Стеклянные полые микросферы

За последние годы в литературе опубликованы результаты многих работ, посвященных получению полых стеклянных микросфер.

Впервые стеклянные полые микросферы были разработаны американской фирмой «Standard Oil Co.». В предложенном способе получения микросфер было использовано хорошо известное свойство растворов силиката натрия и калия вспениваться при нагреве с резким увеличением объема. Подобное явление наблюдается и для частиц твердых силикатов, если в них предварительно ввести небольшое количество вспенивателя (карбонаты, бикарбонаты, сульфиды, нитраты и т.д.).

В работе описан следующий способ получения микросфер. При высокотемпературной обработке шихты в пламени газовой горелки микрочастицы плавятся и одновременно наполняются изнутри субмикронными газовыми пузырьками, которые при слиянии разрастаются в газовую полость, образуя микросферы. Количество вспенивателя, температура и другие условия процесса подбирают такими, чтобы количество газа в микрочастицах было достаточным для их раздува и в то же время не приводило к разрыву и «схлопыванию» оболочек с превращением их в сплошные микрошарики. Для повышения гидролитической устойчивости полых микросфер к силикатам в процессе приготовления шихты добавляют десенсибилизаторы — оксиды или соли различных металлов.

Из обширного числа систем была найдена лучшая: силикат натрия — борная кислота. При тщательном смешивании компонентов этой системы происходит ряд химических превращений с образованием боросиликата натрия; термическая обработка полученной шихты приводит к образованию натрийборсиликатного стекла в виде тонкостенных полых микросфер. Наилучшим вспенивателем для натрийборсиликатной шихты служит мочевина. Оптимальное содержание ее не превышает 1 мас. %.

В работе приведены также свойства микросфер различных марок, изготавливаемых фирмой «Emerson and Cuming, Inc.», применяемых в основном в судостроении (плавучие материалы для различных глубин погружения):

Воздействие высоких температур — существенный фактор, ограничивающий применение стеклянных полых микросфер и композитов на их основе Для создания жаростойких CBTKM находят применение керамические полые микросферы, полученные из оксидов с более высокой температурой плавления.