空心玻璃微珠是一種微米級的表面光滑的中空玻璃微球，外觀為白色流動性粉末。表征空心玻璃微珠的物性參數(shù)主要有密度、粒徑及粒度分布、抗壓強(qiáng)度等。理解空心玻璃微珠各物性參數(shù)的含義以及各物性間的相互關(guān)系，有助于我們更好的認(rèn)識和使用產(chǎn)品。

　　

　　

　　

　　圖1  空心玻璃微珠顯微鏡照片

　　

　　一、密度

　　

　　密度是指一種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，在計算上，密度為質(zhì)量除以體積的商，即物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值。

　　

　　真實密度，簡稱真密度，是指物質(zhì)去除內(nèi)部孔隙或者顆粒間的空隙后的密度。空心玻璃微珠是封閉球體，其真密度為去除微球間的空隙后的密度。

　　

　　堆積密度，是指粉體材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算上，堆積密度為粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器的體積。以自然堆積體積計算的密度也稱為松散密度，以振實體積計算則稱為振實密度。由于粉體所占容器的體積（堆積體積）包含粉體間空隙，所以堆積密度通常小于真密度。空心玻璃微珠的堆積密度約為真密度的一半。

　　

　　圣萊特采用氣體置換法真密度分析儀進(jìn)行真密度的測定，可以快速準(zhǔn)確地測出微珠的真密度。

　　

　　真密度可以指導(dǎo)我們的產(chǎn)品應(yīng)用和復(fù)合材料配方設(shè)計，堆積密度則對粉體的包裝和運輸有指導(dǎo)意義。空心玻璃微珠的真密度為0.12-1.6g/cm3，約為傳統(tǒng)粉體材料的1/5-1/10，同質(zhì)量的產(chǎn)品，空心玻璃微珠所占體積空間比傳統(tǒng)的粉體材料要大得多。采取適宜的包裝方式可以更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的運輸貨物，同時減少貨物在庫房的占用空間。

　　

　　二、粒徑及粒度分布

　　

　　粉體是由不同尺寸的小顆粒組成的集合體，顆粒的大小就叫做顆粒的粒徑或粒度。空心玻璃微珠是正球體顆粒，球體的直徑就是粒徑。

　　

　　粒度分布是指不同粒徑顆粒占粉體總量的百分?jǐn)?shù)，有區(qū)間分布和累積分布兩種形式。

　　

　　區(qū)間分布又稱為微分分布或頻率分布，表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量。下圖2中，曲線(a)為圣萊特空心玻璃微珠HL38的粒徑區(qū)間分布曲線，在該曲線上，橫坐標(biāo)粒徑值對應(yīng)的左側(cè)縱坐標(biāo)值，不是該粒徑對應(yīng)的百分含量，而是粒子百分含量對粒徑的一階導(dǎo)數(shù)。

　　

　　累積分布也叫積分分布，表示小于等于某粒徑顆粒的百分含量。下圖2中，曲線（b）為HL38的累積分布曲線，其右側(cè)縱坐標(biāo)值為橫坐標(biāo)粒徑對應(yīng)的累積百分含量，也就是小于等于該粒徑值的顆粒的百分含量，或者說，該粒徑值以下的顆粒百分含量。

　　

　　我們常規(guī)檢測報告中，幾個典型粒徑的累積分布數(shù)據(jù)為：D10/D50/D90：

　　

　　D50是指一個樣品的累積粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑，粒徑小于它的顆粒占50%，大于它的顆粒也占50%。D50也叫中值粒徑。

　　

　　D90是指一個樣品的累積粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到90%時所對應(yīng)的粒徑，粒徑小于它的顆粒占90%。

　　

　　同理，D10是指一個樣品的累積粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時所對應(yīng)的粒徑，大于它的顆粒占90%。

　　

　　空心玻璃微珠的粒度分布是基于體積基準(zhǔn)的百分?jǐn)?shù)分布，我們所說的D90對應(yīng)的數(shù)值表示累積粒度體積百分?jǐn)?shù)達(dá)到90%時所對應(yīng)的粒徑值，也就是說，該粒徑以下的顆粒占總體積的90%。圣萊特采用激光粒度儀來測試空心玻璃微珠的粒度分布。

　　

　　

　　

　　圖2 圣萊特空心玻璃微珠HL38的粒度分布

　　

　　三、抗壓強(qiáng)度

　　

　　抗壓強(qiáng)度是指空心玻璃微珠破碎率為某一數(shù)值時所對應(yīng)的等靜壓強(qiáng)。破碎率是指在一定等靜壓強(qiáng)下，破碎的空心玻璃微珠占總空心玻璃微珠的體積百分比。

　　

　　抗壓強(qiáng)度表征空心玻璃微珠耐受等靜壓強(qiáng)的能力，抗壓強(qiáng)度高的產(chǎn)品，應(yīng)用中能更好的保持空心結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品破碎率低，在生產(chǎn)加工中獲得理想的復(fù)合材料性能。

　　

　　圣萊特對產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度的測試采用耐壓強(qiáng)度測試儀，將樣品放置于高壓艙內(nèi)通入氮氣進(jìn)行加壓，測試加壓前后樣品的密度，通過計算加壓前后樣品體積的變化來得出破碎率。

　　

　　在復(fù)合材料生產(chǎn)加工中，空心玻璃微珠的加入方式以及設(shè)備工況等可能影響空心玻璃微珠的應(yīng)用效果，我們應(yīng)當(dāng)調(diào)試設(shè)備的工況參數(shù)，使空心玻璃微珠的破碎率盡可能降到最低。

　　

　　四、密度、粒徑及粒度分布、抗壓強(qiáng)度

　　

　　等各物性間的相互關(guān)系

　　

　　空心玻璃微珠的密度、粒徑及抗壓強(qiáng)度之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。微珠的壁厚對參數(shù)有一定影響。總體來說，粒徑越大，球體的體積變大，微珠的密度越小，抗壓強(qiáng)度越低；反之，粒徑越小，則微珠的密度越大，抗壓強(qiáng)度越高。所以，通常情況下，低密度產(chǎn)品的粒徑更大，強(qiáng)度更低；高密度產(chǎn)品的粒徑更小，強(qiáng)度更高。粒度分布也對抗壓強(qiáng)度有一定影響，通常情況，粒度分布窄的產(chǎn)品，具有更高的抗壓強(qiáng)度，也使復(fù)合材料具有更好的性能表現(xiàn)。

　　

　　空心玻璃微珠的密度、粒徑及抗壓強(qiáng)度受生產(chǎn)工藝的控制，實際應(yīng)用中，有時我們需要特定密度和粒徑的產(chǎn)品，有時我們需要低密度產(chǎn)品也具有小粒徑和高強(qiáng)度，同時，復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，也對產(chǎn)品性能提出更高要求，圣萊特將以市場需求和客戶滿意為導(dǎo)向，持續(xù)進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)，生產(chǎn)更多高性能產(chǎn)品。