材料成本有大幅降低。
謝超等採用空心玻璃微珠、三聚氰胺聚磷酸鹽/季戊四醇、協效阻燃劑氫氧化鋁、縮合型室溫硫化液體矽橡膠製得了空心玻璃微珠填充型膨脹阻燃隔熱矽橡膠。隨著空心玻璃微珠含量的增加，矽橡膠拉伸強度先增加後減少，密度和斷裂伸長率逐漸減小，空心玻璃微珠的最佳填充量為30%（質量分數），此時矽橡膠的極限氧指數值可達36，熱導率可達0.15W/（m·K）。
5、空心玻璃微珠在重防腐塗料中的應用
空心玻璃微珠在環氧富鋅重防腐塗料中也能起到重要作用。Anonymous詳細闡述了空心玻璃微珠在海虹老人的「先鋒盾」環氧富鋅底漆中起到的不可替代的作用：一是空心玻璃微珠的體積效應有助於提高鋅粉的分散，同時由於其球體結構類似於滾珠軸承，可以提高塗料的流動性，防止鋅粉和其它導電類填料的沉降，提高鋅粉的作用效率；二是空心玻璃微珠正球體的各向同性，防止漆膜由於應力不一致而產生翹曲或收縮，提高漆膜抗龜裂能力和阻止漆膜微裂紋的擴展，從而提高漆膜的抗水滲透性；三是空心玻璃微珠在漆膜的屏蔽功能中也起到重要作用，塗層在複試過程中產生的不溶性的腐蝕產物（氯化物、氧化物）會沉積在空心玻璃微珠的表面，填補漆膜裂紋，起到裂紋自癒合的作用，從而防止腐蝕產物接觸到鋼鐵基體。
6、空心玻璃微珠在膠黏劑中的應用
建築密封膠、電子灌封膠等是目前用量最大的有機膠類。隨著現代技術的發展，對這兩類膠黏劑也提出了許多新的要求，低密度、節能化、安全性、可靠性、低成本等都要求這些膠類尋找新的技術突破。空心玻璃微珠作為一種多功能填料，在膠黏劑行業也發揮著重要作用。
曹鶴利用空心玻璃微珠製備出低密度阻燃導熱型有機矽灌封膠，隨著空心玻璃微珠用量的增加，膠料黏度逐漸上升，流平性變差，但膠料密度逐漸降低，膠料成本降低，綜合考慮空心玻璃微珠用量為10份時，能滿足動力電池灌封膠低密度、導熱、阻燃、電絕緣等指標要求，尤其是具有較低的密度，對於降低成本和汽車輕量化具有顯著意義。
蔡耀武等以矽烷改性聚醚樹脂（MS）為主體原料，添加密度為0.38g/cm3的空心玻璃微珠、納米碳酸鈣、重質碳酸鈣和其它助劑製得一種用於裝配式建築領域的MS膠。由於空心玻璃微珠的球型結構具有滾珠效應，起到潤滑作用，在合適用量範圍內，提高了MS膠的擠出性。另外用密度為0.38g/cm3的空心玻璃微珠等體積替換重質碳酸鈣，所得MS膠密度和熱導率大幅降低，除補強作用外，其它力學性能基本保持不變。空心玻璃微珠可以部分替代重質碳酸鈣但不能全部替代。
7、空心玻璃微珠在浮力材料中的應用
浮力材料是一種低密度、高強度、耐靜水外壓、耐海洋腐蝕、低吸水率的復合材料，是現代海洋深潛技術必不可少的基礎材料。隨著潛水深度的增加，壓力急劇增大，對固體浮力材料耐壓強度方面提出了更高的要求。隨著泡沫浮力材料耐壓強度的提高，其密度會逐漸增加，而空心玻璃微珠作為高抗壓強度、低密度、低吸水率的功能性填充材料，可以替代泡沫發泡技術，製備高耐壓強度、低密度、低吸水率的高性能固體浮力材料。
孟明凡等以0.25g/cm3的空心玻璃微珠和雙酚A環氧樹脂E51為填充物製得空心玻璃微珠固體浮力材料。隨著空心玻璃微珠填充量的增加，浮力材料的單軸壓縮強度和耐靜水壓強度逐漸降低。空心玻璃微珠填充量超過18%後，材料性能大幅降低，此時浮力材料密度約0.7g/cm3。當空心玻璃微珠添加量大於18%時，會引起體系黏度的增大，這主要是體系內空氣氣泡含量增加所導致。
王耀聲等製備了氧化碳纖維/空心玻璃微珠/環氧樹脂固體浮力材料。環氧樹脂基體材料的彈性模量會隨著氧化碳纖維的加入而提高，從而降低空心玻璃微珠表面受到的應力，其破碎也會因此而減少，由此可減少固體浮力材料中裂紋源的產生，提高固體浮力材料的強度。
劉文棟提供了一種以水為介質的空心玻璃微珠浮選方法，通過工藝控制可以實現空心玻璃微珠密度和粒徑的可控分選，以經過浮選的空心玻璃微珠VS5500製得固體浮力材料。當空心玻璃微珠體積分數低於40%時，其浮力材料吸水率小於0.4%，耐靜水壓達100MPa；當體積含量大於40%時，其浮力材料吸水率略有下降，但耐靜水壓仍達80MPa；通過添加不同粒徑復配的空心玻璃微珠製得的高強度固體浮力材料，可用於8000～10000m深海潛水作業。採用浮選空心玻璃微珠製備的固體浮力材料，既能保持原有性能，又能使其浮力材料密度進一步降低，提高有效載荷。
8、空心玻璃微珠在乳化炸藥中的應用
在傳統的乳化炸藥中，化學發泡劑和珍珠岩為常用的密度調節劑，化學發泡劑使炸藥密度難以控制，貯存不穩定，而珍珠岩粒徑不均，吸油值高，容易使炸藥強度和耐油性受到限制。而空心玻璃微珠型號多、密度和粒徑均勻可控、吸油值低、化學性質穩定，是理想的乳化炸藥敏化劑和密度調節劑。
孟自立對比了化學敏化劑、珍珠岩和空心玻璃微珠對炸藥穩定性和作為敏化劑的差異性，指出化學敏化劑受環境改變容易引起氣體泄漏，使炸藥失效。珍珠岩的多孔蜂窩結構吸油率高，容易導致油膜破裂從而使炸藥失去感度。同時進行了珍珠岩和空心玻璃微珠作為敏化劑的爆破試驗，結果表明，在相同的地質條件下，使用空心玻璃微珠乳化炸藥消耗量比其它乳化炸藥節省10%～30%，且炸藥爆破後，煙塵小，視野清晰，爆破面更為平整。
李雪交等採用空心玻璃微珠作為敏化劑，研究了空心玻璃微珠的尺寸和含量對乳化炸藥爆速的影響。實驗結果表明：空心玻璃微珠含量越高，炸藥密度越小；粒徑為5～100μm的空心玻璃微珠，質量分數小於2%或大於35%時，會出現拒爆現象；粒徑為5～100μm的空心玻璃微珠，質量分數大於7%且小於35%時，隨著空心玻璃微珠含量的增加，爆速減小。由此可見，粒徑在5～100μm的空心玻璃微珠具有優異的爆速性能。
9、空心玻璃微珠在電磁屏蔽材料中的應用
電磁屏蔽材料中起到吸波作用的主要是磁性微波吸收劑，其能將電磁波以絕緣損耗、磁損耗和阻抗損耗等方式轉換成熱能消耗掉，從而起到電磁屏蔽作用。常見的吸波劑多為磁性金屬粉末和鐵氧體，雖然這些材料具有優異的吸波性能，但其密度較高，難以滿足現代吸波材料輕量化的要求。
郭凌雁等指出在空心玻璃微珠表面化學鍍鎳、鍍銀、鍍鈷、鍍銅等，可以製得成本低、輕量化、吸波性能良好的空心玻璃微珠吸波材料。
劉浩通過化學鍍的方法分別製備了空心玻璃微珠/鐵鎳合金復合粒子和包覆空心玻璃微珠/鐵的核殼結構復合粒子。在同等條件下，製備核殼結構復合粒子均具備磁損耗性能，但空心玻璃微珠/鐵鎳合金復合粒子具有最大的反射損耗（－33.8dB）。
Akesso等在空心玻璃微珠表面均勻的鍍上一層銅膜，得到了鍍銅的空心玻璃微珠，用其作填料製得了具有優異電磁屏蔽作用的防護材料。
空心玻璃微珠作為「二十一世紀的空間材料」，由於其獨特的結構性能，已在多個領域取得了廣泛的應用。目前國內已打破國外高性能空心玻璃微珠生產技術的壟斷，空心玻璃微珠的強度和成品率不斷提升，生產成本也不斷降低，推動了空心玻璃微珠在各行業的快速應用。隨著對空心玻璃微珠研究的深入，在不遠的將來空心玻璃微珠在更多尖端領域的應用必將得到大力發展，為我國各行業的發展注入新的動力。
資料來源：《馬玉民;蔡耀武;張勇;陸瑜翀;李瑤;王建斌.空心玻璃微珠的研究進展和應用現狀[J].有機矽材料,2023,37(04):75-80》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請註明出處！