空心玻璃微球在汽车轻量化的应用

一、汽车不能承受之重

一个鲜为人知的真相——据统计：传统汽车车身自重约消耗70%的燃油，若整车重量降低10%，燃油效率可提高6%到8%;油耗可降低约7%;汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3升到0.6升。而新能源汽车每减重10%,续航里程可提升5%-6%。

摘自《中国能源报》轻量化材料成新能源汽车“减重”突破口；《人民政协报》节能规划刮起汽车“减重”风

二、小小微球大大突破

空心玻璃微球作为一种新型的轻质填料，成为汽车轻量化的一大“突破口”。它是一种中空的、内含惰性气体的微小圆球状粉末，属于非金属无机材料，具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高，分散性、流动性、稳定性好的特点，还具有低吸油、绝缘、自润滑、耐腐蚀、耐火、无毒等一些普通填充材料不具备的优异性能，可以广泛应用到汽车内外饰件、底盘涂料、结构胶密封胶及灌封胶等各个方面。

2.1、用于汽车内外饰件，空心玻璃微球改性聚丙烯材料方案

聚丙烯材料（简称PP）由于其较好的耐冲击性能、机械性能，优良的耐各种溶剂性能，抗光照老化性能，以及较低的成本，而广泛应用在汽车内外饰零件上。

采用空心玻璃微球改性聚丙烯材料，并通过长玻纤增强，将其应用于汽车内外饰零件，可以达到良好的减重效果。以改性聚丙烯材料配比10%空心玻璃微球、15%玻璃纤维和75 %的聚丙烯为例，普通PP门饰板质量为207.1g，改性PP门饰板质量为181.7g，减重了12.3 %，效果比较明显。改性PP门饰板和普通PP门饰板零件外观差别不大，在零件缩痕等方面还略有改善。

2.2、用于汽车底盘涂料，空心玻璃微球多方面性能提升方案

汽车底盘涂料是将一种特殊的弹性胶质材料，喷涂在汽车底盘上，将底盘及车轮上方的部位完全包裹起来，待其自然固结后形成的一层有一定强度的耐腐蚀底盘保护层。

添加了空心玻璃微球的底盘涂料，玻璃微球玻化质的表面更抗化学腐蚀，因此，涂料涂层具有防污、防腐蚀、防黄变以及抗刮效果。

微粒球形的结构使其对冲击力和应力有很好的分散作用，添加到涂料中能很好地提高涂膜的抗外力冲击性能，而且也能减少涂层因热胀冷缩产生的应力开裂。制品的韧性明显改善，抗冲击性显著提高，表面硬度增强。

微粒为密闭空心球体，添加进涂料中形成很多微观的独立绝热腔体，从而大大提高涂膜对热及声音的绝缘性，起到很好的隔热和降噪音的作用。

  2.3、用于结构胶密封胶，空心玻璃微球增效降本方案

空心玻璃微球作为轻质填料，具有密度小，重量轻的特点。与相同重量的普通填料相比较，能占据更多的体积。这意味着当考量单位体积成本时，能有效降低结构胶或密封胶的用量，从而降低成本。同时实现轻量化的目的。

而由于空心玻璃微球是极小的中空球形结构，具有良好的流动性，因此降低了产品的粘度和内在的应力，在注塑时更容易挤出，最终产品不容易翘曲和收缩。

在密封胶中填入空心玻璃微球可以提升密封胶的保温隔热，降噪效果。

  2.4、用于锂电池灌封胶，空心玻璃微球搭档氮化硼方案

电动汽车的电池灌封不仅需要实现抗震、 散热等功能，还对其密度和环保性能等提出了更高的要求。大量添加导热填料用于散热会导致锂电池包重量大幅上升，使其能量密度下降。以空心玻璃微球和氮化硼组合方式，可以有效解决锂电池灌封胶低密度和高导热的需求。

传统导热绝缘填料主要有金属氧化物和金属氮化物。常见的金属氧化物填料，如氧化铝、氧化锌 等，热导率约为30WW /(m.K)，采用此类金属氧化物时需提高填充量，会导致胶料的密度也相应升高，不满足汽车锂电池对灌封胶轻量化的要求。氮化硼的热导率为79W /(m.K) ，比氧化铝、氧化锌、硅微粉、碳酸钙等高出2〜3 倍，且其密度较低，仅为2.2g/cm3，更适用于汽车锂电池用灌封胶。

空心玻璃微球的密度约为传统填料密度的几分之一，适量填充后可较大幅度降低产品的密度，且对产品性能的影响有限。少量添加时胶料热导率下降不多。空心玻璃微球本身并非绝对不导热，其导热方式为声子传导。在空心玻璃微球没有完全阻隔导热通道的情况下，胶料的热导率只会轻微下降。在胶料轻量化方面达到降低密度的效果，且对产品的热导率无明显影响。

并且，空心玻璃微球由于球形特点，流动性极佳，有助于灌封胶填充的密实度。熔点高，大大提高耐温性，起到很好的防火作用。

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