вести

Шупље стаклене микросфереи њихови композитни материјали

Чврсти материјали за пловидбу високе чврстоће за примену у дубоким морима углавном се састоје од медија који регулишу пловидбу (шупље микросфере) и композита од смоле високе чврстоће. На међународном нивоу, ови материјали постижу густину од 0,4–0,6 г/цм³ и чврстоћу на притисак од 40–100 МПа и широко се користе у разној опреми за дубоке море. Шупље микросфере су посебни структурни материјали испуњени гасом. На основу њиховог материјалног састава, углавном се деле на органске композитне микросфере и неорганске композитне микросфере. Истраживања органских композитних микросфера су активнија, са извештајима који укључују шупље микросфере од полистирена и шупље микросфере од полиметил метакрилата. Материјали који се користе за припрему неорганских микросфера углавном укључују стакло, керамику, борате, угљеник и ценосфере од летећег пепела.

Шупље стаклене микросфере: Дефиниција и класификација

Шупље стаклене микросфере су нови тип неорганског неметалног сферног микропрашкастог материјала са одличним својствима као што су мала величина честица, сферни облик, мала тежина, звучна изолација, топлотна изолација, отпорност на хабање и отпорност на високе температуре. Шупље стаклене микросфере се широко користе у ваздухопловним материјалима, материјалима за складиштење водоника, чврстим материјалима за узгон, материјалима за топлотну изолацију, грађевинским материјалима, као и бојама и премазима. Генерално се деле у две категорије:

① Ценосфере, углавном састављене од SiO2 и металних оксида, могу се добити из летећег пепела произведеног током производње електричне енергије у термоелектранама. Иако су ценосфере јефтиније, имају лошу чистоћу, широку расподелу величине честица, а посебно густину честица генерално већу од 0,6 g/cm3, што их чини непогодним за припрему материјала за пловност за примене у дубоким морима.

② Вештачки синтетизоване стаклене микросфере, чија се чврстоћа, густина и друга физичко-хемијска својства могу контролисати подешавањем параметара процеса и формулација сировина. Иако су скупље, имају шири спектар примене.

Карактеристике шупљих стаклених микросфера

Широко распрострањена примена шупљих стаклених микросфера у чврстим материјалима за узгонство неодвојива је од њихових одличних карактеристика.

①Шупље стаклене микросфереимају шупљу унутрашњу структуру, што резултира малом тежином, ниском густином и ниском топлотном проводљивошћу. Ово не само да значајно смањује густину композитних материјала, већ им даје и одлична топлотна изолација, звучна изолација, електрична изолација и оптичка својства.

② Шупље стаклене микросфере су сферног облика, поседују предности ниске порозности (идеално пунило) и минималне апсорпције полимера од стране сфера, што има мали утицај на течност и вискозност матрице. Ове карактеристике резултирају разумном расподелом напона у композитном материјалу, чиме се побољшава његова тврдоћа, крутост и димензионална стабилност.

③ Шупље стаклене микросфере имају високу чврстоћу. У суштини, шупље стаклене микросфере су танкозидне, затворене сфере са стаклом као главном компонентом љуске, које показују високу чврстоћу. Ово повећава чврстоћу композитног материјала уз одржавање ниске густине.

Методе припреме шупљих стаклених микросфера
Постоје три главна начина припреме:
① Метода праха. Стаклена матрица се прво уситњава у прах, додаје се средство за пењење, а затим се ове мале честице пропуштају кроз пећ на високој температури. Када честице омекшају или истопе, унутар стакла се ствара гас. Како се гас шири, честице постају шупље сфере, које се затим сакупљају помоћу циклонског сепаратора или врећастог филтера.

② Метода капљица. На одређеној температури, раствор који садржи супстанцу са ниском тачком топљења се суши распршивањем или загрева у вертикалној пећи на високој температури, као код припреме високо алкалних микросфера.

③ Метода сувог гела. Ова метода користи органске алкоксиде као сировине и обухвата три процеса: припрему сувог гела, уситњавање и пењење на високој температури. Све три методе имају одређене недостатке: метода праха производи ниске стопе формирања перли, метода капљица производи микросфере са слабом чврстоћом, а метода сувог гела има високе трошкове сировина.

Подлога композитног материјала од шупљих стаклених микросфера и композитна метода

Да би се формирао чврсти материјал за узгонство високе чврстоће сашупље стаклене микросфереМатеријални материјал мора поседовати одлична својства, као што су ниска густина, висока чврстоћа, ниска вискозност и добра мазивост са микросферама. Тренутно коришћени матрични материјали укључују епоксидну смолу, полиестерску смолу, фенолну смолу и силиконску смолу. Међу њима, епоксидна смола се најчешће користи у стварној производњи због своје високе чврстоће, ниске густине, ниске апсорпције воде и ниског скупљања при очвршћавању. Стаклене микросфере могу се комбиновати са матричним материјалима кроз процесе обликовања као што су ливење, вакуумска импрегнација, пренос течности у облику, слагање честица и компресионо обликовање. Важно је нагласити да би се побољшало стање међуповршине између микросфера и матрице, површина микросфера такође мора бити модификована, чиме се побољшавају укупне перформансе композитног материјала.