一、空心玻璃微珠概述

空心玻璃微珠（Hollow glass microspheres）是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性更差。 它是上个世纪五、六十年代发展起来的一种微米级新型轻质材料，其主要成分是硼硅酸盐，一般粒度为10~250μm,壁厚为1~2μm;空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，它被誉为21世纪的“空间时代材料”。

空心玻璃微珠，是由无机材料构成的。按化学成分有：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠等。其粒径十到几百微米，为内部充斥CO2气体的封闭微型球体。并且具有质轻、低导热、无毒、不燃、化学稳定性好、高分散等优点。是人造大理石、玻璃钢、原子灰、油漆、塑料、炸药、化工、建材等行业极好的产品填充剂。

二、空心玻璃微珠的生产方法

目前工业化生产空心玻璃微珠的方法主要有 4 种，不同方法适用于不同成分、粒径和性能要求的产品：

1、粉末烧结法

这是最传统且成本较低的方法。

①工艺步骤：将玻璃粉末（如硼硅酸盐、钠钙硅玻璃）与造孔剂（如碳酸盐、碳粉等）均匀混合，通过喷雾造粒制成实心微球前驱体；随后在高温下烧结，造孔剂分解产生气体，使玻璃软化并膨胀形成空心结构；最后冷却、筛分得到成品。

②优点：设备要求简单，原料成本低；

③缺点：粒径分布较宽，空心率不稳定，表面光洁度较差。

2、喷雾造粒 - 烧结法

是粉末烧结法的改进版，更适合大规模生产。

①工艺步骤：将二氧化硅（白炭黑）等多组分原料配制，磨成原料浆，再均质化，通过喷雾干燥机直接制成球形前驱体（无需额外造粒）；随后在烧结炉中加热，浆料中的水分和挥发分蒸发产生气体，使软化的玻璃形成空心微珠；最后经分级得到不同粒径的产品。

②优点：前驱体球形度好，粒径分布更均匀；

③缺点：对浆料粘度和喷雾参数控制要求高。

3、火焰漂浮法

适用于生产高纯度、高空心率的玻璃微珠。

①工艺步骤：将二氧化硅等组分原料熔融成液态，通过高压气流将熔融玻璃喷成雾状液滴；液滴在火焰中漂浮时，表面张力使其收缩成球形，同时内部气体膨胀或外界气体进入形成空腔；最后经冷却、收集、分级得到成品。

②优点：球形度极高，表面光洁，空心率可达 90% 以上；

③缺点：能耗高，成本高，适合生产高端产品。

4、电熔法

利用电弧高温熔融玻璃，适合生产特殊成分的空心微珠。

①工艺步骤：通过电弧炉将玻璃原料加热至熔融状态，利用离心力或气流将熔融玻璃雾化成液滴；液滴在冷却过程中形成空心结构；最后经分级得到成品。

②优点：可生产高熔点、高硬度的玻璃微珠；

③缺点：设备复杂，产量较低。

三、空心玻璃微珠的应用领域

空心玻璃微珠的轻质、隔热、绝缘、耐化学腐蚀等特性使其在多个领域得到广泛应用：

1、复合材料领域（最主要应用）

用于改性塑料、橡胶、玻璃钢等材料，核心作用是减重并保持甚至提高材料性能。

①航空航天：用于飞机内饰件、卫星结构件、火箭推进剂填料，减轻结构重量的同时提高隔热性和抗冲击性；

②汽车工业：用于汽车保险杠、仪表盘、车门板等部件，减重的同时提高刚性和耐磨损性；

③船舶工业：用于玻璃钢船体、甲板材料，减轻船体重量的同时提高耐海水腐蚀性能。

2、 建筑保温材料领域

利用其低导热性，用于制备高性能保温材料。

①保温砂浆：加入空心玻璃微珠的砂浆，导热系数可降低 30% 以上，适用于外墙保温；

②轻质混凝土：用于制备轻质泡沫混凝土，提高保温隔热性能，同时降低墙体自重；

③防火涂料：作为填料加入防火涂料，提高涂料的隔热性和耐火极限。

3、 石油天然气领域

用于固井水泥和钻井液，解决深井作业中的技术难题。

①固井水泥：加入空心玻璃微珠可降低水泥浆密度，防止高压地层漏失，同时提高水泥石的隔热性和抗冲击性；

②钻井液：作为轻质加重剂，调节钻井液密度，减少对油气层的损害。

4、涂料和油墨领域

①哑光涂料：利用其球形结构，在涂料表面形成微小的凹凸，降低反光率，实现哑光效果；

②防腐涂料：提高涂料的耐腐蚀性、耐磨性和隔热性，适用于海洋工程、钢结构防腐；

③油墨：用于印刷油墨，提高油墨的遮盖力和耐磨性。

5、其他领域

①军工领域：用于伪装材料、轻质装甲、导弹部件，利用其轻质和隔热性；

②电子材料：用于电子封装材料，提高绝缘性和散热性；

③体育用品：用于高尔夫球芯、滑雪板材料，减轻重量的同时提高弹性。

来源：二氧化硅科技