CN106317782A - 一种复合浮力材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合浮力材料的制备方法，第一步，按重量份组分配比材料；第二步，于真空捏合机中搅拌均匀，并真空脱泡；第三步，注料于有升降温控制系统金属模具中，且该模具预留空间，升温，并保持80‑85℃2‑3小时，保证发泡微球升温膨胀，进一步扩大浮力材料体积，降低浮力材料密度，同时保证树脂初步固化；第四步，初固化后，升温至100‑110℃后固化2‑3小时，冷却后，脱模即获得制品。本发明在仍保持较高强度和优异低吸水率（低于0.3%）情况下，保证其密度大幅下降（降幅达1/3），最低低至0.30g/cm3，断裂伸长率大幅提升（提升至2‑5倍）的高强高韧超低密度浮力材料。

Description

一种复合浮力材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域。具体来说，本发明涉及一种超低密度、低吸水率、高耐压强度的固体浮力材料，适用于水下仪器设备提供浮力。
背景技术
目前耐压轻质高强浮力材料一般采用轻质中空微珠填充树脂的方法制备，为了降低其整体密度，通常采用填充更多轻质中空微珠或填充密度更小的轻质中空微珠来实现。而多年来，通过各种填充工艺优化，轻质中空微珠填充量己接近极限，若再增加轻质中空微珠填充量，浮力材料未固化前稀料黏度过大，无法脱泡，轻质中空微珠堆积密度已低至0.02g/cm3，其重量占比已低于5%以下，轻质中空微珠堆积密度己接近极限。进一步开发出密度更低的高强浮力材料陷入瓶颈。提供一种超低密度高强固体浮力材料及制作方法意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是超低密度高强高韧性固体复合浮力材料制备方法。
本发明的技术方案是：
一种复合浮力材料的制备方法，其质量组份如下：
树脂：　　　　　　　　　　　　　　100份；
固化剂：　　　　　　　　　　　　　60份；
分散剂：　　　　　　　　　　　　　0.5份；
偶联剂：　　　　　　　　　　　　　2份；
空心微珠： 5.5-25份；
发泡微球 1-2份；
其包括步骤 ：
第一步，按所述质量组份配比材料；
第二步，于真空捏合机中搅拌均匀，并真空脱泡；
第三步，注料于有升降温控制系统金属模具中，且该模具预留有空间，升温，并保持80-85℃2-3小时，保证树脂初步固化；
第四步，初固化后，升温至100-110℃后固化2-3小时，冷却后，脱模即获得制品。
进一步地，上述预留有空间为占金属模具1/3以上。
进一步地，上述树脂为低黏度双酚A型6002环氧树脂。
进一步地，上述固发剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
进一步地，上述分散剂优选分子量在300～2000范围的不饱和多元羧酯聚合物与有机硅氧烷共聚物的混合物。
进一步地，上述偶联剂优选γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷。
进一步地，上述空心微珠选用玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一种或几种。
进一步地，上述空心微珠的粒径控制在10～150um，耐压强度控制在0.5-1.7ＭＰa范围，堆积密度控制在0.02～0.07g/cm3范围。
进一步地，上述发泡微球为发泡温度70-110℃的lc/238的发泡微球。
本发明的浮力材料有益效果是：
相对一般高强浮力材料，在仍具备较高耐水压力和极低吸水率条件下，密度最大能降低约1/3，韧性（断裂伸长率）大幅提升（最大提升2-5倍）。
浮力材料稀料在80-85℃温度条件下，发泡微球壁逐步软化，而内包低沸点烃类气化，体积大幅扩大，产生压力，迫使其体积大幅扩大。升温至100-110℃后固化主要是为了提高浮力材料的性能。
创新点说明：1）采取脱泡后升温将发泡微球从小颗粒物扩大成中空微珠，增加整体中空微珠添加量，摆脱了传统仅在脱泡前添加中空微珠，受脱泡黏度不能过大要求，限制中空微珠的添加量的瓶颈；
2）传统添加中空微珠均为硬质球形，如图1第1幅图，球与球之间堆积间隙度较大，而本发明方案中发泡微球热膨胀中空微球固化前，球壁为软质状态，其与其它中空微球接触时，能通过一定变形量保证其完美贴合，进一步填充中空微珠间间隙，减少浮力材料中树脂含量比，从而有利于进一步降低浮力材料密度；
3）发泡微球球壁为热塑性树脂，对于改善浮力材料的韧性有所帮助，大幅提高了断裂伸长率。
附图说明
图1：发泡微球于浮力材料稀料中加热时膨胀示意图；
1-膨胀前发泡微球；2-膨胀后发泡微球。
具体实施方式
实施例：
下面结合具体实施例对本发明的浮力材料及其生产方法作进一步详细说明。
表1列举本发明的几种不同配方或工艺浮力材料重量份组分比及工艺。
表1典型配方实例配方表
注：环氧树脂选用低黏度双酚A型6002环氧树脂；
固化剂选用甲基四氢邻苯二甲酸酐；
分散剂选分子量在300～2000范围的不饱和多元羧酯聚合物与有机硅氧烷共聚物的混合物；
偶联剂为KH-550偶联剂；
“A”型号空心微珠为粒径在10-100um，抗压强度0.5MPa，堆积密度为0.02g/cm3的聚合物空心微珠；
“B”型号空心微珠为粒径在30-150um，抗压强度1.7MPa，堆积密度为0.07g/cm3的玻璃空心微珠；
发泡微球选用发泡温度70-110℃的发泡微球lc/238发泡微球，其为热塑性树脂外壳包覆低沸点烃类溶剂化合物，外壳为致密的热塑性树脂，其在75-110℃时能在隔绝气体条件下软化，内包烃类溶剂为沸点75-110℃之间混合溶剂，其能在80-85℃条件下，保证外壳不破裂情况下体积扩大数十至数百倍。
将表1中各实施例的配比材料分别于真空捏合机中搅拌均匀，并真空脱泡，再注料于特制有升降温控制系统金属模具中，升温，并保持80-85℃固化2-3小时，初固化后，升温至100-110℃后固化2-3小时，脱模即获得制品。
对实表1的各实施例产品进行力学性能检测，检测结果如表2。
表2为表1中各实施例的力学性能： ：
从表2中1-4#、5-8#样件对比数据可以看出，随着发泡微珠的加入，其在仍保持较高强度下，密度大幅下降，最低低至0.30g/cm3，耐水压7MPa以上，吸水率低于0.3%，断裂伸长率大于16%的高强高韧超低密度浮力材料。
具体地，上述一种复合浮力材料的制备方法，包括步骤 ：
第一步，按上述重量份组分配比材料；
第二步，于真空捏合机中搅拌均匀，并真空脱泡；
第三步，注料于有升降温控制系统金属模具中，且该模具预留有足够空间1/3以上空间，升温，并保持80-85℃2-3小时，保证发泡微球升温膨胀，进一步扩大浮力材料体积，降低浮力材料密度，同时保证树脂初步固化；
第四步，初固化后，升温至100-110℃后固化2-3小时，冷却后，脱模即获得制品。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合浮力材料的制备方法，其特征在于，其质量组份如下：
树脂：　　　　　　　　　　　　　　100份；
固化剂：　　　　　　　　　　　　　60份；
分散剂：　　　　　　　　　　　　　0.5份；
偶联剂：　　　　　　　　　　　　　2份；
空心微珠： 5.5-25份；
发泡微球 1-2份；
其包括步骤 ：
第一步，按所述质量组份配比材料；
第二步，于真空捏合机中搅拌均匀，并真空脱泡；
第三步，注料于有升降温控制系统金属模具中，且该模具有预留空间，升温，并保持80-85℃2-3小时，保证树脂初步固化；
第四步，初固化后，升温至100-110℃后固化2-3小时，冷却后，脱模即获得制品。
2.如权利要求1所述的复合浮力材料制备方法，其特征在于，所述预留有空间为占金属模具1/3以上。
3.如权利要求1或2所述的复合浮力材料的制备方法，其特征在于，所述树脂为树脂为低黏度双酚A型6002环氧树脂。
4.如权利要求1或2所述的复合浮力材料的制备方法，其特征在于，所述固发剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
5.如权利要求1或2所述复合浮力材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为分子量在300～2000范围的不饱和多元羧酯聚合物与有机硅氧烷共聚物的混合物。
6.如权利要求1或2所述复合浮力材料制备方法，其特征在于，所述偶联剂优选γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
7.如权利要求1或2所述复合浮力材料的制备方法，其特征在于，所述空心微珠选用玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一种或几种。
8.如权利要求1或2所述复合浮力材料的制备方法，其特征在于，所述空心微珠的粒径控制在10～150um，耐压强度控制在0.5-1.7ＭＰa范围，堆积密度控制在0.02～0.07g/cm3范围。
9.如权利要求1或2所述复合材料制备方法，其特征在于，所述发泡微球为发泡温度70-110℃的lc/238发泡微球。
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