В связи с интенсивным развитием инновационного подхода в бизнесе, возросли требования к созданию новых композиционных материалов, способных к длительной эксплуатации в жестких условиях - под действием высоких температур, больших и разнообразных механических нагрузок, химически активных сред, излучений и получения нового уникального физико-химического и потребительского качества конечного продукта.

Любая техническая проблема, где требуется снижение веса при низкой теплопроводности, высокой прочности и экономии объема, повышенной устойчивости к эрозии и агрессивным средам может быть решена с применением микросфер алюмосиликатных.

Нефтегазовая промышленность: добавка микросфер к буровым растворам не только интенсифицирует процесс бурения скважин, но и существенно увеличивает срок службы бурового оборудования. Кроме этого, наполнение цементных растворов микросферами позволяет получить безусадочный, теплоизолирующий, быстро твердеющий материал, обеспечивающий надежную связь пласта с обсадными трубами

Огнеупорная промышленность: производство легковесов, шамотные изделия

Строительство: сверхлегкие бетоны, сухие строительные смеси, известковые растворы, жидкие растворы, цементы, "тёплая" штукатурка, термобарьерные и антиконденсатные покрытия, ремонтные шпатлевки, грунтовки, изоляционные кровельные покрытия и звукозащитные материалы

Керамика: огнеупорные материалы, легкие огнеупоры , покрытия, изоляционные материалы,
абразивные высокопористые материалы

Пластмассы: нейлоновые, полиэтиленовые, полипропиленовые и др. материалы различных плотностей, синтактические пены

Машиностроение: композиты, автомобильные и мото- шины, бамперы и приборные панели, комплектующие РТИ, звукозащитные материалы

Химическая промышленность: дробильные материалы, пеногасители, катализаторы

Плавсредства, спортивный инвентарь, подошвы для обуви.

В настоящее время становится достаточно распространенным применение нетрадиционных в области строительства теплоизолирующих материалов.

Как правило, подобные материалы являются композицией полых стеклянных или керамических микросфер диаметром до нескольких микрон и акриловых смол. Акриловые смолы - это, в данном случае, связующее вещество. Основным теплоизолятором можно считать стеклянные или керамические микросферы. Такой теплоизолирующий материал при очень малой толщине (от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров) обладает высокими теплоизолирующими качествами, хорошей адгезией и прочностью.

Термопластичный состав для разметки дорог

Применяется для разметки автомобильных дорог и аэродромов с асфальтовым или асфальтобетонным покрытием. Использование термопластичного состава для разметки дорог позволяет повысить морозостойкость, трещиностойкость и солестойкость покрытий за счет введения в композицию состава полиэфирной смолы на основе диметил- или полиэтилентерефтолата, этиленгликоля и фталиевого ангидрида, полиэфирной смолы на основе адипиновой смолы и этиленгликоля, двуокиси титана, трансформаторного масла, кварцевого песка, алюмосиликатных полых микросфер размером частиц 80-100 мкм.

Состав для защиты поверхности от налипания сварочных брызг

В качестве защитного покрытия используется состав, главным компонентом которого являются полые алюмосиликатные микросферы. Состав включает следующие компоненты: алюмосиликатные полые микросферы, крахмал, воду. Защитное покрытие на основе микросфер обладает улучшенными технологическими характеристиками, позволяющими использовать его для защиты различно расположенных поверхностей (вертикальные, потолочные и горизонтальные) и достаточно простым способом снимает его с изделий после проведения процесса сварки. Состав может быть использован в машиностроении и котлостроении, при изготовлении стальных конструкций сложных форм сварочным способом.

Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона

В качестве заполнителя легкого бетона применяются алюмосиликатные полые микросферы (известный состав легкого бетона, который изготовляется с использованием цемента и полых микросфер (патент RU N°2154619 Cl, "Лeгкий бетон", C04B38/08, 20.08.2000). Легкий бетон на основе микросферы обладает улучшенными технологическими характеристиками: повышенной прочностью при уменьшении объемной массы. Сырьевая смесь для приготовления легкого бетона содержит алюмосиликатные полые микросферы, глиноземистый цемент и каолин. По сравнению с известными легкими бетонами, бетон на основе микросфер в 1,2 раза легче и в 3 раза прочнее. Разработанный легкий бетон может использоваться для футеровки промышленных печей, работающих при температурах до 1200°С

Ячеистый бетон

Ячеистые бетоны, приготовленные с использованием микросфер, могут быть применены для производства теплоизоляционных плит, имеющих намного большую прочность в сравнении с другими плитными утеплительными материалами (плиты из минеральных волокон, плиты из пенопластов или полиуретанов)! Использование микросфер в производстве теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных ячеистобетонных изделий даёт возможность повышения их прочности при сохранении плотности, и, соответственно, получения прочных изделий с пониженной плотностью, что в конечном итоге приводит к улучшению теплотехнических характеристик изделия (патент CELLULAR CONCRETE WO

/2006/121419

20061116).

В зависимости от вида ячеистого бетона, а соответственно и от толщины стенки между воздушными порами, микросферические частички либо находятся внутри плотной матрицы стенки воздушных пор бетона, либо частично выходят в сами воздушные поры, значительно увеличивая таким образом площадь внутренней поверхности воздушной поры, которая в свою очередь более эффективно задерживает тепловой поток.

Отличные тепло- и звукоизолирующие качества ячеистого бетона аналогичны по параметрам существующим плитным изоляционным материалам. При этом, в отличие от большинства традиционных изоляционных материалов он обеспечивает:

- возможность обустройства «дышaщиx» однослойных стен (хорошая паропроницаемость);

- уменьшение стоимости строительства за счет уменьшения толщины стены до необходимой конструкционно-несущей толщины и уменьшения нагрузки на фундамент;

- уменьшение стоимости строительства за счет отсутствия сложных технологических операций по обустройству дополнительной теплоизоляции, а также сокращения сроков строительства;

- универсальность - возможность применения как для внутренних, так и для внешних работ, устройства теплозвукоизоляции полов и перекрытий;

- технологичность - высокая прочность в сравнении c существующими теплоизоляционными материалами (волоконные, вспученные пластики).

Наполненные и армированные материалы

Полиацетали с наполнителями волокнистого типа, например со стеклянными микросферами, отличаются повышенным по сравнению с основным материалом модулем упругости, а также меньшей и практически независимой от направления литья усадкой. Поэтому они служат для изготовления жестких формованных деталей со стабильными размерами. Появился ряд продуктов с минеральными наполнителями для изготовления деталей с повышенной стабильностью размеров. В качестве наполнителей используются рубленное стекловолокно, тальк, мел или волластонит с необработанной и покрытой поверхностью для улучшения сшиваемости.
Композиции со стекловолокнистым наполнителем содержат от 10 до 40% стекловолокна, иногда применяются смеси стекловолокно - микросферы. Это позволяет повысить прочность при разрыве путем применения стекловолокна со специально разработанными аппретами или соответствующих химических связующих. Это в одинаковой мере касается гомо- и сополимеров.

Новые полимерные материалы

Жесткость однородных полимерных материалов можно повысить введением наполнителя. Исследования показали, что наполнитель значительно повышает модуль упругости материала. Повышение вибропоглащающих свойств можно получить, вводя в полимер анизогеометрические наполнители, т. е. наполнители слоистой или чешуйчатой (несферической) формы. Кроме того, два наполнителя (особенно микросферы порофорные), введенные в связующее в определенной пропорции, вместе дают больший демпфирирующий эффект, чем каждый в отдельности.
Анализ источников литературы привел к разработке виброгасящей тиксотропной полимерной композиции "Орион-65", состоящей из сополимера эпоксидной и полиуретановой смол (их релаксационные максимумы расположены на разных участках шкалы температур) и смеси наполнителей - чешуйчатого нитрида бора и стеклянных микросфер, подобрана ее оптимальная толщина. Эта композиция использована для приклейки электрических элементов на многослойные печатные платы и их герметизации в ФПУ, что позволило обеспечить виброзащиту в требуемом (5-2000 Гц) диапазоне частот.

Синтактный пенопласт

В процессе формования часто бывает необходимо заполнить небольшие впадины и труднодоступные пространства. Сплошной стеклопластик достаточно тяжел (объемная масса составляет 1,5 г/см3) и дорог. Обычные шпаклевки на основе смол дешевле, но тяжелее (объемная масса 2,0 г/см3). Кроме того, и стеклопластик и шпаклевки, взятые в достаточно больших объемах, обладают резко выраженными экзотермическими свойствами, т. е. вскоре после отверждения они становятся горячими. Возникающие термические напряжения могут вызвать интенсивное растрескивание, а также повредить прилегающие участки стеклопластиковой конструкции.

Синтактный пенопласт представляет собой шпаклевку на основе смолы с легковесным наполнителем. Обычно это микросферы из фенолформальдегидной смолы, стеклянные эккосферы и т. п. Применяют гранулы пенополистирола с эпоксидной смолой. Можно использовать и такие легкие материалы, как вермикулит, пемзу, диатомит, древесные опилки, однако пористые материалы впитывают смолу и превращаются в тяжелые и дорогие.

Для обеспечения легкости и экономии средств они должны быть гранулированными. Крупные гранулы приводят к получению тяжелой шпаклевки. Мелкие гранулы облегчают массу используемой для заполнения смолы. Решающую роль играет точность соблюдения пропорции в процессе смешения.
При избытке смолы шпаклевка делается жидкой и тяжелой, при недостатке - сухой и нелипкой.

По сравнению с другими пенопластами синтактные пенопласты являются относительно тяжелыми (объемная масса 0,3-0,4 г/см3 случае использования микросфер из фенолформальдегидной смолы), но они очень удобны в обращении, могут быть быстро приготовлены и легко принимают необходимую форму, поскольку прямо наносятся на нужное место. Для заполнения больших объемов целесообразнее использовать легкий и дешевый вспениваемый в изделии полиуретан.

Синтактный пенопласт нередко используют для заделки скошенных кромок заполнителя трехслойной формованной конструкции, особенно криволинейного профиля. Прочность на сжатие этого материала обычно высока, и он может быть применен для изготовления вкладышей, которые вставляются в трехслойную конструкцию после ее изготовления.

Высокопористые шлифовальные круги с закрытой структурой

Разработан и успешно внедряется в промышленность принципиально новый вид абразивного инструмента - высокопористые шлифовальные круги закрытой структуры повышенной производительности и с широким спектром технологических свойств при рабочих скоростях до 120 м/с.

В авиамоделизме при склейке несущих конструкций фюзеляжа в смолу добавляют микросферу - она сильно уменьшает массу эпоксидной смолы не уменьшая ее прочности на разрыв.

Статья составлена с использованием материалов с www.uralstroyinfo.ru