通過(guò)粒徑與真密度檢測(cè)評(píng)價(jià)空心玻璃微珠抗壓強(qiáng)度

空心玻璃微珠（HGM）是一種無(wú)機(jī)非金屬材料，以其耐磨、耐腐蝕、防輻射、低吸水率和化學(xué)穩(wěn)定性等特性，在建材、橡膠、涂料、航海和航天等多個(gè)領(lǐng)域中作為填充劑被廣泛應(yīng)用。其抗壓強(qiáng)度作為關(guān)鍵性能指標(biāo)，對(duì)應(yīng)用和產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響。

根據(jù)Paul W. Bratt等人提出HGM理論破裂強(qiáng)度公式：

HGM的抗壓強(qiáng)度受其壁厚、外徑和組分影響。HGM粉體由不同粒度顆粒構(gòu)成，需綜合考慮粒度及其分布。而直接測(cè)量HGM的壁厚是一項(xiàng)非常耗時(shí)的工作，但通過(guò)真密度儀來(lái)評(píng)估其厚度將會(huì)更為容易。精確測(cè)量和分析HGM的粒徑分布和密度有助于了解其在不同應(yīng)用中的性能表現(xiàn)，優(yōu)化填充量和加入方式，提升復(fù)合材料性能和穩(wěn)定性。

原理和設(shè)備

Bettersize2600激光粒度分析儀采用Mie理論，通過(guò)測(cè)量顆粒對(duì)激光的衍射角度和強(qiáng)度，迅速獲取顆粒的粒徑及分布信息，測(cè)試速度快，僅需1分鐘即可輸出數(shù)據(jù)結(jié)果。

BetterPyc380多功能真密度儀基于理想氣體狀態(tài)方程，利用氣體置換法，通過(guò)測(cè)量樣品倉(cāng)膨脹到擴(kuò)展倉(cāng)前后的壓力值計(jì)算樣品的體積，進(jìn)而得到真密度。該儀器測(cè)試速度快，且對(duì)樣品無(wú)損傷，是一種高效的密度測(cè)試方法。

本文采用Bettersize2600激光粒度分析儀和BetterPyc380多功能真密度儀，對(duì)四組相同材質(zhì)的HGM的粒度分布和真密度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，以探究其與抗壓強(qiáng)度之間的相關(guān)性。

測(cè)試結(jié)果和討論

表1為四組樣品的粒度典型值和真密度數(shù)據(jù)。可知HGM-1與HGM-2樣品粒徑及分布基本相同，其真密度分別為0.6033g/cm³和0.3842g/cm³。根據(jù)HGM理論破裂強(qiáng)度公式，兩者的抗壓強(qiáng)度分別為83MPa和38MPa。當(dāng)直徑r一定時(shí)，具有較大真密度其壁厚h越大，相應(yīng)的形狀因子越小，抗壓強(qiáng)度越大。測(cè)試結(jié)果與理論預(yù)期一致。

通過(guò)對(duì)比HGM-2、HGM-3和HGM-4號(hào)樣品，我們看到，隨著粒徑的減小，真密度（壁厚h）和抗壓強(qiáng)度都呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。根據(jù)抗壓強(qiáng)度理論公式可知，當(dāng)確定樣品的化學(xué)組成時(shí)，形狀因子越小，其抗壓強(qiáng)度越大。如圖1所示。

結(jié)論

• 對(duì)于相同配方的空心玻璃微珠，通過(guò)控制粒徑和真密度能夠制備出具有不同抗壓強(qiáng)度的產(chǎn)品。

• 在滿足特定粒徑要求的情況下，可通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝以提高空心玻璃微珠的真密度，提升其抗壓強(qiáng)度。

• 百特Bettersize2600激光粒度分析儀和BetterPyc380多功能真密度儀，能夠?yàn)榭招牟Ａ⒅榈脑O(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供有效的檢測(cè)手段。

本文作者：曲艷玲、劉朋飛