玻璃微珠(玻璃微珠全自动生产设备)

在这篇文章中，我们了解了空心玻璃微珠的表面改性，一种在太空时代的材料

中空玻璃微球(HGMS)是含有惰性气体的中空微小球形粉末。一方面，作为一种新型填料，它具有重量轻、强度高、流动性好、隔热、耐腐蚀等优点。它在轻质复合材料、涂料、航空航天、深海固井、电绝缘材料、隔热隔音材料、军用炸药等领域具有广阔的应用前景。并被称为“太空时代的材料”。

空心玻璃微珠物理性质参数

另一方面，未经表面改性的中空玻璃微球存在保温效果差、无电磁性能、表面疏水性能不理想等缺点，严重影响其应用。比如空心玻璃微珠与树脂基体在熔点、热膨胀系数、表面极性等方面存在很大差异，因此空心玻璃微珠与环氧树脂的相容性较差，直接混合会导致制备的材料性能较差。因此，为了进一步提高中空玻璃微珠的性能，拓宽其应用领域，有必要对其进行表面改性。

偶联剂处理

通过偶联剂分子，无机相和有机相可以紧密结合，增强界面附着力，从而提高材料的性能。常用的偶联剂可分为三类：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和有机铬化合物。其中硅烷偶联剂含有三官能团无机官能团，即[Si-(OR2 )3]。硅烷偶联剂在处理空心玻璃微珠表面时，首先水解烷氧基形成硅烷醇，然后与玻璃微珠表面的Si-OH进行缩合反应，形成化学键。是用量最大、品种最多、改性效果明显的一种偶联剂。

酸碱刻蚀

酸碱腐蚀改性主要是利用酸和碱的腐蚀性来腐蚀空心玻璃珠表面的沟壑，玻璃珠的表面形貌会粗糙不平。当被腐蚀的中空玻璃微珠填充树脂时，一方面树脂基体的聚合物链段可以进入微珠表面的沟壑，产生“锚固”效应，增加两个界面之间的作用力；另一方面，刻蚀后，微珠表面产生大量的硅羟基，有利于增加两相之间的界面结合力。

等离子体表面处理

空心玻璃微珠表面有大量的硅羟基，但活性低，难以参与化学反应。而等离子体表面处理可以使微珠表面的硅羟基成为活性中心，进而引发微珠表面单体的聚合。等离子体改性通过三个方面达到效果：

在（1）增加微珠表面的粗糙度。,惰性气体如氩气和氦气被用来蚀刻微珠表面，这可以增加微珠和树脂之间的接触面积，锚定树脂的聚合物链段，并增加复合材料的界面相容性。

（2）活化微珠表面。利用二氧化碳、氮气和氨气活化微珠表面，并引入羧基、氨基和羟基，这些基团可以与树脂分子反应，增加微珠与树脂界面之间的相互作用。

（3）等离子体聚合。首先用等离子体活化中空玻璃微珠表面，引入自由基等活性基团，然后进行接枝反应，在微珠表面形成带有特定基团的聚合物薄膜。

表面包覆处理

表面涂覆是在微珠表面涂覆无机或有机物质，达到改性的效果。有学者用碱法在空心玻璃珠表面涂覆一层二氧化钛薄膜，可以提高空心玻璃珠的亮度，提高太阳光的反射率。用它制备的隔热涂料对阳光有较好的反射率。

表面接枝聚合改性

这种改性主要采用原位聚合的方法，用单体、引发剂等原料在填料表面包覆一层聚合物。在空心玻璃微珠表面引入反应位点，然后与官能团反应达到改性效果。它最大的优点是不同性质的界面层可以很好的结合

空心玻璃微珠是无机非金属材料，其主要成分是二氧化硅和氧化铝。空心玻璃珠表面经过化学镀镍、镀金刚石、镀铜、镀银、镀铁后，可以吸收电磁波，反射近红外线，因此可以代替高密度、磁性的过渡金属粉末，用作导电材料、电磁波吸收或电磁屏蔽材料。此外，随着生物技术的发展和完善，空心微球因其独特的结构和优异的性能在该领域得到了广泛的应用。Caruso F .等报道了在空心球中包覆生物酶可以获得新的生物功能材料。由它们制备的含有蛋白质和聚合物的空心球可用作药物载体注射到生物体中。

总结

改性中空玻璃微珠已广泛应用于电磁屏蔽、微波吸收和医学领域。我国高强度低密度中空玻璃微珠的性能仍落后于国外，相关高性能中空玻璃微珠仍依赖进口。因此，高性能中空玻璃微珠的研发不仅具有巨大的经济效益和社会效益，而且促进了相关产业的发展，对我国国防事业具有重要的战略意义。

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中国农业大学