空心玻璃微珠的浮選及其在固體浮力材料中復(fù)合應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、以空心玻璃微珠作為輕質(zhì)填料制備的高性能固體浮力材料把低密度與高強(qiáng)度有機(jī)的結(jié)合在一起,使固體浮力材料在海洋領(lǐng)域應(yīng)用中顯示出無(wú)可比擬的優(yōu)越性,目前已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)浮力材料成為新型海洋特種工程材料。為了進(jìn)一步降低固體浮力材料的密度,通常在保持材料良好的粘結(jié)狀態(tài)前提下盡可能多的使用空心玻璃微珠,所以空心玻璃微珠的性能是決定浮力材料性能的主要因素之一。
　　雖然市面上空心玻璃微珠種類(lèi)繁多,其中不乏高性能的微珠,但其密度和粒徑都是分布不均勻的

2、,無(wú)法制造超低密度的固體浮力材料。本課題針對(duì)這種情況,以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的空心玻璃微珠HGS8000x﹑VS5500和K20為原料,以水為介質(zhì),進(jìn)行了玻璃微珠的浮選工作,同時(shí)探究了玻璃微珠與水的比例﹑浮選時(shí)間﹑浮選次數(shù)對(duì)浮選空心玻璃微珠粒徑及密度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,玻璃微珠的浮選能夠有效地清除掉粒徑小密度大的微珠,起到減低密度,提高平均粒徑的效果;玻璃微珠與水的比例與浮選后空心玻璃微珠密度成正比關(guān)系,與平均粒徑成反比關(guān)系;浮選時(shí)間對(duì)于浮

3、選空心玻璃微珠的密度及粒徑有很大的影響,隨著時(shí)間的增加,小珠子含量逐漸增加,密度呈逐漸上升趨勢(shì),平均粒徑隨之降低;浮選次數(shù)能夠進(jìn)一步降低浮選后微珠的密度,提高平均粒徑;通過(guò)對(duì)玻璃微珠與水的比例﹑浮選時(shí)間﹑浮選次數(shù)的有效控制可以實(shí)現(xiàn)玻璃微珠密度及粒徑的可控分選。
　　本文以制備適用于水深4500 m的固體浮力材料為目的,選用浮選后平均粒徑為27.18μm的HGS8000x玻璃微珠和平均粒徑為46.52μm的VS5500玻璃微珠為原料

4、,采用模壓法成功制備了兩種玻璃微珠復(fù)合比例從0-100％之間,密度在0.5809-0.6075 g/cm3,單軸抗壓強(qiáng)度在69.7-84.6MPa之間的固體浮力材料。同時(shí)我們還對(duì)兩種不同粒徑玻璃微珠的復(fù)合比例對(duì)材料密度﹑抗壓強(qiáng)度﹑耐靜水壓性能和吸水率﹑強(qiáng)度保留率及顯微結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的影響規(guī)律進(jìn)行了研究和討論。研究結(jié)果表明,由浮選玻璃微珠制備的固體浮力材料在保持原有使用性能不發(fā)生大的改變下,通過(guò)不同粒徑空心玻璃微珠的復(fù)合,使玻璃微珠粒徑處于雙

5、峰分布狀態(tài),可以使復(fù)合材料的密度進(jìn)一步降低,增大材料的凈浮力,提高有效載荷;復(fù)合材料的實(shí)際密度會(huì)隨VS5500玻璃微珠所占體積分?jǐn)?shù)的增加呈“V”字型變化趨勢(shì),極小值對(duì)應(yīng)的臨界體積分?jǐn)?shù)為60%,密度為0.5809g/cm3;混合微珠的加入使復(fù)合材料的強(qiáng)度偏離理論直線下降趨勢(shì),呈曲線下降趨勢(shì);當(dāng)VS5500玻璃微珠所占體積分?jǐn)?shù)低于40%時(shí),復(fù)合材料的吸水率始終低于0.4%,相應(yīng)的復(fù)合材料能夠承受100MPa以上的靜水壓力,當(dāng) VS5500玻