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新型轻质功能性材料

作者 冰冷刀锋
来源: 小木虫 450 9 举报帖子
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空心玻璃微珠(HGM)是一种尺寸微小的空心玻璃球,属无机非金属 材料,具有质轻、绝热、隔音、耐高低温、电绝缘性和热稳定性好、耐 腐蚀等优点。HGM早先主要用于航空航天、国防工业等领域。近年来,随着HGM在我国逐步实现工业化批量生产,使这种新材料在塑料工业中的广泛应用成为可能。随着科学技术的发展和HGM工业化批量生产的实现,HGM材料已成为价格低廉、资源丰富、可以广泛应用的新型材料。
我国电力建设研究所首先在国内进行了HGM塑料共混的开发研究,制得的HGM改性聚丙烯流动性好,充模性能优异;所得产品具有仿木性能,卧钉力强;制得的鞋楦可多次钉钉,反复使用。经研究试验表明,HGM填充塑料具有的一系列优点,是一般填充剂所无法比拟的。
一、流动性好,产品尺寸稳定。
由于HGM是小圆球,流动性好,充模性能优异,可使生产效率提高15%~20%。更重要的是,这种小微珠是各向同性的,因此不会产生由于取向造成不同部位收缩率不一致的弊病,以保证产品尺寸定,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。
二、绝缘、隔热、吸水率低。
HGM的比电阻非常高,而吸水率很低,一般仅为02%,因此可广泛用于加工生产电缆绝缘材料。又由于它的导热系数极小,可用来制造各种保温塑料的填充剂。
三、可改善塑料的物理机械性能。
HGM填充塑料可使材料的硬度和弹性模量大大增加,但抗冲击性能下降。不过,抗冲击性能下降的多少还与对HGM的表面处理有关,如选用好的偶联剂进行预处理,可减少对材料抗冲击性能的影响。此外填充HGM会影响材料抗冲击性能是由于HGM的硬度高,与塑料基体间硬度梯度变化大,易形成应力集中造成的。
四、吸油量低。
常规填充材料碳酸钙相比,HGM的吸油量要低得多,每100克HGM的吸油量仅为7~15毫克,而每100克轻质碳酸钙的吸油量高达120~130毫克,重质碳酸钙也高达50~60毫克。低吸油量的填充材料特别适用于PVC软制品(如人造革、鞋底料等)的加工生产。使用HGM作填充材料,可在人造革的生产过程中降低增塑剂的用量,从而大大降低成本。此外,还可利用HGM这一特点,用来生产含油聚四氟乙烯活塞环等特殊制品。
五、具有特殊的光学性能。
可作为反光塑料的特种填料、发光漆等。
利用HGM上述特点,针对不同的塑料原料,可加工出各种性能优异的材料和产品。如用HGM填充硬质PVC,生产异型材、管材和板材,可使材料具有良好的尺寸稳定性,提高刚性和耐热温度,并提高生产效率;用HGM填充PVC人造革和鞋底料,可改善材料的压延性,减少增塑剂用量,降低成本并提高耐磨性;填充ABS,可改善材料尺寸的稳定性,降低收缩率,提高抗压强度和抗弯模量,并改善表面上漆性能,可广泛用于电视机壳、汽车塑料件、音响设备、家用电器的生产;填充尼龙,可使材料的吸水性下降,收缩率降低,抗压强度和抗弯模量增加而热变形温度提高,可用于生产轴承、照相机、家具配件等;填充聚碳酸酯,可使材料的抗张强度、拉伸模量、抗压强度、抗弯强度均有明显提高,可用于生产注塑零件、各种元件;填充环氧树脂,可降低材料粘度,改善物理机械性能,可用于生产复合泡沫塑料、深海潜艇、救生艇等;填充不饱和聚酯,可使材料收缩率和吸水率下降,抗磨性提高,且在层压和涂覆时空穴少,可生产玻璃钢制品、抛光轮、工具等;填充有机硅树脂,由于材料的允许填充量大,可大大降低材料成本,并提高物理机械性能,是生产模具的理想材料。
综上所述,HGM可用于各种PVC塑料制品、汽车外壳和汽车零部件、人造大理石、玻璃钢制品、深海浮力材料等的生产。与此同时,HGM材料除了作为塑料工业的新型填充剂外,也可用于涂料工业,如用HGM制成的新型防火涂料,在耐火性能上比用碳酸钙作填料的防火涂料有成倍提高。又由于其具有良好的绝缘性能,还可作为电子工业的封装材料。另外,HGM还可在石化业中作为催化剂载体,在化学工业中用作炸药的增爆剂等。 HGM填充塑料的性能与HGM粒度紧密相关。
当然,没有一种十全十美的材料,HGM改性塑料也是如此。其还存在着加工过程中对螺杆磨损大、微珠原料尺寸不够稳定、薄壁微珠加工时易破裂等一些问题。不过近来随着原料生产、分级等问题的解决,HGM在塑料工业中的推广应用速度也在逐步加快,并有望成为新世纪塑料工业填充材料中的新星。 返回小木虫查看更多

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  • 精华评论
  • 小狮子2010

    空心玻璃微珠在轻质材料中不是什么新型材料,早在30年前就已经使用了

  • 冰冷刀锋

    引用回帖:
    2楼: Originally posted by 小狮子2010 at 2018-11-22 20:10:33
    空心玻璃微珠在轻质材料中不是什么新型材料,早在30年前就已经使用了

    国内的市场应用才刚刚起步

  • sxll

    引用回帖:
    3楼: originally posted by 冰冷刀锋 at 2018-11-26 11:01:54
    国内的市场应用才刚刚起步...

    查一下3m公司的空心玻璃微珠吧,国内在至少十多年前开始生产这个东西,起码七八年前就已经有不少家了。这个东西应该属于结构材料,不属于功能材料。

  • 冰冷刀锋

    引用回帖:
    4楼: Originally posted by sxll at 2018-11-26 11:22:20
    查一下3m公司的空心玻璃微珠吧,国内在至少十多年前开始生产这个东西,起码七八年前就已经有不少家了。这个东西应该属于结构材料,不属于功能材料。...

    隔热,消音,结缘能否定义为功能型材料

  • 冰冷刀锋

    引用回帖:
    4楼: Originally posted by sxll at 2018-11-26 11:22:20
    查一下3m公司的空心玻璃微珠吧,国内在至少十多年前开始生产这个东西,起码七八年前就已经有不少家了。这个东西应该属于结构材料,不属于功能材料。...

    3M的肯定是最好的,国内虽然十多年前就开始试生产,但现在能大批量工业化的不多,而国内的应用市场,已在用的大部分也是是国外产品跟风在推动,缺乏自主创新

  • haofurui

    不太清楚空心玻璃微珠,但是我想找一种吸液量(电解液)大,绝缘、耐热、阻燃的材料,用于锂电池隔膜中

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