空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力材料中复合应用技术研究

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1、分类号—————————————————————————————————密级UDC研究生学位论文空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力材料中复合应用技术研究研究生姓名刘文栋指导教师姓名戴金辉教授申请学位级别硕士专业名称材料物理与化学论文答辩日期2014年5月26日学位授予日期2014年6月中国海洋大学万方数据空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力材料中复合应用技术研究空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力材料中复合应用技术研究摘要以空心玻璃微珠作为轻质填料制备的高性能固体浮力材料把低密度与高强度有机的结合在一起，使固体浮力材料在海洋领域应用中显

2、示出无可比拟的优越性，目前已经逐渐取代传统浮力材料成为新型海洋特种工程材料。为了进一步降低固体浮力材料的密度，通常在保持材料良好的粘结状态前提下尽可能多的使用空心玻璃微珠，所以空心玻璃微珠的性能是决定浮力材料性能的主要因素之一。虽然市面上空心玻璃微珠种类繁多，其中不乏高性能的微珠，但其密度和粒径都是分布不均匀的，无法制造超低密度的固体浮力材料。本课题针对这种情况，以实验室现有的空心玻璃微珠HGS8000x﹑VS5500和K20为原料，以水为介质，进行了玻璃微珠的浮选工作，同时探究了玻璃微珠与水的比例﹑浮选时间﹑浮选次数对浮选空

3、心玻璃微珠粒径及密度的影响规律。研究结果表明，玻璃微珠的浮选能够有效地清除掉粒径小密度大的微珠，起到减低密度，提高平均粒径的效果；玻璃微珠与水的比例与浮选后空心玻璃微珠密度成正比关系，与平均粒径成反比关系；浮选时间对于浮选空心玻璃微珠的密度及粒径有很大的影响，随着时间的增加，小珠子含量逐渐增加，密度呈逐渐上升趋势，平均粒径随之降低；浮选次数能够进一步降低浮选后微珠的密度，提高平均粒径；通过对玻璃微珠与水的比例﹑浮选时间﹑浮选次数的有效控制可以实现玻璃微珠密度及粒径的可控分选。本文以制备适用于水深4500m的固体浮力材料为目的，

4、选用浮选后平均粒径为27.18μm的HGS8000x玻璃微珠和平均粒径为46.52μm的VS5500玻璃微珠为原料，采用模压法成功制备了两种玻璃微珠复合比例从0-100%之间，密度在30.5809-0.6075g/cm，单轴抗压强度在69.7-84.6MPa之间的固体浮力材料。同时我们还对两种不同粒径玻璃微珠的复合比例对材料密度﹑抗压强度﹑耐静水压性能和吸水率﹑强度保留率及显微结构等性质的影响规律进行了研究和讨论。研究结果表明，由浮选玻璃微珠制备的固体浮力材料在保持原有使用性能不发生大I万方数据空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力

5、材料中复合应用技术研究的改变下，通过不同粒径空心玻璃微珠的复合，使玻璃微珠粒径处于双峰分布状态，可以使复合材料的密度进一步降低，增大材料的净浮力，提高有效载荷；复合材料的实际密度会随VS5500玻璃微珠所占体积分数的增加呈“V”字型变化3趋势，极小值对应的临界体积分数为60%，密度为0.5809g/cm；混合微珠的加入使复合材料的强度偏离理论直线下降趋势，呈曲线下降趋势；当VS5500玻璃微珠所占体积分数低于40%时，复合材料的吸水率始终低于0.4%，相应的复合材料能够承受100MPa以上的静水压力,当VS5500玻璃微珠所占

6、体积分数高于40%时，随VS5500玻璃微珠所占体积分数的增加，复合材料的耐静水压性能逐渐降低；通过调节两种不同粒径玻璃微珠的配比，可以分别制得适用于水深8000-10000米的高性能固体浮力材料。关键词：空心玻璃微珠，浮选，固体浮力材料，密度，压缩强度，耐静水压性能II万方数据空心玻璃微珠的浮选及其在固体浮力材料中复合应用技术研究TheflotationselectionofhollowglassmicrospheresanditsapplicationinsolidbuoyancymaterialsAbstractTheh

7、ighperformancesolidbuoyancymaterialthatusesthehollowglassmicrospheresasfilling-materialcombinesthepropertiesoflowdensityandsuperstrengthtogetherorganicallyandithasincomparablesuperiorityinmarineapplications.Ithasbecomeanewtypeofspecialmarineengineeringmaterialtograd

8、uallyreplacetheconventionalbuoyancymaterial.Inordertoreducethedensityofthesolidbuoyancymaterial,thehollowglassmicrospheresshouldbetakenasm