naujienos

Tuščiavidurės stiklo mikrosferosir jų kompozicinės medžiagos

Didelio stiprumo kietos plūdrumo medžiagos, skirtos giliavandenėms reikmėms, paprastai sudarytos iš plūdrumo reguliavimo terpės (tuščiavidurių mikrosferų) ir didelio stiprumo dervų kompozitų. Tarptautiniu mastu šių medžiagų tankis siekia 0,4–0,6 g/cm³, o gniuždymo stipris – 40–100 MPa, ir jos buvo plačiai naudojamos įvairioje giliavandenėje įrangoje. Tuščiavidurės mikrosferos yra specialios konstrukcinės medžiagos, užpildytos dujomis. Remiantis jų medžiagos sudėtimi, jos daugiausia skirstomos į organines kompozicines mikrosferas ir neorganines kompozicines mikrosferas. Organinių kompozicinių mikrosferų tyrimai yra aktyvesni, pateikiant pranešimų apie polistireno tuščiavidures mikrosferas ir polimetilmetakrilato tuščiavidures mikrosferas. Neorganinėms mikrosferoms gaminti naudojamos medžiagos daugiausia yra stiklas, keramika, boratai, anglis ir lakiųjų pelenų cenosferos.

Tuščiaviduriai stiklo mikrosferos: apibrėžimas ir klasifikacija

Tuščiavidurės stiklo mikrosferos yra naujo tipo neorganinė nemetalinė sferinė mikromiltelių medžiaga, pasižyminti puikiomis savybėmis, tokiomis kaip mažas dalelių dydis, sferinė forma, lengvas svoris, garso izoliacija, šilumos izoliacija, atsparumas dilimui ir atsparumas aukštai temperatūrai. Tuščiavidurės stiklo mikrosferos plačiai naudojamos aviacijos ir kosmoso medžiagose, vandenilio kaupimo medžiagose, kietosiose plūdrumo medžiagose, šilumos izoliacinėse medžiagose, statybinėse medžiagose, dažuose ir dangose. Jos paprastai skirstomos į dvi kategorijas:

① Cenosferos, daugiausia sudarytos iš SiO2 ir metalų oksidų, gali būti gaunamos iš lakiųjų pelenų, susidarančių gaminant energiją šiluminėse elektrinėse. Nors cenosferos yra pigesnės, jos yra prasto grynumo, pasižymi plačiu dalelių dydžio pasiskirstymu ir, svarbiausia, dalelių tankiu, kuris paprastai didesnis nei 0,6 g/cm3, todėl jos netinka plūdrumo medžiagoms giliavandenėms reikmėms ruošti.

② Dirbtinai susintetintos stiklo mikrosferos, kurių stiprumą, tankį ir kitas fizikochemines savybes galima kontroliuoti keičiant proceso parametrus ir žaliavų formules. Nors ir brangesnės, jos turi platesnį pritaikymo spektrą.

Tuščiavidurių stiklo mikrosferų charakteristikos

Plačiai paplitęs tuščiavidurių stiklo mikrosferų naudojimas kietose plūdrumo medžiagose yra neatsiejamas nuo jų puikių savybių.

①Tuščiavidurės stiklo mikrosferosturi tuščiavidurę vidinę struktūrą, todėl jos yra lengvos, mažo tankio ir mažo šilumos laidumo. Tai ne tik žymiai sumažina kompozicinių medžiagų tankį, bet ir suteikia joms puikią šilumos izoliaciją, garso izoliaciją, elektros izoliaciją ir optines savybes.

② Tuščiavidurės stiklo mikrosferos yra sferinės formos, pasižyminčios mažu poringumu (idealus užpildas) ir minimaliu polimerų įsisavinimu sferose, todėl mažai veikia matricos tekėjimą ir klampumą. Šios savybės lemia tinkamą įtempių pasiskirstymą kompozicinėje medžiagoje, taip pagerindamos jos kietumą, standumą ir matmenų stabilumą.

③ Tuščiavidurės stiklo mikrosferos yra labai stiprios. Iš esmės, tuščiavidurės stiklo mikrosferos yra plonasienės, sandarios sferos, kurių pagrindinė apvalkalo dalis yra stiklas, pasižyminčios dideliu stiprumu. Tai padidina kompozicinės medžiagos stiprumą, išlaikant mažą tankį.

Tuščiavidurių stiklo mikrosferų paruošimo metodai
Yra trys pagrindiniai paruošimo būdai:
① Miltelių metodas. Stiklo matrica pirmiausia susmulkinama, pridedama putojančio agento, o tada šios mažos dalelės praleidžiamos per aukštos temperatūros krosnį. Kai dalelės suminkštėja arba išsilydo, stiklo viduje susidaro dujos. Dujoms plečiantis, dalelės tampa tuščiavidurėmis sferomis, kurios vėliau surenkamos naudojant cikloninį separatorių arba maišinį filtrą.

② Lašelių metodas. Tam tikroje temperatūroje tirpalas, kuriame yra žemos lydymosi temperatūros medžiagos, yra džiovinamas purškiant arba kaitinamas aukštos temperatūros vertikalioje krosnyje, kaip ruošiant labai šarmines mikrosferas.

③ Sauso gelio metodas. Šiame metode kaip žaliavos naudojami organiniai alkoksidai, ir jis apima tris procesus: sauso gelio paruošimą, smulkinimą ir putojimą aukštoje temperatūroje. Visi trys metodai turi tam tikrų trūkumų: miltelių metodas lemia mažą granulių susidarymo greitį, lašelių metodas sukuria mažo stiprumo mikrosferas, o sauso gelio metodas pasižymi didelėmis žaliavų sąnaudomis.

Tuščiavidurio stiklo mikrosferos kompozicinės medžiagos pagrindas ir kompozicinis metodas

Sukurti didelio stiprumo kietą plūdrumo medžiagą sutuščiavidurių stiklo mikrosferų, matricos medžiaga turi pasižymėti puikiomis savybėmis, tokiomis kaip mažas tankis, didelis stiprumas, mažas klampumas ir geras sutepimas su mikrosferomis. Šiuo metu naudojamos matricos medžiagos yra epoksidinė derva, poliesterio derva, fenolio derva ir silikoninė derva. Tarp jų epoksidinė derva yra plačiausiai naudojama realioje gamyboje dėl didelio stiprumo, mažo tankio, mažo vandens sugerties ir mažo susitraukimo kietėjant. Stiklo mikrosferos gali būti sujungtos su matricos medžiagomis liejimo procesais, tokiais kaip liejimas, vakuuminis impregnavimas, skysčio pernešimo liejimas, dalelių kaupimas ir presavimas. Svarbu pabrėžti, kad norint pagerinti mikrosferų ir matricos sąsajos būklę, taip pat reikia modifikuoti mikrosferų paviršių, taip pagerinant bendras kompozicinės medžiagos savybes.