空心玻璃微珠的浮選及其在固體浮力材料中復合應用技術研究.pdf

1、以空心玻璃微珠作為輕質填料制備的高性能固體浮力材料把低密度與高強度有機的結合在一起,使固體浮力材料在海洋領域應用中顯示出無可比擬的優(yōu)越性,目前已經逐漸取代傳統(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、,無法制造超低密度的固體浮力材料。本課題針對這種情況,以實驗室現(xiàn)有的空心玻璃微珠HGS8000x﹑VS5500和K20為原料,以水為介質,進行了玻璃微珠的浮選工作,同時探究了玻璃微珠與水的比例﹑浮選時間﹑浮選次數(shù)對浮選空心玻璃微珠粒徑及密度的影響規(guī)律。研究結果表明,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系,與平均粒徑成反比關系;浮選時間對于浮

3、選空心玻璃微珠的密度及粒徑有很大的影響,隨著時間的增加,小珠子含量逐漸增加,密度呈逐漸上升趨勢,平均粒徑隨之降低;浮選次數(shù)能夠進一步降低浮選后微珠的密度,提高平均粒徑;通過對玻璃微珠與水的比例﹑浮選時間﹑浮選次數(shù)的有效控制可以實現(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合比例從0-100％之間,密度在0.5809-0.6075 g/cm3,單軸抗壓強度在69.7-84.6MPa之間的固體浮力材料。同時我們還對兩種不同粒徑玻璃微珠的復合比例對材料密度﹑抗壓強度﹑耐靜水壓性能和吸水率﹑強度保留率及顯微結構等性質的影響規(guī)律進行了研究和討論。研究結果表明,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,通過不同粒徑空心玻璃微珠的復合,使玻璃微珠粒徑處于雙

5、峰分布狀態(tài),可以使復合材料的密度進一步降低,增大材料的凈浮力,提高有效載荷;復合材料的實際密度會隨VS5500玻璃微珠所占體積分數(shù)的增加呈“V”字型變化趨勢,極小值對應的臨界體積分數(shù)為60%,密度為0.5809g/cm3;混合微珠的加入使復合材料的強度偏離理論直線下降趨勢,呈曲線下降趨勢;當VS5500玻璃微珠所占體積分數(shù)低于40%時,復合材料的吸水率始終低于0.4%,相應的復合材料能夠承受100MPa以上的靜水壓力,當 VS5500玻