空心玻璃微珠​的表面改性,在涂料油墨中有哪些应用?

　　空心玻璃微珠的表面改性,在涂料油墨中有哪些应用?

　　经改性后的空心玻璃微珠是一种中空、含有惰性气体的小而圆的球形粉末。作为一种新型填料，具有质量轻、强度高、流动性好、隔热耐腐蚀等优点，在轻质复合材料、涂料、航空航天、深海固井、电绝缘材料、隔热隔音材料、军用炸药等领域有着广泛的应用前景，被称为“空间时代材料”。

　　而未经表面改性的空心玻璃微珠，保温效果差，无电磁干扰，表面疏水性能不理想，严重影响了其应用。例如空心玻璃微珠与树脂基体的熔点、热膨胀系数和表面极性等有很大的差别，所以空心玻璃微珠与环氧树脂的相容性差，直接混和将导致所制材料的性能变差。为了进一步改善空心玻璃微珠的性能，扩大其应用范围，必须对其进行表面改性。

　　空心玻璃微珠材料在涂料油墨中的应用，因为空心玻璃微珠具有绝缘、阻燃、耐高、低温、防腐、防火、保温、自润滑和流动性好，比表面积大、粒径小等特点。

　　因此，广泛应用于各种高级油墨、高级润滑油、高温绝缘油漆、高耐磨防腐油漆、高级家具油漆、船秀防腐油漆、汽车高级油漆、各种机械设备外用油漆、建筑用内外墙涂料和各种油漆。

　　空心玻璃微珠是21世纪的新功能材料，是涂料领域新材料家族的最新成员。选择空心玻璃微珠作为涂料的功能材料，改变和提高传统涂料的性能，降低成本，以微米材料的价格具有纳米和亚纳米材料的性能。不断开发新功能的高附加值产品，具有巨大的市场应用前景。

　　一、偶联剂处理。

　　利用偶联剂分子可以使无机和有机相紧密结合，提高界面粘合力，从而提高材料的性能。常见的偶联剂大致可分为三类：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机铬化合物。在中空玻璃微珠表面处理过程中，硅烷偶联剂首先将烷氧基水解制得硅烷醇，然后与玻璃微珠表面的Si-OH反应生成Si-OH，形成化学键。该偶联剂是目前用量最大、品种最多、改性效果显著的偶联剂之一。

　　二、酸碱腐蚀。

　　酸蚀改性主要是利用酸碱的腐蚀性，在空心玻璃微珠的表面腐蚀出沟槽，使微珠表面变得粗糙、不规则。由于树脂基体上的聚合物链段可以进入微珠表面的沟槽，从而产生“锚固”效应，增大了界面间的作用力;另一方面，由于树脂基体上的聚合物链段可以进入微珠表面的沟槽，从而增加了界面间的结合力。

　　等离子体表面处理技术。

　　中空玻璃微珠表面含有大量的硅氧烷，但其活性较低，难以进行化学反应。通过等离子体表面处理，使硅基在微珠表面形成活性中心，从而引发单体在微珠表面聚合。等离子体改性通过三步实现：

　　1)增加珠子表面的粗糙度。利用氩、氦气等惰性气体对微珠表面进行腐蚀，增加微珠与树脂的接触面积，还可以使树脂的大分子链部分“固定”在其中，提高复合材料的界面相容性。

　　(2)活化珠状面。通过CO2、氮气、氨气活化微珠表面，并引入羧基、氨基、羟基等基团，使其与树脂分子链发生反应，增加了微珠与树脂界面的相互作用。

　　三是等离子体聚合反应。先用等离子体激活空心玻璃微珠表面，引入诸如自由基等活性基团，再通过接枝反应在微珠表面形成具有特定基团的聚合物薄膜。

　　四、表面覆盖处理。

　　采用无机物或有机物对微珠表面进行包覆，从而达到改性的目的。研究表明，采用碱性方法在空心玻璃微珠表面包覆TiO2薄膜，可提高空心玻璃微珠的光亮度，增加太阳光的反射率，并且用这种方法制备的隔热涂料对太阳光具有良好的反射性能。

　　五、表面接枝聚合改性。

　　这种改性主要是采用原位聚合的方法，利用单体和引发剂等原料在填料表面包覆一层聚合物。将反应活性点引入空心玻璃微珠表面，然后与功能基团反应以达到改性效果。通过选择特定的单体和聚合条件，可以设计出具有不同性能的界面层，这在理论上是很有意义的。

　　六、其他表面改性方法。

　　中空玻璃微珠是一种无机非金属材料，主要由SiO2和Al2O3组成，因而不具有导电、电磁等特性。空心玻璃微珠表面经化学镀镍、钻孔、铜、银、铁等金属处理后，能起到吸收电磁波和反射近红外光的作用，因此能替代密度大、磁性好的过渡族金属粉末作为导电、电磁波吸收或电磁屏蔽材料。另外，随着生物技术的不断发展和完善，空心微球以其独特的结构和优良的性能，不断地被推广应用于该领域。

　　改进后的空心玻璃微珠在电磁屏蔽，微波吸收，医疗等领域有广泛的应用。国产高强低密度空心玻璃微珠的性能与国外相比还有一定差距，相应的高性能空心玻璃微珠仍需进口。因此高性能空心玻璃微珠开发研究，不仅具有巨大的经济和社会效益，而且促进了相关产业的发展，对我国国防事业具有重大的战略意义。