Полые стеклянные микросферы (МС)
Полые стеклянные микросферы представляют собой дисперсные сыпучие порошки, состоящие из отдельных тонкостенных сферических частиц диаметром от 20 до 120 мкм, основная масса которых имеет диаметр от 30 до 60 мкм, получаемые высокотемпературным нагревом измельченного стекла.
Состав стекла и сферическая форма микросфер обеспечивают высокую прочность при сжатии, низкое водопоглощение, малую теплопроводность, высокую химическую стойкость и радиопрозрачность.
Хорошая адгезия микросфер к полимерным связующим позволяет создавать композиты (синтактики) на их основе с уникальным комплексом свойств.
Быстрый рост в области исследований мирового океана в середине прошлого века был одним из основных стимулов для развития производства полых стеклянных микросфер (МС).
Разработчикам транспортных средств глубокого погружения потребовались современные легкие прочные и водостойкие материалы. Композиты на основе микросфер МС могут в значительной степени соответствовать этим требованиям.
В 1960-е годы НПО «Стеклопластик» первым в России разработало технологию производства стеклянных микросфер и освоило их промышленное производство. В настоящее время наша компания является не только производителем широкого спектра МС для различных применений, но и продолжает совершенствовать структуру и технологию их производства.
Технология производства микросфер МС представляет собой сложный физико-химический и гидродинамический процесс, происходящий в процессе формирования полых пузырьков из микрочастиц расплава стекла путем выдувания. Для этого наши ученые разработали специальные тонкодисперсные многокомпонентные стеклянные порошки, способные в расплавленном состоянии образовывать микрочастицы заданного объема. Точная дозировка газообразующего компонента в порошок обеспечивает выдувание расплавленных частиц в микросферы с требуемой толщиной стенки.
Полые стеклянные микросферы представляют собой тонкостенные пузырьки диаметром от 20 до 120 мкм, основная масса которых имеет диаметр от 30 до 60 мкм, и толщиной стенки менее 2 мкм.
Прочность микросфер оценивается по значению гидростатического давления, при котором разрушается не более 10% микросфер. Естественно, что более тяжелые микросферы с более толстыми стенками прочнее.
Состав стекла и почти правильная форма микросфер обеспечивают очень высокую прочность на сжатие, низкое водопоглощение, низкую теплопроводность и высокую химическую стойкость.
Области применения микросфер очень разнообразны:
- Микросферы широко используются в лакокрасочной промышленности, а также в производстве различных герметиков и мастик.
- В нефтяной промышленности добавление микросфер в буровой раствор интенсифицирует процесс бурения и значительно увеличивает жизненный цикл бурового оборудования. Кроме этого, наполнение цементных растворов микросферами позволяет получить безусадочный, теплоизолирующий, быстро твердеющий материал, обеспечивающий надежную связь пласта с обсадными трубами.
- Введение микросфер во взрывчатые вещества значительно увеличивает скорость детонации, что повышает эффективность взрыва.
- Хорошая адгезия стеклянных микросфер к полимерным связующим позволяет создавать композиты низкой плотности с уникальным комплексом свойств. Эти материалы традиционно широко используются для производства плавучих элементов для глубоководных транспортных средств.
- Применение полых стеклянных микросфер в качестве тонкодисперсного наполнителя при производстве SMC и BMC формовочных материалов позволяет снизить плотность композиционного материала с 1,8 г/см3 до 1,3 г/см3 без какого-либо заметного снижения прочностных свойств.
- В последние годы синтаксические композиты широко используются для производства эффективной защиты от воздействия ударной волны. Способность композитов, заполненных полыми стеклянными микросферами, рассеивать энергию ударной волны значительно лучше, чем у всех известных аналогов.
| Наименование показателей | МС-В и МС-В(г) | МС-ВП и МС-ВП-А9* (*микросферы аппретированы γ-аминопропилтриэтоксиланом) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Группа | 1Л | 2Л | 3Л | 1Л | 2Л | 2 | 3 | 4 | 5 |
Истинная плотность (ГОСТ Р 57962-2017), г/см³ | 0,18-0,22 | 0,23-0,27 | 0,28-0,30 | 0,21-0,25 | 0,21-0,25 | 0,26-0,32 | 0,27-0,31 | 0,28-0,32 | 0,37-0,42 |
Прочность на гидростатическое сжатие (10%-ный уровень разрушения), не менее
(по ГОСТ Р 57963-2017), кПа (кгс/см²) | — | — | — | 2942 (30) | 4903 (50) | 5884 (60) | 7845 (80) | 11278 (115) | 14710 (150) |
Коэффициент заполнения объема, не менее
(по ГОСТ Р 57961-2017), % | — | — | — | 55 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
Содержание влаги, не более (по ГОСТ Р 57964-2017), % | — | — | — | 0,5 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
Плавучесть, объемная доля, не менее
(по ГОСТ Р 57961-2017), % | — | — | — | 95 | 97 | 97 | 97 | 97 | 97 |
Содержание аппрета АГМ-9 или А-1100
(по ГОСТ Р 57964-2017), % | — | — | — | 0,10-0,35
для марки МС-ВП-А9 | |||||
НТД | ТУ 6-48-91-92 | ||||||||
