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中空玻璃微球超低密度水泥浆体系评价与应用

石油钻采工艺 2011年第6期33卷 41-44页

作者：张宏军胜利石油管理局黄河钻井总公司山东东营257064

根据颗粒级配理论,优选中空玻璃微球(HGS)为减轻剂,开发研制出超低密度水泥浆体系,解决了常规超低密度水泥浆体系存在的如水泥石强度发展缓慢、水泥浆稳定性差、失水难以控制等问题,填补了国内1.00 g/cm3以下超低密度水泥浆体系的空白... 详细信息

根据颗粒级配理论,优选中空玻璃微球(HGS)为减轻剂,开发研制出超低密度水泥浆体系,解决了常规超低密度水泥浆体系存在的如水泥石强度发展缓慢、水泥浆稳定性差、失水难以控制等问题,填补了国内1.00 g/cm3以下超低密度水泥浆体系的空白。室内实验和现场应用证明:该体系的沉降稳定性好、抗压强度高、失水小、流变性能好,能有效防止气窜,稠化时间可调且过渡时间短,一二界面固井质量良好。

关键词：水泥浆中空玻璃微球颗粒级配超低密度

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聚丙烯/中空玻璃微球复合材料隔声特性分析

塑料科技 2014年第7期42卷 49-52页

作者：梁基照朱波华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

分析了中空微球填充聚合物复合材料的隔声机理,由此建立了中空微球填充聚合物复合材料的隔声模型并推导出相应的隔声量方程,同时预测了中空玻璃微球(HGB)填充聚丙烯(PP/HGB)复合材料的隔声量,并将其与实测数据进行了比较。结果表明:PP/... 详细信息

分析了中空微球填充聚合物复合材料的隔声机理,由此建立了中空微球填充聚合物复合材料的隔声模型并推导出相应的隔声量方程,同时预测了中空玻璃微球(HGB)填充聚丙烯(PP/HGB)复合材料的隔声量,并将其与实测数据进行了比较。结果表明:PP/HGB复合材料的隔声量随着声波频率的增加而增大,其中当频率较低时,复合材料的隔声特性对频率的敏感性较强;PP/HGB复合材料的隔声量与HGB的体积分数成线性关系;随着声波频率或HGB体积分数的增加,隔声量的理论预测值与实测数据具有大致相同的变化趋势。

关键词：聚丙烯中空玻璃微球复合材料隔声性能隔声模型

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中空玻璃微球用于低温液体储罐绝热研究进展

真空与低温 2023年第3期29卷 282-293页

作者：王玉洋陈叔平史庆智金树峰谭风光吴宗礼兰州理工大学石油化工学院兰州730050

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料,因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面,综述了这一新材料用于低温液体储罐... 详细信息

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料,因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面,综述了这一新材料用于低温液体储罐绝热的研究进展,论述了规模化生产应用的可行性。

关键词：低温液体绝热材料中空玻璃微球表观导热系数真空实现及维持

中空玻璃微球改性环氧树脂复合材料的性能研究

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西南科技大学学报 2014年第1期29卷 13-19页

作者：刘卫尹苗冯欣然李晶马寒冰西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地四川绵阳621010

通过在环氧树脂E51基体中添加中空玻璃微球（Hollow glass microspheres，HGM）制备出低介电环氧树脂／HGM复合材料。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）分析HGM在环氧树脂中的分散情况并研究了HGM及不同含量HGM... 详细信息

通过在环氧树脂E51基体中添加中空玻璃微球（Hollow glass microspheres，HGM）制备出低介电环氧树脂／HGM复合材料。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）分析HGM在环氧树脂中的分散情况并研究了HGM及不同含量HGM对环氧树脂复合材料的介电性能、热稳定性、力学强度及吸水率的影响。结果表明：HGM均匀地分散于环氧树脂中；复合材料的介电常数随着HGM含量的增加呈明显的下降趋势，当HGM为33．3％时，材料的介电常数降至了2．65；HGM对环氧树脂的热稳定性影响不大，初始热分解温度最大提高了10℃，玻璃化转变温度下降2-3 ℃；触变剂SiO2的加入有效减少了材料的力学强度的损失；在25℃下，复合材料的吸水率明显降低，但在100℃的沸水中，当HGM质量分数大于10％时，吸水率随着HGM添加量的增加而有所上升。

关键词：环氧树脂E51 中空玻璃微球介电性能热稳定性力学性能

基于噪声控制的中空玻璃微球复合材料制备及其隔声性能的研究

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基于噪声控制的中空玻璃微球复合材料制备及其隔声性能的研究

作者：赵学雷上海海洋大学

学位级别：硕士

现代社会中噪声污染问题日益严峻,不仅对日常生产经营、设备建筑等产生影响,而且长期处于噪声环境中也会影响人们的身心健康诱发疾病,因此对噪声进行有效的控制和治理已经成为亟待解决的重大问题。隔声技术是控制噪声污染的重要且有效... 详细信息

现代社会中噪声污染问题日益严峻,不仅对日常生产经营、设备建筑等产生影响,而且长期处于噪声环境中也会影响人们的身心健康诱发疾病,因此对噪声进行有效的控制和治理已经成为亟待解决的重大问题。隔声技术是控制噪声污染的重要且有效的一种手段,隔声材料是隔声降噪技术中最主要的组成部分,但是传统的隔声材料往往具有质量重、密度高、加工难度大、成本高等不足和缺陷,且隔声性能受到“质量定律”的制约,使其使用范围受到极大的限制。实际工程应用中通常采用提高材料的重量和面密度来提高隔声量,但是受限于“质量定律”的制约隔声性能提升十分有限。因此为了获得轻量化、隔声性能更好的材料,通常采用无机/有机填料粒子改性高分子材料的方法来提升隔声性能,不仅能实现轻量化的目标,而且隔声性能也会得到一定程度的提升。但是普通填料粒子大都是通过增加复合材料声阻抗不匹配现象或者提升复合材料的阻尼性能来改善其隔声性能,填料本身并未利用自身结构或特性实现对声能的有效削减,因此对复合材料隔声性能的提升有限。中空玻璃微球(HGM)作为一种具有空腔结构、质量轻、强度高、流动性好等诸多优良特性的无机材料,被广泛用于保温、隔热等材料的研发和制备,其特殊的中空结构能够实现对声能的有效削减,更大程度的提升材料的隔声性能,因此在隔声降噪领域的应用有着一定的研究价值。然而将HGM应用于高分子材料中,以提高其隔声性能的研究却鲜有报道。为此本论文以传统高分子材料为基质,HGM为填料粒子进行改性制备隔声材料,制备出的新型高分子复合隔声材料,不仅实现了更为轻量化、隔声更为高效化的目标,而且能在一定程度上打破“质量定律”对隔声量的制约。首先(第2章),以橡塑(NBR-PVC)为基体材料,HGM为填料粒子制备了HGM/NBR-PVC复合隔声材料,同时研究了HGM的添加量和粒径对复合材料隔声性能以及力学性能的影响。结果表明,随着HGM添加量的增多复合材料的隔声性能得到提升,尤其是低频段的隔声性能提升较为明显,但力学性能有所降低,当添加量为40 g时隔声性能最佳,超过此最佳添加量时隔声性能反而会降低;在此基础上在NBR-PVC材料中加入不同粒径范围的HGM,研究HGM的粒径对复合材料隔声性能的影响。结果表明,随着HGM粒径的增加复合材料的隔声性能逐渐下降,力学性能却有所提高,当粒径范围为≤40μm时材料的隔声性能最佳,平均隔声量达32.9 dB。其次(第3章),在第2章中的结果说明HGM特殊的中空结构虽然能够有效提高低频段的隔声性能,但是此时隔声量仍处于较低水平。为了进一步提高复合材料在低频段的隔声性能,本章利用全水发泡工艺制备了聚氨酯泡沫(PUF)材料,并在其中加入HGM制备了一种HGM/PUF复合发泡材料。其中PUF自身所具有的泡孔结构能够与HGM的空腔起到协同加强的作用,加大对声能的损耗进,能够进一步提高低频段的隔声性能。通过对配方中聚醚和多元醇种类的调控,筛选出隔声性能最佳的聚醚、多元醇组合配方工艺。结果表明,当使用型号为NJ-6207的多元醇和型号为NJ-305的聚醚时,制备出的PUF隔声性能最佳;在此基础上以HGM为填料粒子,制备了HGM/PUF复合发泡隔声材料,研究了HGM添加量对发泡材料泡孔结构、力学性能及隔声性能的影响。结果表明,随着HGM添加量的增多,复合材料的隔声性能以及力学性能在20 g时达到最佳,此时平均隔声量高达46.2 dB,抗压强度为1.1MPa,随后又呈逐渐降低的趋势,另外HGM的加入能够改善发泡材料的泡孔结构,使泡孔尺寸大小分布更均匀,同样在20 g含量时泡孔均匀度最佳;最后在发泡材料中添加筛分后不同粒径范围的HGM,测试结果表明,随着粒径范围的增大,隔声量呈先降后升的趋势,在粒径范围为63-85μm时隔声效果最佳,此时隔声量达43.6 dB;力学性能则呈先升后将的趋势,粒径范围在40-63μm时最佳,此时压缩强度为0.89 MPa,压缩模量为27.5 MPa,较添加未筛分HGM时复合材料的隔声性能以及力学性能均有所降低。综上所述,本论文以HGM为填料粒子制备了轻质、高效的复合隔声材料,实现了在低频、中频、高频段隔声性能都有所提高的目的,同时能在一定程度上打破“质量定律”对隔声性能的制约,为新型轻质高效隔声材料的研发提供一定的参考价值。

关键词：丁腈橡胶聚氯乙烯中空玻璃微球聚氨酯发泡隔声材料

隔热保温有机硅/中空玻璃微球泡沫材料的制备及其性能研究

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隔热保温有机硅/中空玻璃微球泡沫材料的制备及其性能研究

作者：周广伟北京化工大学

学位级别：硕士

有机硅泡沫材料具有出色的耐酸碱腐蚀性、耐候性、耐燃性、隔热性能、减震性能、耐高低温性,其在建筑材料、生活用品、医疗用品、电子工业以及航天航空等领域的应用极其广泛。传统的有机硅泡沫材料的制备方法生产效率较低,难以控制,力... 详细信息

有机硅泡沫材料具有出色的耐酸碱腐蚀性、耐候性、耐燃性、隔热性能、减震性能、耐高低温性,其在建筑材料、生活用品、医疗用品、电子工业以及航天航空等领域的应用极其广泛。传统的有机硅泡沫材料的制备方法生产效率较低,难以控制,力学性能差,工艺复杂,成本昂贵,污染环境,这些缺点都是阻碍有机硅泡沫材料工业化的重要原因。在隔热性能方面,传统有机硅泡沫材料隔热手段单一,仅针对热传导途径进行阻隔,而热量在高温下热传递的方式主要为热辐射,这使得传统有机硅泡沫材料在高温下的应用大为受限。中空玻璃微球(HGM)由于其独特的闭孔空腔结构,较高的力学强度,成为一种隔热性能优异的隔热填料,这种特殊的中空填料可以对热量传递的两种途径(热传导、热对流)进行阻隔。而双壳层TiO2-HGM除了以上性能外还具有较优的近红外反射性能,这使得它在隔热领域的应用成为一个研究热点。有机硅树脂与HGM或者TiO2-HGM制备成的有机硅泡沫材料与传统的有机硅泡沫材料相比,其隔热手段多样化,高温下的隔热性能更加优良,材料参数更易控制,拉伸强度更高,工艺更加简单并且经济环保。然而,将HGM以及TiO2-HGM应用在有机硅树脂中,以提高其隔热保温能力的研究还很少有人报道。本文以液体有机硅树脂为基体,将HGM填充至其中,成功制备了有机硅/HGM泡沫,利用密度仪,导热系数仪,TGA,SEM,万能试验机以及邵氏硬度计等表征手段分析了气体体积分数、孔径与材料性能之间的关系。结果表明,HGM的填充有效地改善了有机硅树脂的隔热性能,其最小导热系数为0.06 W/(m·K),并且热稳定性变得更加优异。有机硅/HGM泡沫材料的拉伸强度在空气体积分数为30%时为1.9MPa,相较于有机硅树脂提升了 55%(有机硅树脂:1.22MPa)。从有机硅/HGM泡沫材料样条断面微观结构看,HGM在有机硅树脂中分布均匀,界面结合力较好,未出现团聚现象。本文首次研究了不同气体体积分数、不同孔径对有机硅/HGM泡沫材料性能的影响。相比于传统有机硅泡沫,有机硅/HGM泡沫的导热系数较低并且力学强度更为优良,此研究也为有机硅/HGM泡沫的研究和应用有重要的指导意义。在上述研究基础上,本研究利用水热法制备了具有近红外高反射性能的TiO2-HGM,通过SEM分析了钛酸四丁酯的用量,反应的温度,酸的用量,反应时间,对TiO2-HGM的形貌的影响,并通过FTIR,EDS,XRD,UV-VIS-NIR分光光度计和导热系数仪等表征手段研究了钛酸四丁酯用量对TiO2-HGM性能的影响,通过万能试验机,马弗炉和测温仪分析了有机硅/HGM泡沫材料与有机硅/TiO2-HGM泡沫材料性能之间的区别。结果表明,经过最佳包覆实验方案包覆后,根据FTIR、SEM和EDS判定TiO2被成功包覆于HGM外壳壳层,并且通过XRD判定TiO2晶型为锐钛矿型晶型结构,表面包覆的锐钛矿型TiO2层提高了 TiO2-HGM的近红外波段和可见光波段的反射率,升高值最大为13%,最高反射率在90%以上,这成功证明了材料抗热辐射能力的提升。在经过表面包覆后,有机硅/TiO2-HGM泡沫材料与有机硅/HGM泡沫材料相比力学强度有所提升,隔热性能也得到了提高,尤其在高温下的隔热性能提升比较明显。本文的研究成果对其他聚合物/HGM泡沫材料或者聚合物/TiO2-HGM泡沫材料的研究及应用有很高的指导价值。

关键词：有机硅中空玻璃微球隔热 TiO2包覆反射率

填充中空玻璃微球与陶瓷颗粒的高导热低介电聚合物基复合材料的研究

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填充中空玻璃微球与陶瓷颗粒的高导热低介电聚合物基复合材料的研...

作者：王剑武汉科技大学

学位级别：硕士

微电子的高集成化与高速化需要新一代的封装与基板材料同时具有高的热导率及低的介电常数与介电损耗，以保证电路的散热与信号的传输。本文以中空玻璃微球(S60HS、S38HS、K20)与陶瓷颗粒(氮化铝、氮化硼)为填料，分别以低密度聚乙烯、... 详细信息

微电子的高集成化与高速化需要新一代的封装与基板材料同时具有高的热导率及低的介电常数与介电损耗，以保证电路的散热与信号的传输。本文以中空玻璃微球(S60HS、S38HS、K20)与陶瓷颗粒(氮化铝、氮化硼)为填料，分别以低密度聚乙烯、低密度聚乙烯与环氧树脂的共混聚合物为基体，通过热压及浇铸的方法制备复合材料。采用稳态导热系数测试仪、阻抗测试仪、傅里叶红外光谱及扫描电镜等手段表征了材料的导热、介电性能与微观结构，进而研究了填料表面改性、种类、含量、配比、粒径及基体尺寸、配比对复合材料导热性能与介电性能的影响。对于中空玻璃微球单一填充低密度聚乙烯制备的复合材料，实验结果表明：偶联剂(KH570)用量对复合材料性能有显著影响，在相同填料含量下，当KH570用量为填料质量的3%时，复合材料有最高的热导率与最低的介电常数与介电损耗。复合材料的热导率与介电常数随中空玻璃微球含量的增加而降低，介电损耗逐渐升高，S38HS填充复合材料比S60HS填充复合材料具有更低的热导率、介电常数与介电损耗。当S38HS含量为50vol%时，复合材料的介电常数仅为2.08，介电损耗为3.16×10-3。采用不同模型对复合材料的导热及介电性能进行模拟发现，Lichtenecker模型及Agari模型能较好预测复合材料的热导率，不同模型对复合材料介电常数的预测值均低于实验值。以中空玻璃微球填充低密度聚乙烯复合材料的研究为基础，采用中空玻璃微球与陶瓷颗粒混杂填充低密度聚乙烯制备复合材料，结果表明：中空玻璃微球与陶瓷颗粒的体积比为1:1时，复合材料的综合性能最优。固定填料间比例，复合材料的热导率、介电常数与介电损耗均随混杂填料含量的增加而升高，氮化硼填充体系比氮化铝填充体系具有更高的热导率、介电损耗与更低的介电常数，采用不同类型的中空玻璃微球填充复合材料的热导率相差不大，介电常数与介电损耗大小为S60HS>S38HS>Κ20。采用较小粒径的氮化铝填充复合材料的热导率与介电常数更高，而采用较小粒径的氮化硼填充复合材料的热导率与介电常数反而更低，低密度聚乙烯粒径对复合材料导热性能与介电性能影响不大。通过扫描电镜观察到材料体系内形成陶瓷颗粒包裹中空玻璃微球并相互连接构成导热网络的结构。所制备的(K20+氮化硼)/低密度聚乙烯复合材料的热导率达0.82W/(m K)，介电常数仅为2.4，介电损耗为2.65×10-3。对三相复合材料热导率的模拟发现Agari模型的预测值与实验值较吻合，而对介电常数的模拟显示不同模型预测值在低填料含量下与实验值吻合，而在高填料含量下则略高于实验值。以中空玻璃微球与陶瓷颗粒混杂填充低密度聚乙烯与环氧树脂共混聚合物基体制备复合材料，结果表明：共混基体的配比对复合材料的导热性能与介电性能有显著影响，复合材料的热导率随低密度聚乙烯占基体含量的增加先升高后降低，介电常数与介电损耗逐渐降低，当低密度聚乙烯占基体含量为30vol%时，复合材料的热导率出现最大值，这与低密度聚乙烯含量对陶瓷颗粒在环氧树脂中浓度及环氧树脂连续相的变化有关。随着混杂填料含量的增加，复合材料的热导率与介电常数逐渐升高，氮化硼填充复合材料的导热及介电性能均优于氮化铝填充的复合材料，而S60HS填充复合材料的热导率与介电常数均高于S38HS的填充体系。通过扫描电镜观察到陶瓷颗粒集中分布于环氧树脂基体内并包裹中空玻璃微球相互接触形成导热网络结构。所制备的(K20+氮化硼)/(低密度聚乙烯+环氧树脂)复合材料的热导率达0.7W/(m K)，介电常数仅为3.12，介电损耗为1.1×10-2。对复合材料热导率的模拟发现Agari模型的预测值与实验值较吻合，而对介电常数的模拟显示不同模型的预测值与预测值均存在一定差距。

关键词：封装与基板材料热导率介电常数导热网络中空玻璃微球

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中空玻璃微球和增塑剂改性ACM的性能研究

胶体与聚合物 2013年第3期31卷 121-123页

作者：湛露蒋涛余双湖北大学材料科学与工程学院武汉430062

采用物理共混的方法制备了中空玻璃微球填充的ACM复合材料,研究了硅烷偶联剂WD-40对中空玻璃微珠形态及复合材料性能的影响,考察了不同含量的中空玻珠微球和增塑剂DOP对复合材料性能的影响。结果表明:经过表面处理的中空玻璃微球与ACM... 详细信息

采用物理共混的方法制备了中空玻璃微球填充的ACM复合材料,研究了硅烷偶联剂WD-40对中空玻璃微珠形态及复合材料性能的影响,考察了不同含量的中空玻珠微球和增塑剂DOP对复合材料性能的影响。结果表明:经过表面处理的中空玻璃微球与ACM的相容性显著提高,控制合适的中空玻璃微球和DOP添加量可获得力学性能最优的ACM复合材料。

关键词：丙烯酸酯橡胶中空玻璃微球偶联剂增塑剂表面形貌力学性能

氮化物颗粒、中空玻璃微球填充的聚合物基复合材料的导热及介电性能研究

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氮化物颗粒、中空玻璃微球填充的聚合物基复合材料的导热及介电性...

作者：马静武汉科技大学

学位级别：硕士

聚合物基复合材料在电子封装与基板材料中具有广泛的应用前景，然而随着现今电子器件密集型及其工作频率的日益提高，要求该类材料具有高的热导率以增强散热能力，同时还需要具有较小的介电性能以增加信号传输速度、降低信号衰减。鉴于... 详细信息

聚合物基复合材料在电子封装与基板材料中具有广泛的应用前景，然而随着现今电子器件密集型及其工作频率的日益提高，要求该类材料具有高的热导率以增强散热能力，同时还需要具有较小的介电性能以增加信号传输速度、降低信号衰减。鉴于传统聚合物或单一填充物填充的复合材料作为电子封装与基板材料时，已不能同时达到高导热及低介电的要求，故本文在聚合物中同时添加高导热的氮化物陶瓷颗粒(AlN、BN)和低介电的中空玻璃微球(HGM)。更进一步地，本文通过预制氮化物陶瓷颗粒包裹HGM的核壳结构填充物，并将其添加到聚合物内以形成导热氮化物颗粒包裹HGM且自身相互搭接的导热网络结构，从而使复合材料具有高热导率和低介电常数。本文首先制备并研究了HGM填充的导热和介电性能。结果表明，当HGM体积分数增加时，复合材料热导率、介电常数和损耗、压缩模量和强度呈下降的趋势。当HGM体积分数相同时，复合材料热导率、介电常数和损耗、压缩模量和强度随HGM密度的减小而降低。当HGM密度为0.2g/cm3且体积百分比为60%时，最低介电常数可达到2.2。将复合材料热导率的实验值与不同理论模型进行预测，结果发现，Agari模型与HGM/Epoxy复合材料体系拟合的误差最小，表明该模型可用于该类复合材料的热导率预测。在上述基础上，本文研究了利用层层自组装(LBL)的方法预制具有核壳结构的HGM@AlN及HGM@BN复合填充物，系统探讨了不同制备条件下HGM对氮化物吸附量的影响。结果表明：当HGM经5wt.%KH-570表面处理之后，采用粘度为800cps的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)，并通过适量的巯基乙酸(MAA)调节溶液PH值，可以提高HGM对氮化物颗粒的吸附率，从而制备出氮化物颗粒包裹HGM的核壳结构的填充物。将核壳结构的复合填充物添加到聚合物中的实验结果表明，当聚合物基体为热塑性的低密度聚乙烯(LDPE)时，填充核壳结构的复合填充物比简单共混两种填充物制备的复合材料能够获得更好的热导率，并同时保持较低的介电常数。如，当复合材料中S60HS和AlN含量分别为50vol.%和2.91vol.%时，与共混两种填充物制备的复合材料[(AlN+HGM)/LDPE]相比，HGM@AlN/LDPE复合材料的热导率由0.23W/(m K)提高到了0.28W/(m K)，然而此时介电常数值在2.15-2.64，仍旧维持在较低水平，低于普通基板的介电常数5-8。HGM@BN/LDPE复合材料热导率及介电常数由于填料BN自身性质，使其相同体积下比HGM@AlN/LDPE复合材料具有更高的热导率和更低的介电常数。综上所述，HGM添加到聚合物中时，可有效的降低聚合物的介电常数及介电损耗，但热导率也随之降低，为弥补这一缺陷，本文利用LBL方法制备氮化物包裹HGM的核壳结构复合填充物添加到热塑性聚合物中时，与简单共混两填充物相比，制备的复合材料具有更高的热导率，同时其介电常数仍旧维持在较低水平。

关键词：复合材料热导率介电常数中空玻璃微球电子封装与基板材料