nieuws

Holle glazen microsferenen hun samengestelde materialen

Sterke, vaste drijfmaterialen voor toepassingen in de diepzee bestaan ​​doorgaans uit drijfvermogenregulerende media (holle microsferen) en zeer sterke harscomposieten. Internationaal bereiken deze materialen dichtheden van 0,4–0,6 g/cm³ en druksterktes van 40–100 MPa en worden ze veelvuldig gebruikt in diverse diepzeeapparatuur. Holle microsferen zijn speciale constructiematerialen gevuld met gas. Op basis van hun materiaalsamenstelling worden ze hoofdzakelijk onderverdeeld in organische composietmicrosferen en anorganische composietmicrosferen. Onderzoek naar organische composietmicrosferen is actiever, met publicaties over onder andere holle polystyreenmicrosferen en holle polymethylmethacrylaatmicrosferen. Materialen die worden gebruikt voor de bereiding van anorganische microsferen omvatten voornamelijk glas, keramiek, boraten, koolstof en vliegas-cenosferen.

Holle glazen microsferen: definitie en classificatie

Holle glasmicrobolletjes zijn een nieuw type anorganisch, niet-metallisch, bolvormig micropoedermateriaal met uitstekende eigenschappen zoals een kleine deeltjesgrootte, bolvorm, laag gewicht, geluidsisolatie, warmte-isolatie, slijtvastheid en hoge temperatuurbestendigheid. Holle glasmicrobolletjes worden veelvuldig gebruikt in materialen voor de lucht- en ruimtevaart, waterstofopslag, vaste drijfmaterialen, thermische isolatiematerialen, bouwmaterialen en verven en coatings. Ze worden over het algemeen onderverdeeld in twee categorieën:

① Cenospheres, die voornamelijk bestaan ​​uit SiO2 en metaaloxiden, kunnen worden verkregen uit vliegas dat vrijkomt bij de energieopwekking in thermische centrales. Hoewel cenospheres goedkoper zijn, hebben ze een lage zuiverheid, een brede deeltjesgrootteverdeling en met name een deeltjesdichtheid die over het algemeen groter is dan 0,6 g/cm³, waardoor ze ongeschikt zijn voor de bereiding van drijfmaterialen voor toepassingen in de diepzee.

② Kunstmatig gesynthetiseerde glasmicrobolletjes, waarvan de sterkte, dichtheid en andere fysisch-chemische eigenschappen kunnen worden geregeld door de procesparameters en de samenstelling van de grondstoffen aan te passen. Hoewel ze duurder zijn, hebben ze een breder scala aan toepassingen.

Kenmerken van holle glazen microsferen

De wijdverbreide toepassing van holle glazen microsferen in vaste drijfmaterialen is onlosmakelijk verbonden met hun uitstekende eigenschappen.

①Holle glazen microsferenZe hebben een holle interne structuur, wat resulteert in een laag gewicht, een lage dichtheid en een lage warmtegeleidingscoëfficiënt. Dit verlaagt niet alleen de dichtheid van composietmaterialen aanzienlijk, maar geeft ze ook uitstekende thermische isolatie, geluidsisolatie, elektrische isolatie en optische eigenschappen.

② Holle glazen microsferen hebben een bolvorm en bezitten de voordelen van een lage porositeit (ideale vulstof) en minimale polymeerabsorptie door de bollen, waardoor ze weinig invloed hebben op de vloeibaarheid en viscositeit van de matrix. Deze eigenschappen resulteren in een redelijke spanningsverdeling in het composietmateriaal, waardoor de hardheid, stijfheid en dimensionale stabiliteit ervan verbeteren.

③ Holle glazen microsferen hebben een hoge sterkte. In essentie zijn holle glazen microsferen dunwandige, afgesloten bollen met glas als hoofdbestanddeel van de schil, die een hoge sterkte vertonen. Dit verhoogt de sterkte van het composietmateriaal met behoud van een lage dichtheid.

Bereidingsmethoden van holle glazen microsferen
Er zijn drie belangrijke bereidingsmethoden:
① Poedermethode. De glasmatrix wordt eerst verpulverd, waarna een schuimmiddel wordt toegevoegd. Deze kleine deeltjes worden vervolgens door een hete oven geleid. Wanneer de deeltjes zacht worden of smelten, ontstaat er gas in het glas. Door de uitzetting van het gas vormen de deeltjes holle bollen, die vervolgens worden opgevangen met behulp van een cycloonafscheider of een zakkenfilter.

② Druppelmethode. Bij een bepaalde temperatuur wordt een oplossing die een stof met een laag smeltpunt bevat, sproeidroogd of verhit in een verticale oven met hoge temperatuur, zoals bij de bereiding van sterk alkalische microsferen.

③ Droge gelmethode. Deze methode maakt gebruik van organische alkoxiden als grondstoffen en omvat drie processen: het bereiden van een droge gel, het verpulveren en het schuimen bij hoge temperatuur. Alle drie de methoden hebben bepaalde nadelen: de poedermethode levert een lage korrelvormingssnelheid op, de druppelmethode produceert microsferen met een lage sterkte en de droge gelmethode heeft hoge grondstofkosten.

Substraat en composietmethode voor composietmateriaal van holle glasmicrobolletjes

Om een ​​zeer sterk, vast drijfvermogenmateriaal te vormen metholle glazen microsferenHet matrixmateriaal moet uitstekende eigenschappen bezitten, zoals een lage dichtheid, hoge sterkte, lage viscositeit en goede smering met de microsferen. Veelgebruikte matrixmaterialen zijn onder andere epoxyhars, polyesterhars, fenolhars en siliconenhars. Epoxyhars wordt in de praktijk het meest gebruikt vanwege de hoge sterkte, lage dichtheid, lage waterabsorptie en geringe krimp tijdens het uitharden. Glazen microsferen kunnen met matrixmaterialen worden gecombineerd door middel van vormprocessen zoals gieten, vacuümimpregnatie, vloeistofinjectievormen, deeltjesstapeling en compressievormen. Het is belangrijk te benadrukken dat, om de hechting tussen de microsferen en de matrix te verbeteren, ook het oppervlak van de microsferen moet worden gemodificeerd, waardoor de algehele prestaties van het composietmateriaal verbeteren.