nyheter

Ihåliga glasmikrosfäreroch deras kompositmaterial

Höghållfasta fasta flytkraftsmaterial för djuphavstillämpningar består vanligtvis av flytkraftsreglerande medier (ihåliga mikrosfärer) och höghållfasta hartskompositer. Internationellt uppnår dessa material densiteter på 0,4–0,6 g/cm³ och tryckhållfastheter på 40–100 MPa, och har använts i stor utsträckning i olika djuphavsutrustningar. Ihåliga mikrosfärer är speciella strukturella material fyllda med gas. Baserat på deras materialsammansättning delas de huvudsakligen in i organiska kompositmikrosfärer och oorganiska kompositmikrosfärer. Forskningen om organiska kompositmikrosfärer är mer aktiv, med rapporter som inkluderar ihåliga polystyrenmikrosfärer och ihåliga polymetylmetakrylatmikrosfärer. Material som används för att framställa oorganiska mikrosfärer inkluderar huvudsakligen glas, keramik, borater, kol och flygaska-cenosfärer.

Ihåliga glasmikrosfärer: Definition och klassificering

Ihåliga glasmikrosfärer är en ny typ av oorganiskt icke-metalliskt sfäriskt mikropulvermaterial med utmärkta egenskaper som liten partikelstorlek, sfärisk form, låg vikt, ljudisolering, värmeisolering, slitstyrka och hög temperaturbeständighet. Ihåliga glasmikrosfärer har använts i stor utsträckning inom flyg- och rymdmaterial, vätelagringsmaterial, fasta flytmaterial, värmeisoleringsmaterial, byggmaterial samt färger och beläggningar. De delas generellt in i två kategorier:

① Cenosfärer, huvudsakligen bestående av SiO2 och metalloxider, kan utvinnas från flygaska som produceras vid kraftproduktion i värmekraftverk. Även om cenosfärer är billigare, har de dålig renhet, en bred partikelstorleksfördelning och i synnerhet en partikeldensitet som generellt är större än 0,6 g/cm3, vilket gör dem olämpliga för att framställa flytmaterial för djuphavstillämpningar.

② Artificiellt syntetiserade glasmikrosfärer, vars styrka, densitet och andra fysikalisk-kemiska egenskaper kan kontrolleras genom att justera processparametrar och råmaterialformuleringar. Även om de är dyrare har de ett bredare användningsområde.

Egenskaper hos ihåliga glasmikrosfärer

Den utbredda tillämpningen av ihåliga glasmikrosfärer i fasta flytmaterial är oskiljaktig från deras utmärkta egenskaper.

①Ihåliga glasmikrosfärerhar en ihålig inre struktur, vilket resulterar i låg vikt, låg densitet och låg värmeledningsförmåga. Detta minskar inte bara densiteten hos kompositmaterial avsevärt utan ger dem också utmärkta värmeisolerings-, ljudisolerings-, elektriska isolerings- och optiska egenskaper.

② Ihåliga glasmikrosfärer har sfärisk form och har fördelarna med låg porositet (idealiskt fyllmedel) och minimal polymerabsorption av sfärerna, vilket har liten inverkan på matrisens flytförmåga och viskositet. Dessa egenskaper resulterar i en rimlig spänningsfördelning i kompositmaterialet, vilket förbättrar dess hårdhet, styvhet och dimensionsstabilitet.

③ Ihåliga glasmikrosfärer har hög hållfasthet. I huvudsak är ihåliga glasmikrosfärer tunnväggiga, förseglade sfärer med glas som huvudkomponent i skalet, vilket uppvisar hög hållfasthet. Detta ökar kompositmaterialets hållfasthet samtidigt som en låg densitet bibehålls.

Beredningsmetoder för ihåliga glasmikrosfärer
Det finns tre huvudsakliga tillagningsmetoder:
① Pulvermetoden. Glasmatrisen pulveriseras först, ett skummedel tillsätts och sedan passerar dessa små partiklar genom en högtemperaturugn. När partiklarna mjuknar eller smälter genereras gas inuti glaset. När gasen expanderar blir partiklarna ihåliga sfärer, som sedan samlas upp med hjälp av en cyklonseparator eller ett påsfilter.

② Droppmetoden. Vid en viss temperatur spraytorkas eller värms en lösning innehållande ett ämne med låg smältpunkt i en vertikal ugn med hög temperatur, som vid framställning av högalkaliska mikrosfärer.

③ Torrgelmetoden. Denna metod använder organiska alkoxider som råmaterial och involverar tre processer: framställning av en torr gel, pulverisering och skumning vid hög temperatur. Alla tre metoder har vissa nackdelar: pulvermetoden ger låg pärlbildningshastighet, droppmetoden producerar mikrosfärer med dålig hållfasthet och torrgelmetoden har höga råmaterialkostnader.

Ihåligt glasmikrosfärkompositmaterialsubstrat och kompositmetod

För att bilda ett höghållfast, fast flytkraftsmaterial medihåliga glasmikrosfärer, måste matrismaterialet ha utmärkta egenskaper, såsom låg densitet, hög hållfasthet, låg viskositet och god smörjförmåga med mikrosfärerna. För närvarande använda matrismaterial inkluderar epoxiharts, polyesterharts, fenolharts och silikonharts. Bland dessa är epoxiharts det mest använda i faktisk produktion på grund av dess höga hållfasthet, låga densitet, låga vattenabsorption och låga härdningskrympning. Glasmikrosfärer kan kompositeras med matrismaterial genom gjutningsprocesser som gjutning, vakuumimpregnering, vätsketransfergjutning, partikelstapling och kompressionsgjutning. Det är viktigt att betona att för att förbättra gränssnittet mellan mikrosfärerna och matrisen måste även mikrosfärernas yta modifieras, vilket förbättrar kompositmaterialets totala prestanda.