CN103819873B - 一种高强度固体浮力材料及制造方法 - Google Patents
一种高强度固体浮力材料及制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103819873B CN103819873B CN201310669223.2A CN201310669223A CN103819873B CN 103819873 B CN103819873 B CN 103819873B CN 201310669223 A CN201310669223 A CN 201310669223A CN 103819873 B CN103819873 B CN 103819873B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- buoyancy material
- agent
- parts
- epoxy resin
- solid buoyancy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强度固体浮力材料，包括如下重量份的原料：环氧树脂80-100份、改性剂10-25份、改性膨胀珍珠岩75-90份、稀释剂15-20份、固化剂25-35份、硅烷偶联剂3-6份。本发明浮力材料，改性剂增强了环氧树脂的鞣性、抗弯性、抗冲性、绝缘性和粘结能力；膨胀珍珠岩颗粒内部为蜂窝结构，重量轻、耐盐碱，聚氨酯包覆后增加了珍珠岩与树脂的相溶性；固化剂为改性螺环二胺，适用期长、反应热低、色泽好、韧性佳、冲击性能好，固化时间短；超声波震荡有利于膨胀珍珠岩均匀分布于环氧树脂的中空间隙，控制热压的压力、压强以及固化条件后制得的固体浮力材料组分粘结牢固、浮力性能佳、耐盐碱和耐高压性能显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度固体浮力材料及制造方法。
背景技术
海洋是资源和能源的宝库，尤其在深海领域，蕴藏着丰富的大洋多金属结核矿、石油、天然气、热液硫化物、天然气水合物及深海生物基因资源等。在陆地资源日益枯竭的情形下，开发海洋资源已经成为必然趋势。目前，深海勘探、开发主要以深潜技术为基础，利用潜器、水下机械人等在深海进行观察、测量、取样、安装必要的仪器设施、进行水下作业。高强度固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分之一，对保证潜器浮力、增大有效载荷、减少外型尺寸具有重要的影响。
近年来世界上许多国家都对深海浮力材料开展了广泛的研究工作。已研制出一些深海装备上使用的浮力材料，这些高强度的浮力材料已在民用、商业及军事领域广泛应用，如在水中设备的配重，漂浮于水面或悬浮于水中的浮缆、浮标、海底埋缆机械及声多卜勒流速剖面仪(AD—CP)平台、零浮力拖体和无人遥控潜水器(ROV)等上使用。使用条件不同，对其性能要求也不一样。随着海洋技术的发展，深海资源探测开发的需求，高强轻质浮力材料的应用前景极为广阔。
据报道，目前国内外的高强度固体浮力材料主要有两大类，一种是以环氧树脂为粘结剂、大量填充空心玻璃微珠及添加剂复合而成的轻质浮力材料，耐高压且长时间不吸水，但对于固化工艺要求严格，固化剂的种类和效果直接影响浮力材料的性能，进口为主、成本昂贵；另一类是采用聚氨酯泡沫、环氧树脂泡沫或其他发泡塑料，虽然成本低，但是耐压强度低，浸水一段时间后吸水失去浮力，使用可靠性差。研制轻质高强的固体浮力材料、提高开发海洋的综合能力是开发海洋能源的首要条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高强度固体浮力材料及制备方法，合理搭配低密度填料和固化剂，降低成本的同时提高材料的浮力、耐水性和耐压强度。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高强度固体浮力材料，包括如下重量份的原料：环氧树脂80-100份、改性剂10-25份、改性膨胀珍珠岩75-90份、稀释剂15-20份、固化剂25-35份、硅烷偶联剂3-6份。
进一步的，所述的改性剂为聚硫橡胶、聚酰胺树脂、脲醛三聚氰胺树脂、异氰酸酯以任意比例配合的混合物，其作用是增强环氧树脂的鞣性、抗弯性、抗冲性、绝缘性和粘结能力。
进一步的，所述的改性珍珠岩为聚氨酯包覆中空膨胀珍珠岩颗粒，颗粒的粒径为50-100μm，膨胀珍珠岩颗粒内部为蜂窝结构，重量轻、耐盐碱，用聚氨酯包覆珍珠岩后增加了珍珠岩与树脂的相溶性。
进一步的，所述的固化剂为改性螺环二胺，由氰基丙烯醛与季戊四醇合成的螺环二胺经过环氧化合物加成改性而得，此类固化剂在室温和水中均可以固化，适用期长、反应热低、色泽好、韧性佳、冲击性能好，固化时间短。
进一步的，所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、三环氧丙烷丙基醚中的任意一种。
进一步的，所述的硅烷偶联剂为异丁基三氧基硅。
本发明还提供一种固体浮力材料制造方法，其特征在于，方法如下：将计量的环氧树脂、改性剂、稀释剂、硅烷偶联剂和改性膨胀珍珠岩于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和固化剂放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15-20min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型，脱模后经过后固化制得固体浮力材料。
进一步的，所述的热压成型步骤中，压力为25-30MPa，温度为180-220℃；所述固化过程为在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h。
本发明所述的高强度固体浮力材料，以环氧树脂为基质并向其中添加改性剂，增强了环氧树脂的鞣性、抗弯性、抗冲性、绝缘性和粘结能力；膨胀珍珠岩颗粒内部为蜂窝结构，重量轻、耐盐碱、来源广泛、价格便宜，以聚氨酯包覆中空膨胀珍珠岩颗粒后增加了珍珠岩与树脂的相溶性；固化剂为改性螺环二胺，在室温和水中均可以固化，适用期长、反应热低、色泽好、韧性佳、冲击性能好，固化时间短；而通过超声波震荡，膨胀珍珠岩可以均匀的分布于环氧树脂的中空间隙，控制热压的压力、压强以及固化条件后制得的固体浮力材料组分粘结牢固、浮力性能佳、耐盐碱和耐高压性能显著提高。
具体实施方式
实施例1：
将计量的环氧树脂80份、聚硫橡胶2份、聚酰胺树脂4份、脲醛三聚氰胺树脂1份、异氰酸酯3份、改性膨胀珍珠岩75份、环氧丙烷丁基醚15份、异丁基三氧基硅3份于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和改性螺环二胺25份放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型（压力为25-30MPa，温度为200℃），脱模后经过后固化（在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h）制得固体浮力材料。
实施例2：
将计量的环氧树脂100份、聚硫橡胶10份、聚酰胺树脂8份、脲醛三聚氰胺树脂5份、异氰酸酯2份、改性膨胀珍珠岩90份、环氧丙烷苯基醚20份、异丁基三氧基硅6份于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和改性螺环二胺35份放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型（压力为25-30MPa，温度为200℃），脱模后经过后固化（在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h）制得固体浮力材料。
实施例3：
将计量的环氧树脂85份、聚硫橡胶5份、聚酰胺树脂5份、脲醛三聚氰胺树脂3份、异氰酸酯2份、改性膨胀珍珠岩80份、三环氧丙烷丙基醚18份、异丁基三氧基硅4份于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和改性螺环二胺30份放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型（压力为25-30MPa，温度为200℃），脱模后经过后固化（在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h）制得固体浮力材料。
实施例4：
将计量的环氧树脂90份、聚硫橡胶5份、聚酰胺树脂5份、脲醛三聚氰胺树脂5份、异氰酸酯5份、改性膨胀珍珠岩85份、三环氧丙烷丙基醚18份、异丁基三氧基硅5份于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和改性螺环二胺30份放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型（压力为25-30MPa，温度为200℃），脱模后经过后固化（在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h）制得固体浮力材料。
实施例5：
将计量的环氧树脂95份、聚硫橡胶4份、聚酰胺树脂10份、脲醛三聚氰胺树脂2份、异氰酸酯2份、改性膨胀珍珠岩90份、环氧丙烷苯基醚18份、异丁基三氧基硅4份于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15-0min，然后将上述混合物和改性螺环二胺30份放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型（压力为25-30MPa，温度为200℃），脱模后经过后固化（在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h，在于180℃下固化1h）制得固体浮力材料。
通过美国军标MIL-S-24154A对对本发明实施例1-5所得的浮力材料进行各种性能测试试验结果如下所示：
表1浮力材料性能指标
由上述检测结果可以看出，本发明所述的浮力材料。可以承受压力为47.7的静水压、密度仅为0.450g/cm3，吸水率在24h内仅为0.55，完全可以在水下3000米以内的深水处使用。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高强度固体浮力材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：环氧树脂80-100份、改性剂10-25份、改性膨胀珍珠岩75-90份、稀释剂15-20份、固化剂25-35份、硅烷偶联剂3-6份；
所述的改性剂为聚硫橡胶、聚酰胺树脂、脲醛三聚氰胺树脂、异氰酸酯以任意比例配合的混合物；
所述的改性珍珠岩为聚氨酯包覆中空膨胀珍珠岩颗粒，颗粒的粒径为50-100μm；
所述的固化剂为改性螺环二胺，由氰基丙烯醛与季戊四醇合成的螺环二胺经过环氧化合物加成改性而得；
所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、三环氧丙烷丙基醚中的任意一种；
所述的硅烷偶联剂为异丁基三氧基硅。
2.一种制造权利要求1所述的固体浮力材料的方法，其特征在于，方法如下：将计量的环氧树脂、改性剂、稀释剂、硅烷偶联剂和改性膨胀珍珠岩于搅拌机中搅拌10-20min后于超声波震荡仪中超声波震荡15min，然后将上述混合物和固化剂放于真空搅拌机下在真空状态、60-70℃下搅拌15-20min；最后将搅拌均匀的组分置于模具中，于平板硫化机热压成型，脱模后经过后固化制得固体浮力材料；
所述的热压成型步骤中，压力为25-30MPa，温度为180-220℃；所述固化过程为在100℃下固化4h，然后于150℃下固化2h， 再于180℃下固化1h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310669223.2A CN103819873B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种高强度固体浮力材料及制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310669223.2A CN103819873B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种高强度固体浮力材料及制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103819873A CN103819873A (zh) | 2014-05-28 |
| CN103819873B true CN103819873B (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=50755180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310669223.2A Active CN103819873B (zh) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | 一种高强度固体浮力材料及制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103819873B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2989130A1 (en) | 2015-06-12 | 2016-12-15 | 3M Innovative Properties Company | Buoyancy module |
| CN108034079B (zh) * | 2017-12-29 | 2019-12-06 | 江苏赛贝尔新材料科技有限公司 | 一种用于pvc塑料的热塑性珍珠岩及制备方法 |
| CN113501936A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种环氧树脂用改性固化剂及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1844236A (zh) * | 2006-04-08 | 2006-10-11 | 海洋化工研究院 | 深海用可加工固体浮力材料及其制备方法 |
| CN101139180A (zh) * | 2007-07-25 | 2008-03-12 | 宁波荣山新型材料有限公司 | 聚合物改性膨胀珍珠岩及其制备方法 |
-
2013
- 2013-12-11 CN CN201310669223.2A patent/CN103819873B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1844236A (zh) * | 2006-04-08 | 2006-10-11 | 海洋化工研究院 | 深海用可加工固体浮力材料及其制备方法 |
| CN101139180A (zh) * | 2007-07-25 | 2008-03-12 | 宁波荣山新型材料有限公司 | 聚合物改性膨胀珍珠岩及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103819873A (zh) | 2014-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103665768B (zh) | 高强度固体浮力材料的制备方法 | |
| CN100378166C (zh) | 深海用可加工固体浮力材料及其制备方法 | |
| CN103665615B (zh) | 用于固体浮力材料的纤维小球及其制备方法 | |
| CN103819873B (zh) | 一种高强度固体浮力材料及制造方法 | |
| CN103172975B (zh) | 一种高抗冲固体浮力材料的制备方法 | |
| CN101985528A (zh) | 深海耐压可加工浮力材料及其生产方法 | |
| CN103421278A (zh) | 一种低密度高强度固体浮力材料及其制备方法 | |
| CN102585442A (zh) | 水下树脂基轻质高强复合材料及其制备方法 | |
| CN101851393B (zh) | 一种浮体材料及其制造工艺 | |
| CN104087125A (zh) | 一种海洋环氧富锌防腐粉末涂料及其制备方法 | |
| CN104446203A (zh) | 一种无机非金属固体浮力材料及其制作方法 | |
| CN207274928U (zh) | 一种具有无人机起降平台的多功能潜浮装置 | |
| CN104059334A (zh) | 一种三相复合固体浮力材料的制备方法 | |
| CN203780780U (zh) | 一种太阳能水下机器人 | |
| CN108047649A (zh) | 一种低密度浅海固体浮力材料及其制备方法 | |
| CN106828833B (zh) | 一种深海隐蔽中继通信装置 | |
| CN207658000U (zh) | 深海耐压浮球 | |
| CN105176286A (zh) | 一种海洋防腐涂料的制备方法 | |
| CN104072950A (zh) | 一种常温固化的固体浮力材料的原料配方及其制备方法 | |
| CN109572937A (zh) | 一种深海可控浮标 | |
| CN103937166B (zh) | 一种抗静电固体浮力材料及其制备方法 | |
| CN204955554U (zh) | 一种梯度结构的合成泡沫材料 | |
| CN1261479C (zh) | 化学发泡法制备的固体浮力材料 | |
| CN102129089A (zh) | 海洋自持式剖面循环探测浮标 | |
| CN104177776A (zh) | 深海固体浮力材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 266000 Qingdao science and technology, Huangdao District, Shandong, No. two road, No. 167 Patentee after: Qingdao Advanced Marine Material Technology Co., Ltd. Address before: 266101, Qingdao Road, Zhuzhou District, Shandong, Laoshan, 143 Patentee before: Qingdao Advanced Marine Material Technology Co., Ltd. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder |