[发明专利]一种低水率固体浮力材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低水率固体浮力材料，主要由以下重量份原料制备而成：60~100份热塑性树脂、40~100份空心玻璃微珠、2~20份增韧改性剂、0.5~3份偶联剂、2~20份填料、5~15份阻燃剂和3~20触变剂。本发明的制备方法：将各原料加入真空搅拌釜中，加热至60~120℃，搅拌至均匀，得到混合料；将混合料放入模具中压实，再置于平板硫化机中加压加温，固化成型后，即得到固体浮力材料。本发明选择聚4‑叔丁基苯乙烯为树脂基体制备的固体浮力材料，可应用于深海5000~9000米；同时该固体浮力材料可二次成型，回收利用，不会造成资源的浪费以及对环境的污染。本发明的固体浮力材料的耐冲击性能优异。

技术领域

本发明属于轻质高强固体浮力材料领域，尤其涉及一种低吸水率高阻燃轻质高强浮力材料及其制备方法。

背景技术

固体浮力材料是一种低密度、高强度、少吸水的复合材料；其为深潜拖体、深潜器和水下机器人等潜器提供足够的净浮力，解决潜器在水下的耐压性和结构稳定性，提高潜器的有效载荷；固体浮力材料是发展现代深潜技术的重要组成部分。

为了给深潜拖体、深水潜器和水下机器人等潜器提供足够的净浮力，研制深海用轻质高强浮力材料以保证深水设备的安全使用是非常重要的。这也就对深海用轻质高强固体浮力材料提出更高的要求，尤其是耐压、耐水等性能。然而，目前的固体浮力材料往往是采用空心玻璃微珠与聚合物树脂复合形成的复合泡沫，而与空心玻璃微珠复合的聚合物树脂通常为环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂等；其中，环氧树脂以其强度高、耐水性能好、固化收缩小等优点，成为固体浮力材料制备中最常用的树脂。然而采用环氧树脂制备的固体浮力材料存在严重的技术缺陷，耐冲击性能较差，不可反复成型以及回收利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种低吸水率高阻燃轻质高强浮力材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种低水率固体浮力材料，主要由以下重量份原料制备而成：

60~100份热塑性树脂、40~100份空心玻璃微珠、2~20份增韧改性剂、0.5~3份偶联剂、2~20份填料、5~15份阻燃剂和3~20触变剂。

上述的固体浮力材料，优选的，所述热塑性树脂为聚4-叔丁基苯乙烯。聚4-叔丁基苯乙烯树脂与本发明体系中的空心玻璃微珠具有非常好的匹配性，可以保证二者的界面结合力及分散性能的优异性。

上述的固体浮力材料，优选的，所述填料为经乙二醇改性的纳米二氧化硅。乙二醇改性纳米二氧化硅的具体过程是将纳米二氧化硅和乙二醇混合，再加入丙酮，采用超声分散，最后离心分离即得到乙二醇改性的纳米二氧化硅。选择经乙二醇改性的纳米二氧化硅可以保证有效减低树脂基体固化后极性基团比例，从而降低吸水率。

上述的固体浮力材料，优选的，所述空心玻璃微珠的平均粒径为11~120μm；空心玻璃微珠的耐压强度为13MPa~124MPa；空心玻璃微珠的密度为0.25g/cm³~0.6g/cm³。

上述的固体浮力材料，优选的，所述增韧改性剂为硅橡胶、聚硫橡胶或端氨基丁腈橡胶。

上述的固体浮力材料，优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

上述的固体浮力材料，优选的，所述原料不包括固化剂。

上述的固体浮力材料，优选的，所述阻燃剂选自三聚氰胺多聚磷酸酯、包覆红磷、甲基膦酸二甲酯中的一种或几种；所述触变剂为气相二氧化硅或有机改性膨润土。

上述的固体浮力材料，优选的，所述固体浮力材料的密度为0.38~0.62g/cm³，耐压强度为40~110MPa，吸水率小于0.5%，极限氧指数25~32%。