вести

Шупливи стаклени микросферии нивните композитни материјали

Цврстите материјали за пловност со висока цврстина за апликации во длабоко море генерално се составени од медиуми за регулирање на пловноста (шупливи микросфери) и композити од смола со висока цврстина. На меѓународно ниво, овие материјали постигнуваат густини од 0,4–0,6 g/cm³ и компресивна јачина од 40–100 MPa и се широко користени во разни опрема за длабоко море. Шупливите микросфери се специјални структурни материјали исполнети со гас. Врз основа на нивниот материјален состав, тие главно се поделени на органски композитни микросфери и неоргански композитни микросфери. Истражувањата за органски композитни микросфери се поактивни, со извештаи кои вклучуваат шупливи микросфери од полистирен и шупливи микросфери од полиметил метакрилат. Материјалите што се користат за подготовка на неоргански микросфери главно вклучуваат стакло, керамика, борати, јаглерод и ценосфери од летечка пепел.

Шупливи стаклени микросфери: Дефиниција и класификација

Шупливите стаклени микросфери се нов вид на неоргански неметален сферичен микропрашок со одлични својства како што се мала големина на честичките, сферична форма, мала тежина, звучна изолација, топлинска изолација, отпорност на абење и отпорност на високи температури. Шупливите стаклени микросфери се широко користени во воздухопловни материјали, материјали за складирање на водород, материјали за цврста пловност, материјали за топлинска изолација, градежни материјали и бои и премази. Тие генерално се поделени во две категории:

① Ценосферите, главно составени од SiO2 и метални оксиди, може да се добијат од летечка пепел произведена за време на производство на енергија во термоелектраните. Иако ценосферите се поевтини, тие имаат слаба чистота, широка дистрибуција на големината на честичките и, особено, густина на честичките генерално поголема од 0,6 g/cm3, што ги прави несоодветни за подготовка на материјали за пловност за апликации во длабоко море.

② Вештачки синтетизирани стаклени микросфери, чија јачина, густина и други физичко-хемиски својства може да се контролираат со прилагодување на параметрите на процесот и формулациите на суровините. Иако се поскапи, тие имаат поширок опсег на примена.

Карактеристики на шупливи стаклени микросфери

Широката примена на шупливи стаклени микросфери во цврсти пловни материјали е неразделна од нивните одлични карактеристики.

①Шупливи стаклени микросфериимаат шуплива внатрешна структура, што резултира со мала тежина, мала густина и ниска топлинска спроводливост. Ова не само што значително ја намалува густината на композитните материјали, туку им дава и одлична топлинска изолација, звучна изолација, електрична изолација и оптички својства.

② Шупливите стаклени микросфери се сферични по форма, поседуваат предности на ниска порозност (идеален филер) и минимална апсорпција на полимер од страна на сферите, со што имаат мало влијание врз течноста и вискозитетот на матрицата. Овие карактеристики резултираат со разумна распределба на напрегањето во композитниот материјал, со што се подобрува неговата тврдост, крутост и димензионална стабилност.

③ Шупливите стаклени микросфери имаат висока цврстина. Во суштина, шупливите стаклени микросфери се тенки ѕидови, запечатени сфери со стакло како главна компонента на обвивката, кои покажуваат висока цврстина. Ова ја зголемува цврстината на композитниот материјал, а воедно одржува ниска густина.

Методи за подготовка на шупливи стаклени микросфери
Постојат три главни методи на подготовка:
① Метод со прав. Стаклената матрица прво се меле, се додава средство за пенење, а потоа овие мали честички се пренесуваат низ печка со висока температура. Кога честичките омекнуваат или се топат, во стаклото се создава гас. Како што гасот се шири, честичките стануваат шупливи сфери, кои потоа се собираат со помош на циклонски сепаратор или вреќаст филтер.

② Метод со капки. На одредена температура, раствор што содржи супстанција со ниска точка на топење се суши со прскање или се загрева во вертикална печка со висока температура, како при подготовка на високо алкални микросфери.

③ Метод со сув гел. Овој метод користи органски алкоксиди како суровини и вклучува три процеси: подготовка на сув гел, пулверизирање и пенење на висока температура. Сите три методи имаат одредени недостатоци: методот со прав дава ниски стапки на формирање на перли, методот со капки дава микросфери со слаба цврстина, а методот со сув гел има високи трошоци за суровини.

Супстрат од композитен материјал од шупливо стакло и метод на композитен материјал

За да се формира високојакосен цврст материјал за пловност сошупливи стаклени микросфери, матричниот материјал мора да поседува одлични својства, како што се мала густина, висока цврстина, низок вискозитет и добра подмачкувачка способност со микросферите. Моментално користените матрични материјали вклучуваат епоксидна смола, полиестерска смола, фенолна смола и силиконска смола. Меѓу нив, епоксидната смола е најшироко користена во вистинското производство поради нејзината висока цврстина, мала густина, ниска апсорпција на вода и ниско стврднување. Стаклените микросфери можат да се композитираат со матрични материјали преку процеси на лиење како што се леење, вакуумска импрегнација, лиење со пренос на течности, редење честички и лиење со компресија. Важно е да се нагласи дека за да се подобри меѓуфазната состојба помеѓу микросферите и матрицата, површината на микросферите исто така треба да се модифицира, со што се подобруваат целокупните перформанси на композитниот материјал.