张冰冰,赵金安,薛仲卿,卢亚菁,范志强

(1.太原工业学院 环境与安全工程系，太原 030008；2.中北大学 理学院，太原 030051 )

粉煤灰漂珠是电厂燃烧产物煤灰的主要成分，为典型的轻质中空球壳材料，具有良好的物理和力学特性。我国年产3～5亿吨粉煤灰工业固废，目前主要应用于建筑工程的隔热结构[1-2]，亟需拓展其高效综合利用途径。当前研究表明中空微珠作为造孔剂填充高聚物和金属基体时，可制备具有优异力学性能的轻质泡沫，如玻璃微珠填充环氧树脂、铝等基体制备的复合泡沫，因具有优异的力学、隔热和耐磨性能被广泛应用于航空航天和车辆工程[3-5]，然而有关粉煤灰漂珠复合泡沫的相关研究却较少。将漂珠引入熔体发泡法制备的复合泡沫铝具有更低的密度和更高的比强度，且材料应变率效应等动态力学特性也显著改善[6]。分析可知漂珠作为脆性空心微珠在传统泡沫铝胞元壁上引入了更多的微缺陷，降低孔壁密度的同时增强其脆性特征，从而导致了上述有益效果。另外，文献[7]以大尺寸粉煤灰漂珠为主要组分，以聚氨酯为多孔黏结剂制备了一种具有多级闭孔胞元的漂珠聚氨酯复合泡沫(cenospheres polyurethane syntactic foams，CPSFs)，初步的静动态力学性能实验表明CPSFs具有较高的比性能和应变率效应，在轻质抗爆炸/冲击结构设计中具有较大的应用潜力。

传统复合泡沫往往由一种或多种不同尺寸的空心微珠填充高聚物基体制备，仅包含一级微孔结构。CPSFs则具有漂珠腔体、胞壁微孔和黏结剂胞元多级不同尺度的复杂微结构，力学特性随材料组分、加载速度等因素体现出较为复杂的依赖规律。……