жаңалықтар

Қуыс шыны микросфераларжәне олардың композиттік материалдары

Терең теңізде қолдануға арналған жоғары беріктіктегі қатты қалқымалы материалдар, әдетте, қалқымалылықты реттейтін орталардан (қуыс микросфералар) және жоғары беріктіктегі шайыр композиттерінен тұрады. Халықаралық деңгейде бұл материалдардың тығыздығы 0,4–0,6 г/см³ және сығымдау беріктігі 40–100 МПа құрайды және әртүрлі терең теңіз жабдықтарында кеңінен қолданылады. Қуыс микросфералар - газбен толтырылған арнайы құрылымдық материалдар. Материалдық құрамына байланысты олар негізінен органикалық композиттік микросфералар және бейорганикалық композиттік микросфералар болып бөлінеді. Органикалық композиттік микросфералар бойынша зерттеулер белсендірек жүргізілуде, онда полистирол қуыс микросфералар және полиметилметакрилат қуыс микросфералары туралы есептер бар. Бейорганикалық микросфераларды дайындау үшін қолданылатын материалдарға негізінен шыны, керамика, бораттар, көміртек және ұшатын күл ценосфералары жатады.

Қуыс шыны микросфералары: анықтамасы және жіктелуі

Қуыс шыны микросфералар - ұсақ бөлшектердің мөлшері, сфералық пішіні, жеңіл салмағы, дыбыс оқшаулауы, жылу оқшаулауы, тозуға төзімділігі және жоғары температураға төзімділігі сияқты тамаша қасиеттері бар бейорганикалық металл емес сфералық микроұнтақ материалының жаңа түрі. Қуыс шыны микросфералар аэроғарыш материалдарында, сутегі сақтау материалдарында, қатты қалқымалы материалдарда, жылу оқшаулағыш материалдарда, құрылыс материалдарында, бояулар мен жабындарда кеңінен қолданылды. Олар әдетте екі санатқа бөлінеді:

1 Негізінен SiO2 және металл оксидтерінен тұратын ценосфераларды жылу электр станцияларында электр энергиясын өндіру кезінде пайда болатын ұшатын күлден алуға болады. Ценосфералар арзанырақ болғанымен, олардың тазалығы нашар, бөлшектердің мөлшері кең таралған және атап айтқанда, бөлшектердің тығыздығы әдетте 0,6 г/см3-тен асады, бұл оларды терең теңізде қолдануға арналған қалқымалы материалдарды дайындауға жарамсыз етеді.

2 Жасанды түрде синтезделген шыны микросфералары, олардың беріктігі, тығыздығы және басқа да физика-химиялық қасиеттерін процесс параметрлері мен шикізат құрамдарын реттеу арқылы басқаруға болады. Қымбатырақ болғанымен, олардың қолданылу аясы кеңірек.

Қуыс шыны микросфералардың сипаттамалары

Қуыс шыны микросфералардың қатты қалқымалы материалдарда кеңінен қолданылуы олардың тамаша сипаттамаларымен ажырамас байланысты.

①Қуыс шыны микросфераларқуыс ішкі құрылымға ие, бұл жеңіл салмаққа, төмен тығыздыққа және төмен жылу өткізгіштікке әкеледі. Бұл композиттік материалдардың тығыздығын айтарлықтай төмендетіп қана қоймай, сонымен қатар оларға тамаша жылу оқшаулау, дыбыс оқшаулау, электр оқшаулау және оптикалық қасиеттер береді.

2 Қуыс шыны микросфералар сфералық пішінді, төмен кеуектілік (идеалды толтырғыш) және сфералармен полимердің минималды сіңуінің артықшылықтарына ие, сондықтан матрицаның ағындылығы мен тұтқырлығына аз әсер етеді. Бұл сипаттамалар композиттік материалда кернеудің тиімді таралуына әкеледі, осылайша оның қаттылығын, қаттылығын және өлшемдік тұрақтылығын жақсартады.

③ Қуыс шыны микросфералардың беріктігі жоғары. Негізінен, қуыс шыны микросфералар жұқа қабырғалы, тығыздалған шарлар болып табылады, олар қабықтың негізгі компоненті ретінде әйнек болып табылады және жоғары беріктік көрсетеді. Бұл композиттік материалдың беріктігін арттырады, сонымен бірге төмен тығыздықты сақтайды.

Қуыс шыны микросфераларды дайындау әдістері
Дайындаудың үш негізгі әдісі бар:
1 Ұнтақ әдісі. Алдымен шыны матрица ұнтақталады, көбік түзетін агент қосылады, содан кейін бұл ұсақ бөлшектер жоғары температуралы пештен өткізіледі. Бөлшектер жұмсарған немесе балқыған кезде, шынының ішінде газ пайда болады. Газ кеңейген сайын бөлшектер қуыс шарларға айналады, содан кейін олар циклон сепараторы немесе қапшық сүзгісі арқылы жиналады.

2 Тамшылатып өңдеу әдісі. Белгілі бір температурада балқу температурасы төмен зат бар ерітінді жоғары сілтілі микросфераларды дайындаудағыдай жоғары температуралы тік пеште шашыратып кептіріледі немесе қыздырылады.

③ Құрғақ гель әдісі. Бұл әдіс шикізат ретінде органикалық алкоксидтерді пайдаланады және үш процесті қамтиды: құрғақ гельді дайындау, ұнтақтау және жоғары температурада көбіктену. Үш әдістің де белгілі бір кемшіліктері бар: ұнтақ әдісі төмен түйіршіктердің түзілу жылдамдығын қамтамасыз етеді, тамшы әдісі нашар беріктікке ие микросфералар түзеді, ал құрғақ гель әдісі жоғары шикізат шығындарына ие.

Қуыс шыны микросфера композиттік материалының субстраты және композиттік әдісі

Жоғары беріктікке ие қатты қалқымалы материалды қалыптастыру үшінқуыс шыны микросфералар, матрицалық материал төмен тығыздық, жоғары беріктік, төмен тұтқырлық және микросфералармен жақсы майлау сияқты тамаша қасиеттерге ие болуы керек. Қазіргі уақытта қолданылып жүрген матрицалық материалдарға эпоксидті шайыр, полиэфирлі шайыр, фенолдық шайыр және силикон шайыры жатады. Олардың ішінде эпоксидті шайыр жоғары беріктігі, төмен тығыздығы, төмен су сіңіруі және төмен қатаюына байланысты нақты өндірісте ең кеңінен қолданылады. Шыны микросфераларды құю, вакуумдық сіңдіру, сұйықтықты тасымалдау, бөлшектерді қабаттастыру және қысу арқылы қалыптау сияқты қалыптау процестері арқылы матрицалық материалдармен композициялауға болады. Микросфералар мен матрица арасындағы беткі қабат жағдайын жақсарту үшін микросфералардың бетін де өзгерту қажет екенін, осылайша композиттік материалдың жалпы өнімділігін жақсарту керектігін атап өткен жөн.