專利名稱：一種制造高強度固體浮力材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低密度高強度結(jié)構(gòu)泡沫材料，具體涉及一種制造高強度固體浮力材料的方法。
背景技術(shù)：
固體浮力材料目前主要有以下幾種類型化學(xué)發(fā)泡泡沫材料、共聚物泡沫材料、復(fù)合泡沫材料和合成復(fù)合泡沫材料。美國于20世紀(jì)60年代開始研制固體浮力材料，美國海軍應(yīng)用科學(xué)實驗室研制的固體浮力材料密度為O. 35g/cm3時壓縮強度為5. 5Mpa。固體浮力材料制備方法報導(dǎo)較多，美國專利 US 4829094、US 4843104、US 4902722、US 4916173、US4595623,US 6166109報導(dǎo)了一些采用不同方法制備的固體浮力材料，其中包括化學(xué)發(fā)泡泡沫材料、共聚物泡沫材料、復(fù)合泡沫材料。中國專利CN200410030821. 6報道了一種化學(xué)發(fā)泡法制備的固體浮力材料，由芯材和面材組成，該固體浮力材料密度為O. 33g/cm3，壓縮強度為5. 5Mpa。中國專利CN200610043524.4報道了一種深海用可加工固體浮力材料，是一種空心微珠填充環(huán)氧樹脂制備可加工固體浮力材料的方法?？筛鶕?jù)要求加工成不同形狀的固體浮力材料，該材料可采用車、鋸、刨、鉆等加工方法，制備各種不同形狀的標(biāo)準(zhǔn)模塊，以滿足不同場合的需要。中國專利CN200710144488. 5報導(dǎo)了一種深水耐壓浮力材料，包括由輕質(zhì)材料制成的球形內(nèi)坯，外表面布設(shè)陶瓷或碳納米管增強的鋁合金或樹脂基體的復(fù)合材料層，使其在深水環(huán)境下承受更好的靜水壓能力。中國專利CN201010163843. 5報道了一種超高強度固體浮力材料，由高強度環(huán)氧樹脂與經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑活化預(yù)處理的空心玻璃微珠制得，材料密度
O.65-0. 83g/cm3壓縮強度60_93Mpa。以上專利均未報導(dǎo)按預(yù)期要求密度制備高強度浮力材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種制造高強度固體浮力材料的方法，所述方法可按預(yù)期設(shè)定的密度，通過選擇高強度環(huán)氧樹脂及其固化體系，填充不同的浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)，對標(biāo)準(zhǔn)空心微珠篩選并按其粒徑大小進行級配，使制得的固體浮力材料達(dá)到預(yù)期要求的密度，其密度偏差保持在O. 02g/cm3范圍內(nèi)。以解決固體浮力材料密度難于控制重現(xiàn)性差的難題。使固體浮力材料適用于不同的使用場合，擴大應(yīng)用范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種制造高強度固體浮力材料的方法，所述制備方法利用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、硅烷偶聯(lián)劑、經(jīng)過空心玻璃微珠和空心微球進行預(yù)混合，投入捏合機中捏合15分鐘，加入固化劑繼續(xù)捏合25分鐘，至物料混合均勻，置于一個模具中，在平板硫化機內(nèi)熱壓成型，脫模后，經(jīng)過后固化制得固體浮力材料毛坯，經(jīng)機加工修整的毛坯粘結(jié)成固體浮力材料塊，具體步驟為I)按預(yù)期設(shè)定的密度，對粒徑20—140U m的空心玻璃微珠和粒徑為60-325目空心微球進行篩選，根據(jù)空心微珠的粒徑進行比例搭配，并適量添加大粒徑空心微球進行密度調(diào)節(jié)；2)選擇環(huán)氧樹脂、固化劑及合適的環(huán)氧稀釋劑和硅烷偶聯(lián)劑；3)將級配的空心微珠及空心微球填充于環(huán)氧體系中，混合均勻置于模具中，用平板硫化機熱壓成型，脫模經(jīng)后固化制得固體浮力材料毛坯，由毛坯粘結(jié)而成固體浮力材料塊；
所述的環(huán)氧樹脂包括雙酚A環(huán)氧樹脂(E-51、E-52、E-44)、雙酚S環(huán)氧樹脂(830S)、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(H-71、6201)或雜環(huán)型環(huán)氧樹脂(TDE_85、712)；所述的環(huán)氧稀釋劑包括正丁基縮水甘油醚(BGE)、苯基縮水甘油醚(PGE)、二縮水甘油醚(DGE)、二縮水甘油基苯胺(DGA)或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚(TMPGE)；所述的娃燒偶聯(lián)劑包括3_ (2, 3_環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒(KH560)、3_氛丙基三甲氧基硅烷(KH550)或r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。固體浮力材料化學(xué)組成如下環(huán)氧樹脂的質(zhì)量份45-29，環(huán)氧稀釋劑的質(zhì)量份11-8，固化劑的質(zhì)量份19-13. 5，硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量份3-1. 5，浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)的質(zhì)量份22-48。所述的固化劑包括聚酰胺(300#、400#、650、651)、酸酐(MeTHPA)、芳香族多元胺(DDM、DDS)、脂肪胺(593)或脂環(huán)族多元胺(IPDA)。所述的浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)包括美國三M公司空心玻璃微珠，密度范圍O. 125-0. 60g/cm3、蛘埠玻璃鋼工業(yè)設(shè)計研究院空心玻璃微珠，密度范圍O. 22-0. 51g/cm3、馬鞍山礦山研究院空心玻璃微珠，密度范圍O. 15-0. 60g/cm3 ;上海玻璃鋼廠空心玻璃球、蘇州化工廠酚醛空心球、廣州伊高化工有限公司聚合物空心球或美國三M公司空心陶瓷球。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明采用高強度環(huán)氧樹脂及其固化體系，填充浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)，對空心玻璃微珠篩選并按其粒徑大小進行級配，適量添加大粒徑空心球進行密度調(diào)節(jié)。使固體浮力材料達(dá)到預(yù)期要求的密度，其密度偏差保持在O. 02g/cm3范圍內(nèi)。制得的固體浮力材料各批次之間密度重現(xiàn)性良好，便于按用戶要求的密度生產(chǎn)固體浮力材料。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例進一步詳細(xì)描述本發(fā)明實施例1-6固體浮力材料配方及材料性能指標(biāo)列于表I中，實施例表明，可根據(jù)浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)中空心玻璃微珠和空心微球篩選與級配，按預(yù)期要求的固體浮力材料密度進行調(diào)整。對于潛用固體浮力材料而言，高的壓縮強度在水下耐靜水壓強度提高，從而使材料的可服務(wù)水深增加。在相同壓縮強度下，材料的密度越低，同體積浮力材料可提供的靜浮力越大。但密度低于極限值時，深潛用固體浮力材料的透水率增加。表I實施例參數(shù)比較表
權(quán)利要求
1.一種制造高強度固體浮力材料的方法，所述制備方法利用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、硅烷偶聯(lián)劑，經(jīng)過空心玻璃微珠和空心微球進行預(yù)混合，投入捏合機中捏合15分鐘，加入固化劑繼續(xù)捏合25分鐘，至物料混合均勻，置于一個模具中，在平板硫化機內(nèi)熱壓成型，脫模后，經(jīng)過后固化制得固體浮力材料毛坯，經(jīng)機加工修整的毛坯粘結(jié)成固體浮力材料塊，具體步驟為 1)按預(yù)期設(shè)定的密度，對粒徑20—140um的空心玻璃微珠和粒徑為60-325目空心微球進行篩選，根據(jù)空心微珠的粒徑進行比例搭配，并適量添加大粒徑空心微球進行密度調(diào)節(jié); 2)選擇環(huán)氧樹脂、固化劑及合適的環(huán)氧稀釋劑和硅烷偶聯(lián)劑； 3)將級配的空心微珠及空心微球填充于環(huán)氧體系中，混合均勻置于模具中，用平板硫化機熱壓成型，脫模，經(jīng)過后固化制得固體浮力材料毛坯，由毛坯粘結(jié)而成固體浮力材料塊； 所述的環(huán)氧樹脂包括雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚S環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂或雜環(huán)型環(huán)氧樹脂； 所述的環(huán)氧稀釋劑包括正丁基縮水甘油醚BGE、苯基縮水甘油醚PGE、二縮水甘油醚DGE、二縮水甘油基苯胺DGA或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚TMPGE ； 所述的娃燒偶聯(lián)劑包括3_(2, 3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒KH560、3_氨丙基二甲氧基硅烷KH550或r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造高強度固體浮力材料的方法，其特征是固體浮力材料化學(xué)組成如下環(huán)氧樹脂的質(zhì)量份45-29，環(huán)氧稀釋劑的質(zhì)量份11-8，固化劑的質(zhì)量份19-13. 5，硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量份3-1. 5，浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)的質(zhì)量份22-48。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制造高強度固體浮力材料的方法，其特征是所述的固化劑包括聚酰胺、酸酐、芳香族多元胺或脂肪胺或脂環(huán)族多元胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造高強度固體浮力材料的方法，所述制備方法利用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、硅烷偶聯(lián)劑、經(jīng)過空心玻璃微珠和空心微球進行預(yù)混合，投入捏合機中捏合15分鐘，加入固化劑繼續(xù)捏合25分鐘，至物料混合均勻，置于一個模具中，在平板硫化機內(nèi)熱壓成型，脫模后，經(jīng)過后固化制得固體浮力材料毛坯，經(jīng)機加工修整的毛坯粘結(jié)成固體浮力材料塊。本發(fā)明解決了固體浮力材料密度難于控制重現(xiàn)性差的難題，使固體浮力材料適用于不同的使用場合，擴大了應(yīng)用范圍。
文檔編號C08K7/28GK102936395SQ20121040297
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者劉連河, 張樹華 申請人:青島海洋新材料科技有限公司