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中空玻璃微球/丁腈橡胶-聚氯乙烯复合材料的隔声性能研究

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功能材料 2022年第3期53卷 3199-3205页

作者：赵学雷蔡俊秦铭常崇轩霍志保上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

以丁腈橡胶(NBR)和聚氯乙烯(PVC)为基体材料,中空玻璃微球(HGM)为填料,通过熔融共混法制备了HGM/NBR-PVC复合材料。采用SEM和万能材料试验机对HGM/NBR-PVC的结构形态和力学性能进行测试;利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试,并进一... 详细信息

以丁腈橡胶(NBR)和聚氯乙烯(PVC)为基体材料,中空玻璃微球(HGM)为填料,通过熔融共混法制备了HGM/NBR-PVC复合材料。采用SEM和万能材料试验机对HGM/NBR-PVC的结构形态和力学性能进行测试;利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试,并进一步分析了材料的隔声机理。研究结果表明,HGM的添加能有效提高NBR-PVC复合材料的隔声性能,其添加量和粒径均对复合材料的隔声性能有显著性影响。材料的隔声性能和弹性模量随着HGM含量的增加而提升,添加量为40 g时隔声效果最好;而材料的隔声性能和弹性模量随着HGM粒径的增大均逐渐降低。当HGM添加量为40 g,粒径小于40μm时,复合材料的隔声性能最佳,平均隔声量达31.6 dB。

关键词：中空玻璃微球丁腈橡胶聚氯乙烯隔声性能粒径

中空玻璃微球基多孔复合材料的制备及其隔热阻燃性能的研究

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中空玻璃微球基多孔复合材料的制备及其隔热阻燃性能的研究

作者：牛晔兰州理工大学

学位级别：硕士

气凝胶是一种密度小、导热系数低、孔隙率高、吸附力强的多孔高分子聚合物,作为隔热保温材料广泛应用于建筑领域。然而气凝胶材料存在一定的缺陷:无机气凝胶存在易碎和机械强度低等缺点,有机气凝胶则存在易燃风险,使得气凝胶材料在实际... 详细信息

气凝胶是一种密度小、导热系数低、孔隙率高、吸附力强的多孔高分子聚合物,作为隔热保温材料广泛应用于建筑领域。然而气凝胶材料存在一定的缺陷:无机气凝胶存在易碎和机械强度低等缺点,有机气凝胶则存在易燃风险,使得气凝胶材料在实际应用中具有一定的局限性。因此,在具备优异隔热性能的同时,增强气凝胶的阻燃性能和机械性能成为构筑建筑用气凝胶材料的重要研究方向。中空玻璃微球(HGM)是一种具有空腔结构的球状玻璃基颗粒物,具有导热系数低、价格低廉、机械强度高、环境友好等诸多优点成为构筑新型隔热阻燃气凝胶材料的理想选择。基于此,本论文从提高气凝胶复合材料的机械性能、隔热性能和阻燃性能三个方面入手,通过合理的实验设计,制备了系列新型HGM基气凝胶复合材料,为新型气凝胶材料的设计、制备及其在隔热阻燃领域的应用提供基础实验数据和研究思路。本论文的研究内容主要包括以下三个方面:(1)通过共沉积的方法将氢氧化镁沉积到HGM的表面,再将其添加到壳聚糖(CSA)中,采用冷冻干燥的方法制备出气凝胶复合材料(CSA-HGM-Mg(OH))。C S A-H GM-Mg(OH)气凝胶复合材料具有丰富的大孔结构、良好的机械强度、低的导热系数(0.035 W m K)。此外,CSA-HGM-Mg(OH)气凝胶具有优异的阻燃性能,其热释放速率峰值(p HRR)值为24.12 k W m,极限氧指数(LOI)高达50.8%,并且可以通过垂直燃烧(UL-94)V-0级。(2)采用化学接枝法在HGM表面通过硅烷偶联剂(KH550)接枝聚磷酸铵(HGM-APP)后再将其添加至海藻酸钠中,结合冷冻干燥法制备出气凝胶复合材料(SA-HGM-APP)。SA-HGM-APP气凝胶复合材料的孔隙率高达88.5%,具有优异的机械性能、隔热性能(导热系数为0.035 W m K)和阻燃性能,S A-HGM-AP P气凝胶复合材料峰值热释放速率(p HR R)值显著降低,仅为14.14 k W m。LOI值高达100%,可以通过(UL-94)V-0级。(3)通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)将HGM负载到聚氨酯海绵骨架上,制备了具有阻燃性能的聚氨酯海绵(PU-HGM)。PU-HGM海绵仍然具有弹性并保持了丰富的大孔结构,具有优异的隔热性能。此外,PU-HGM海绵具有良好的热稳定性和阻燃性能,PU-HGM海绵p HRR值为209.35 k W m。HGM的添加显著提高了PU海绵的阻燃性能。

关键词：中空玻璃微球气凝胶机械性能隔热阻燃

中空玻璃微球用于低温液体储罐绝热材料研究进展

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真空与低温 2023年

作者：王玉洋陈叔平史庆智金树峰谭风光吴宗礼兰州理工大学石油化工学院

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料，因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面，综述了这一新材料用于低温液体储... 详细信息

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料，因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面，综述了这一新材料用于低温液体储罐绝热的研究进展，论述了规模化生产应用的可行性。研究表明：固相玻璃粉末法是工业生产中空玻璃微球的主流方法，国内外产品的关键性能已基本一致；中空玻璃微球绝热层表观导热系数可以通过理论计算和实验测量得到；中空玻璃微球在大型储罐应用中优势明显，其在振动沉降、抗压强度、真空维持、吸水率及安全分析等测试实验中表现良好。此领域未来研究方向应为：从生产角度来看，应专注于绝热性能更好的专用产品，从而降低生产成本，同时需注意污染物的控制；从性能提高角度来看，应建立预测绝热层绝热性能的数学模型，并通过调整产品粒径、密度、壁厚以及在表面镀膜等方式削弱换热；从使用角度来看，与其他绝热方式结合，进一步提高性能或拓宽应用场景，并尽早开展实验及示范应用，推动我国低温液体产业链发展。

关键词：低温液体绝热材料中空玻璃微球表观导热系数真空实现及维持

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中空玻璃微球用于低温液体储罐绝热研究进展

真空与低温 2023年第3期29卷 282-293页

作者：王玉洋陈叔平史庆智金树峰谭风光吴宗礼兰州理工大学石油化工学院兰州730050

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料,因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面,综述了这一新材料用于低温液体储罐... 详细信息

中空玻璃微球作为一种新型绝热材料,因其绝热性能好、不沉降、维护成本低等优点被认为可以替代珠光砂应用于低温液体储罐。从生产工艺、产品性能、导热机理、应用优势、工程实例、未来发展方向等方面,综述了这一新材料用于低温液体储罐绝热的研究进展,论述了规模化生产应用的可行性。

关键词：低温液体绝热材料中空玻璃微球表观导热系数真空实现及维持

基于噪声控制的中空玻璃微球复合材料制备及其隔声性能的研究

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基于噪声控制的中空玻璃微球复合材料制备及其隔声性能的研究

作者：赵学雷上海海洋大学

学位级别：硕士

现代社会中噪声污染问题日益严峻,不仅对日常生产经营、设备建筑等产生影响,而且长期处于噪声环境中也会影响人们的身心健康诱发疾病,因此对噪声进行有效的控制和治理已经成为亟待解决的重大问题。隔声技术是控制噪声污染的重要且有效... 详细信息

现代社会中噪声污染问题日益严峻,不仅对日常生产经营、设备建筑等产生影响,而且长期处于噪声环境中也会影响人们的身心健康诱发疾病,因此对噪声进行有效的控制和治理已经成为亟待解决的重大问题。隔声技术是控制噪声污染的重要且有效的一种手段,隔声材料是隔声降噪技术中最主要的组成部分,但是传统的隔声材料往往具有质量重、密度高、加工难度大、成本高等不足和缺陷,且隔声性能受到“质量定律”的制约,使其使用范围受到极大的限制。实际工程应用中通常采用提高材料的重量和面密度来提高隔声量,但是受限于“质量定律”的制约隔声性能提升十分有限。因此为了获得轻量化、隔声性能更好的材料,通常采用无机/有机填料粒子改性高分子材料的方法来提升隔声性能,不仅能实现轻量化的目标,而且隔声性能也会得到一定程度的提升。但是普通填料粒子大都是通过增加复合材料声阻抗不匹配现象或者提升复合材料的阻尼性能来改善其隔声性能,填料本身并未利用自身结构或特性实现对声能的有效削减,因此对复合材料隔声性能的提升有限。中空玻璃微球(HGM)作为一种具有空腔结构、质量轻、强度高、流动性好等诸多优良特性的无机材料,被广泛用于保温、隔热等材料的研发和制备,其特殊的中空结构能够实现对声能的有效削减,更大程度的提升材料的隔声性能,因此在隔声降噪领域的应用有着一定的研究价值。然而将HGM应用于高分子材料中,以提高其隔声性能的研究却鲜有报道。为此本论文以传统高分子材料为基质,HGM为填料粒子进行改性制备隔声材料,制备出的新型高分子复合隔声材料,不仅实现了更为轻量化、隔声更为高效化的目标,而且能在一定程度上打破“质量定律”对隔声量的制约。首先(第2章),以橡塑(NBR-PVC)为基体材料,HGM为填料粒子制备了HGM/NBR-PVC复合隔声材料,同时研究了HGM的添加量和粒径对复合材料隔声性能以及力学性能的影响。结果表明,随着HGM添加量的增多复合材料的隔声性能得到提升,尤其是低频段的隔声性能提升较为明显,但力学性能有所降低,当添加量为40 g时隔声性能最佳,超过此最佳添加量时隔声性能反而会降低;在此基础上在NBR-PVC材料中加入不同粒径范围的HGM,研究HGM的粒径对复合材料隔声性能的影响。结果表明,随着HGM粒径的增加复合材料的隔声性能逐渐下降,力学性能却有所提高,当粒径范围为≤40μm时材料的隔声性能最佳,平均隔声量达32.9 dB。其次(第3章),在第2章中的结果说明HGM特殊的中空结构虽然能够有效提高低频段的隔声性能,但是此时隔声量仍处于较低水平。为了进一步提高复合材料在低频段的隔声性能,本章利用全水发泡工艺制备了聚氨酯泡沫(PUF)材料,并在其中加入HGM制备了一种HGM/PUF复合发泡材料。其中PUF自身所具有的泡孔结构能够与HGM的空腔起到协同加强的作用,加大对声能的损耗进,能够进一步提高低频段的隔声性能。通过对配方中聚醚和多元醇种类的调控,筛选出隔声性能最佳的聚醚、多元醇组合配方工艺。结果表明,当使用型号为NJ-6207的多元醇和型号为NJ-305的聚醚时,制备出的PUF隔声性能最佳;在此基础上以HGM为填料粒子,制备了HGM/PUF复合发泡隔声材料,研究了HGM添加量对发泡材料泡孔结构、力学性能及隔声性能的影响。结果表明,随着HGM添加量的增多,复合材料的隔声性能以及力学性能在20 g时达到最佳,此时平均隔声量高达46.2 dB,抗压强度为1.1MPa,随后又呈逐渐降低的趋势,另外HGM的加入能够改善发泡材料的泡孔结构,使泡孔尺寸大小分布更均匀,同样在20 g含量时泡孔均匀度最佳;最后在发泡材料中添加筛分后不同粒径范围的HGM,测试结果表明,随着粒径范围的增大,隔声量呈先降后升的趋势,在粒径范围为63-85μm时隔声效果最佳,此时隔声量达43.6 dB;力学性能则呈先升后将的趋势,粒径范围在40-63μm时最佳,此时压缩强度为0.89 MPa,压缩模量为27.5 MPa,较添加未筛分HGM时复合材料的隔声性能以及力学性能均有所降低。综上所述,本论文以HGM为填料粒子制备了轻质、高效的复合隔声材料,实现了在低频、中频、高频段隔声性能都有所提高的目的,同时能在一定程度上打破“质量定律”对隔声性能的制约,为新型轻质高效隔声材料的研发提供一定的参考价值。

关键词：丁腈橡胶聚氯乙烯中空玻璃微球聚氨酯发泡隔声材料

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中空玻璃微球在硅橡胶包覆层中的应用

火炸药学报 2010年第1期33卷 60-63页

作者：詹惠安郑邯勇赵文忠王永昌邯郸净化设备研究所河北邯郸056027

研究了中空玻璃微球对硅橡胶包覆层材料的密度、工艺性能、力学性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,中空玻璃微球能显著降低材料的密度,但对胶料的工艺性能影响较大。表面处理不仅可以减小中空玻璃微球对胶料黏度的影响,而且能够提高对... 详细信息

研究了中空玻璃微球对硅橡胶包覆层材料的密度、工艺性能、力学性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,中空玻璃微球能显著降低材料的密度,但对胶料的工艺性能影响较大。表面处理不仅可以减小中空玻璃微球对胶料黏度的影响,而且能够提高对硫化胶的补强能力。单独使用时,中空玻璃微球可使包覆层材料的烧蚀率不断提高;但加入10 g气相白炭黑后,随中空玻璃微球的增加,材料的烧蚀率先升后降,变化显著。

关键词：应用化学中空玻璃微球包覆层工艺性能力学性能烧蚀率

水热法制备高反射率TiO_(2)壳层中空玻璃微球

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复合材料学报 2021年第10期38卷 3504-3511页

作者：杨威周广伟王琨程珏张军营全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

以钛酸四丁酯、盐酸、去离子水、中空玻璃微球(HGM)为原料,乙醇为溶剂,采用水热合成法制备了高反射率的锐钛矿型TiO_(2)壳层HGM(HGM@TiO_(2))。采用SEM、EDS、FTIR、XRD、UV-VIS-NIR、导热系数仪研究了钛酸四丁酯用量对微球的表面形貌... 详细信息

以钛酸四丁酯、盐酸、去离子水、中空玻璃微球(HGM)为原料,乙醇为溶剂,采用水热合成法制备了高反射率的锐钛矿型TiO_(2)壳层HGM(HGM@TiO_(2))。采用SEM、EDS、FTIR、XRD、UV-VIS-NIR、导热系数仪研究了钛酸四丁酯用量对微球的表面形貌、表面化学成分、物相结构、反射性能、导热系数的影响。结果表明:锐钛矿型TiO_(2)成功包覆于HGM表面,包覆形貌完整且均匀,并且包覆层厚度随着钛源用量的增加而变厚;与原始HGM相比,HGM@TiO_(2)的导热系数有小幅上升,最大上升幅度仅为0.007 W/(m·K),证明TiO_(2)的包覆对HGM的隔热性能的影响不大;包覆后的HGM的光谱反射率在可见光波段和近红外波段的反射率得到大幅提升,最大提升幅度为13%,HGM@TiO_(2)的最高反射率达到90%以上。

关键词：中空玻璃微球水热法 TiO_(2)包覆锐钛矿型反射率

中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡/硅树脂多相复合材料的导热及力学性能研究

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化工新型材料 2018年第4期46卷 55-58页

作者：王亮盛维琛张侃朱脉勇李松军江苏大学材料科学与工程学院高分子材料研究所镇江212013

以中空玻璃微球、碳酸钙和玻璃纤维毡为原料,采用模压成型的方法制得中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡复合材料。用稳态法测试复合材料的热导率。通过一系列静态压缩、拉伸和弯曲实验,研究了中空玻璃微球填充量对复合材料强度的影响,并... 详细信息

以中空玻璃微球、碳酸钙和玻璃纤维毡为原料,采用模压成型的方法制得中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡复合材料。用稳态法测试复合材料的热导率。通过一系列静态压缩、拉伸和弯曲实验,研究了中空玻璃微球填充量对复合材料强度的影响,并分析了影响原因。研究结果表明:在添加5.0%(wt,质量分数,下同)中空玻璃微球和40.0%碳酸钙条件下,制得的复合材料的密度达到1.434g/cm3,热导率达到0.145W/(m·℃),拉伸强度达到17.10MPa、弯曲强度达到2.33MPa、压缩强度达到87.28MPa。碳酸钙填充量越多,复合材料密度越大,热导率越大,力学性能也增强。

关键词：模压成型中空玻璃微球碳酸钙玻璃纤维毡硅树脂热导率力学性能

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中空玻璃微球在抗压乳化炸药中的研究

火工品 2020年第5期 48-51,I0004页

作者：张续吴红波朱可可高郁凯安徽理工大学化学工程学院安徽淮南2232001 中华人民解放军31260部队福建福清350300

为了探究中空玻璃微球和化学敏化两种敏化方式制得乳化炸药的抗静压性能,将制备的乳化炸药在0.4MPa的压力条件下分别放置2h、4h。通过显微镜采集乳化炸药实验前后的微观结构图像,利用Image J软件分析微观结构的参数。结果表明:在静压作... 详细信息

为了探究中空玻璃微球和化学敏化两种敏化方式制得乳化炸药的抗静压性能,将制备的乳化炸药在0.4MPa的压力条件下分别放置2h、4h。通过显微镜采集乳化炸药实验前后的微观结构图像,利用Image J软件分析微观结构的参数。结果表明:在静压作用2h、4h下,化学敏化制备的乳化炸药微观结构平均直径分别增长1.5倍和2.5倍,气泡结构失去热点效应作用,而中空玻璃微球敏化的乳化炸药具备更好的抗静压作用,能够满足直径在0~100μm内微粒占比在75%以上的需求,可为正常爆轰提供条件。

关键词：乳化炸药中空玻璃微球微观结构图像分析 Image软件