uutiset

Onttoja lasimikropallojaja niiden komposiittimateriaalit

Syvänmeren sovelluksiin tarkoitetut erittäin lujat kelluntamateriaalit koostuvat yleensä kelluvuutta säätelevästä materiaalista (ontot mikropallot) ja erittäin lujista hartsikomposiiteista. Kansainvälisesti näiden materiaalien tiheydet ovat 0,4–0,6 g/cm³ ja puristuslujuudet 40–100 MPa, ja niitä on käytetty laajalti erilaisissa syvänmeren laitteissa. Ontot mikropallot ovat kaasulla täytettyjä erityisiä rakennemateriaaleja. Materiaalikoostumuksensa perusteella ne jaetaan pääasiassa orgaanisiin komposiittimikropalloihin ja epäorgaanisiin komposiittimikropalloihin. Orgaanisten komposiittimikropallojen tutkimus on aktiivisempaa, ja raporteissa on raportoitu muun muassa polystyreenistä valmistetuista ontoista mikropalloista ja polymetyylimetakrylaatti ontoista mikropalloista. Epäorgaanisten mikropallojen valmistukseen käytettyjä materiaaleja ovat pääasiassa lasi, keramiikka, boraatit, hiili ja lentotuhkakenosfäärit.

Onttojen lasimikropallojen määritelmä ja luokittelu

Ontot lasimikropallot ovat uudentyyppinen epäorgaaninen, ei-metallinen pallomainen mikrojauhemateriaali, jolla on erinomaiset ominaisuudet, kuten pieni hiukkaskoko, pallomainen muoto, keveys, äänieristys, lämmöneristys, kulutuskestävyys ja korkea lämmönkestävyys. Onttoja lasimikropalloja on käytetty laajalti ilmailu- ja avaruusmateriaaleissa, vedyn varastointimateriaaleissa, kiinteissä kelluntamateriaaleissa, lämmöneristysmateriaaleissa, rakennusmateriaaleissa sekä maaleissa ja pinnoitteissa. Ne jaetaan yleensä kahteen luokkaan:

① Pääasiassa SiO2:sta ja metallioksideista koostuvia kenosfäärejä voidaan saada lämpövoimalaitosten sähköntuotannon lentotuhkasta. Vaikka senosfäärit ovat halvempia, niillä on huono puhtausaste, laaja hiukkaskokojakauma ja erityisesti hiukkastiheys, joka on yleensä yli 0,6 g/cm3, mikä tekee niistä sopimattomia kelluntamateriaalien valmistukseen syvänmeren sovelluksiin.

② Keinotekoisesti syntetisoidut lasimikropallot, joiden lujuutta, tiheyttä ja muita fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia voidaan säätää muuttamalla prosessiparametreja ja raaka-ainekoostumuksia. Vaikka ne ovat kalliimpia, niillä on laajempi käyttöalue.

Onttojen lasimikropallojen ominaisuudet

Onttojen lasimikropallojen laaja käyttö kiinteissä kelluntamateriaaleissa on erottamaton osa niiden erinomaisia ​​ominaisuuksia.

①Onttoja lasimikropallojaontto sisärakenne, mikä johtaa keveyteen, alhaiseen tiheyteen ja alhaiseen lämmönjohtavuuteen. Tämä ei ainoastaan ​​vähennä merkittävästi komposiittimateriaalien tiheyttä, vaan antaa niille myös erinomaisen lämmöneristyksen, äänieristyksen, sähköeristyksen ja optiset ominaisuudet.

② Ontot lasimikropallot ovat muodoltaan pallomaisia, ja niiden etuna on alhainen huokoisuus (ihanteellinen täyteaine) ja minimaalinen polymeeriabsorptio palloihin, mikä vaikuttaa vain vähän matriisin juoksevuuteen ja viskositeettiin. Nämä ominaisuudet johtavat kohtuulliseen jännitysjakaumaan komposiittimateriaalissa, mikä parantaa sen kovuutta, jäykkyyttä ja mittapysyvyyttä.

③ Ontot lasimikropallot ovat erittäin lujia. Pohjimmiltaan ontot lasimikropallot ovat ohutseinäisiä, suljettuja palloja, joiden kuoren pääkomponentti on lasi, ja niillä on korkea lujuus. Tämä lisää komposiittimateriaalin lujuutta säilyttäen samalla alhaisen tiheyden.

Onttojen lasimikropallojen valmistusmenetelmät
Valmistusmenetelmiä on kolme:
① Jauhemenetelmä. Lasimatriisi jauhetaan ensin, lisätään vaahdotusaine ja sitten nämä pienet hiukkaset johdetaan korkean lämpötilan uunin läpi. Kun hiukkaset pehmenevät tai sulavat, lasin sisällä syntyy kaasua. Kaasun laajentuessa hiukkasista tulee onttoja palloja, jotka sitten kerätään syklonierottimella tai pussisuodattimella.

② Pisaramenetelmä. Tietyssä lämpötilassa matalan sulamispisteen omaavaa ainetta sisältävä liuos sumutuskuivataan tai kuumennetaan korkean lämpötilan pystyuunissa, kuten erittäin emäksisten mikropallojen valmistuksessa.

③ Kuivageelimenetelmä. Tässä menetelmässä käytetään raaka-aineina orgaanisia alkoksideja, ja siihen kuuluu kolme prosessia: kuivageelin valmistus, jauhaminen ja vaahdottaminen korkeassa lämpötilassa. Kaikilla kolmella menetelmällä on tiettyjä haittoja: jauhemenetelmä tuottaa alhaisen helmien muodostumisnopeuden, pisaramenetelmä tuottaa heikon lujuuden omaavia mikropalloja ja kuivageelimenetelmällä on korkeat raaka-ainekustannukset.

Ontto lasimikropallokomposiittimateriaalialusta ja komposiittimenetelmä

Muodostaakseen erittäin lujan kiinteän kelluntamateriaalin, jolla ononttoja lasimikropallojaMatriisimateriaalilla on oltava erinomaiset ominaisuudet, kuten alhainen tiheys, korkea lujuus, alhainen viskositeetti ja hyvä voitelevuus mikropallojen kanssa. Nykyisin käytettyjä matriisimateriaaleja ovat epoksihartsi, polyesterihartsi, fenolihartsi ja silikonihartsi. Näistä epoksihartsi on yleisimmin käytetty varsinaisessa tuotannossa sen korkean lujuuden, alhaisen tiheyden, alhaisen vedenimeytymisen ja alhaisen kovettumiskutistumisen ansiosta. Lasimikropalloja voidaan yhdistää matriisimateriaaleihin muovausprosesseilla, kuten valamalla, tyhjiökyllästyksellä, nesteensiirtomuovauksella, hiukkaspinoamisella ja puristusmuovauksella. On tärkeää korostaa, että mikropallojen ja matriisin välisen rajapinnan parantamiseksi myös mikropallojen pintaa on modifioitava, mikä parantaa komposiittimateriaalin yleistä suorituskykyä.