[发明专利]一种低密度高强度结构泡沫材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低密度高强度结构泡沫材料，具体涉及一种低密度高强度结构泡沫材料制备方法。

背景技术

固体浮力材料目前主要有以下几种类型：化学发泡泡沫材料、共聚物泡沫材料、复合泡沫材料和合成复合泡沫材料。美国于20世纪60年代开始研制固体浮力材料，美国海军应用科学实验室研制的固体浮力材料密度为0.35g/cm³时压缩强度为5.5Mpa。固体浮力材料制备方法报导较多，美国专利US 4829094、US 4843104、US 4902722、US 4916173、US 4595623、US 6166109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。

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可加工固体浮力材料的方法。可根据要求加工成不同形状的固体浮力材料，该材料可采用车、锯、刨、钻等加工方法，制备各种不同形状的标准模块，以满足不同场合的需要。中国专利CN200710144488.5报导了一种深水耐压浮力材料，包括由轻质材料制成的球形內坯，外表面布设陶瓷或碳纳米管增强的铝合金或树脂基体的复合材料层，使其在深水环境下承受更好的静水压能力。中国专利CN201010163843.5报道了一种超高强度固体浮力材料，由高强度环氧树脂与经过硅烷偶联剂活化预处理的空心玻璃微珠制得，材料密度0.65—0.83g/cm³压缩强度60—93Mpa。以上专利均未报导按预期要求密度制备高强度浮力材料的方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种低密度高强度结构泡沫材料制备方法，所述方法可按预期设定的密度，通过选择高强度环氧树脂及其固化体系，填充不同的浮力调节介质，对标准空心微珠筛选并按其粒径大小进行级配，使制得的固体浮力材料达到预期要求的密度，其密度偏差保持在0.02g/ cm³范围内。以解决固体浮力材料密度难于控制重现性差的难题。使固体浮力材料适用于不同的使用场合，扩大应用范围。

本发明的技术方案为：一种低密度高强度结构泡沫材料制备方法，所述制备方法利用环氧树脂、环氧稀释剂、硅烷偶联剂、经过空心玻璃微珠和空心微球进行预混合，投入捏合机中捏合15分钟，加入固化剂继续捏合25分钟，至物料混合均匀，置于一个模具中，在平板硫化机内热压成型，脱模后，经过后固化制得固体浮力材料毛坯，经机加工修整的毛坯粘结成固体浮力材料块，具体步骤为：

1）按预期设定的密度，对粒径20--140ｕm的空心玻璃微珠和粒径为60—325目空心微球进行筛选，根据空心微珠的粒径进行比例搭配，并适量添加大粒径空心微球进行密度调节；

2) 选择环氧树脂、固化剂及合适的环氧稀释剂和硅烷偶联剂；

3）将级配的空心微珠及空心微球填充于环氧体系中，混合均匀置于模具中，用平板硫化机热压成型，脱模经后固化制得固体浮力材料毛坯，由毛坯粘结而成固体浮力材料块；

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）或杂环型环氧树脂（TDE—85、712）；

所述的环氧稀释剂包括：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）或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TMPGE）；

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）或ｒ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）。

固体浮力材料化学组成如下：环氧树脂的质量份45—29，环氧稀释剂 的质量份11—8 ，固化剂的质量份19—13.5，硅烷偶联剂的质量份3—1.5，浮力调节介质 的质量份22—48 。

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）或脂环族多元胺（IPDA）。