中国粉体网讯 空心玻璃微珠是一种中空的，内含惰性气体的微小圆球状粉末，它属于非金属无机材料，被誉为“空间时代材料”，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、石油化工、冶金、深海和航天等领域，尤其是在石油固井行业，有着不可替代的重要用途。
图片来源：网络
4月12日，安徽省科学技术奖励暨加快建设创新攻坚力量体系推进大会在合肥举行，省委书记李锦斌出席会议并讲话，省委副书记、省长王清宪主持会议。本次会议，授予由中建材蚌埠工业设计研究院、安徽凯盛基础材料科技有限公司、中国建材国际工程集团有限公司共同完成的“超轻高强空心玻璃微珠制备技术及产业化”安徽省科技进步一等奖。值得注意的是，本次获奖是凯盛集团第五次获得此项荣誉。
为突破技术壁垒和市场垄断，中国建材凯盛科技集团所属蚌埠聚焦国家重大需求。早在2006年，凯盛就着手攻关玻璃粉末法制备高性能空心玻璃微珠技术，并成功开发国内唯一具有自主知识产权的玻璃粉末法制备空心玻璃微珠工业化生产核心技术及关键装备，制订发布我国首部空心玻璃微珠行业标准，并于2016成功实现超轻高强空心玻璃微珠的工业化量产。
空心玻璃微珠的比表面积较大，有利于与基体树脂相结合，但其热膨胀系数和表面性质与树脂基体差异显著，需要对空心玻璃微珠进行表面处理以充分结合形成更加优质的复合材料。
空心玻璃微珠的应用领域
￭空心玻璃微珠在复合材料中的应用
它可填充于绝大部分热固性、热塑性树脂产品中，可改善或决定材料的性质。保证浮力材料具有较高的耐压强度和较大的安全可靠性。
￭空心玻璃微珠在油井水泥中的应用
空心玻璃微珠能够提高水泥浆的有效抗压强度。
￭空心玻璃微珠在航空和宇航中的应用
不燃性、隔热性、电绝缘性和化学惰性，配制成微球胶粘剂或微球密封剂。
￭空心玻璃微珠在农用塑膜中的应用
3M采用玻璃微珠生产农用塑膜，玻璃微珠还可增加薄膜的白度。用于替代钛白粉。这种材料可大面积扩大光照，有利于作物的生长。
￭空心玻璃微珠在涂料中的应用
高效的填充性，添加5%（重量百分比）能使成品增多25%~35%涂覆面积百分比，降低单位体积成本。
￭空心玻璃微珠在橡胶制品中的应用
作为填充剂，其填充量达40~80%，能将橡胶制品的强度提高，耐磨性增大，主要性能优于其它填料。
￭空心玻璃微珠在保温材料中的应用
空心玻璃微珠可以作为保温材料中的一种填料，将其直接加入到涂料体系和砂浆体系中，也可以将玻璃微珠坯体作为主要原材料制备导热率低的泡沫玻璃保温板。在涂料体系中，空心玻璃微珠保温材料的保温原理是，微珠的加入能够降低涂料的导热系数起到保温的作用，同时由于微珠的加入，涂料对可见光及不可见光可以进行吸收、反射及散射过程起到隔热作用。砂浆体系中，由于微珠的加入能够增加砂浆的流平性、平滑性，降低导热系数，因此制备出的保温砂浆具有轻质高强及保温性能良好的特点。
￭空心玻璃微珠在其他行业中的应用
除了上面所介绍的行业外，空心玻璃微珠在矿山开采、腻子修补、深海探测、环保、运动器材、电子原件等领域。
空心玻璃微珠的制备方法
空心玻璃微珠的制造在工艺上的方法有液滴法、粉末法、喷雾造粒法及溶胶凝胶法。
￭液滴法
液滴法是将原料进行混合后，利用液滴形成装置形成不同粒径的液滴，通过对液滴球化处理，球内发泡、精炼以及冷却得到。液滴法制备的微珠具有工艺简单、产率高、球形度高及同心度较好的特点，但难以制备高性能的玻璃空心微珠。
￭粉末法
粉末法制备的过程是将熔融状态下的玻璃液经过水淬、烘干和粉磨制备出合适粒度分布的粉体，再将得到的粉体通过高温球化处理，冷却后，利用水力浮选、干燥、筛网分级等方式进行收集，从而得到空心玻璃微珠。
这种方法可以较好的设计玻璃的组成成分得到多种体系的玻璃粉体，制备的微珠性能较高，此方法大多应用于高性能玻璃微珠的制备，但具有漂浮率低，生产成本高的特点。
￭喷雾造粒法
喷雾造粒法是通过喷雾干燥塔中的喷嘴、静电吸引力、旋转离心力等将溶液或者悬浮液体喷雾固化后而制备出一定形状和强度的细小颗粒，并通过燃烧而成。是一种较为重要的制备方法。喷雾干燥法制备的微珠具有空心率高、成本低、粒径分布大的优点。对比于粉末法制备的微珠，喷雾干燥法制备的微珠物理机械性能差，其抗压强度以及化学稳定性远小于粉末法制备的微珠。因此通过研究改进，提出化学合成法，即在实验或生产中，在原料中加入一些金属氧化物使制备的浆料具有低熔点、高界面张力以促进空心化成球，提高产品的性能。
￭溶胶凝胶法
溶胶凝胶法在二十世纪六十年代后得到发展，溶胶凝胶法利用化学试剂或溶胶为原料，经过搅拌均匀后，通过化学变化，水解及缩合转变为凝胶。根据凝胶时诱发凝胶因素的来源不同，溶胶凝胶法又可以分为外凝胶法和内凝胶法。相对来说，内凝胶法在干法作业方面具有优势，外凝胶法在湿法作业方面较为简单，二者各有优势。总体来看，虽然溶胶凝胶原料成本较高，工艺复杂，但是具有操作灵活，成品粒级分布小，耗能小的优点。
小结
空心玻璃微珠（HGM）是一种球状的刚性无机粒子，含有90%以上的二氧化硅，具有流动性强、重量轻、绝缘、隔音、分散性高、抗压强度高、耐高温、耐腐蚀、热稳定性和电绝缘等诸多优点，随着凯盛等一批行业尖兵的研究，其应用领域的不断拓展，其前景必定广阔！
参考资料：
桂术鹏.空心玻璃微珠的制备及性能研究
李志君.空心微珠吸附材料的制备及应用研究
中国粉体网.33张PPT了解空心玻璃微珠的制备方法
凯盛人.再获省部级一等奖！凯盛玻璃新材料再发力
（中国粉体网编辑整理/茜茜）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
