空心玻璃微珠在涂料中的應(yīng)用
HGM具有密度低、流動性高、導(dǎo)熱系數(shù)低等特點，是保溫復(fù)合材料中的重要填料。其微尺寸、中空球形的特點可以改變?nèi)肷涔獯┻^其殼體界面時的光路，提高涂層的背散射和光反射率，從而降低外界熱輻射能量透過涂層，阻隔熱量進(jìn)入內(nèi)部。另外，HGM的薄壁空心結(jié)構(gòu)使其擁有與空氣接近的導(dǎo)熱系數(shù) [0.026 W/(m·K)]，因此能有效降低涂層內(nèi)外兩側(cè)的熱傳導(dǎo)。
近些年，研發(fā)人員已將HGM應(yīng)用于多種配方的保溫隔熱涂料，其保溫隔熱效果與粒徑大小、顆粒密度、涂敷厚度、添加量等均有著密切關(guān)聯(lián)。一般情況下，隔熱涂層越厚，HGM的保溫效果更加明顯，但容易出現(xiàn)干燥時濕膜收縮嚴(yán)重的現(xiàn)象，且涂層附著力下降明顯。如何在保證涂層優(yōu)異隔熱性能的前提下，通過對HGM進(jìn)行更有效的表面修飾改性和均勻分散，從而降低涂層厚度、提升涂層附著力，是目前研究的難點。
2. 防火涂料
作為一種無機(jī)材料，HGM具有不燃、阻燃的特性，可用于制備防火涂層。其防火機(jī)理是：HGM較差的導(dǎo)熱性能，可延緩?fù)饨鐭崃肯騼?nèi)部傳遞，降低火焰在涂層表面?zhèn)鞑ニ俣?，因此能夠降低基材受熱分解的速率。另外，HGM質(zhì)輕的特點可降低厚涂型（非膨脹型）防火涂料的密度，從而減輕鋼結(jié)構(gòu)基材的承重負(fù)擔(dān)。
研究表明，在同等添加量下，采用HGM作為填料的防火涂層比采用膨脹珍珠巖或海泡石的涂層具有更優(yōu)異的防火性能。另有研究者將HGM與納米二氧化硅、空心二氧化硅微珠、碳化硼等填料按比例調(diào)配，得出了防火性能最佳的對應(yīng)比例。此外，HGM在膨脹型防火涂料中會抑制其他阻燃元素的膨脹，從而造成涂層脫落、削弱防火性能，因此作為防火填料時，HGM更多應(yīng)用于非膨脹型防火涂料。
3. 防腐涂料
HGM抗壓強(qiáng)度高、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性良好，可用于制備防腐涂料。它不僅能夠增加涂料的耐磨性和抗沖擊性能，還能同時減少涂層中的孔隙率，減緩鹽分和潮氣的滲透速度，有效延長鋼鐵結(jié)構(gòu)的使用壽命。在防腐涂料中，HGM的體積效應(yīng)可使鋅粉分散更加均勻，其球體結(jié)構(gòu)與滾珠軸承形狀相似，因此還能夠提高涂料的流動性，防止填料的沉降，增強(qiáng)鋅粉的作用效率。
研究人員發(fā)現(xiàn)，用HGM替代部分鋅粉，在滿足防腐性能標(biāo)準(zhǔn)的前提下可進(jìn)一步降低涂料成本，但涂層的耐鹽霧性能也會有所降低。而采用HGM和觸變劑相結(jié)合的手段，可有效防止鋅粉結(jié)塊沉降，從而提升防腐涂料的貯存穩(wěn)定性。另外，正球形結(jié)構(gòu)的HGM與其他填料相比吸油量較低，因此能夠降低涂料黏度，提高施工性能。HGM還可提高涂料的流動性，有利于鋅粉的均勻分散，同時能阻止漆膜龜裂，促進(jìn)漆膜裂紋的自修復(fù)。
4. 吸波涂料
吸波涂層在軍工武器中有著重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)吸波涂層中的吸收劑通常為鐵氧體、金屬微粉等填料，密度大，不利于武器裝備的減重。HGM本身雖無吸波性能，但若在其表面化學(xué)鍍Ag、Ni、Co、Cu等，即可制得良好的吸波材料。HGM的中空結(jié)構(gòu)可使電磁波進(jìn)行多次反射，其表面的金屬又能夠產(chǎn)生磁滯損耗以及鐵磁共振損耗，從而起到電磁屏蔽的效果。
從目前文獻(xiàn)報道來看，HGM表面化學(xué)鍍金屬的研究僅限于制備吸收劑，鮮有將其作為填料與黏合劑一同制備吸波涂層。若將金屬或鐵氧體包覆在HGM表面，在吸波涂層中將具有一定的應(yīng)用前景，有望滿足吸波材料“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求。
隨著研發(fā)的深入，HGM目前在保溫隔熱涂料、防火涂料、防腐涂料、吸波涂料等多種應(yīng)用場景下，已取得了不同程度的突破。提高功能品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化改性方法、改進(jìn)分散與力學(xué)性能、拓寬低密度涂料市場等，都將是HGM在涂料領(lǐng)域的熱門發(fā)展方向。
