Полые стеклянные микросферы (ПСМ) в качестве наполнителя в композитных материалах нашли широкое применение в таких областях, как покрытие и покраска, специальные материалы и разведка ресурсов благодаря их легкой, полой структуре, теплоизоляции и химически стабильным свойствам. В последние годы в индустрии покрытий исследователи значительно рассмотрели такие проблемы, как плохая совместимость на границе раздела и слабая прочность связи на границе раздела между HGM и смоляными матрицами с помощью технологий модификации. Эти достижения постепенно смягчили различные дефекты в покрытиях, улучшенных HGM, что привело к все более широким сферам применения и более выдающимся эксплуатационным характеристикам. В этой статье кратко проанализированы различные применения полых стеклянных микросфер в области покрытий и изучены их будущие перспективы.
Теплоизоляционное покрытие
HGM имеет низкую плотность и высокую текучесть. Он также имеет низкую теплопроводность. Благодаря этим свойствам он служит важным наполнителем в теплоизоляционных композитных материалах. Его небольшая полая сферическая форма изменяет то, как свет распространяется, когда он попадает на оболочку. Это улучшает обратное рассеяние и светоотражающую способность покрытия. В результате он уменьшает прохождение внешней тепловой энергии излучения и удерживает тепло снаружи. Кроме того, тонкостенная полая структура HGM имеет теплопроводность, близкую к теплопроводности воздуха [0,026 Вт/(м·К)]. Эта особенность помогает эффективно снизить теплопроводность с обеих сторон покрытия.
В последнее время исследователи используют HGM в различных теплоизоляционных покрытиях.
Эффект теплоизоляции зависит от нескольких ключевых факторов:
- Размер частицы
- Плотность частиц
- Толщина покрытия
- Сумма добавлена
Более толстые теплоизоляционные покрытия обычно улучшают теплоизоляционный эффект HGM. Однако они также могут привести к сильной усадке влажной пленки при высыхании, что значительно снижает адгезию покрытия. Уменьшение толщины покрытия при улучшении адгезии является ключевой задачей. Нам нужна эффективная модификация поверхности и равномерная дисперсия HGM. Кроме того, мы должны гарантировать, что покрытие сохраняет превосходные теплоизоляционные характеристики. Этот баланс имеет решающее значение в текущих исследованиях.
Огнезащитное покрытие
HGM — неорганический материал. Он негорючий и огнестойкий. Благодаря этим свойствам его можно использовать для изготовления огнезащитных покрытий. HGM действует как огнезащитный состав, замедляя теплопередачу. Его низкая теплопроводность задерживает внешнее тепло от достижения внутренней части. Это помогает замедлить распространение пламени по поверхности покрытия. В результате он снижает скорость термического разложения в подложке. Кроме того, легкий вес HGM снижает плотность толстых нерасширяющихся огнезащитных покрытий. Это помогает снизить нагрузку на подложки стальных конструкций.
Исследования показывают, что огнезащитные покрытия с HGM в качестве наполнителя работают лучше, чем покрытия с вспученным перлитом или сепиолитом. Это верно даже при том же количестве добавленного материала. Другие исследователи комбинировали HGM с наполнителями. К ним относятся нанокремнезем, полые кремниевые микрошарики и карбид бора. Они нашли наилучшую смесь для огнезащитных свойств. HGM в вспучивающихся огнезащитных покрытиях также предотвращает расширение других огнезащитных составов. Это может привести к отслаиванию покрытия и снижению его огнестойкости. Поэтому при использовании в качестве огнезащитного наполнителя HGM чаще используется в нерасширяющихся огнезащитных покрытиях.
Антикоррозийное покрытие
HGM имеет высокую прочность на сжатие и хорошо противостоит коррозии. Он также имеет хорошие химический стабильность. Таким образом, его можно использовать для изготовления антикоррозионных покрытий. Он повышает износостойкость и ударопрочность покрытия. Он также уменьшает пористость. Это замедляет проникновение соли и влаги. В результате стальная конструкция служит дольше. В антикоррозионных покрытиях HGM помогает цинковому порошку равномерно распределяться. Его круглая форма похожа на шарикоподшипник. Это улучшает текучесть покрытия. Он предотвращает осаждение наполнителя и повышает эффективность цинкового порошка.
Исследователи обнаружили, что замена части цинкового порошка на HGM может сократить расходы на покрытие. Он по-прежнему соответствует антикоррозионным стандартам, но стойкость к солевому туману будет ниже. HGM и тиксотропные агенты хорошо работают вместе. Они предотвращают комкование или осаждение цинкового порошка. Это помогает сохранять устойчивость антикоррозионных покрытий во время хранения. HGM имеет положительную сферическую структуру. Это означает, что он впитывает меньше масла, чем другие наполнители. Таким образом, он помогает снизить вязкость покрытия. В результате он улучшает эксплуатационные характеристики конструкции. HGM может улучшить текучесть покрытия. Это помогает цинковому порошку равномерно распределяться. Он также предотвращает растрескивание пленки краски и способствует самовосстановлению этих трещин.
Покрытия, поглощающие радиоизлучение
Поглощающие покрытия имеют важное применение в военном оружии. Традиционные поглощающие покрытия часто используют наполнители, такие как ферриты и металлические порошки. Эти материалы плотные, что затрудняет снижение веса оружия и оборудования. HGM сам по себе не поглощает. Однако, если покрыть его металлами, такими как Ag, Ni, Co или Cu, он становится хорошим поглощающим материалом. Полая структура HGM может отражать электромагнитные волны несколько раз. Металл на его поверхности создает потери на гистерезис и потери на ферромагнитный резонанс. Эта комбинация эффективно обеспечивает электромагнитное экранирование.
Текущие исследования показывают, что химическое металлическое покрытие на HGM в основном направлено на создание поглотителей. Его редко можно увидеть в качестве наполнителя или адгезива для поглощающих покрытий. Покрытие HGM металлом или ферритом может улучшить его использование в поглощающих покрытиях. Этот подход направлен на создание тонких, легких, широких и прочных материалов.
Компания HGM добилась значительных прорывов в исследованиях и разработках. Они продвинулись в нескольких областях, включая теплоизоляционные покрытия, огнезащитные покрытия, антикоррозионные покрытия и покрытия, поглощающие радиолокационные лучи. У HGM есть захватывающие планы в области покрытий. Они сосредоточатся на улучшении функционального качества. Они также стремятся сократить производственные затраты. Оптимизация методов модификации — еще одна ключевая цель. Кроме того, они хотят улучшить дисперсионные и механические свойства. Наконец, HGM собирается расшириться на рынке покрытий низкой плотности.