novice

Votle steklene mikrosferein njihovi kompozitni materiali

Visoko trdni trdni vzgonski materiali za uporabo v globokem morju so običajno sestavljeni iz medijev za uravnavanje vzgona (votle mikrosfere) in visoko trdnih smolnih kompozitov. Na mednarodni ravni ti materiali dosegajo gostoto 0,4–0,6 g/cm³ in tlačno trdnost 40–100 MPa ter se pogosto uporabljajo v različni opremi za globokomorsko uporabo. Votle mikrosfere so posebni strukturni materiali, napolnjeni s plinom. Glede na njihovo sestavo se delijo predvsem na organske kompozitne mikrosfere in anorganske kompozitne mikrosfere. Raziskave organskih kompozitnih mikrosfer so aktivnejše, poročila pa vključujejo polistirenske votle mikrosfere in polimetilmetakrilatne votle mikrosfere. Materiali, ki se uporabljajo za pripravo anorganskih mikrosfer, vključujejo predvsem steklo, keramiko, borate, ogljik in cenosfere iz letečega pepela.

Votle steklene mikrosfere: definicija in klasifikacija

Votle steklene mikrosfere so nova vrsta anorganskega nekovinskega sferičnega mikropraškastega materiala z odličnimi lastnostmi, kot so majhna velikost delcev, sferična oblika, majhna teža, zvočna izolacija, toplotna izolacija, odpornost proti obrabi in odpornost na visoke temperature. Votle steklene mikrosfere se pogosto uporabljajo v letalskih materialih, materialih za shranjevanje vodika, trdnih vzgonskih materialih, toplotnoizolacijskih materialih, gradbenih materialih ter barvah in premazih. Na splošno jih delimo v dve kategoriji:

① Cenosfere, ki so v glavnem sestavljene iz SiO2 in kovinskih oksidov, je mogoče pridobiti iz elektrofiltrskega pepela, ki nastane med proizvodnjo energije v termoelektrarnah. Čeprav so cenosfere cenejše, imajo slabo čistost, široko porazdelitev velikosti delcev in zlasti gostoto delcev, ki je običajno večja od 0,6 g/cm3, zaradi česar niso primerne za pripravo vzgonskih materialov za uporabo v globokem morju.

② Umetno sintetizirane steklene mikrosfere, katerih trdnost, gostoto in druge fizikalno-kemijske lastnosti je mogoče nadzorovati s prilagajanjem procesnih parametrov in formulacij surovin. Čeprav so dražje, imajo širši spekter uporabe.

Značilnosti votlih steklenih mikrosfer

Široka uporaba votlih steklenih mikrosfer v trdnih vzgonskih materialih je neločljivo povezana z njihovimi odličnimi lastnostmi.

①Votle steklene mikrosfereimajo votlo notranjo strukturo, kar ima za posledico majhno težo, nizko gostoto in nizko toplotno prevodnost. To ne le znatno zmanjša gostoto kompozitnih materialov, temveč jim daje tudi odlične toplotne, zvočne in električne izolacijske lastnosti.

② Votle steklene mikrosfere so okrogle oblike, saj imajo prednosti nizke poroznosti (idealno polnilo) in minimalne absorpcije polimerov s kroglami, kar ima majhen vpliv na pretočnost in viskoznost matrice. Te lastnosti zagotavljajo razumno porazdelitev napetosti v kompozitnem materialu, s čimer se izboljša njegova trdota, togost in dimenzijska stabilnost.

③ Votle steklene mikrosfere imajo visoko trdnost. Votle steklene mikrosfere so v bistvu tankostenske, zaprte krogle s steklom kot glavno sestavino lupine, ki kažejo visoko trdnost. To poveča trdnost kompozitnega materiala, hkrati pa ohranja nizko gostoto.

Metode priprave votlih steklenih mikrosfer
Obstajajo tri glavne metode priprave:
1. Praškasta metoda. Steklena matrica se najprej zmelje v prah, doda se penilno sredstvo, nato pa se ti majhni delci spustijo skozi visokotemperaturno peč. Ko se delci zmehčajo ali stopijo, se v steklu ustvari plin. Ko se plin razširi, delci postanejo votle krogle, ki se nato zberejo s ciklonskim separatorjem ali vrečastim filtrom.

2 Metoda kapljic. ​​Pri določeni temperaturi se raztopina, ki vsebuje snov z nizkim tališčem, posuši z razprševanjem ali segreje v visokotemperaturni navpični peči, kot pri pripravi visoko alkalnih mikrosfer.

③ Metoda s suhim gelom. Ta metoda uporablja organske alkokside kot surovine in vključuje tri postopke: pripravo suhega gela, mletje v prah in penjenje pri visoki temperaturi. Vse tri metode imajo določene pomanjkljivosti: metoda s praškom povzroča nizke stopnje tvorbe kroglic, metoda s kapljicami ustvarja mikrosfere s slabo trdnostjo, metoda s suhim gelom pa ima visoke stroške surovin.

Podlaga in kompozitna metoda iz votlih steklenih mikrosfer

Za oblikovanje visoko trdnega trdnega vzgonskega materiala zvotle steklene mikrosfereMatrični material mora imeti odlične lastnosti, kot so nizka gostota, visoka trdnost, nizka viskoznost in dobra mazljivost z mikrosferami. Trenutno uporabljeni matrični materiali vključujejo epoksi smolo, poliestrsko smolo, fenolno smolo in silikonsko smolo. Med njimi se epoksi smola najpogosteje uporablja v dejanski proizvodnji zaradi svoje visoke trdnosti, nizke gostote, nizke absorpcije vode in nizkega krčenja pri strjevanju. Steklene mikrosfere je mogoče sestaviti z matričnimi materiali s postopki oblikovanja, kot so litje, vakuumska impregnacija, tekoče prenosno oblikovanje, zlaganje delcev in tlačno oblikovanje. Pomembno je poudariti, da je za izboljšanje stanja na površini med mikrosferami in matrico treba modificirati tudi površino mikrosfer, s čimer se izboljša splošna učinkovitost kompozitnega materiala.