通过粒径与真密度检测评价空心玻璃微珠抗压强度

空心玻璃微珠（HGM）是一种无机非金属材料，以其耐磨、耐腐蚀、防辐射、低吸水率和化学稳定性等特性，在建材、橡胶、涂料、航海和航天等多个领域中作为填充剂被广泛应用。其抗压强度作为关键性能指标，对应用和产品质量有直接影响。

根据Paul W. Bratt等人提出HGM理论破裂强度公式：

HGM的抗压强度受其壁厚、外径和组分影响。HGM粉体由不同粒度颗粒构成，需综合考虑粒度及其分布。而直接测量HGM的壁厚是一项非常耗时的工作，但通过真密度仪来评估其厚度将会更为容易。精确测量和分析HGM的粒径分布和密度有助于了解其在不同应用中的性能表现，优化填充量和加入方式，提升复合材料性能和稳定性。

原理和设备

Bettersize2600激光粒度分析仪采用Mie理论，通过测量颗粒对激光的衍射角度和强度，迅速获取颗粒的粒径及分布信息，测试速度快，仅需1分钟即可输出数据结果。

BetterPyc380多功能真密度仪基于理想气体状态方程，利用气体置换法，通过测量样品仓膨胀到扩展仓前后的压力值计算样品的体积，进而得到真密度。该仪器测试速度快，且对样品无损伤，是一种高效的密度测试方法。

本文采用Bettersize2600激光粒度分析仪和BetterPyc380多功能真密度仪，对四组相同材质的HGM的粒度分布和真密度进行检测，并对测试结果进行分析，以探究其与抗压强度之间的相关性。

测试结果和讨论

表1为四组样品的粒度典型值和真密度数据。可知HGM-1与HGM-2样品粒径及分布基本相同，其真密度分别为0.6033g/cm³和0.3842g/cm³。根据HGM理论破裂强度公式，两者的抗压强度分别为83MPa和38MPa。当直径r一定时，具有较大真密度其壁厚h越大，相应的形状因子越小，抗压强度越大。测试结果与理论预期一致。

通过对比HGM-2、HGM-3和HGM-4号样品，我们看到，随着粒径的减小，真密度（壁厚h）和抗压强度都呈现逐渐升高的趋势。根据抗压强度理论公式可知，当确定样品的化学组成时，形状因子越小，其抗压强度越大。如图1所示。

结论

• 对于相同配方的空心玻璃微珠，通过控制粒径和真密度能够制备出具有不同抗压强度的产品。

• 在满足特定粒径要求的情况下，可通过优化生产工艺以提高空心玻璃微珠的真密度，提升其抗压强度。

• 百特Bettersize2600激光粒度分析仪和BetterPyc380多功能真密度仪，能够为空心玻璃微珠的设计、生产和应用提供有效的检测手段。

本文作者：曲艳玲、刘朋飞