Hollow glass microspheres (HGM), as a filler in composite materials, have been widely applied in fields such as coating and painting, specialty materials, and resource exploration due to their lightweight, hollow structure, thermal insulation, and chemically stable properties. In recent years, within the coatings industry, researchers have significantly addressed challenges such as poor interfacial compatibility and weak interfacial bonding strength between HGM and resin matrices through modification technologies. These advancements have gradually mitigated various defects in HGM-enhanced coatings, leading to increasingly broader application scopes and more outstanding performance characteristics. This article will briefly analyze the diverse applications of hollow glass microspheres in the coatings field and explore their future prospects.
Revestimento de isolamento térmico
O HGM tem baixa densidade e alta fluidez. Ele também tem baixa condutividade térmica. Devido a essas características, ele serve como um enchimento importante em materiais compostos de isolamento térmico. Seu formato de esfera pequena e oca muda como a luz viaja quando atinge a casca. Isso melhora a retrodispersão e a refletividade da luz do revestimento. Como resultado, ele reduz a energia de radiação térmica externa de passar e mantém o calor do lado de fora. Além disso, a estrutura oca de parede fina do HGM tem uma condutividade térmica próxima à do ar [0,026 W/(m·K)]. Esse recurso ajuda a reduzir a condução de calor em ambos os lados do revestimento de forma eficaz.
Recentemente, pesquisadores têm usado HGM em diferentes revestimentos de isolamento térmico.
O efeito de isolamento térmico depende de alguns fatores principais:
- Tamanho da partícula
- Densidade de partículas
- Espessura do revestimento
- Quantidade adicionada
Revestimentos de isolamento térmico mais espessos geralmente melhoram o efeito de isolamento térmico do HGM. No entanto, eles também podem levar ao encolhimento severo do filme úmido à medida que seca, o que reduz significativamente a adesão do revestimento. Reduzir a espessura do revestimento e, ao mesmo tempo, melhorar a adesão é um desafio fundamental. Precisamos de modificação de superfície eficaz e uma dispersão uniforme do HGM. Além disso, devemos garantir que o revestimento mantenha um excelente desempenho de isolamento térmico. Esse equilíbrio é crítico na pesquisa atual.
Revestimento retardante de fogo
HGM é um material inorgânico. É não combustível e retardante de chamas. Devido a essas características, ele pode ser usado para fazer revestimentos retardantes de fogo. HGM funciona como um retardante de fogo ao retardar a transferência de calor. Sua baixa condutividade térmica atrasa o calor externo de atingir o interior. Isso ajuda a retardar a propagação da chama na superfície do revestimento. Como resultado, reduz a taxa de decomposição térmica no substrato. Além disso, o peso leve do HGM reduz a densidade de revestimentos retardantes de fogo espessos e não expansíveis. Isso ajuda a reduzir a carga em substratos de estrutura de aço.
Estudos mostram que revestimentos retardantes de fogo com HGM como enchimento funcionam melhor do que aqueles com perlita expandida ou sepiolita. Isso é verdade mesmo com a mesma quantidade adicionada. Outros pesquisadores combinaram HGM com enchimentos. Estes incluíam nano-sílica, microesferas de sílica ocas e carboneto de boro. Eles encontraram a melhor mistura para desempenho retardante de fogo. HGM em revestimentos retardantes de fogo intumescentes também impede que outros retardantes de chama se expandam. Isso pode fazer com que o revestimento descasque e reduza sua resistência retardante de fogo. Portanto, quando usado como enchimento retardante de fogo, HGM é mais usado em revestimentos retardantes de fogo não expansíveis.
Revestimento anticorrosivo
HGM has strong compressive strength and resists corrosion well. It also has good chemical stability. So, it can be used to make anti-corrosion coatings. It boosts wear and impact resistance in the coating. It also reduces porosity. This slows salt and moisture from getting in. As a result, the steel structure lasts longer. In anti-corrosion coatings, HGM helps zinc powder spread out evenly. Its round shape is like a ball bearing. This makes the coating flow better. It stops the filler from settling and boosts zinc powder efficiency.
Pesquisadores descobriram que trocar um pouco de pó de zinco por HGM pode cortar custos de revestimento. Ele ainda atende aos padrões anticorrosivos, mas a resistência à névoa salina será menor. HGM e agentes tixotrópicos funcionam bem juntos. Eles impedem que o pó de zinco se aglomere ou se assente. Isso ajuda a manter os revestimentos anticorrosivos estáveis durante o armazenamento. O HGM tem uma estrutura esférica positiva. Isso significa que ele absorve menos óleo do que outros enchimentos. Então, ele ajuda a diminuir a viscosidade do revestimento. Como resultado, ele melhora o desempenho da construção. O HGM pode melhorar a fluidez do revestimento. Isso ajuda o pó de zinco a se dispersar uniformemente. Ele também previne rachaduras na película de tinta e promove o autorreparo dessas rachaduras.
Revestimentos de absorção de radar
Revestimentos absorventes têm aplicações importantes em armas militares. Revestimentos absorventes tradicionais geralmente usam enchimentos como ferrites e pós metálicos. Esses materiais são densos, o que dificulta a redução do peso de armas e equipamentos. O HGM não absorve sozinho. No entanto, se você o revestir com metais como Ag, Ni, Co ou Cu, ele se torna um bom material absorvente. A estrutura oca do HGM pode refletir ondas eletromagnéticas várias vezes. O metal em sua superfície cria perda de histerese e perda de ressonância ferromagnética. Essa combinação fornece efetivamente blindagem eletromagnética.
Estudos atuais mostram que o revestimento químico de metal em HGM visa principalmente criar absorventes. É incomum vê-lo usado como enchimento ou adesivo para revestimentos absorventes. Revestir HGM com metal ou ferrite pode melhorar seu uso em revestimentos absorventes. Essa abordagem visa criar materiais finos, leves, largos e fortes.
A HGM fez avanços significativos em pesquisa e desenvolvimento. Eles avançaram em várias áreas, incluindo revestimentos de isolamento térmico, revestimentos retardantes de fogo, revestimentos anticorrosivos e revestimentos de absorção de radar. A HGM tem planos interessantes para o campo de revestimentos. Eles se concentrarão em melhorar a qualidade funcional. Eles também visam cortar custos de produção. Otimizar métodos de modificação é outro objetivo fundamental. Além disso, eles querem melhorar a dispersão e as propriedades mecânicas. Por fim, a HGM está pronta para se expandir no mercado de revestimentos de baixa densidade.