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據報道,2月28日我國首次對西北印度洋開展深潛調查。在本次的深潛調查中,“蛟龍”號載人潛水器在西北印度洋開展中國大洋38航次首次下潛。
作為本次深潛調查的主角,“蛟龍”號所采用的固體浮力材料當屬其最大亮點之一。
固體浮力材料的基體樹脂主要包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂等,填充的低密度調節(jié)劑主要為空心球材料。
固體浮力材料中的密度調節(jié)劑為空心球材料,主要分為無機微球和有機微球兩類。無機空心微球主要有玻璃、Al2O3、SiO2、陶瓷、碳、硼酸鹽、粉煤灰漂珠等;有機空心微球有環(huán)氧、酚醛、Saran以及可發(fā)性聚苯乙烯球等。
為了保證固體浮力材料能夠耐受深海的高壓,目前用于深海的高強度固體浮力材料是由高性能空心玻璃微珠填充到高強度環(huán)氧樹脂基體中制備的。
空心玻璃微珠是一種新型無機非金屬球形粉體材料,外觀為白色或灰白色,內含惰性氣體,密度一般為0.1~0.7g/cm3,由直徑10-200μm及其以上的球形薄壁(0.5-2.0μm )玻璃微粒組成。具有重量輕,體積大,導熱系數低,抗壓強度高,分散性、流動性、穩(wěn)定性好的特點,還具有低吸油、絕緣、自潤滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射、無毒等一些普通填充材料不具備的優(yōu)異性能。被譽為“空間時代材料”。
目前應用于工業(yè)化生產空心玻璃微珠的技術主要有固相粉末法、液相霧化法和新型軟化學法。
固相粉末法是將玻璃粉末與發(fā)泡劑混合均勻后經過高溫處理,使玻璃粉末軟化并膨脹發(fā)泡得到空心玻璃微珠。
液相霧化法是將溶液在霧化器中霧化,高溫下水分蒸發(fā)使霧滴發(fā)泡形成空心泡狀結構,泡壁干燥后形成空心玻璃微珠。
固相粉末法為粉體的固相反應,存在原材料粉體顆粒分布不均的問題,導致發(fā)泡不均勻使得產率極低。液相霧化法則可以使產品組分均一,但由于缺少高溫玻璃化反應,使得產品的強度和耐水性較差。
軟化學法結合了固相粉末法和液相霧化法的優(yōu)點,其核心是利用漿液體系經噴霧干燥制備前驅體,然后經過噴燒使前驅體發(fā)泡形成中空微球,該工藝可以方便地調整組分來制備不同性能的空心玻璃微珠。
質量優(yōu)異的空心玻璃微珠有均一的顯微形貌,質量輕,表面光滑,球形度高,強度高。在深海探測、航空航天等方面具有重要的應用前景??招牟A⒅樵诟×Σ牧现械捏w積含量高達60%-70%,是關鍵材料之一,直接影響著浮力材料的最終性能。
所以說,聚氨酯材料在本次深潛調查中的直接應用,在深潛調查的成功展開中扮演著不可或缺的重要角色。據環(huán)球塑化網預測,隨著聚氨酯等材料的優(yōu)化與市場需求的增加,其將在未來社會發(fā)展中更大比例地扮演著更多重要的角色。