CN101851393B - 一种浮体材料及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮体材料，尤其涉及一种用于海洋底层观测平台的浮体材料及其制造工艺。包括双酚A型环氧树脂、改性丁腈胶乳、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，其各组份重量配比如下：双酚A型环氧树脂100份；改性丁腈胶乳0份-10份；空心玻璃微珠12份-18份；聚醚胺15份-20份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2份-3份；硅烷偶联剂1份-2份；聚乙烯醇纤维2份。本发明提供一种用于海洋底层观测平台的浮体材料及其制造工艺，采用该浮体材料的观测平台可以长期浸泡在海水使用。

Description

一种浮体材料及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种浮体材料，尤其涉及一种用于海洋底层观测平台的浮体材料及其制造工艺。

背景技术

随着现代军事工业和民用工业的发展，对海底世界和深海的探索也越来越多，人们需要深海下能给水下探测设备提供支撑的浮力平台。

传统的浮力材料一般使用封装的低密度液体如汽油、氨、硅油等、泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫铝、金属铿、木材和聚烯烃材料等。封装的低密度液体易漏，容易污染海域；泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫铝和木材等吸水较大，长期浸泡在海水中，易发生失效，另外该类材料的模量、强度较小，不满足深海使用；金属铿的强度和模量能满足深海下使用，但是其与水会反应，且价格昂贵。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种用于海洋底层观测平台的浮体材料及其制造工艺，采用该浮体材料的观测平台可以长期浸泡在海水使用。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：

一种浮体材料，包括双酚A型环氧树脂、改性丁脂胶乳、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，其各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂                            100份；

改性丁腈胶乳                               0份-10份；

空心玻璃微珠                               12份-18份；

聚醚胺                                    15份-20份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷           2份-3份；

硅烷偶联剂                                1份-2份；

聚乙烯醇纤维                              2份。

作为优选，各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂                           100份；

改性丁腈胶乳                              10份；

空心玻璃微珠                              12份；

聚醚胺                                    20份；

γ-缩水甘油醚氧内基三甲氧基硅烷           3份；

硅烷偶联剂                                2份；

聚乙烯醇纤维                              2份。

作为优选，所述聚乙烯醇纤维的直径18μm～20μm、长3mm～6mm。

作为优选，所述硅烷偶联剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或硅烷基复合材料。

上述浮体材料的制造工艺，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至50℃～60℃，烘6小时～8小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、硅烷偶联剂和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠。

3)将γ-缩水甘油醚氧内基三甲氧基硅烷、改性丁腈胶乳、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的72％-84％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分。

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分。

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。

其各种组分的作用其有益效果如下：

1、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷型环氧树脂固化收缩率低，固化剂作用下发生交联聚合反应生成三维网状结构的大分子，分子本身有一定的内聚力。固化后的环氧树脂稳定性好，固化后的环氧树脂主链是醚键和苯环，三维交联结构致密又封闭，因此它既耐酸又耐碱，耐腐蚀性能优于酚醛树脂和聚酷树脂。可以长期在海水中使用，材料不受破坏。固化后的环氧树脂吸水率低，不再具有活性基团和游离的离子，因此具有优异的电绝缘性。固化后的环氧树脂具有很强的内聚力，而分子结构致密，所以它的机械强度高。环氧树脂还具有良好的加工性能。

2、空心玻璃微珠是一种新型的轻质非金属多功能材料，它的直径在数微米和数百微米之间，外观为灰白或灰色，松散，流动性好。

由于球形是自然界中相同体积下表面积最小的形状，所以这一基本特性使空心玻璃微珠具有许多其它轻技填料无法比拟的物理和化学性质它具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热传导系数和热收缩系数小等特点。

空心玻璃微珠作为一种新型的填充材料，有以下明显的优点：1)空心玻璃微珠密度较小，作为填料可以显著降低材料的密度。2)空心玻璃微珠形状光滑圆整，具有等向性，无尖锐边角，因此没有应力高度集中现象，可以有效防止应力开裂。3)与其它形状的填料相比，球形微珠比表面积最小，这意味着提高填料量，体系粘度的变化由于玻璃微珠圆滑又具有相当大的抗压碎性能，故固化反应体系的粘度不会很大，对捏合机、模具成型机的磨损很小，在流道和模具内的流动性好。3)空心玻璃微珠的膨胀系数小，在树脂中分散性好，且各向同性，因此可以有效地减少制品收缩，防止因残余应变所造成的制品弯曲、翘曲变形等，所以其制品尺寸稳定性高。4)热稳定性好，阻燃，热分解温度大于，不易变形，作为聚合物填充材料，可提高聚合物的阻燃特性。5)具有耐酸碱、抗辐射性能6)玻璃微珠还能吸收紫外线，提高制品的光稳定性和光反射性。

3、PVA纤维(高强高弹性模量聚乙烯醇纤维)是一种采用纤维制作设备、用优质合成树脂原料制成的高分子材料，其具有很好的强度、分散性和与环氧树脂基体的粘结性。PVA纤维能起到抑制环氧树脂开裂，达到改善浮体材料冲击韧性的目的。且PVA纤维具有分散性好、直径小、耐久性高、握裹力强、环保安全等特点。

综上所述，本发明的浮体材料具有高强度、耐冲击、低密度、低吸水和耐环境老化等优点，成型工艺好，可广泛用于制作各种水中设备的承力浮体平台。

本发明的高强度浮体平台中所用的所有成分原料均为市售产品。例如：属于硅烷偶联剂的硅烷基复合材料可选用国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉、山西三维公司SWWP100硅烷憎水剂。高强高弹性模量聚乙烯醇纤维可选用兰州尼维龙化纤公司生产的PVA纤维。所述改性丁脂胶乳可选用液体羧基丁腈橡胶；所述聚醚胺可选用聚醚胺D-230。

具体实施方式

实施例1

一种浮体材料，包括双酚A型环氧树脂、液体羧基丁腈橡胶、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，具各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂618型                        100份；

液体羧基丁腈橡胶                            10份；

空心玻璃微珠                                12份；

聚醚胺D-230                                 20份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷             3份；

硅烷偶联剂                                  2份；

聚乙烯醇纤维                                2份。

所述聚乙烯醇纤维选用兰州尼维龙化纤公司生产的PVA纤维。

所述硅烷偶联剂为硅烷基复合材料选用国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉。

上述浮体材料的制造工艺，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至55℃，烘7小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、硅烷偶联剂和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠。

3)将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、液体羧基丁腈橡胶、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的83％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分。

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分。

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。

实施例2

一种浮体材料，包括双酚A型环氧树脂、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，其各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂618型                        100份；

空心玻璃微珠                                12份；

聚醚胺D-230                                 15份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷             2份；

硅烷偶联剂                                  1份；

聚乙烯醇纤维                                2份。

所述聚乙烯醇纤维选用兰州尼维龙化纤公司生产的PVA纤维。

所述硅烷偶联剂为硅烷基复合材料选用国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉。

上述浮体材料的制造工艺，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至60℃，烘6小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、硅烷偶联剂和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠。

3)将γ-缩水甘油醚氧内基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的84％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分。

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分。

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。

实施例3

一种浮体材料，包括双酚A型环氧树脂、液体羧基丁腈橡胶、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，其各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂618型                            100份；

液体羧基丁腈橡胶                                5份；

空心玻璃微珠                                    12份；

聚醚胺D-230                                15份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷            2份；

硅烷偶联剂                                 1份；

聚乙烯醇纤维                               2份。

所述聚乙烯醇纤维选用兰州尼维龙化纤公司生产的PVA纤维。

所述硅烷偶联剂为硅烷基复合材料选用国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉。

上述浮体材料的制造工艺，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至55℃，烘7小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、硅烷偶联剂和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取丙酮溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠。

3)将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、液体羧基丁腈橡胶、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的83％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分。

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分。

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。

实施例4

一种浮体材料，包括双酚A型环氧树脂、改性丁腈胶乳、空心玻璃微珠、聚醚胺、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶联剂、聚乙烯醇纤维，其各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂618型                            100份；

改性丁腈胶乳                                    10份；

空心玻璃微珠                                    18份；

聚醚胺D-230                                    20份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷                3份；

硅烷偶联剂                                     2份；

聚乙烯醇纤维                                   2份。

所述聚乙烯醇纤维选用兰州尼维龙化纤公司生产的PVA纤维。

所述硅烷偶联剂为硅烷基复合材料选用国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉。

上述浮体材料的制造工艺，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至50℃，烘8小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、硅烷偶联剂和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取丙酮溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠。

3)将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、改性丁腈胶乳、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的72％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分。

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分。

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。

上述浮体材料性能指标如下：

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					比重	0.66	0.64	0.63	0.60
抗压强度	38Mpa	39Mpa	40Mpa	36Mpa
					冲击强度	1J/cm2	0.8J/cm2	0.7J/cm2	1.1J/cm2
抗剪强度	23Mpa	21Mpa	20Mpa	22Mpa
					48h吸水增重	2‰	2‰	2‰	2‰

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种浮体材料，其特征在于，由以下重量比的组份组成：

双酚A型环氧树脂                   100份；

液体羧基丁腈橡胶                  0份-10份；

空心玻璃微珠                      12份-18份；

聚醚胺                            15份-20份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷   2份-3份；

国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉      1份-2份；

聚乙烯醇纤维                      2份。

2.如权利要求1所述的一种浮体材料，其特征在于，各组份重量配比如下：

双酚A型环氧树脂                     100份；

液体羧基丁腈橡胶                    10份；

空心玻璃微珠                        12份；

聚醚胺                              20份；

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷     3份；

国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉        2份；

聚乙烯醇纤维                        2份。

3.如权利要求1或2所述的一种浮体材料，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的直径18μm～20μm、长3mm～6mm。

4.如权利要求1所述的一种浮体材料的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将双酚A型环氧树脂放入干燥箱内，升温至50℃～60℃，烘6小时～8小时，待用；

2)将空心玻璃微珠、国民淀粉公司SEAL80硅烷憎水粉和丙酮溶剂放入搅拌釜内，搅拌均匀后，抽取丙酮溶剂，干燥后得到处理好的空心玻璃微珠；

3)将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、液体羧基丁腈橡胶、聚乙烯醇纤维和处理好的玻璃微珠中的72％-84％，依次加入烘好的双酚A型环氧树脂中，搅拌均匀，制成A组分；

4)将剩余的处理好的玻璃微珠加入聚醚胺中，搅拌均匀，制成B组分；

5)将A组分、B组分投入搅拌釜内，搅拌均匀后，浇入带恒温装置的模具中，浇注成型。