[发明专利]轻质高强浮力材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高强低吸水率固体浮力材料，尤其涉及一种深海环境用的轻质高强浮力材料及其制备方法。

背景技术

大力发展海洋高技术，开展海洋高技术研究，是目前科学技术发展研究的一项重要内容。为了给深潜拖体、深水潜器和水下机器人等提供足够的净浮力，研制深海用轻质高强浮力材料以保证深水设备安全使用非常重要，特别是采用热塑性特种工程塑料增强的环氧树脂制备应用于深海5000～9000米的固体浮力材料，目前还未见有报道。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种深海环境用的轻质高强浮力材料及其制备方法，该材料包括环氧树脂、工程塑料、空心微珠以及固化剂，配方设计科学合理；该方法通过调整填充不同粒径和重量份数的空心微珠以及不同工程塑料的填加量，可以加工成各种密度、符合强度要求且适合深海材料使用寿命的浮力材料，满足海洋开发及海底探测的需求。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明轻质高强浮力材料，其特征在于，包括环氧树脂、热塑性树脂、空心微珠以及固化剂；其重量份数比为：环氧树脂100份、热塑性树脂5至10份、空心微珠16至48份、固化剂10至20份。

前述的轻质高强浮力材料，其中环氧树脂为低粘度环氧树脂，该低粘度环氧树脂为环氧值为0.48至0.56eq/100g、25℃时粘度为100至1000mPa.s的双酚A型环氧树脂；该双酚A型环氧树脂型号为JY-256或JY-257。

前述的轻质高强浮力材料，其中热塑性树脂为聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)或者聚苯硫醚(PPS)。

前述的轻质高强浮力材料，其中空心微珠为经型号为KH-550的硅烷偶联剂处理的空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠；该空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠的抗压强度为25至160MPa，且空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠选用粒径为70μm至115μm的一种或数种。

前述的轻质高强浮力材料，其中固化剂为中温固化剂或潜伏性固化剂；该中温固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑；该潜伏性固化剂为2-(β-二甲氨基乙氧基)-1，3，6三噁-2-硼辛烷。

本发明轻质高强浮力材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以重量份数计，将100份低粘度环氧树脂、5至10份热塑性树脂放入反应釜中，在热塑性树脂玻璃化转变温度以上，控制250至350rpm转速搅拌进行环氧树脂预聚反应，反应1至2h得到环氧树脂预聚体；

(2)以重量份数计，取环氧树脂预聚体48至90份，加入经型号为KH-550的硅烷偶联剂处理的空心微珠16至48份及10至20份固化剂，利用高速混合机对物料进行均匀混合，混合均匀后放入真空干燥箱中抽真空，再将抽真空后的混合物料经三辊研磨机捏合2至3次，取出捏合后的物料再次用真空泵真空脱除气泡，然后将物料装入准备好的模具中在液压机上固化3至5小时成型，最后取出成型物料放在烘干箱中，升温到环氧树脂体系固化温度，保持该固化温度1至3小时后固化得到轻质高强浮力材料成品。

前述的轻质高强浮力材料的制备方法，其中环氧树脂为低粘度环氧树脂，该低粘度环氧树脂为环氧值为0.48至0.56eq/100g、25℃时粘度为100至1000mPa.s的双酚A型环氧树脂，该低粘度的双酚A型环氧树脂型号为JY-256或JY-257；所述热塑性树脂为聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)或者聚苯硫醚(PPS)；所述空心微珠为经硅烷偶联剂KH-550处理的空心微珠，该空心微珠为空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠，该空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠的抗压强度为25至160MPa，且空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠选用粒径为70μm至120μm的一种或数种；所述固化剂为中温固化剂或潜伏性固化剂；该中温固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑；该潜伏性固化剂为2-(β-二甲氨基乙氧基)-1，3，6三噁-2-硼辛烷。

前述的轻质高强浮力材料的制备方法，其中，所述预聚环氧树脂、空心微珠以及固化剂的混合，其混合温度为常温，混合时间为10至40min；所述预聚环氧树脂、空心微珠以及固化剂的混合物料在真空干燥箱中抽真空的真空度为-0.1MPa，时间为30min；所述经三辊研磨机捏合后的混合物料再次用真空泵真空脱除气泡的时间为3至5min，真空度为-0.1MPa；所述三辊研磨机两辊间距为1至10mm。