nyheter

Hule glassmikrosfærerog deres komposittmaterialer

Høyfaste, faste oppdriftsmaterialer for dyphavsapplikasjoner består vanligvis av oppdriftsregulerende medier (hule mikrosfærer) og høyfaste harpikskompositter. Internasjonalt oppnår disse materialene tettheter på 0,4–0,6 g/cm³ og trykkfastheter på 40–100 MPa, og har blitt mye brukt i diverse dyphavsutstyr. Hule mikrosfærer er spesielle strukturmaterialer fylt med gass. Basert på materialsammensetningen er de hovedsakelig delt inn i organiske komposittmikrosfærer og uorganiske komposittmikrosfærer. Forskning på organiske komposittmikrosfærer er mer aktiv, med rapporter som inkluderer hule polystyrenmikrosfærer og hule polymetylmetakrylatmikrosfærer. Materialer som brukes til å fremstille uorganiske mikrosfærer inkluderer hovedsakelig glass, keramikk, borater, karbon og flyveaske-cenosfærer.

Hule glassmikrosfærer: Definisjon og klassifisering

Hule glassmikrosfærer er en ny type uorganisk ikke-metallisk sfærisk mikropulvermateriale med utmerkede egenskaper som liten partikkelstørrelse, sfærisk form, lett vekt, lydisolasjon, varmeisolasjon, slitestyrke og høy temperaturbestandighet. Hule glassmikrosfærer har blitt mye brukt i luftfartsmaterialer, hydrogenlagringsmaterialer, faste oppdriftsmaterialer, varmeisolasjonsmaterialer, byggematerialer og maling og belegg. De er vanligvis delt inn i to kategorier:

① Cenosfærer, hovedsakelig sammensatt av SiO2 og metalloksider, kan utvinnes fra flyveaske produsert under kraftproduksjon i termiske kraftverk. Selv om cenosfærer er billigere, har de dårlig renhet, en bred partikkelstørrelsesfordeling og spesielt en partikkeltetthet generelt større enn 0,6 g/cm3, noe som gjør dem uegnet for fremstilling av oppdriftsmaterialer for dyphavsapplikasjoner.

② Kunstig syntetiserte glassmikrosfærer, hvis styrke, tetthet og andre fysisk-kjemiske egenskaper kan kontrolleres ved å justere prosessparametere og råmaterialformuleringer. Selv om de er dyrere, har de et bredere bruksområde.

Kjennetegn ved hule glassmikrosfærer

Den utbredte bruken av hule glassmikrosfærer i faste oppdriftsmaterialer er uatskillelig fra deres utmerkede egenskaper.

①Hule glassmikrosfærerhar en hul indre struktur, noe som resulterer i lett vekt, lav tetthet og lav varmeledningsevne. Dette reduserer ikke bare tettheten til komposittmaterialer betydelig, men gir dem også utmerket varmeisolasjon, lydisolasjon, elektrisk isolasjon og optiske egenskaper.

② Hule glassmikrokuler er sfæriske i formen, og har fordelene med lav porøsitet (ideelt fyllstoff) og minimal polymerabsorpsjon av kulene, og har dermed liten innvirkning på matrisens flyteevne og viskositet. Disse egenskapene resulterer i en rimelig spenningsfordeling i komposittmaterialet, og forbedrer dermed hardheten, stivheten og dimensjonsstabiliteten.

③ Hule glassmikrosfærer har høy styrke. I hovedsak er hule glassmikrosfærer tynnveggede, forseglede kuler med glass som hovedkomponent i skallet, og viser høy styrke. Dette øker styrken til komposittmaterialet samtidig som den opprettholder en lav tetthet.

Fremstillingsmetoder for hule glassmikrosfærer
Det finnes tre hovedtilberedningsmetoder:
① Pulvermetode. Glassmatrisen pulveriseres først, et skummiddel tilsettes, og deretter føres disse små partiklene gjennom en høytemperaturovn. Når partiklene mykner eller smelter, genereres det gass i glasset. Etter hvert som gassen ekspanderer, blir partiklene hule kuler, som deretter samles opp ved hjelp av en syklonseparator eller et posefilter.

② Dråpemetode. Ved en viss temperatur spraytørkes eller varmes en løsning som inneholder et stoff med lavt smeltepunkt opp i en vertikal ovn med høy temperatur, som ved fremstilling av svært alkaliske mikrosfærer.

③ Tørrgelmetode. Denne metoden bruker organiske alkoksyder som råmaterialer og involverer tre prosesser: fremstilling av en tørr gel, pulverisering og skumdannelse ved høy temperatur. Alle tre metodene har visse ulemper: pulvermetoden gir lave kuledannelsesrater, dråpemetoden produserer mikrosfærer med dårlig styrke, og tørrgelmetoden har høye råvarekostnader.

Hulglassmikrosfærekomposittmaterialesubstrat og komposittmetode

For å danne et høyfast, fast oppdriftsmateriale medhule glassmikrosfærer, må matriksmaterialet ha utmerkede egenskaper, som lav tetthet, høy styrke, lav viskositet og god smøreevne med mikrosfærene. Matriksmaterialer som brukes for tiden inkluderer epoksyharpiks, polyesterharpiks, fenolharpiks og silikonharpiks. Blant disse er epoksyharpiks den mest brukte i faktisk produksjon på grunn av sin høye styrke, lave tetthet, lave vannabsorpsjon og lave herdingssvinn. Glassmikrosfærer kan kompositteres med matriksmaterialer gjennom støpeprosesser som støping, vakuumimpregnering, væskeoverføringsstøping, partikkelstabling og kompresjonsstøping. Det er viktig å understreke at for å forbedre grensesnittforholdene mellom mikrosfærene og matrisen, må også overflaten av mikrosfærene modifiseres, og dermed forbedre den generelle ytelsen til komposittmaterialet.