zprávy

Duté skleněné mikrokuličkya jejich kompozitní materiály

Vysoce pevné vztlakové materiály pro hlubokomořské aplikace se obvykle skládají z médií regulujících vztlak (duté mikrokuličky) a vysoce pevných pryskyřičných kompozitů. Mezinárodně tyto materiály dosahují hustoty 0,4–0,6 g/cm³ a ​​pevnosti v tlaku 40–100 MPa a široce se používají v různých hlubokomořských zařízeních. Duté mikrokuličky jsou speciální konstrukční materiály plněné plynem. Na základě jejich materiálového složení se dělí hlavně na organické kompozitní mikrokuličky a anorganické kompozitní mikrokuličky. Výzkum organických kompozitních mikrokuliček je aktivnější, přičemž zprávy zahrnují polystyrenové duté mikrokuličky a polymethylmethakrylátové duté mikrokuličky. Mezi materiály používané k přípravě anorganických mikrokuliček patří zejména sklo, keramika, boritany, uhlík a cenosféry z popílku.

Duté skleněné mikrokuličky: Definice a klasifikace

Duté skleněné mikrokuličky jsou novým typem anorganického nekovového sférického mikropráškového materiálu s vynikajícími vlastnostmi, jako je malá velikost částic, kulovitý tvar, nízká hmotnost, zvuková izolace, tepelná izolace, odolnost proti opotřebení a odolnost vůči vysokým teplotám. Duté skleněné mikrokuličky se široce používají v leteckých materiálech, materiálech pro skladování vodíku, vztlakových materiálech, tepelně izolačních materiálech, stavebních materiálech a barvách a nátěrech. Obecně se dělí do dvou kategorií:

① Cenosféry, složené převážně z SiO2 a oxidů kovů, lze získat z popílku produkovaného při výrobě energie v tepelných elektrárnách. Přestože jsou cenosféry levnější, mají nízkou čistotu, široké rozložení velikosti částic a zejména hustotu částic obecně větší než 0,6 g/cm3, což je činí nevhodnými pro přípravu vztlakových materiálů pro hlubokomořské aplikace.

② Uměle syntetizované skleněné mikrokuličky, jejichž pevnost, hustotu a další fyzikálně-chemické vlastnosti lze řídit úpravou procesních parametrů a složení surovin. I když jsou dražší, mají širší škálu použití.

Charakteristiky dutých skleněných mikrokuliček

Široké použití dutých skleněných mikrokuliček v pevných vztlakových materiálech je neoddělitelně spjato s jejich vynikajícími vlastnostmi.

①Duté skleněné mikrokuličkymají dutou vnitřní strukturu, což má za následek nízkou hmotnost, nízkou hustotu a nízkou tepelnou vodivost. To nejen výrazně snižuje hustotu kompozitních materiálů, ale také jim dodává vynikající tepelnou izolaci, zvukovou izolaci, elektrickou izolaci a optické vlastnosti.

② Duté skleněné mikrokuličky mají kulovitý tvar a vyznačují se nízkou pórovitostí (ideální plnivo) a minimální absorpcí polymeru kuličkami, což má malý vliv na tekutost a viskozitu matrice. Tyto vlastnosti vedou k rozumnému rozložení napětí v kompozitním materiálu, čímž se zlepšuje jeho tvrdost, tuhost a rozměrová stabilita.

③ Duté skleněné mikrokuličky mají vysokou pevnost. Duté skleněné mikrokuličky jsou v podstatě tenkostěnné, uzavřené koule se sklem jako hlavní složkou pláště, které vykazují vysokou pevnost. To zvyšuje pevnost kompozitního materiálu při zachování nízké hustoty.

Metody přípravy dutých skleněných mikrokuliček
Existují tři hlavní metody přípravy:
1. Prášková metoda. Skleněná matrice se nejprve rozemele na prášek, přidá se pěnidlo a poté se tyto malé částice nechají projít vysokoteplotní pecí. Když částice změknou nebo roztaví, uvnitř skla se uvolní plyn. Jak se plyn rozpíná, částice se stanou dutými kuličkami, které se poté zachytí pomocí cyklonového odlučovače nebo pytlového filtru.

2 Kapková metoda. Při určité teplotě se roztok obsahující látku s nízkým bodem tání suší rozprašováním nebo zahřívá ve vertikální peci za vysoké teploty, jako je tomu při přípravě vysoce alkalických mikrokuliček.

③ Metoda suchého gelu. Tato metoda využívá jako suroviny organické alkoxidy a zahrnuje tři procesy: přípravu suchého gelu, rozmělnění a napěnění při vysoké teplotě. Všechny tři metody mají určité nevýhody: prášková metoda vede k nízké rychlosti tvorby kuliček, kapková metoda produkuje mikrokuličky s nízkou pevností a metoda suchého gelu má vysoké náklady na suroviny.

Substrát a metoda kompozitního materiálu z dutých skleněných mikrokuliček

Vytvořit vysoce pevný vztlakový materiál sduté skleněné mikrokuličkyMatricový materiál musí mít vynikající vlastnosti, jako je nízká hustota, vysoká pevnost, nízká viskozita a dobrá mazací schopnost s mikrokuličkami. Mezi v současnosti používané matricové materiály patří epoxidová pryskyřice, polyesterová pryskyřice, fenolová pryskyřice a silikonová pryskyřice. Z nich je epoxidová pryskyřice nejrozšířenější v reálné výrobě díky své vysoké pevnosti, nízké hustotě, nízké absorpci vody a nízkému smrštění při vytvrzování. Skleněné mikrokuličky lze kombinovat s matricovými materiály pomocí lisovacích procesů, jako je odlévání, vakuová impregnace, lisování kapalinou, stohování částic a lisování. Je důležité zdůraznit, že pro zlepšení mezifázových podmínek mezi mikrokuličkami a matricí je třeba upravit i povrch mikrokuliček, čímž se zlepší celkový výkon kompozitního materiálu.