Полые стеклянные микросферы (МС)
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 20-160 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.
