навіны

Полыя шкляныя мікрасферыі іх кампазітныя матэрыялы

Высокатрывалыя цвёрдыя матэрыялы для рэгулявання плавучасці для глыбакаводных работ звычайна складаюцца з асяроддзяў, якія рэгулююць плавучасць (полыя мікрасферы), і высокатрывалых смалавых кампазітаў. У міжнародным маштабе гэтыя матэрыялы дасягаюць шчыльнасці 0,4–0,6 г/см³ і трываласці на сціск 40–100 МПа і шырока выкарыстоўваюцца ў розным глыбакаводным абсталяванні. Полыя мікрасферы — гэта спецыяльныя канструкцыйныя матэрыялы, запоўненыя газам. У залежнасці ад іх матэрыяльнага складу яны ў асноўным падзяляюцца на арганічныя кампазітныя мікрасферы і неарганічныя кампазітныя мікрасферы. Даследаванні арганічных кампазітных мікрасфер вядуцца больш актыўна, і ў справаздачах ёсць даследаванні па полістыролавых полых мікрасферах і поліметылметакрылатных полых мікрасферах. Матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для падрыхтоўкі неарганічных мікрасфер, у асноўным уключаюць шкло, кераміку, бораты, вуглярод і цэнасферы з лятучага попелу.

Полыя шкляныя мікрасферы: вызначэнне і класіфікацыя

Полыя шкляныя мікрасферы — гэта новы тып неарганічнага неметалічнага сферычнага мікрапарашкападобнага матэрыялу з выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як малы памер часціц, сферычная форма, лёгкая вага, гукаізаляцыя, цеплаізаляцыя, зносаўстойлівасць і высокая тэмпература. Полыя шкляныя мікрасферы шырока выкарыстоўваюцца ў аэракасмічных матэрыялах, матэрыялах для захоўвання вадароду, цвёрдых плавучых матэрыялах, цеплаізаляцыйных матэрыялах, будаўнічых матэрыялах, а таксама фарбах і пакрыццях. Іх звычайна падзяляюць на дзве катэгорыі:

① Цэнасферы, якія ў асноўным складаюцца з SiO2 і аксідаў металаў, можна атрымаць з лятучай попелу, якая ўтвараецца падчас вытворчасці электраэнергіі на цеплавых электрастанцыях. Нягледзячы на ​​тое, што цэнасферы таннейшыя, яны маюць нізкую чысціню, шырокае размеркаванне памераў часціц і, у прыватнасці, шчыльнасць часціц звычайна перавышае 0,6 г/см3, што робіць іх непрыдатнымі для падрыхтоўкі плавучых матэрыялаў для глыбакаводных прымяненняў.

② Штучна сінтэзаваныя шкляныя мікрасферы, трываласць, шчыльнасць і іншыя фізіка-хімічныя ўласцівасці якіх можна кантраляваць, змяняючы параметры працэсу і склад сыравіны. Нягледзячы на ​​больш высокі кошт, яны маюць больш шырокі спектр прымянення.

Характарыстыкі полых шкляных мікрасфер

Шырокае прымяненне полых шкляных мікрасфер у цвёрдых матэрыялах, якія забяспечваюць плавучасць, неаддзельнае ад іх выдатных характарыстык.

①Полыя шкляныя мікрасферымаюць полую ўнутраную структуру, што прыводзіць да лёгкай вагі, нізкай шчыльнасці і нізкай цеплаправоднасці. Гэта не толькі значна зніжае шчыльнасць кампазітных матэрыялаў, але і надае ім выдатныя цеплаізаляцыйныя, гукаізаляцыйныя, электраізаляцыйныя і аптычныя ўласцівасці.

② Полыя шкляныя мікрасферы маюць сферычную форму, валодаюць перавагамі нізкай сітаватасці (ідэальны напаўняльнік) і мінімальнага паглынання палімераў сферамі, што мала ўплывае на цякучасць і глейкасць матрыцы. Гэтыя характарыстыкі прыводзяць да разумнага размеркавання напружанняў у кампазітным матэрыяле, тым самым паляпшаючы яго цвёрдасць, калянасць і стабільнасць памераў.

③ Полыя шкляныя мікрасферы маюць высокую трываласць. Па сутнасці, полыя шкляныя мікрасферы — гэта тонкасценныя, герметычныя сферы, асноўным кампанентам якіх з'яўляецца шкло, што валодае высокай трываласцю. Гэта павялічвае трываласць кампазітнага матэрыялу, захоўваючы пры гэтым нізкую шчыльнасць.

Метады падрыхтоўкі полых шкляных мікрасфер
Існуе тры асноўныя спосабы падрыхтоўкі:
1. Парашковы метад. Шкляную матрыцу спачатку здрабняюць, дадаюць пенаўтваральнік, а затым гэтыя дробныя часціцы прапускаюць праз высокатэмпературную печ. Калі часціцы размякчаюцца або плавяцца, унутры шкла ўтвараецца газ. Па меры пашырэння газу часціцы ператвараюцца ў полыя сферы, якія затым збіраюцца з дапамогай цыклоннага сепаратара або рукаўнага фільтра.

2. Кропельны метад. Пры пэўнай тэмпературы раствор, які змяшчае рэчыва з нізкай тэмпературай плаўлення, сушаць распыленнем або награваюць у высокатэмпературнай вертыкальнай печы, як пры падрыхтоўцы высокашчолачных мікрасфер.

③ Метад сухога геля. Гэты метад выкарыстоўвае арганічныя алкаксіды ў якасці сыравіны і ўключае тры працэсы: падрыхтоўку сухога геля, здрабненне і ўспушванне пры высокай тэмпературы. Усе тры метады маюць пэўныя недахопы: парашковы метад дае нізкую хуткасць утварэння шарыкаў, кропельны метад дае мікрасферы з нізкай трываласцю, а метад сухога геля мае высокія выдаткі на сыравіну.

Кампазітны матэрыял з полых шкляных мікрасфер і кампазітны метад

Для стварэння высокатрывалага цвёрдага плавучага матэрыялу зполыя шкляныя мікрасферыМатрычны матэрыял павінен валодаць выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як нізкая шчыльнасць, высокая трываласць, нізкая глейкасць і добрая змазвальная здольнасць мікрасфер. У цяперашні час выкарыстоўваюцца матрычныя матэрыялы, такія як эпаксідная смала, поліэфірная смала, фенольная смала і сіліконавая смала. Сярод іх эпаксідная смала найбольш шырока выкарыстоўваецца ў рэальнай вытворчасці дзякуючы сваёй высокай трываласці, нізкай шчыльнасці, нізкаму водапаглынанню і нізкай ўсаджванню пры зацвярдзенні. Шкляныя мікрасферы можна кампазітаваць з матрычнымі матэрыяламі з дапамогай такіх працэсаў фармавання, як ліццё, вакуумная насычэнне, фармаванне з пераносам вадкасці, кладка часціц і кампрэсійнае фармаванне. Важна падкрэсліць, што для паляпшэння стану мяжы паміж мікрасферамі і матрыцай неабходна мадыфікаваць і паверхню мікрасфер, тым самым паляпшаючы агульныя характарыстыкі кампазітнага матэрыялу.