Введение 9
1 Литературный обзор 11
1.1 Составы стекол для получения стеклянных микрошариков и
микросфер 11
1.2Физико-химические процесс в технологии получения стеклянных
микросфер 14
1.3Основные физико-химические и механические свойства микросфер. 17
1.4 Области применения стеклянных микросфер 20
1.5 Технология получения микросфер и микрошариков 25
2 Методы исследования 33
2.1 Определение физико-механических свойств стеклянных микросфер
(плотность, прочность, теплопроводность) 33
2.2 Определение плавучести микросфер 37
2.3 Определение химических свойств микросфер 39
2.4 Микроскопическое исследование микросфер 40
3 Экспериментальная часть 43
3.1 Характеристика исследуемых микросфер 43
3.2 Экспериментальное получение стеклянных микросфер 45
3.3 Исследование структуры микросфер 48
3.4 Физико-химические и термические свойства стекла используемого
для получения микросфер 52
3.5 Выводы по работе 55
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 57
4.1 Планирование научно-исследовательских работ 57
4.1.1 Структура работ в рамках научного исследования 57
4.1.2 Определение трудоемкость выполнения работ 58
4.1.3 Разработка графика проведения научного исследования 60
4.1.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 63
4.1.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 63
4.1.4.2 Расчет затрат на оборудование для научно -
экспериментальных работ 64
4.1.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы 65
4.1.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые
отчисления) 67
4.1.4.5 Накладные расходы 67
4.1.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 68
4.2 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 69
В настоящее время в связи с интенсивным развитием техники взросли требования к созданию новых легких материалов, способных к длительной эксплуатации в жестких условиях: под действием высоких температур, больших и разнообразных нагрузок, химически активных сред, излучение и т.д. Практически 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 полых стеклянных микросфер.
Полые стеклянные микросферы являются одним из перспективных новых неорганических материалов, которые находят широкое применение в различных областях промышленности в виде добавки или самостоятельного материала.
Основное применение микросфер в качестве добавки это: в нефте - и газодобыче, как важная составляющая в тампонажных растворах, в лакокрасочной промышленности, в композиционных материалах и в машиностроении. Так же микросферы могут использовать как самостоятельный материал для хранения различных веществ, например газов или медикаментов.
Микросферы представляют собой мелкодисперсные, легкосыпучие порошки, состоящие из тонкостенных замкнутых газонаполненных стеклянных оболочек диаметром в несколько десятков микрон.
Благодаря уникальному сочетанию свойств микросфер таких как: сферическая форма, низкая плотность, относительно высокая прочность на всестороннее сжатие, хорошее тепло- и звукоизоляционные, диэлектрические свойства, они являются одним из важнейших наполнителей в полимерных и многих других материалах. Микросферы позволяют не только модифицировать свойства материалов, но и улучшить технологические условия их получения и обеспечивают снижение стоимости.
Проблемой данного исследования является получение микросфер с определенным составом, так как на данный момент существует множество различных составов и имеется технологическая сложность в организации производства.
Актуальность работы заключается в снижении энергетических и материальных затрат на получение стеклянных микросфер, определении возможности контролировать и управлять размерами и свойствами микросфер. Снижение затрат осуществляется за счет использования в качестве исходного сырья вторичного стеклобоя, что позволяет не только экономить сырьевые материалы, используемые для стекловарения, но и решать экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды неиспользуемым стеклобоем. Практическое значение имеет разработка более простого в технологическом плане и менее энергозатратного способа получения микросфер, так как существующие на данный момент способы являются многостадийными.
Целью данной работы является установить возможность получения стеклянных микросфер на основе боя лампового стекла в лабораторных условиях по способу сферолизации в газовом факеле.
Для достижения поставленной цели были поставлены задачи:
1. Определение температурного режима получения стеклянных микросфер путем сферолизации частиц порошка стекла марки СЛ-96 в газовом факеле.
2. Определение основных физико-химических свойств полученных микросфер.
3. Изучение морфологических особенностей и микроструктуры стеклянных микросфер.
4. Сравнительный анализ свойств полученных и промышленных стеклянных микросфер.
