CN112143173A - 一种固体浮力材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；所述混合物料包括以下组分：环氧树脂100重量份；固化剂140重量份～180重量份；偶联剂1重量份～2重量份；固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。与现有技术相比，本发明提供的固体浮力材料以表面处理后的漂珠为主要组分，配合其他特定含量的组分进行复合，实现较好的相互作用，得到的固体浮力材料兼具较小的密度和较高的抗压强度，并且吸水率小，吸水平衡时间短，使其在水中长时间使用也能保持良好的性能，适合在浮体、海洋工程等领域应用。

Description

一种固体浮力材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种固体浮力材料及其制备方法。
背景技术
21世纪以来，随着世界经济快速发展，人类对海洋资源的渴求日益强烈，越来越多的国家把大量的人力物力投入到海洋工程事业中。固体浮力材料作为现代深潜技术的重要组成部分，在国防安全和海洋资源开发领域发挥着越来越重大的作用，已成为各国竞争的科技制高点。根据浮力调节介质的不同可以将固体浮力材料分为以下3大类：化学发泡浮力材料、纯复合泡沫固体浮力材料、合成复合泡沫固体浮力材料；其中以空心玻璃微球填充环氧树脂制备的复合泡沫固体浮力材料是抗压强度最高的一类固体浮力材料，也是当今国内外研究的一个重要方向。
复合泡沫固体浮力材料所使用的填料空心微球通常可以分为有机质微球和无机质微球两大类，无机质空心微球包含玻璃、陶瓷、碳、粉煤灰漂珠等，有机质空心微球则为环氧、酚醛、可发性聚苯乙烯球等；树脂基体较为常用的有环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯等。
漂珠是从火力发电厂的粉煤灰中分选出来的一种能浮于水面的中空薄壁球体，直径为数微米到数百微米，其化学成份以二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2O3)为主，球体中的气体主要为N2、H2和CO2。漂珠具有颗粒细，绝缘、隔音、比表面积小、密度低、热收缩系数小、耐高温、压缩强度高等优点，可用于制备固体浮力材料。目前粉煤灰基漂珠的利用率仍很低，堆放会占用大量的土地，造成环境污染的同时，也会妨碍社会和经济的发展，因此开展漂珠的综合利用，变废为宝，刻不容缓。
研究表明，空心微球浮力材料的强度取决于树脂基体的强度和韧性、空心微球的强度以及基体和微球间的粘结强度；如何增强基体和微球两者之间的界面结合力是制备高强度固体浮力材料的关键问题。目前，空心微球的主要改性方法是通过偶联剂处理来实现的，偶联剂处理能够在一定程度上改善环氧树脂与空心微球的界面结合力。但是，日益发展的技术对材料的强度要求越来越高，研究更加高效的空心微球表面处理手段制备出强度更高的固体浮力材料势在必行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固体浮力材料及其制备方法，本发明提供的固体浮力材料兼具较小的密度和较高的抗压强度，并且吸水率小，适合在浮体、海洋工程等领域应用。
本发明提供了一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；
所述混合物料包括以下组分：
环氧树脂100重量份；
固化剂140重量份～180重量份；
偶联剂1重量份～2重量份；
固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；
所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。
优选的，所述表面处理后的漂珠的体积占所述固体浮力材料总体积的50％～75％。
优选的，所述固化剂为酸酐固化剂和/或阳离子固化剂；所述固化促进剂为胺类促进剂和/或取代脲促进剂。
优选的，所述粉煤灰漂珠的密度为0.3g/cm3～0.9g/cm3，等静压强度为70MPa～140MPa，粒径范围为10μm～200μm。
优选的，所述浮选除杂的过程具体为：
将粉煤灰漂珠过100目～140目筛后，以水灰比10：(0.5～1.5)放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，再静置5min～15min，取上层漂珠烘干后，在400℃～450℃下煅烧0.5h～1.5h，得到处理后的漂珠。
优选的，所述表面刻蚀所用的刻蚀剂为HF-H2SO4混合酸溶液或氢氧化钠溶液。
优选的，所述表面改性所用的改性剂为硅烷偶联剂。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的固体浮力材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将环氧树脂、固化剂、偶联剂和固化促进剂混合，得到混合物料；再在上述混合物料中加入表面处理后的漂珠进行搅拌至完全浸润，然后依次进行真空搅拌、模压成型、静置、固化、冷却后脱模，得到固体浮力材料。
优选的，步骤a)中所述模压成型的压力为1MPa～3MPa，时间为2h～4h。
优选的，步骤a)中所述固化的温度为160℃～170℃，时间为5h～7h。
本发明提供了一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；所述混合物料包括以下组分：环氧树脂100重量份；固化剂140重量份～180重量份；偶联剂1重量份～2重量份；固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。与现有技术相比，本发明提供的固体浮力材料以表面处理后的漂珠为主要组分，配合其他特定含量的组分进行复合，实现较好的相互作用，得到的固体浮力材料兼具较小的密度和较高的抗压强度，并且吸水率小，吸水平衡时间短，使其在水中长时间使用也能保持良好的性能，适合在浮体、海洋工程等领域应用。
此外，本发明提供的制备方法采用粉煤灰漂珠为原材料，不仅可以大大降低生产成本，还可以进行粉煤灰高附加值的综合利用，实现粉煤灰多元化、产业化发展的需要，符合国家可持续发展的需要，响应国家发展循环经济的号召，因此是一种绿色环保、成本较低的制备方法；同时该制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产；并且还能根据浮力材料在水中使用的不同深度和不同应用要求进行适应性改良，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；
所述混合物料包括以下组分：
环氧树脂100重量份；
固化剂140重量份～180重量份；
偶联剂1重量份～2重量份；
固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；
所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。
在本发明中，所述固体浮力材料由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；其中，所述混合物料包括环氧树脂、固化剂、偶联剂和固化促进剂，优选由环氧树脂、固化剂、偶联剂和固化促进剂组成。
在本发明中，所述环氧树脂为树脂基体，优选为脂环族类环氧树脂；在本发明优选的实施例中，所述环氧树脂为环氧树脂E-4221。本发明对所述环氧树脂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述混合物料包括100重量份的环氧树脂。
在本发明中，所述固化剂优选为酸酐固化剂和/或阳离子固化剂，更优选为酸酐固化剂和阳离子固化剂；在本发明优选的实施例中，所述固化剂为十二烯基琥珀酸酐和甲基四氢苯酐；所述十二烯基琥珀酸酐和甲基四氢苯酐的质量比优选为11：3～13：5，更优选为3：1。本发明对所述固化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述酸酐固化剂和阳离子固化剂的市售商品即可。在本发明中，所述混合物料包括140重量份～180重量份的固化剂，优选为160重量份。
在本发明中，所述偶联剂优选为硅烷偶联剂；在本发明优选的实施例中，所述偶联剂为偶联剂KH-560。本发明对所述偶联剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述混合物料包括1重量份～2重量份的偶联剂，优选为1.5重量份。
在本发明中，所述固化促进剂优选为胺类促进剂和/或取代脲促进剂，更优选为胺类促进剂。在本发明优选的实施例中，所述固化促进剂为N,N-二甲基苄胺。本发明对所述固化促进剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述混合物料包括0.5重量份～1.5重量份的偶联剂，优选为1重量份。
在本发明中，所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。在本发明中，所述粉煤灰漂珠是天然的空心玻璃微珠，其价格低廉，且可以对固废资源进行循环利用，一举两得(目前，固体浮力材料大多用空心玻璃微珠复合基体树脂制备，虽然市面上空心玻璃微珠种类繁多，但其价格高昂，其中深海固体浮力材料制备过程中使用最多的进口3M空心玻璃微珠价格更是高达15000元/吨，昂贵的原料价格使产品的成本居高不下)。在本发明中，所述粉煤灰漂珠的密度优选为0.3g/cm3～0.9g/cm3，更优选为0.5g/cm3～0.6g/cm3；所述粉煤灰漂珠的等静压强度优选为70MPa～140MPa；所述粉煤灰漂珠的粒径范围优选为10μm～200μm。本发明能够根据浮力材料在水中使用的不同深度和不同应用选择适合参数的粉煤灰漂珠。
在本发明中，所述浮选除杂的过程优选具体为：
将粉煤灰漂珠过100目～140目筛后，以水灰比10：(0.5～1.5)放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，再静置5min～15min，取上层漂珠烘干后，在400℃～450℃下煅烧0.5h～1.5h，得到处理后的漂珠；
更优选为：
将粉煤灰漂珠过120目筛后，以水灰比10：1放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，再静置10min，取上层漂珠烘干后，在450℃下煅烧1h，得到处理后的漂珠。
在本发明中，上述过筛的过程主要目的是去除粒径较大的漂珠。
在本发明中，所述磁力搅拌清洗的目的主要是去除漂珠表面的油性物质。在本发明中，所述磁力搅拌清洗的搅拌转速优选为150r/min～250r/min，更优选为200r/min；所述磁力搅拌清洗的搅拌时间优选为1min～5min，更优选为3min。
在本发明中，所述静置的主要目的是去除浮力较小和破碎的漂珠。
在本发明中，所述烘干的装置优选采用本领域技术人员熟知的电热鼓风干燥箱；所述煅烧的装置优选采用本领域技术人员熟知的马弗炉，主要目的是去除未燃碳。
在本发明中，所述表面刻蚀所用的刻蚀剂优选为HF-H2SO4混合酸溶液或氢氧化钠溶液；其中，所述HF-H2SO4混合酸溶液中，HF的体积百分百优选为8％～12％，更优选为10％；H2SO4的体积百分比优选为1％～5％，更优选为2.5％；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为0.1mol/L～0.5mol/L，更优选为0.3mol/L。
在本发明中，所述表面刻蚀的过程优选具体为：
将处理后的漂珠置于刻蚀剂中进行磁力搅拌20min～30min，搅拌速率为150r/min～250r/min，洗涤1h～3h后，用清水洗至pH为中性，清洗完毕后，进行固液分离，烘干分离出漂珠，得到表面刻蚀好的漂珠；
更优选为：
将处理后的漂珠置于刻蚀剂中进行磁力搅拌25min，搅拌速率为200r/min，洗涤2h后，用清水洗至pH为中性，清洗完毕后，进行固液分离，烘干分离出漂珠，得到表面刻蚀好的漂珠。
在本发明中，所述表面改性所用的改性剂优选为硅烷偶联剂。在本发明一个优选的实施例中，所述改性剂为偶联剂KH550或KH560；所述表面改性的过程优选具体为：
将0.5g～1.5g偶联剂KH550或KH560加入到按体积比为1：(2～4)混合的200mL～400mL乙醇和水混合溶液中混合均匀，形成偶联剂处理液；再取表面刻蚀好的漂珠置于偶联剂处理液中，搅拌并超声0.5h～1.5h后，将上层的漂珠取出，置于100℃～110℃烘箱中干燥2h～4h，待冷却至室温后，得到表面处理后的漂珠；
更优选为：
将1g偶联剂KH550或KH560加入到按体积比为1：3混合的300mL乙醇和水混合溶液中混合均匀，形成偶联剂处理液；再取表面刻蚀好的漂珠置于偶联剂处理液中，搅拌并超声1h后，将上层的漂珠取出，置于105℃烘箱中干燥3h，待冷却至室温后，得到表面处理后的漂珠。
目前，固体浮力材料实际使用时需长期浸泡在水中，要求具备耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击等性能；同时固体浮力材料随着在水中使用的深度不同，强度要求不同，密度要求也不同；为提供更大的浮力，固体浮力材料的密度要尽可能的小，但密度变小，其抗压强度也会变小；因此要根据使用深度，在保证抗压强度的前提下，尽可能减小浮力材料的密度；并且，水中使用的固体浮力材料，还要求吸水率低、吸水平衡的时间短，使浮力材料在水中长时间使用期间保持良好的性能，这对浮力材料提出了更高的要求。本发明提供的固体浮力材料以表面处理后的漂珠为主要组分，配合其他特定含量的组分进行复合，实现较好的相互作用，得到的固体浮力材料兼具较小的密度和较高的抗压强度，并且吸水率小，吸水平衡时间短，使其在水中长时间使用也能保持良好的性能，适合在浮体、海洋工程等领域应用。在本发明中，所述表面处理后的漂珠的体积占所述固体浮力材料总体积的50％～75％，更优选为70％。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的固体浮力材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将环氧树脂、固化剂、偶联剂和固化促进剂混合，得到混合物料；再在上述混合物料中加入表面处理后的漂珠进行搅拌至完全浸润，然后依次进行真空搅拌、模压成型、静置、固化、冷却后脱模，得到固体浮力材料。
在本发明中，所述环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促和表面处理后的漂珠与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述混合的过程优选具体为：
将环氧树脂和固化剂混匀后加入偶联剂和固化促进剂进一步混匀，得到混合物料。本发明对所述混合的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的带搅拌的不锈钢桶即可。
在本发明中，所述真空搅拌的时间优选为25min～35min。
在本发明中，所述模压成型的压力优选为1MPa～3MPa，更优选为2MPa；所述模压成型的时间优选为2h～4h，更优选为3h。
在本发明中，所述静置采用本领域技术人员熟知的常温静置即可；所述静置的时间优选为4h～6h，更优选为5h。
在本发明中，所述固化的温度优选为160℃～170℃，更优选为165℃；所述固化的时间优选为5h～7h，更优选为6h。在本发明中，所述固化的装置优选为干燥箱，本发明对此没有特殊限制。
本发明提供的制备方法采用粉煤灰漂珠为原材料，不仅可以大大降低生产成本，还可以进行粉煤灰高附加值的综合利用，实现粉煤灰多元化、产业化发展的需要，符合国家可持续发展的需要，响应国家发展循环经济的号召，因此是一种绿色环保、成本较低的制备方法；同时该制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产；并且还能根据浮力材料在水中使用的不同深度和不同应用要求进行适应性改良，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；所述混合物料包括以下组分：环氧树脂100重量份；固化剂140重量份～180重量份；偶联剂1重量份～2重量份；固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。与现有技术相比，本发明提供的固体浮力材料以表面处理后的漂珠为主要组分，配合其他特定含量的组分进行复合，实现较好的相互作用，得到的固体浮力材料兼具较小的密度和较高的抗压强度，并且吸水率小，吸水平衡时间短，使其在水中长时间使用也能保持良好的性能，适合在浮体、海洋工程等领域应用。
此外，本发明提供的制备方法采用粉煤灰漂珠为原材料，不仅可以大大降低生产成本，还可以进行粉煤灰高附加值的综合利用，实现粉煤灰多元化、产业化发展的需要，符合国家可持续发展的需要，响应国家发展循环经济的号召，因此是一种绿色环保、成本较低的制备方法；同时该制备方法工艺简单、条件温和，适合大规模工业生产；并且还能根据浮力材料在水中使用的不同深度和不同应用要求进行适应性改良，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所用的原料均为市售商品；其中，所用的漂珠参数参见表1所示。
表1所用漂珠的参数数据
Figure BDA0002699218720000081
实施例1
(1)漂珠的浮选除杂：将漂珠过120目筛去除粒径较大的漂珠，再将过筛后的漂珠以水灰比10：1放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，用200r/min的速度搅拌3min，再静置10min，将上层的漂珠取出，置于表面皿中，于100℃的电热鼓风干燥箱中烘干后，放到马弗炉450℃煅烧1h，得到处理后的漂珠。
(2)漂珠的表面处理：将步骤(1)得到的处理后的漂珠置于HF-H2SO4(10％HF，2.5％H2SO4，体积百分比)混合酸溶液中进行磁力搅拌25min，搅拌速率为200r/min，洗涤2h后，用清水洗至pH为中性，清洗完毕后，进行固液分离，烘干分离出漂珠，得到表面刻蚀好的漂珠；然后将1g硅烷偶联剂KH550加入到按体积比为1：3混合的300mL乙醇和水混合溶液中混合均匀，形成偶联剂处理液；再取表面刻蚀好的漂珠置于偶联剂处理液中，搅拌并超声1h后，将上层的漂珠取出，置于105℃烘箱中干燥3h，待冷却至室温后备用，得到表面处理后的漂珠。
(3)固体浮力材料制备：将环氧树脂E-4221、固化剂十二烯基琥珀酸酐和固化剂甲基四氢苯酐按质量比100∶120∶40的比例混合，加入质量比为1.5：1的偶联剂KH-560和固化促进剂N,N-二甲基苄胺，在不锈钢桶内搅拌均匀；然后再加入步骤(2)得到的表面处理后的漂珠，搅拌至漂珠被环氧体系完全浸润，漂珠体积占物料总体积的70％；将容器置于真空搅拌器内进行真空搅拌30min，再将混合好的物料注入已经备好的模具内，加压至2MPa 3h成型，样品常温放置5h；最后将模具置于165℃的干燥箱内固化6h，冷却后脱模，得到固体浮力材料。
经检测，本发明实施例1提供的固体浮力材料的密度为0.68g/cm3，压缩强度81MPa，75MPa静水压环境下吸水率小于1％。
实施例2
(1)漂珠的浮选除杂：将漂珠过120目筛去除粒径较大的漂珠，再将过筛后的漂珠以水灰比10：1放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，用200r/min的速度搅拌3min，再静置10min，将上层的漂珠取出，置于表面皿中，于100℃的电热鼓风干燥箱中烘干后，放到马弗炉450℃煅烧1h，得到处理后的漂珠。
(2)漂珠的表面处理：将步骤(1)得到的处理后的漂珠置于0.3mol/L的氢氧化钠溶液中进行磁力搅拌25min，搅拌速率为200r/min，洗涤2h后，用清水洗至pH为中性，清洗完毕后，进行固液分离，烘干分离出漂珠，得到表面刻蚀好的漂珠；然后将1g硅烷偶联剂KH550加入到按体积比为1：3混合的300mL乙醇和水混合溶液中混合均匀，形成偶联剂处理液；再取表面刻蚀好的漂珠置于偶联剂处理液中，搅拌并超声1h后，将上层的漂珠取出，置于105℃烘箱中干燥3h，待冷却至室温后备用，得到表面处理后的漂珠。
(3)固体浮力材料制备：将环氧树脂E-4221、固化剂十二烯基琥珀酸酐和固化剂甲基四氢苯酐按质量比100∶120∶40的比例混合，加入质量比为1.5：1的偶联剂KH-560和固化促进剂N,N-二甲基苄胺，在不锈钢桶内搅拌均匀；然后再加入步骤(2)得到的表面处理后的漂珠，搅拌至漂珠被环氧体系完全浸润，漂珠体积占物料总体积的70％；将容器置于真空搅拌器内进行真空搅拌30min，再将混合好的物料注入已经备好的模具内，加压至2MPa 3h成型，样品常温放置5h；最后将模具置于165℃的干燥箱内固化6h，冷却后脱模，得到固体浮力材料。
经检测，本发明实施例2提供的固体浮力材料的密度为0.67g/cm3，压缩强度85MPa，75MPa静水压环境下吸水率小于1％。
实施例3
(1)漂珠的浮选除杂：将漂珠过120目筛去除粒径较大的漂珠，再将过筛后的漂珠以水灰比10：1放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，用200r/min的速度搅拌3min，再静置10min，将上层的漂珠取出，置于表面皿中，于100℃的电热鼓风干燥箱中烘干后，放到马弗炉450℃煅烧1h，得到处理后的漂珠。
(2)漂珠的表面处理：将步骤(1)得到的处理后的漂珠置于0.3mol/L的氢氧化钠溶液中进行磁力搅拌25min，搅拌速率为200r/min，洗涤2h后，用清水洗至pH为中性，清洗完毕后，进行固液分离，烘干分离出漂珠，得到表面刻蚀好的漂珠；然后将1g硅烷偶联剂KH560加入到按体积比为1：3混合的300mL乙醇和水混合溶液中混合均匀，形成偶联剂处理液；再取表面刻蚀好的漂珠置于偶联剂处理液中，搅拌并超声1h后，将上层的漂珠取出，置于105℃烘箱中干燥3h，待冷却至室温后备用，得到表面处理后的漂珠。
(3)固体浮力材料制备：将环氧树脂E-4221、固化剂十二烯基琥珀酸酐和固化剂甲基四氢苯酐按质量比100∶120∶40的比例混合，加入质量比为1.5：1的偶联剂KH-560和固化促进剂N,N-二甲基苄胺，在不锈钢桶内搅拌均匀；然后再加入步骤(2)得到的表面处理后的漂珠，搅拌至漂珠被环氧体系完全浸润，漂珠体积占物料总体积的70％；将容器置于真空搅拌器内进行真空搅拌30min，再将混合好的物料注入已经备好的模具内，加压至2MPa 3h成型，样品常温放置5h；最后将模具置于165℃的干燥箱内固化6h，冷却后脱模，得到固体浮力材料。
经检测，本发明实施例2提供的固体浮力材料的密度为0.67g/cm3，压缩强度88MPa，75MPa静水压环境下吸水率小于1％。
对比例
(1)漂珠的浮选除杂：将漂珠过120目筛去除粒径较大的漂珠，再将过筛后的漂珠以水灰比10：1放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，用200r/min的速度搅拌3min，再静置10min，将上层的漂珠取出，置于表面皿中，于100℃的电热鼓风干燥箱中烘干后，放到马弗炉450℃煅烧1h，得到处理后的漂珠。
(2)固体浮力材料制备：将环氧树脂E-4221、固化剂十二烯基琥珀酸酐和固化剂甲基四氢苯酐按质量比100∶120∶40的比例混合，加入质量比为1.5：1的偶联剂KH-560和固化促进剂N,N-二甲基苄胺，在不锈钢桶内搅拌均匀；然后再加入步骤(1)得到的处理后的漂珠，搅拌至漂珠被环氧体系完全浸润，漂珠体积占物料总体积的70％；将容器置于真空搅拌器内进行真空搅拌30min，再将混合好的物料注入已经备好的模具内，加压至2MPa 3h成型，样品常温放置5h；最后将模具置于165℃的干燥箱内固化6h，冷却后脱模，得到固体浮力材料。
经检测，对比例提供的固体浮力材料的密度为0.70g/cm3，压缩强度63MPa，75MPa静水压环境下吸水率小于1％。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种固体浮力材料，由混合物料与表面处理后的漂珠复合而成；
所述混合物料包括以下组分：
环氧树脂100重量份；
固化剂140重量份～180重量份；
偶联剂1重量份～2重量份；
固化促进剂0.5重量份～1.5重量份；
所述表面处理后的漂珠由粉煤灰漂珠依次经浮选除杂、表面刻蚀和表面改性制备而成。
2.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述表面处理后的漂珠的体积占所述固体浮力材料总体积的50％～75％。
3.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述固化剂为酸酐固化剂和/或阳离子固化剂；所述固化促进剂为胺类促进剂和/或取代脲促进剂。
4.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述粉煤灰漂珠的密度为0.3g/cm3～0.9g/cm3，等静压强度为70MPa～140MPa，粒径范围为10μm～200μm。
5.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述浮选除杂的过程具体为：
将粉煤灰漂珠过100目～140目筛后，以水灰比10：(0.5～1.5)放入温度大于80℃的水中进行磁力搅拌清洗，再静置5min～15min，取上层漂珠烘干后，在400℃～450℃下煅烧0.5h～1.5h，得到处理后的漂珠。
6.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述表面刻蚀所用的刻蚀剂为HF-H2SO4混合酸溶液或氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1提供的固体浮力材料，其特征在于，所述表面改性所用的改性剂为硅烷偶联剂。
8.一种权利要求1～7任一项所述的固体浮力材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将环氧树脂、固化剂、偶联剂和固化促进剂混合，得到混合物料；再在上述混合物料中加入表面处理后的漂珠进行搅拌至完全浸润，然后依次进行真空搅拌、模压成型、静置、固化、冷却后脱模，得到固体浮力材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述模压成型的压力为1MPa～3MPa，时间为2h～4h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述固化的温度为160℃～170℃，时间为5h～7h。
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