[发明专利]一种双抗高强度固体浮力材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌、抗静电和高强度的固体浮力材料，属于功能性非金属复合材料技术领域，具体地说是一种双抗高强度固体浮力材料。

背景技术

随着海洋开发技术的不断发展以及深海探索的推进，深海固体浮力材料近几年来成为国内研究热点。固体浮力材料的应用实现了金属结构件难以实现的功能，在水下深潜器、水下机器人、海底隧道、海底光缆、石油输送管道等方面都已经得到的应用，并能在水下数千米的深海下安全使用。固体浮力材料主要通过聚合物或者树脂类基体与空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠共混复合而成。其中主要以环氧基固体浮力材料为代表，专利CN1018242206A将空心玻璃微珠和环氧树脂复合固化后得到的超高强浮力材料，可适用于6000～9000米深水环境；专利CN103013050A同样通过空心玻璃微珠和环氧树脂复合，并通过模块拼接构成环氧基的固体浮力材料。

然而当固体浮力材料被用于深海作业、海底隧道、海底光缆、石油输送管道时，外层的固体浮力材料不仅受到深海压强的冲击，而且不容忽视的海水中微生物的表面附着，同时深海作业过程中，静电的作用影响不可忽视，尤其在深海输油管道使用中，外层固体浮力材料防静电处理显得更加重要。目前固体浮力材料在增强抗压等展开了很多工作，但主要集中在固化剂选择，玻璃微珠表面处理，交联剂使用等。因此非常有必要对固体浮力材料进行抗菌、抗静电方面的处理和改进。基于纳米银本身具有很好的抗菌性能，因此我们在固体浮力材料中引入了改性的纳米银粉；石墨本身具有优异的导电性能，通常作为复合材料导电填料，使得复合材料具有很好的导电性能，将石墨粉引入到固体浮力材料中，使得固体浮力材料具备一定的导电性能，从而具备抗静电作用。基于此，我们将纳米银粉与石墨粉改性处理引入到环氧基的固体复合材料中，可以制备出高强度抗菌抗静电固体浮力材料，尚未见抗菌抗静电环氧基固体浮力材料的报道和应用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种双抗高强度固体浮力材料，融合了纳米银粉良好的抗菌性能和石墨优异的导电性能，通过采用液相还原法制备球形纳米银粉，并利用含有巯基和咪唑功能化合物对球形纳米银粉的表面进行改性并应用到环氧基材中制备固体浮力材料，达到使所制备的固体浮力材料具备抗静电、抗菌以及高强度的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双抗高强度固体浮力材料，其特征在于：以质量份计，该材料的配方组分包括如下原料：环氧树脂100份、石墨粉1～15份、环氧稀释剂5～20份、增韧剂2～20份、空心微珠10～80份、球形纳米银粉0.5～10份、固化剂50～80份、催化剂0.1～3份。

所述的环氧树脂为双酚A类环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂或者杂化型环氧树脂中的一种。

所述的增韧剂为环氧常见增韧剂，可以为橡胶类增韧剂、热塑性弹性体类增韧剂、低分子聚酰胺以及低分子的非活性增韧剂中的一种或者多种。

所述的固化剂为环氧配套使用的固化剂，包括碱性胺类固化剂、酸性酸酐类固化剂、脂肪胺类、低分子量聚酰胺类加成型固化剂或者咪唑类固化剂中的一种或者多种。

所述的催化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、二乙烯三胺、三乙烯四胺等中的一种或者多种。

所述的空心微珠是抗压强度为30～125MPa，真实密度为0.125～0.6g/cm³，粒径为10～120μm，内腔充有气体或为真空的空心玻璃微珠和空心陶瓷微珠，其特征在于：所述的空心微珠是采用硅烷偶联剂KH560进行表面处理后的改性空心微珠。

进一步讲，所述的空心微珠的表面改性处理的具体实施步骤为：将空心微珠用30～50%的氢氧化钠水溶液或30%的过氧化氢溶液处理，使空心微珠表面羟基化；然后经过滤、洗涤、干燥后加入到乙醇溶液中，再加入相当于空心微珠质量1～5%的硅烷偶联剂KH560，通过硅烷水解反应将硅烷偶联剂KH560接枝在空心微珠表面上，然后经过滤、洗涤、干燥得到硅烷偶联剂KH560表面处理的空心微珠。

采用硅烷偶联剂KH560对空心微珠进行表面改性处理的目的在于：经处理的空心微珠可以很好的分散于环氧基材中，进而用于固体浮力材料的填料，可明显提高空心微珠与环氧树脂间的结合力。