[发明专利]一种固体浮力材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体浮力材料及其制造方法。

背景技术

20世纪60年代，美国海军应用科学实验室开始研制固体浮力材料，当材料密度为0.35g/cm³时，单轴压缩强度为5.5Mpa。美国Emerson＆Cuming公司研制的7000米载人潜器用固体浮力材料，密度为0.5g/cm³时，可潜水深7000米。固体浮力材料制备方法报导较多，美国专利USP4829094、USP4843104、USP4902722、USP4916173、USP4595623、USP6166109报导了一些采用不同方法制备的固体浮力材料，其中包括化学发泡泡沫材料、共聚物泡沫材料、复合泡沫材料。

美国专利USP4，021，589，USP5，973，031报导一种空心玻璃微珠填充不饱和聚酯树脂制造的浮力材料。由不饱和酸或不饱和酸酐与多元醇反应制得不饱和聚酯，采用过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮为固化剂制备聚酯树脂基体。填充空心玻璃微珠和空心聚合物微球作为降低密度的基质制得浮力材料，外护聚乙烯、聚氨酯弹性体或玻璃纤维增强的聚合物基复合材料，浮力材料的密度为0.60g/cm³.是一种不可加工的浮力材料。

中国专利CN200410030821.6报道了一种化学发泡法制备的固体浮力材料，由芯材和面材组成，该固体浮力材料密度为0.33g/cm³，压缩强度为5.5Mpa。中国专利CN200610043524.4报道了一种深海用可加工固体浮力材料，是一种空心微珠填充环氧树脂制备的可加工固体浮力材料。该材料可采用车、锯、刨、钻等加工方法，可根据设计要求加工成不同形状的固体浮力材料，以满足不同场合的需要。中国专利CN201010176618.5报道了一种用于海洋底层观测平台的浮力材料及其制造方法。由双酚A环氧树脂、丁氰胶乳增韧剂、聚酰胺固化剂、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂、填充空心玻璃微珠构成，可长期侵泡在海水中，使用安全可靠。以上专利均未报导由积木式模块拼接固体浮力材料的制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度低密度固体浮力材料及其利用拼接积木式模块制造的工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种固体浮力材料，化学组成如下：

化学组成按100质量份环氧树脂计：环氧树脂100，环氧活性稀释剂20—25，固化剂40—80，硅烷偶联剂3—5，空心玻璃微珠85—100。

上述所述的环氧树脂包括：双酚A环氧树脂（E—51、E—52、E—44）、双酚S环氧树脂（830S）、脂环族环氧树脂（H—71、6201）、杂环型环氧树脂（TDE—85、712）。

上述所述的环氧活性稀释剂包括：正丁基缩水甘油醚（BGE）、苯基缩水甘油醚（PGE）、二缩水甘油醚（DGE）、二缩水甘油基苯胺（DGA）、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TMPGE）。

上述所述的固化剂包括：聚酰胺（300#、400#、650、651）、酸酐（MeTHPA）、芳香族多元胺（DDM、DDS）、脂肪胺（593）、脂环族多元胺（IPDA）。

上述所述的硅烷偶联剂包括：3-（2，3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH560）、3-氨丙基三甲氧基硅烷（KH550）、ｒ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）。

上述所述的空心玻璃微珠包括：美国三M公司空心玻璃微珠，密度范围0.125—0.60g/cm³、蚌埠玻璃钢工业设计研究院空心玻璃微珠，密度范围0.22—0.51g/cm³、马鞍山矿山研究院空心玻璃微珠，密度范围0.15—0.60g/cm^3。

该固体浮力材料的制备方法为：

(1)制备浮力材料毛坯：物料经预混、捏合、模压成型、加热固化制备固体浮力材料毛坯；（2）制备轻质粘合剂；（3）制备积木式标准模块：经修整打磨粘结的毛坯进行机加工，制备积木式标准模块；（4）拼接粘合整形：积木式标准模块拼接粘合后进行精加工，经外部整形制备固体浮力材料。

具体的制备工艺为：