nyheder

Hule glasmikrokuglerog deres kompositmaterialer

Højstyrke, faste opdriftsmaterialer til dybhavsapplikationer består generelt af opdriftsregulerende medier (hule mikrokugler) og højstyrkeharpikskompositter. Internationalt opnår disse materialer densiteter på 0,4-0,6 g/cm³ og trykstyrker på 40-100 MPa og har været meget anvendt i forskellige dybhavsudstyr. Hule mikrokugler er specielle strukturelle materialer fyldt med gas. Baseret på deres materialesammensætning er de hovedsageligt opdelt i organiske kompositmikrokugler og uorganiske kompositmikrokugler. Forskning i organiske kompositmikrokugler er mere aktiv, med rapporter om hule polystyrenmikrokugler og hule polymethylmethacrylatmikrokugler. Materialer, der anvendes til at fremstille uorganiske mikrokugler, omfatter hovedsageligt glas, keramik, borater, kulstof og flyveaske-cenosfærer.

Hule glasmikrokugler: Definition og klassificering

Hule glasmikrokugler er en ny type uorganisk ikke-metallisk sfærisk mikropulvermateriale med fremragende egenskaber såsom lille partikelstørrelse, sfærisk form, let vægt, lydisolering, varmeisolering, slidstyrke og høj temperaturbestandighed. Hule glasmikrokugler er blevet meget anvendt i luftfartsmaterialer, brintlagringsmaterialer, faste opdriftsmaterialer, varmeisoleringsmaterialer, byggematerialer samt maling og belægninger. De er generelt opdelt i to kategorier:

① Cenosfærer, hovedsageligt sammensat af SiO2 og metaloxider, kan udvindes fra flyveaske produceret under kraftproduktion i termiske kraftværker. Selvom cenosfærer er billigere, har de dårlig renhed, en bred partikelstørrelsesfordeling og især en partikeldensitet, der generelt er større end 0,6 g/cm3, hvilket gør dem uegnede til fremstilling af opdriftsmaterialer til dybhavsapplikationer.

② Kunstigt syntetiserede glasmikrokugler, hvis styrke, densitet og andre fysisk-kemiske egenskaber kan kontrolleres ved at justere procesparametre og råmaterialeformuleringer. Selvom de er dyrere, har de et bredere anvendelsesområde.

Karakteristika for hule glasmikrosfærer

Den udbredte anvendelse af hule glasmikrokugler i faste opdriftsmaterialer er uadskillelig fra deres fremragende egenskaber.

①Hule glasmikrokuglerhar en hul indre struktur, hvilket resulterer i let vægt, lav densitet og lav varmeledningsevne. Dette reducerer ikke kun densiteten af ​​kompositmaterialer betydeligt, men giver dem også fremragende varmeisolering, lydisolering, elektrisk isolering og optiske egenskaber.

② Hule glasmikrokugler er sfæriske i form og har fordelene ved lav porøsitet (ideelt fyldstof) og minimal polymerabsorption fra kuglerne, hvilket har ringe indflydelse på matrixens flydeevne og viskositet. Disse egenskaber resulterer i en rimelig spændingsfordeling i kompositmaterialet, hvorved dets hårdhed, stivhed og dimensionsstabilitet forbedres.

③ Hule glasmikrokugler har høj styrke. Hule glasmikrokugler er i bund og grund tyndvæggede, forseglede kugler med glas som hovedkomponent i skallen, der udviser høj styrke. Dette øger kompositmaterialets styrke, samtidig med at densiteten opretholdes lav.

Fremstillingsmetoder for hule glasmikrosfærer
Der er tre primære tilberedningsmetoder:
① Pulvermetode. Glasmatricen pulveriseres først, et skummiddel tilsættes, og derefter ledes disse små partikler gennem en højtemperaturovn. Når partiklerne blødgøres eller smelter, genereres der gas i glasset. Når gassen udvider sig, bliver partiklerne til hule kugler, som derefter opsamles ved hjælp af en cyklonseparator eller et posefilter.

② Dråbemetode. Ved en bestemt temperatur spraytørres eller opvarmes en opløsning indeholdende et stof med lavt smeltepunkt i en vertikal ovn med høj temperatur, som ved fremstilling af stærkt alkaliske mikrosfærer.

③ Tørgelmetode. Denne metode bruger organiske alkoxider som råmaterialer og involverer tre processer: fremstilling af en tør gel, pulverisering og skumdannelse ved høj temperatur. Alle tre metoder har visse ulemper: pulvermetoden producerer lave perledannelseshastigheder, dråbemetoden producerer mikrosfærer med dårlig styrke, og tørgelmetoden har høje råmaterialeomkostninger.

Hulglasmikrosfærekompositmaterialesubstrat og kompositmetode

For at danne et højstyrke, fast opdriftsmateriale medhule glasmikrokugler, skal matrixmaterialet have fremragende egenskaber, såsom lav densitet, høj styrke, lav viskositet og god smøreevne med mikrosfærerne. Aktuelt anvendte matrixmaterialer omfatter epoxyharpiks, polyesterharpiks, phenolharpiks og silikoneharpiks. Blandt disse er epoxyharpiks den mest anvendte i den faktiske produktion på grund af dens høje styrke, lave densitet, lave vandabsorption og lave hærdningssvind. Glasmikrosfærer kan sammensættes med matrixmaterialer gennem støbeprocesser såsom støbning, vakuumimprægnering, væsketransferstøbning, partikelstabling og kompressionsstøbning. Det er vigtigt at understrege, at for at forbedre grænsefladeforholdene mellem mikrosfærerne og matrixen, skal overfladen af ​​mikrosfærerne også modificeres, hvorved kompositmaterialets samlede ydeevne forbedres.