RU2575456C2 - Epoxy composite - Google Patents

Epoxy composite Download PDF

Info

Publication number
RU2575456C2
RU2575456C2 RU2013102969/05A RU2013102969A RU2575456C2 RU 2575456 C2 RU2575456 C2 RU 2575456C2 RU 2013102969/05 A RU2013102969/05 A RU 2013102969/05A RU 2013102969 A RU2013102969 A RU 2013102969A RU 2575456 C2 RU2575456 C2 RU 2575456C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
epoxy
composite
filler
pressure
Prior art date
Application number
RU2013102969/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013102969A (en
Inventor
Рональд Чарльз АЛЛУМ
Филип Майкл ДАРБИН
Original Assignee
Эйчерон Продакт Пти Лтд
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйчерон Продакт Пти Лтд filed Critical Эйчерон Продакт Пти Лтд
Priority claimed from PCT/AU2011/000772 external-priority patent/WO2011160183A1/en
Publication of RU2013102969A publication Critical patent/RU2013102969A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2575456C2 publication Critical patent/RU2575456C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to a method for making an epoxy composite. In the present method an epoxy prepolymer, a curing agent and particulate filler are combined to form a curable mixture. The mixture is then agitated under a non-air atmosphere to render it substantially homogeneous, and pressure is applied to the mixture to reduce or eliminate gas pockets in the mixture and is maintained until the curable mixture is cured to form the epoxy composite.
EFFECT: forming an epoxy composite.
36 cl, 17 dwg, 2 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу получения эпоксидного композита.The present invention relates to a method for producing an epoxy composite.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Автору настоящего изобретения была необходима синтактическая пена с исключительно высокой и однородной прочностью для флотации и в качестве структурного элемента для глубоководного применения. Были протестированы различные коммерческие пены, и все не соответствовали требованиям подходящего FofS (коэффициент безопасности). Было рассмотрено, что неспособность данных материалов присутствует частично вследствие неоднородности материалов, приводя к непостоянным прочностным характеристикам в разных частях материала. Коммерческие пены имели склонность к ослабеванию сначала с одной стороны и/или к развитию опасных трещин. Поскольку был необходим довольно большой кусок пены, чтобы обеспечить флотацию и структурную целостность для применения, то автор настоящего изобретения рассмотрел низкий FofS и неоднородную прочность коммерческих пен, которые являются основными недостатками.The author of the present invention needed syntactic foam with extremely high and uniform strength for flotation and as a structural element for deep sea applications. Various commercial foams were tested and all did not meet the requirements of a suitable FofS (safety factor). It was considered that the failure of these materials is partly due to the heterogeneity of the materials, leading to unstable strength characteristics in different parts of the material. Commercial foams tended to weaken first on one side and / or to develop dangerous cracks. Since a rather large piece of foam was needed to provide flotation and structural integrity for use, the present inventor considered the low FofS and the non-uniform strength of commercial foams, which are the main disadvantages.

Эпоксидные композиты могут быть получены объединением эпоксидного форполимера, отверждающего средства и наполнителя и отверждением полученной смеси. Наполнитель может служить одному или более ряду целей, включая увеличение жесткости, увеличение прочности, улучшение стойкости на растрескивание и уменьшение плотности в отвержденном композите. Если применяют низкий уровень наполнителя, улучшение в свойствах может быть меньше, чем было необходимо. Также неотвержденная смесь может иметь относительно низкую вязкость. Это может позволить частичное разделение наполнителя (вследствие отличных плотностей наполнителя и эпоксидного форполимера), приводящее к отвержденному композиту с гетерогенными свойствами.Epoxy composites can be prepared by combining an epoxy prepolymer, curing agent and filler and curing the resulting mixture. A filler may serve one or more of a number of purposes, including increasing stiffness, increasing strength, improving crack resistance, and decreasing density in a cured composite. If a low filler level is used, the improvement in properties may be less than was necessary. Also, the uncured mixture may have a relatively low viscosity. This may allow partial separation of the filler (due to the excellent densities of the filler and epoxy prepolymer), resulting in a cured composite with heterogeneous properties.

Эти проблемы могут быть устранены увеличением уровня наполнителя в смеси. Однако это приводит к новым проблемам. Увеличение уровня наполнителя приводит к увеличению вязкости неотвержденной смеси. Размешивание данной смеси для того, чтобы добиться гомогенного продукта, может привести к включению больших количеств воздуха, который может образовывать пустоты в отвержденном композите. Эти пустоты могут отрицательно влиять на физические свойства (прочность и т.д.) отвержденного композита. Применение вакуума при смешивании может частично устранить эту проблему, однако высокая вязкость неотвержденного композита вместе с высокой нагрузкой наполнителя может сделать сложным удаление всех пузырьков воздуха.These problems can be resolved by increasing the level of filler in the mixture. However, this leads to new problems. An increase in the level of filler leads to an increase in the viscosity of the uncured mixture. Stirring this mixture in order to achieve a homogeneous product can lead to the inclusion of large amounts of air, which can form voids in the cured composite. These voids can adversely affect the physical properties (strength, etc.) of the cured composite. The use of vacuum during mixing can partially eliminate this problem, however, the high viscosity of the uncured composite together with the high loading of the filler can make it difficult to remove all air bubbles.

В силу этого существует необходимость способа получения эпоксидных композитов, который уменьшает или устраняет пустоты, в то же время предполагая относительно высокую загрузку наполнителя.Because of this, there is a need for a method for producing epoxy composites that reduces or eliminates voids, while at the same time assuming a relatively high loading of filler.

Цель настоящего изобретенияThe purpose of the present invention

Целью настоящего изобретения является главным образом преодолеть или, по меньшей мере, смягчить один или несколько вышеприведенных недостатков. Дополнительной целью является, по меньшей мере, частично удовлетворить вышеприведенную необходимость.The aim of the present invention is mainly to overcome or at least mitigate one or more of the above disadvantages. An additional objective is to at least partially satisfy the above need.

Краткое описание настоящего изобретенияA brief description of the present invention

В первом аспекте настоящего изобретения обеспечен способ получения эпоксидного композита, содержащего объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства и наполнителя в виде частиц для образования отверждаемой смеси, взбалтывание смеси, чтобы превратить ее в практически однородную, и приложение давления к смеси, чтобы уменьшить или устранить газовые пузыри в смеси. В настоящем контексте, выражение «уменьшить» относится к уменьшению размера (например, объема) газовых пузырей. Давление необходимо поддерживать до тех пор, пока отверждаемая смесь не отвердится с образованием эпоксидного композита. Этап взбалтывания и необязательно также объединения, может быть проведен в безвоздушной атмосфере.In a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing an epoxy composite comprising combining an epoxy prepolymer, a curing agent and a particulate filler to form a curable mixture, shaking the mixture to become substantially uniform, and applying pressure to the mixture to reduce or eliminate gas bubbles in the mixture. In the present context, the expression “reduce” refers to a decrease in the size (eg, volume) of gas bubbles. The pressure must be maintained until the curable mixture cures to form an epoxy composite. The agitating step, and optionally also combining, can be carried out in an airless atmosphere.

Могут использоваться варианты осуществления в сочетании с первым аспектом, или по отдельности, или в любой подходящей комбинации.Embodiments may be used in combination with the first aspect, either individually or in any suitable combination.

Давление, приложенное к смеси, может быть по меньшей мере приблизительно 7000 кПа или может быть приблизительно от 7000 до приблизительно 15000 кПа. Оно альтернативно может быть приблизительно от 2000 до приблизительно 7000 кПа. Более низкие давления могут быть использованы для получения композитов для применения при более низких давлениях, чем те, которые получены с использованием более высоких давлений. Давление может быть приложено изостатически. Оно может быть приложено гидростатически. Форполимер и отверждающее средство могут быть такими, что рабочее время отверждаемой смеси при 20°C составляет по меньшей мере приблизительно 1 час, или по меньшей мере приблизительно 6 часов, или по меньшей мере приблизительно 1 день. Они могут быть такими, что отверждаемая смесь не отверждается при приблизительно 20°C, или такими, что она не отверждается при приблизительно 20°C, в течение по меньшей мере приблизительно 1 дня или по меньшей мере приблизительно 1 недели.The pressure applied to the mixture may be at least about 7000 kPa or may be from about 7000 to about 15000 kPa. It may alternatively be from about 2000 to about 7000 kPa. Lower pressures can be used to produce composites for use at lower pressures than those obtained using higher pressures. Pressure can be applied isostatically. It can be applied hydrostatically. The prepolymer and curing agent may be such that the working time of the curable mixture at 20 ° C. is at least about 1 hour, or at least about 6 hours, or at least about 1 day. They can be such that the curable mixture does not cure at about 20 ° C, or such that it does not cure at about 20 ° C for at least about 1 day or at least about 1 week.

Объединение может сопровождаться или предшествовать охлаждению одного или более компонентов отверждаемой смеси. Оно может, например, включать охлаждение форполимера и затем добавление отверждающего средства и наполнителя в виде частиц. Охлаждение может быть до температуры приблизительно от 0 до приблизительно 10°C, например до приблизительно 3°C.The combination may be accompanied or preceded by cooling of one or more components of the curable mixture. It may, for example, include cooling the prepolymer and then adding a curing agent and a particulate filler. Cooling may be to a temperature of from about 0 to about 10 ° C, for example to about 3 ° C.

Безвоздушная атмосфера, в которой проводят встряхивание и необязательно также объединение, может быть такой, которая имеет растворимость в отверждаемой смеси более высокую, чем растворимость воздуха в отверждаемой смесь при такой же температуре. Безвоздушная атмосфера может содержать по меньшей мере приблизительно 50% аргона на молярной основе. Она может быть сварочным газом. Он может содержать приблизительно 93% аргона и приблизительно 5% диоксида углерода. Он может содержать приблизительно 2% кислорода. Он может содержать приблизительно 93% аргона и приблизительно 7% диоксида углерода.The airless atmosphere in which shaking is carried out, and optionally also combining, can be one which has a solubility in the curable mixture higher than the solubility of air in the curable mixture at the same temperature. An airless atmosphere may contain at least about 50% molar-based argon. It can be welding gas. It may contain approximately 93% argon and approximately 5% carbon dioxide. It may contain approximately 2% oxygen. It may contain approximately 93% argon and approximately 7% carbon dioxide.

Этап приложения давления может быть проведен так, чтобы смесь не подвергалась действию воздуха. Он может быть проведен в безвоздушной атмосфере, как описано выше. Он может быть проведен в окружении защитного слоя или изолирующего материала, который препятствует или предотвращает доступ воздуха и/или безвоздушной атмосферы к смеси. Оно может быть приложено изостатически окружающей жидкостью (жидкость или газ), и защитный слой или изолирующий материал может препятствовать или предотвращать доступ окружающей жидкости к смеси.The pressure application step may be carried out so that the mixture is not exposed to air. It can be carried out in an airless atmosphere as described above. It can be carried out surrounded by a protective layer or insulating material that impedes or prevents the access of air and / or airless atmosphere to the mixture. It may be applied isostatically to the surrounding fluid (liquid or gas), and the protective layer or insulating material may impede or prevent the access of the surrounding fluid to the mixture.

Наполнитель в виде частиц может иметь меньшую плотность или абсолютную плотность, чем форполимер. Он может иметь меньшую плотность или абсолютную плотность, чем отверждаемая смесь. Он может иметь абсолютную плотность менее приблизительно 0,5 г/см3. Наполнитель в виде частиц может быть из или может содержать полые микросферы. Полые микросферы могут быть полыми стеклянными микросферами (стеклянными микропузырьками). Полые микросферы могут быть таковыми, чтобы (например, могут иметь толщину стенок таковую, чтобы) не более чем приблизительно 10% микросфер разрушались во время этапа приложения давления к смеси. Наполнитель в виде частиц может в некоторых случаях содержать более одного класса полых микросфер. Один класс может быть классом с высокой прочностью. Другой класс может быть классом с низкой плотностью.The particulate filler may have a lower density or absolute density than the prepolymer. It may have a lower density or absolute density than the curable mixture. It may have an absolute density of less than about 0.5 g / cm 3 . The particulate filler may be from or may contain hollow microspheres. Hollow microspheres can be hollow glass microspheres (glass microbubbles). Hollow microspheres can be such that (for example, they can have a wall thickness such that) no more than about 10% of the microspheres are destroyed during the stage of applying pressure to the mixture. The particulate filler may in some cases contain more than one class of hollow microspheres. One class can be a class with high strength. Another class may be a low density class.

Этап объединения может содержать объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства, наполнителя в виде частиц и второго наполнителя для образования отверждаемой смеси. Второй наполнитель может содержать от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% по весу или по объему отверждаемой смеси.The combining step may comprise combining an epoxy prepolymer, a curing agent, a particulate filler, and a second filler to form a curable mixture. The second filler may contain from about 0.1 to about 1% by weight or volume of the curable mixture.

Способ может включать нагревание отверждаемой смеси для того, чтобы начать или ускорить отверждение для образования эпоксидного композита. Этот этап может быть полезным в случаях, когда отверждаемая смесь имеет рабочее время более приблизительно 6 часов при приблизительно 20°C. Если этап нагревания применяют для того, чтобы начать или ускорить отверждение, нагревание может быть до температуры менее 90°C или до температуры от приблизительно 40 до приблизительно 90°C. Оно может быть до температуры, при которой рабочее время составляет менее приблизительно 1 часа. Нагревание (если применяют) может быть начато на момент времени (называемом в данном документе как время выдержки) после начала применения давления к смеси. Время выдержки может быть по меньшей мере приблизительно 1 час. Если этап нагревания применяют для того, чтобы вызвать или ускорить отверждение, эпоксидный композит может быть охлажден перед сбросом давления. В этом контексте выражение «нагревание до» конкретной температуры относится к помещению смеси в окружающую среду при конкретной температуре, и нет необходимости соотносить фактическую температуру, полученную отверждаемой смесью в той окружающей среде. Фактическая температура, по меньшей мере, частей смеси может превышать конкретную температуру вследствие экзотермического эффекта отверждения.The method may include heating the curable mixture in order to initiate or accelerate curing to form an epoxy composite. This step may be useful in cases where the curable mixture has a working time of more than about 6 hours at about 20 ° C. If the heating step is used to initiate or accelerate curing, the heating may be to a temperature of less than 90 ° C or to a temperature of from about 40 to about 90 ° C. It can be up to a temperature at which the working time is less than about 1 hour. Heating (if applicable) can be started at a point in time (referred to herein as holding time) after the application of pressure to the mixture has begun. The exposure time may be at least about 1 hour. If a heating step is used to cause or accelerate curing, the epoxy composite may be cooled before depressurizing. In this context, the expression “heating to” a specific temperature refers to the placement of the mixture in the environment at a specific temperature, and there is no need to relate the actual temperature obtained by the cured mixture in that environment. The actual temperature of at least parts of the mixture may exceed a specific temperature due to the exothermic curing effect.

Способ можно применять для получения эпоксидного композита согласно второму аспекту (ниже).The method can be used to obtain an epoxy composite according to the second aspect (below).

В варианте осуществления обеспечивается способ получения эпоксидного композита, включающий:In an embodiment, a method for producing an epoxy composite is provided, comprising:

- объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства и наполнителя в виде частиц, состоящего из стеклянных микросфер, для образования отверждаемой смеси, причем указанный форполимер и отверждающее средство являются таковыми, что отверждаемая смесь имеет рабочее время более приблизительно 6 часов при приблизительно 20°C,- combining an epoxy prepolymer, a curing agent and a particulate filler consisting of glass microspheres to form a curable mixture, said prepolymer and curing agent being such that the curable mixture has a working time of more than about 6 hours at about 20 ° C,

- взбалтывание смеси в атмосфере, содержащей аргон и диоксид углерода в достаточном объеме, чтобы превратить смесь в практически однородную,- shaking the mixture in an atmosphere containing argon and carbon dioxide in sufficient volume to turn the mixture into almost uniform,

- приложение изостатического давления от приблизительно 7000 до приблизительно 15000 кПа к смеси для того, чтобы уменьшить или устранить газовые пузыри в смеси,- applying isostatic pressure from about 7000 to about 15000 kPa to the mixture in order to reduce or eliminate gas bubbles in the mixture,

- нагревание смеси под давлением до температуры не более 90°C, причем указанная температура является достаточной для обуславливания отверждения смеси,- heating the mixture under pressure to a temperature of not more than 90 ° C, and the specified temperature is sufficient to cause the curing of the mixture,

- предоставление смеси возможности отверждаться под повышенным давлением с образованием эпоксидного композита,- providing the mixture with the ability to cure under high pressure with the formation of an epoxy composite,

- предоставление эпоксидному композиту возможности охладиться до приблизительно температуры окружающей среды, и- allowing the epoxy composite to cool to approximately ambient temperature, and

- возврат эпоксидного композита до приблизительно атмосферного давления.- return of the epoxy composite to approximately atmospheric pressure.

В другом варианте осуществления обеспечивается способ получения эпоксидного композита, включающий:In another embodiment, a method for producing an epoxy composite is provided, comprising:

- объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства, наполнителя в виде частиц, состоящего из стеклянных микросфер и волокнистого наполнителя, для образования отверждаемой смеси, причем указанный форполимер и отверждающее средство являются таковыми, что отверждаемая смесь имеет рабочее время более приблизительно 6 часов при приблизительно 20°C,- combining an epoxy prepolymer, a curing agent, a particulate filler consisting of glass microspheres and a fibrous filler to form a curable mixture, said prepolymer and curing agent being such that the curable mixture has a working time of more than about 6 hours at about 20 ° C ,

- взбалтывание смеси в атмосфере, содержащей аргон и диоксид углерода в достаточном объеме, чтобы превратить смесь в практически однородную,- shaking the mixture in an atmosphere containing argon and carbon dioxide in sufficient volume to turn the mixture into almost uniform,

- обертывание смеси в эластичный изолирующий материал;- wrapping the mixture in an elastic insulating material;

- приложение изостатического давления от приблизительно 7000 до приблизительно 15000 кПа к смеси для того, чтобы уменьшить или устранить газовые пузыри в смеси,- applying isostatic pressure from about 7000 to about 15000 kPa to the mixture in order to reduce or eliminate gas bubbles in the mixture,

- нагревание смеси под давлением до температуры не более 90°C, причем указанная температура является достаточной для обуславливания отверждения смеси,- heating the mixture under pressure to a temperature of not more than 90 ° C, and the specified temperature is sufficient to cause the curing of the mixture,

- предоставление смеси возможности отверждаться под повышенным давлением с образованием эпоксидного композита,- providing the mixture with the ability to cure under high pressure with the formation of an epoxy composite,

- предоставление эпоксидному композиту возможности охладиться до приблизительно 60°C,- allowing the epoxy composite to cool to approximately 60 ° C,

- возврат эпоксидного композита до приблизительно атмосферного давления; и- return of the epoxy composite to approximately atmospheric pressure; and

- предоставление эпоксидному композиту возможности охладиться до температуры окружающей среды при атмосферном давлении более чем по меньшей мере 1 день.- allowing the epoxy composite to cool to ambient temperature at atmospheric pressure for more than at least 1 day.

Во втором аспекте настоящего изобретения обеспечивается эпоксидный композит, содержащий наполнитель в виде частиц и имеющий предельное напряжение при сжатии более или эквивалентное 100 МПа. Композит может иметь плотность менее приблизительно 0,7 г/см3.In a second aspect of the present invention, there is provided an epoxy composite comprising a particulate filler and having a compressive stress of greater than or equivalent to 100 MPa. The composite may have a density of less than about 0.7 g / cm 3 .

Могут использоваться варианты осуществления в сочетание со вторым аспектом, или по отдельности, или в любой подходящей комбинации.Embodiments may be used in combination with the second aspect, either individually or in any suitable combination.

Эпоксидный композит может быть получен способом первого варианта осуществления.An epoxy composite can be obtained by the method of the first embodiment.

Эпоксидным композитом может быть синтактическая пена.The epoxy composite may be syntactic foam.

Эпоксидный композит может иметь такой модуль упругости при сжатии, что деформация при сжатии 110 МПа составляет менее или равна приблизительно 0,9%. Она может проявлять линейное искажение менее или эквивалентное приблизительно 0,9% под гидростатическим давлением сжатия 110 МПа.The epoxy composite may have such a modulus of elasticity in compression such that the compressive strain of 110 MPa is less than or equal to approximately 0.9%. It may exhibit a linear distortion of less than or equivalent to approximately 0.9% under a hydrostatic compression pressure of 110 MPa.

Он может иметь низкое водопоглощение. Он может иметь равновесное водопоглощение менее приблизительно 0,5% объем/объем или менее приблизительно 0,1% объем/объем.It may have low water absorption. It may have equilibrium water absorption of less than about 0.5% volume / volume or less than about 0.1% volume / volume.

Плотность наполнителя в виде частиц может быть менее приблизительно 0,5 г/см3. Наполнитель в виде частиц может быть полыми микросферами или может содержать полые микросферы. Полые микросферы могут быть полыми стеклянными микросферами. Наполнитель в виде частиц может присутствовать в композите из расчета приблизительно 60% или больше по объему.The density of the particulate filler may be less than about 0.5 g / cm 3 . The particulate filler may be hollow microspheres or may contain hollow microspheres. Hollow microspheres can be hollow glass microspheres. A particulate filler may be present in the composite at a rate of about 60% or more by volume.

Эпоксидный композит может дополнительно содержать второй наполнитель. Второй наполнитель может быть волокнистым наполнителем. Второй наполнитель может содержать арамидные волокна и/или е-стекловолокна. Волокна могут быть от приблизительно 0,2 до приблизительно 2 мм в среднем в длину. Второй наполнитель может присутствовать в композите из расчета от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% объем/объем. Эпоксидный композит в некоторых случаях может содержать один или более дополнительных наполнителей.The epoxy composite may further comprise a second filler. The second filler may be a fibrous filler. The second filler may comprise aramid fibers and / or e-glass fibers. Fibers can be from about 0.2 to about 2 mm on average in length. A second filler may be present in the composite at a rate of from about 0.1 to about 1% v / v. An epoxy composite may in some cases contain one or more additional fillers.

Эпоксидный композит второго аспекта может быть получен способом первого аспекта.The epoxy composite of the second aspect can be obtained by the method of the first aspect.

В варианте осуществления обеспечивается эпоксидный композит, содержащий наполнитель в виде частиц, состоящий из полых стеклянных микросфер, причем указанный композит:In an embodiment, an epoxy composite is provided comprising a particulate filler consisting of hollow glass microspheres, said composite:

- имеет предельное напряжение при сжатии больше или эквивалентное 100 МПа,- has an ultimate compressive stress greater than or equivalent to 100 MPa,

- проявляет линейное искажение менее или эквивалентное приблизительно 0,9% под гидростатическим давлением сжатия 110 МПа; и- exhibits a linear distortion of less than or equivalent to approximately 0.9% under a hydrostatic compression pressure of 110 MPa; and

- имеет плотность менее приблизительно 0,7 г/см3.- has a density of less than about 0.7 g / cm 3 .

В третьем аспекте настоящего изобретения обеспечивается применение эпоксидного композита согласно второму аспекту или полученного способом первого аспекта в качестве структурного компонента при сжатии.In a third aspect of the present invention, there is provided the use of an epoxy composite according to the second aspect or a method of the first aspect obtained as a structural component in compression.

Могут использоваться варианты осуществления в сочетании с третьим аспектом, или по отдельности, или в любой подходящей комбинации.Embodiments may be used in combination with the third aspect, either individually or in any suitable combination.

Применение может иметь место в устройстве для использования под водой. В этом контексте применение «в» устройстве означает применение в качестве части устройства, как внутри устройства, так и на поверхности устройства, или и то и другое. Устройство может быть подходящим для использования на глубине по меньшей мере приблизительно 10 км под поверхностью воды. Применение может быть на глубине по меньшей мере приблизительно 10 км под поверхностью воды. Устройство может быть глубоководным обитаемым транспортным средством. Оно может быть глубоководным автоматическим транспортным средством. Эпоксидный композит может образовывать, по меньшей мере, часть наружной поверхности указанного устройства. Она может быть структурной или несущей нагрузку частью наружной поверхности указанного устройства. Она может функционировать в качестве элемента плавучести устройства. Она может быть или элементом плавучести, или структурной, или несущей нагрузку частью наружной поверхности или отдела устройства. Применение может включать любой один или несколько дополнительных этапов:Application may take place in a device for use under water. In this context, the use of "in" the device means the use as part of the device, both inside the device and on the surface of the device, or both. The device may be suitable for use at a depth of at least about 10 km below the surface of the water. The application may be at a depth of at least about 10 km below the surface of the water. The device may be a deep-sea habitable vehicle. It can be a deep-sea automatic vehicle. The epoxy composite may form at least a portion of the outer surface of said device. It may be a structural or load bearing part of the outer surface of the device. It can function as an element of the buoyancy of the device. It can be either a buoyancy element, or a structural or load-bearing part of the outer surface or department of a device. An application may include any one or more of the additional steps:

- Формирование, или разрезание, или шлифование эпоксидного композита в подходящую форму, например блоки, плитки или пластины;- Forming, or cutting, or grinding the epoxy composite into a suitable shape, for example blocks, tiles or plates;

- Распределение композита (например, по форме блоков, плиток или пластин) для того, чтобы образовать профильный материал (например, двутаровый профиль), подходящий для применения в качестве структурной части подводного аппарата или другого устройства или его части;- The distribution of the composite (for example, in the form of blocks, tiles or plates) in order to form a profile material (for example, a two-tare profile) suitable for use as a structural part of an underwater vehicle or other device or part thereof;

- Заполнение интервалов между частями (например, блоками, плитками или пластинами) композита засыпкой, способной выдерживать условия применения аппарата или другого устройства.- Filling the intervals between the parts (for example, blocks, tiles or plates) of the composite by filling, capable of withstanding the conditions of use of the apparatus or other device.

Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет теперь описан, только для примера, со ссылкой на сопутствующие графические материалы, где:A preferred embodiment of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, where:

фигура 1 представляет собой блок-схему, показывающую способ получения отвержденного композита по настоящему изобретению;figure 1 is a flowchart showing a method for producing a cured composite of the present invention;

на фигуре 2 показаны электронные микрофотографии a) местного разреза и b) полированного разреза отвержденного композита, заполненного стеклянными микросферами и полученного согласно настоящему изобретению;figure 2 shows electron micrographs of a) a local section and b) a polished section of a cured composite filled with glass microspheres and obtained according to the present invention;

на фигуре 3 показан типичный температурный профиль способа настоящего изобретения;figure 3 shows a typical temperature profile of the method of the present invention;

на фигуре 4 показаны свойства различных эпоксидных смол, которые были усажены и отверждены при сжатии: a) кривые деформации при напряжении при сжатии; b) модуль упругости при сжатии; c) коэффициент Пуассона;4 shows the properties of various epoxies that have been seated and cured by compression: a) stress strain curves under compression; b) modulus of elasticity in compression; c) Poisson's ratio;

фигура 5 представляет собой график, показывающий плотность (г/см3) относительно гидростатического давления раздавливания НСР (МПа) для различных коммерческих стеклянных микросфер;figure 5 is a graph showing the density (g / cm 3 ) relative to the hydrostatic crushing pressure of the NDS (MPa) for various commercial glass microspheres;

на фигуре 6 показаны данные для серий композитов с частицами наполнителя согласно настоящему изобретению;figure 6 shows data for a series of composites with filler particles according to the present invention;

на фигуре 7 показана кривая зависимости деформации от давления композита из синтактической пены под гидростатическим давлением;figure 7 shows a curve of the dependence of deformation on the pressure of the composite of syntactic foam under hydrostatic pressure;

на фигуре 8 показаны свойства композита при сжатии, использованные на фиг.7: a) кривые деформации при напряжении при сжатии; b) модуль упругости при сжатии; c) коэффициент Пуассона;Figure 8 shows the compression properties of the composite used in Figure 7: a) stress strain curves under compression; b) modulus of elasticity in compression; c) Poisson's ratio;

на фигуре 9 показан фрагмент фактического образца композита, использованного на фиг.8, после разрушения при сжатии;figure 9 shows a fragment of the actual sample of the composite used in figure 8, after fracture in compression;

на фигуре 10 показаны результаты испытания на изгиб для композита настоящего изобретения;figure 10 shows the results of a bending test for a composite of the present invention;

на фиг.11 показана фотография разрушения поверхности образца отвержденного композита после испытания на изгиб; и figure 11 shows a photograph of the destruction of the surface of the sample of the cured composite after bending tests; and

фигура 12 представляет собой чертеж аппаратуры для испытания на изгиб, показывающей местоположение тензометров на образце.Figure 12 is a drawing of a bending test apparatus showing the location of strain gauges on a sample.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments

В настоящем описании применяются следующие выражения:In the present description, the following expressions apply:

Эпоксидный: оксирановое кольцо или частицы, содержащие оксирановые группы, или отвержденный материал, полученный из таких частиц.Epoxy: an oxirane ring or particles containing oxirane groups, or a cured material obtained from such particles.

Форполимер: олигомерные или полимерные частицы, способные сшиваться с образованием отвержденной смолы. Степень полимеризации будет обычно больше приблизительно 3. Форполимер обычно представляет собой жидкость, которая может быть высоковязкой или может быть относительно невязкой. Вязкости, изменяющиеся в диапазоне от приблизительно 100 до приблизительно 100000 спз, являются обычными. Форполимеры можно называть смолами.Prepolymer: oligomeric or polymer particles capable of crosslinking to form a cured resin. The degree of polymerization will usually be greater than about 3. The prepolymer is usually a liquid, which may be highly viscous or may be relatively inviscid. Viscosities ranging from about 100 to about 100,000 cps are common. Prepolymers can be called resins.

Отверждающее средство: частицы, способные реагировать с эпоксидным форполимером, чтобы вступать в реакцию с эпоксидными группами в эпоксидном форполимере, чтобы сшить форполимер для образования отвержденной эпоксидной смолы. Отверждающее средство может содержать тиоловые и/или аминогруппы и может содержать катализатор для реакции сшивания. Отверждающие средства можно называть отвердителями.Curing agent: particles capable of reacting with an epoxy prepolymer to react with epoxy groups in an epoxy prepolymer to crosslink the prepolymer to form a cured epoxy resin. The curing agent may contain thiol and / or amino groups and may contain a catalyst for the crosslinking reaction. Curing agents can be called hardeners.

Композит: сшитый полимер, имеющий частицы наполнителя, распределенные в полимере. Сшивки могут быть физическими, химическими и/или физико-химическими. В настоящем изобретении наполнитель представляет собой наполнитель в виде частиц, необязательно дополненный вторым наполнителем.Composite: a crosslinked polymer having filler particles dispersed in the polymer. Crosslinking can be physical, chemical and / or physico-chemical. In the present invention, the filler is a particulate filler, optionally supplemented with a second filler.

Рабочее время: время после смешивания отверждаемой смеси (форполимера и отверждающего средства), в течение которого смесь остается жидкой.Working hours: time after mixing the curable mixture (prepolymer and curing agent) during which the mixture remains liquid.

Наполнитель: твердая добавка, введенная в полимер (в данном случае в эпоксидный) для того, чтобы изменить его свойства. Данное определение относится к наполнителю в виде частиц и второму наполнителю. Эти выражения применяют просто, чтобы различать разные наполнители. Будет понятно, что второй наполнитель, если присутствует, может быть по природе в виде частиц, хотя и отличен от наполнителя в виде частиц.Filler: A solid additive introduced into the polymer (in this case, epoxy) in order to change its properties. This definition refers to a particulate filler and a second filler. These expressions are used simply to distinguish between different fillers. It will be understood that the second filler, if present, may be particulate in nature, although different from the particulate filler.

Безвоздушная атмосфера: атмосфера, которая отличается от воздуха. Конкретная безвоздушная атмосфера, обычно применяемая в настоящем изобретении, может иметь растворимость в отверждаемой смеси более высокую, чем растворимость воздуха в отверждаемой смеси при той же температуре. Безвоздушные атмосферы, применяемые в настоящем изобретении, могут, например, содержать по меньшей мере приблизительно 50% аргона на молярной основе. Конкретный пример представляет собой сварочный газ. Подходящая безвоздушная атмосфера может, например, содержать приблизительно 93% аргона и приблизительно 5% диоксида углерода. Она может содержать приблизительно 2% кислорода. Она может содержать приблизительно 93% аргона и приблизительно 7% диоксида углерода.Airless atmosphere: An atmosphere that is different from air. The particular airless atmosphere typically used in the present invention may have a solubility in the curable mixture higher than the solubility of air in the curable mixture at the same temperature. The airless atmospheres used in the present invention may, for example, contain at least about 50% molar-based argon. A specific example is a welding gas. A suitable airless atmosphere may, for example, contain about 93% argon and about 5% carbon dioxide. It may contain approximately 2% oxygen. It may contain approximately 93% argon and approximately 7% carbon dioxide.

Изостатическое давление: давление, приложенное к телу в равной степени со всех сторон.Isostatic pressure: pressure applied to the body equally on all sides.

При получении эпоксидного композита по настоящему изобретению эпоксидный форполимер, отверждающее средство и наполнитель в виде частиц объединяют для получения отверждаемой смеси. Обычно, даже если необязательно, применяют коммерческие эпоксидные форполимеры и отверждающие средства. Соответствующие соотношения таких компонентов затем будут предоставлены поставщиком. Соотношение обычно находится в пределах приблизительно 10% стехиометрического соотношения (т.е. такое соотношение, где мольное соотношение эпоксидных групп и групп, таких как амины, которые могут вступать в реакцию с эпоксидными группами). Таким образом, мольное соотношение форполимера к отверждающему средству (на основе функциональных групп) может быть от приблизительно 0,9 до приблизительно 1,1, или от приблизительно 0,9 до 1, от 1 до 1,1, или от 0,95 до 1,05, например, приблизительно 0,9, 0,95, 1, 1,05 или 1,1. Фактическое весовое (или объемное) соотношение будет зависеть от плотности функциональных групп в форполимере и отверждающего средства. Обычно, весовое или объемное соотношение составляет приблизительно от 10:1 до приблизительно 1:10 на основе веса или объема или приблизительно 5:1-1:5, 2:1-1:2, 3:2-2:3, 5:1-1:1, 5:1-3:1, 2:1-1:1, 3:2-1:1, 1:1-1:5, 1:1-1:2, 1:1-2:3, 1:1-1:10 или 10:1-1:1, например, приблизительно 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, 3:2, 1:1, 2:3, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 или 1:10. Количество наполнителя в виде частиц может быть достаточным для достижения объемного соотношения в отверждаемой смеси от приблизительно 60 до приблизительно 70% или приблизительно 60-65, 65-70, 63-68 или 66-67%, например приблизительно 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 или 70%, хотя в некоторых случаях оно может быть больше или меньше, например, приблизительно 20, 30, 40, 50, 75 или 80%. В случае, если наполнитель в виде частиц включает полые микросферы, количество наполнителя в виде частиц может быть подобрано так, чтобы насыпные плотности не были достаточно высокими, чтобы привести к высокому содержанию полых микросфер, разрушенных физическим контактом, когда прикладывают изостатическое давление. Должно быть достаточно эпоксида (т.е. достаточно низкое количество наполнителя в виде частиц), чтобы изостатическое давление прикладывалось к каждой полой микросфере и был малый или не было непосредственного контакта между микросферами. Такие смеси обычно достаточно вязкие, чтобы избежать передвижения/отделения компонентов. Количество наполнителя в виде частиц может быть достаточным, чтобы обеспечить отверждаемую смесь, которая практически не отделяется при отстаивании. Может быть достаточным обеспечить отверждаемую смесь, которая имеет предел текучести, достаточный для того, чтобы она практически не отделялась при отстаивании. Может быть достаточным обеспечить отверждаемую смесь с ненулевым пределом текучести. Она может иметь напряжение пластического течения по меньшей мере приблизительно 100 Па, или по меньшей мере приблизительно 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 или 1000 Па, или иметь предел текучести от приблизительно 100 до приблизительно 2000 Па, или приблизительно 100-1500, 100-1000, 100-500, 100-200, 200-2000, 500-2000, 1000-2000, 200-500, 200-300, 300-500 или 500-1000 Па, например, приблизительно 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900 или 2000 Па. В некоторых случаях может быть подходящим более низкое напряжение текучести, например, по меньшей мере приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90 Па, или приблизительно 10-100, 10-50, 50-100, 10-30 или 30-50 Па, например приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90 Па. Отличный от нуля предел текучести или высокая вязкость, или квазитвердая природа отверждаемой смеси служит для обеспечения того, что частицы наполнителя в виде частиц не отделяются до отверждения смеси. Это, в свою очередь, способствует тому, что отвержденный композит является однородным по композиции и, следовательно, однородным по физическим свойствам. В частности, поскольку наличие частиц наполнителя влияет на прочность отвержденного композита, области с разной плотностью частиц наполнителя могут иметь разные прочностные свойства, что приводит к общему композиту с пониженной прочностью относительно полностью однородного композита (такого как тот, что описан в настоящем документе) с такой же макроскопической композицией, и, следовательно, их следует избегать.In the preparation of the epoxy composite of the present invention, the epoxy prepolymer, curing agent and particulate filler are combined to form a curable mixture. Typically, even if not necessary, commercial epoxy prepolymers and curing agents are used. Appropriate ratios of such components will then be provided by the supplier. The ratio is usually within about 10% of the stoichiometric ratio (i.e., such a ratio where the molar ratio of epoxy groups and groups, such as amines, which can react with epoxy groups). Thus, the molar ratio of prepolymer to curing agent (based on functional groups) can be from about 0.9 to about 1.1, or from about 0.9 to 1, from 1 to 1.1, or from 0.95 to 1.05, for example, approximately 0.9, 0.95, 1, 1.05, or 1.1. The actual weight (or volume) ratio will depend on the density of the functional groups in the prepolymer and the curing agent. Typically, the weight or volume ratio is from about 10: 1 to about 1:10 based on weight or volume, or about 5: 1-1: 5, 2: 1-1: 2, 3: 2-2: 3, 5: 1-1: 1, 5: 1-3: 1, 2: 1-1: 1, 3: 2-1: 1, 1: 1-1: 5, 1: 1-1: 2, 1: 1- 2: 3, 1: 1-1: 10 or 10: 1-1: 1, for example, approximately 10: 1, 9: 1, 8: 1, 7: 1, 6: 1, 5: 1, 4: 1 , 3: 1, 2: 1, 3: 2, 1: 1, 2: 3, 1: 2, 1: 3, 1: 4, 1: 5, 1: 6, 1: 7, 1: 8, 1 : 9 or 1:10. The amount of particulate filler may be sufficient to achieve a volume ratio in the curable mixture of from about 60 to about 70%, or about 60-65, 65-70, 63-68, or 66-67%, for example about 60, 61, 62, 63 , 64, 65, 66, 67, 68, 69, or 70%, although in some cases it may be more or less, for example, about 20, 30, 40, 50, 75, or 80%. In the case where the particulate filler includes hollow microspheres, the amount of particulate filler can be selected so that the bulk density is not high enough to result in a high content of hollow microspheres destroyed by physical contact when isostatic pressure is applied. Epoxy must be sufficient (i.e., a sufficiently low amount of particulate filler) so that isostatic pressure is applied to each hollow microsphere and there is little or no direct contact between the microspheres. Such mixtures are usually viscous enough to avoid movement / separation of the components. The amount of particulate filler may be sufficient to provide a curable mixture that practically does not separate upon settling. It may be sufficient to provide a curable mixture that has a yield strength sufficient so that it practically does not separate upon settling. It may be sufficient to provide a curable mixture with a non-zero yield strength. It can have a plastic flow stress of at least about 100 Pa, or at least about 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 or 1000 Pa, or have a yield strength of from about 100 to about 2000 Pa, or approximately 100-1500, 100-1000, 100-500, 100-200, 200-2000, 500-2000, 1000-2000, 200-500, 200-300, 300-500 or 500-1000 Pa, for example, approximately 100 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900 or 2000 Pa. In some cases, a lower yield stress may be suitable, for example at least about 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, or 90 Pa, or about 10-100, 10-50, 50-100, 10-30 or 30-50 Pa, for example, approximately 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 or 90 Pa. A non-zero yield strength or high viscosity or the quasi-solid nature of the curable mixture serves to ensure that particulate filler particles do not separate before the mixture cures. This, in turn, contributes to the fact that the cured composite is uniform in composition and, therefore, uniform in physical properties. In particular, since the presence of filler particles affects the strength of the cured composite, regions with different densities of filler particles can have different strength properties, which leads to an overall composite with reduced strength with respect to a fully uniform composite (such as that described herein) with such the same macroscopic composition, and therefore should be avoided.

Как уже отмечалось, эпоксид (форполимер и отверждающее средство) может быть коммерческим продуктом. Он может альтернативно быть целью, полученной для конкретного применения. В основном его можно выбрать из-за его высоких прочностных свойств. Как указано в другом месте, главное применение настоящее изобретение находит в высокопрочных, с малым весом синтаксических пенах для использования в подводных применениях. Эпоксид можно выбрать так, чтобы он, будучи отвержденным, был весьма устойчив к гидролизу, например, к гидролизу морской водой под высоким давлением. Его можно выбрать так, чтобы он имел низкое или минимальное водопоглощение, когда отвержден. Его можно выбрать так, чтобы он имел низкую плотность, когда отвержден. Его можно выбрать так, чтобы оптимальное соотношение смешения форполимера к отверждающему средству было подходящим. Его можно выбрать так, чтобы вязкости отверждающего средства и форполимера были подходящими для получения смеси с наполнителем в виде частиц, который имеет соответствующие реологические свойства (как указано выше). Его можно выбрать так, чтобы рабочее время отверждаемой смеси при 20°С составляло по меньшей мере приблизительно 1 час или по меньшей мере приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 18 или 24 часа, или составляло приблизительно от 1 до приблизительно 24 часов, или приблизительно 1-12, 1-6, 6-24, 12-24 или 18-24 часа или 1-7 дней. Его можно выбрать так, чтобы отверждаемая смесь не отверждалась при приблизительно 20°C, или так, чтобы она не отверждалась при приблизительно 20°C в течение по меньшей мере приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 6 дней. Его можно выбрать так, что при подходящей повышенной температуре ниже приблизительно 90°C отверждаемая смесь отверждалась за менее приблизительно 5 часов или менее приблизительно 5, 3, 2, 1 или 0,5 часа, например отверждалась за приблизительно 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5 часов. Комбинацию длительного рабочего времени приблизительно при комнатной температуре и относительно быстрого отверждения при повышенных температурах учитывают для контроля отверждения, т.е. отверждения по требованию, так что отверждаемую смесь можно обрабатывать, формовать и т.д. при комнатной температуре без преждевременного отверждения, а затем отверждение начинают путем просто поднятия температуры. Температуры отверждения ниже приблизительно 90°C являются подходящими, так как они накладывают менее жесткие требования к оборудованию, применяемому для удерживания и обработки материала. Дополнительно, уровни опасности согласно AS4343 являются сниженными, когда температуры составляют ниже 90°C. Температура отверждения может быть менее приблизительно 65°C. Это может дополнительно уменьшить связанные опасности. Дополнительно, в некоторых случаях эпоксидная смесь может отверждаться экзотермически, приводя к дальнейшему повышению температуры. Если температура, вызывающая отверждение, является слишком высокой, то экзотермический эффект может увеличить внутреннюю температуру смеси отверждения до точки, где повреждается отвержденный композит, например, приводя к понижению прочности.As already noted, epoxide (prepolymer and curing agent) may be a commercial product. It may alternatively be a target obtained for a particular application. Basically, it can be chosen because of its high strength properties. As indicated elsewhere, the present invention finds its main application in high-strength, lightweight syntax foams for use in underwater applications. The epoxide can be chosen so that it, being cured, is very resistant to hydrolysis, for example, to hydrolysis with sea water under high pressure. It can be selected so that it has low or minimal water absorption when cured. It can be chosen so that it has a low density when cured. It can be chosen so that the optimum mixing ratio of the prepolymer to the curing agent is suitable. It can be chosen so that the viscosities of the curing agent and prepolymer are suitable for preparing a mixture with a particulate filler that has the corresponding rheological properties (as indicated above). It can be selected so that the working time of the curable mixture at 20 ° C. is at least about 1 hour or at least about 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 18 or 24 hours, or is approximately from 1 to about 24 hours, or about 1-12, 1-6, 6-24, 12-24, or 18-24 hours or 1-7 days. It can be chosen so that the curable mixture does not cure at about 20 ° C, or so that it does not cure at about 20 ° C for at least about 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 6 days. It can be chosen so that at a suitable elevated temperature below about 90 ° C, the curable mixture cured in less than about 5 hours or less than about 5, 3, 2, 1 or 0.5 hours, for example, cured in about 0.5, 1, 1 5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 or 5 hours. The combination of long working hours at approximately room temperature and relatively fast curing at elevated temperatures is taken into account to control curing, i.e. cure on demand, so that the curable mixture can be processed, molded, etc. at room temperature without premature curing, and then curing is started by simply raising the temperature. Curing temperatures below approximately 90 ° C are suitable since they impose less stringent requirements on equipment used to hold and process the material. Additionally, hazard levels according to AS4343 are reduced when temperatures are below 90 ° C. The curing temperature may be less than about 65 ° C. This can further reduce associated hazards. Additionally, in some cases, the epoxy mixture may cure exothermically, leading to a further increase in temperature. If the temperature causing the curing is too high, then the exothermic effect can increase the internal temperature of the curing mixture to the point where the cured composite is damaged, for example, leading to a decrease in strength.

Автор изобретения установил, что при смешивании больших количеств отверждаемой смеси экзотермический эффект может возникнуть внезапно, приводя к скоростям отверждения, которые являются более быстрыми, чем требовались. Преждевременное отверждение может предотвращать или препятствовать устранению пустот в смеси (поскольку применение давления перед отверждением будет в течение недостаточного времени), приводя к дефектному продукту. Чтобы предотвратить или уменьшить этот эффект, один или несколько компонентов отверждаемой смеси можно охлаждать, либо перед, либо во время этапа объединения. Поскольку обычно проще охлаждать, когда вязкость меньше, то общепринятым является охлаждение перед добавлением наполнителя в виде частиц, поскольку добавление наполнителя в виде частиц обычно приводит к образованию смеси пастообразной консистенции. Таким образом, эпоксидный форполимер можно охлаждать перед добавлением других компонентов. В случае, если применяют второй наполнитель, это обычно используют при относительно низких концентрациях и, таким образом, обычно имеет небольшой эффект на вязкость. Соответственно, эпоксидный форполимер можно смешать со вторым наполнителем перед охлаждением или одновременно с охлаждением. Таким образом, один или несколько компонентов могут доставляться при низкой температуре (т.е. при температурах охлаждения, описанных ниже) или могут быть охлаждены как часть способа. Охлаждение может быть до температуры от приблизительно 0 до приблизительно 10°C, или приблизительно 0-5, 5-10, или 2-6°C, например, приблизительно 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10°C. Для больших партий эпоксидного композита это может занять некоторое время, например всю ночь.The inventor has found that when large amounts of the curable mixture are mixed, an exothermic effect can occur suddenly, leading to cure rates that are faster than required. Premature curing can prevent or inhibit the elimination of voids in the mixture (since the application of pressure before curing will not be sufficient), leading to a defective product. To prevent or reduce this effect, one or more of the components of the curable mixture can be cooled, either before or during the combining step. Since it is usually easier to cool when the viscosity is lower, it is generally accepted to cool before adding particulate filler, since adding particulate filler usually results in a paste-like mixture. Thus, the epoxy prepolymer can be cooled before other components are added. In the case where a second filler is used, it is usually used at relatively low concentrations and, thus, usually has a small effect on viscosity. Accordingly, the epoxy prepolymer can be mixed with the second filler before cooling or simultaneously with cooling. Thus, one or more components can be delivered at a low temperature (i.e., at the cooling temperatures described below) or can be cooled as part of the process. Cooling may be to a temperature of from about 0 to about 10 ° C, or about 0-5, 5-10, or 2-6 ° C, for example, about 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 ° C. For large batches of epoxy composite, this may take some time, for example, all night.

Подходящий способ образования отверждаемой смеси, следовательно, состоит в следующем:A suitable method of forming a curable mixture, therefore, is as follows:

a) объединяют эпоксидный форполимер и необязательно второй (например, волокнистый) наполнитель;a) combining an epoxy prepolymer and optionally a second (e.g. fibrous) filler;

b) охлаждают смешанные форполимер/второй наполнитель, например, путем смешивания в холодной камере при приблизительно 3°C всю ночь;b) cool the mixed prepolymer / second filler, for example, by mixing in a cold chamber at about 3 ° C overnight;

c) добавляют отверждающее средство и продолжают смешивание;c) add a curing agent and continue mixing;

d) добавляют наполнитель в виде частиц, необязательно несколькими партиями, и продолжают перемешивание до однородности;d) add a particulate filler, optionally in several batches, and continue mixing until uniform;

e) помещают полученную в результате смесь в оболочку, сделанную из водонепроницаемого эластичного изолирующего материала, и помещают смесь в оболочке в нагревательную баню внутри сосуда под давлением;e) placing the resulting mixture in a shell made of a waterproof elastic insulating material, and placing the mixture in a shell in a heating bath inside the pressure vessel;

f) повышают давление нагревательной бани и оболочки, содержащей смесь, до требуемого давления и поддерживают давление в течение подходящего времени выдержки, чтобы предоставить смеси возможность поглотить газы;f) increase the pressure of the heating bath and the shell containing the mixture to the desired pressure and maintain the pressure for a suitable holding time to allow the mixture to absorb gases;

g) нагревают нагревательную баню до приблизительно 80°C в течение приблизительно 8 часов, кроме того поддерживая давление для того, чтобы отвердить смесь до отвержденного композита;g) heating the heating bath to approximately 80 ° C for approximately 8 hours, while also maintaining pressure in order to harden the mixture to the cured composite;

h) выключают нагревание для того, чтобы предоставить отвержденному композиту возможность охладиться; иh) turn off the heat in order to allow the cured composite to cool; and

i) сбрасывают давление. Спуск давления может иметь место, когда температура блока составляет приблизительно 60°C. Сбрасывание давления может происходить поэтапно в 2, 3, 4, 5 или более 5 этапов. Альтернативно оно может быть непрерывным в течение периода от приблизительно 5 до приблизительно 60 минут, или приблизительно 5-30, 5-15, 15-60, 30-60, или 15-30 минут, например, в течение приблизительно 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 или 60 минут. Вышеприведенный способ может быть подходящим для смесей до приблизительно 80 кг или даже больше.i) relieve pressure. Pressure relief may occur when the temperature of the unit is approximately 60 ° C. Pressure relief can occur in stages in 2, 3, 4, 5 or more than 5 stages. Alternatively, it may be continuous for a period of from about 5 to about 60 minutes, or about 5-30, 5-15, 15-60, 30-60, or 15-30 minutes, for example, for about 5, 10, 15 , 20, 25, 30, 40, 50 or 60 minutes. The above method may be suitable for mixtures of up to about 80 kg or even more.

Автор настоящего изобретения заметил, что при отсутствии приложенного извне нагревания, большой градиент температур может устанавливаться в отверждающемся материале. Предполагается, что это происходит из-за выделения тепла из-за способа отверждения, которое может выделяться более легко из внешних областей смеси, чем из ее внутренних областей. Этот большой градиент температур может привести к переменным свойствам вследствие полученного в результате блока отвержденного материала, возможно приводя к образованию трещин. Наружное применение тепла к отверждающемуся блоку может служить для содействия более ровному распределению температур внутри отверждающегося блока и вследствие этого более однородным свойствам. В типичном профиле отверждения, следовательно, добавление отверждающего средства к эпоксидному форполимеру приводит в результате к медленному экзотермическому эффекту, который продолжается, поскольку добавляют наполнитель в виде частиц. Как только это заканчивается и конечную отверждаемую смесь помещают в нагревательную баню/сосуд под давлением, нагревание вызывает более быстрый экзотермический эффект. Нагревание продолжают свыше экзотермического пика отверждаемой смеси. Как только нагревание выключают, блоку позволяют медленно охлаждаться. Блок будут обычно охлаждать до приблизительно 60°C перед сбрасыванием давления или от приблизительно 50 до приблизительно 70°C. При таких температурах изменчивость в пределах блока составляет обычно менее приблизительно 20 градусов Цельсия. При сбрасывании давления блок может быть удален из сосуда под давлением, обычно все еще при повышенной температуре. Конечное охлаждение до комнатной температуры обычно может занять несколько дней.The author of the present invention noted that in the absence of externally applied heating, a large temperature gradient can be established in the cured material. It is assumed that this is due to heat generation due to the curing method, which can be released more easily from the outer regions of the mixture than from its inner regions. This large temperature gradient can lead to variable properties due to the resulting cured material block, possibly leading to cracking. An external application of heat to the cured block can serve to facilitate a more even distribution of temperatures within the cured block and, consequently, more uniform properties. In a typical curing profile, therefore, the addition of a curing agent to the epoxy prepolymer results in a slow exothermic effect, which continues as particulate filler is added. Once this is completed and the final curable mixture is placed in a heating bath / pressure vessel, heating produces a faster exothermic effect. Heating is continued above the exothermic peak of the curable mixture. Once the heating is turned off, the unit is allowed to cool slowly. The unit will typically be cooled to about 60 ° C before depressurizing, or from about 50 to about 70 ° C. At these temperatures, the variability within the block is usually less than about 20 degrees Celsius. When depressurizing, the unit can be removed from the pressure vessel, usually still at elevated temperature. Final cooling to room temperature can usually take several days.

Полученный в результате отвержденный блок может быть обработан так, чтобы иметь гладкие, ровные ортогональные лицевые стороны с требуемыми размерами. Типичные размеры составляют приблизительно 300 мм×300 мм×1300 мм. Ширина может быть приблизительно от 100 до приблизительно 500 мм, или приблизительно 100-300, 300-500 или 200-400 мм, например, приблизительно 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 или 500 мм. Высота может быть приблизительно от 100 до приблизительно 500 мм или приблизительно 100-300, 300-500 или 200-400 мм, например приблизительно 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 или 500 мм. Длина может быть приблизительно 500-2000 мм, или приблизительно 500-1500, 500-1000, 1000-2000 или 1000-1500 мм, например, приблизительно 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900 или 2000 мм. Блок может не иметь видимых снаружи трещин. Он может не иметь внутренних трещин или пустот.Типично в прежних способах были трудности при получении блоков, не имеющих трещин, с размерами более приблизительно 0,02 м. В сравнении, с помощью данного способа можно запросто получать не имеющие трещин блоки больше приблизительно 0,1 м3.The resulting cured block can be machined to have smooth, even orthogonal faces with the required dimensions. Typical dimensions are approximately 300 mm × 300 mm × 1300 mm. The width may be from about 100 to about 500 mm, or about 100-300, 300-500 or 200-400 mm, for example, about 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500 mm. The height may be from about 100 to about 500 mm or about 100-300, 300-500 or 200-400 mm, for example about 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 or 500 mm. The length can be approximately 500-2000 mm, or approximately 500-1500, 500-1000, 1000-2000 or 1000-1500 mm, for example, approximately 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 , 1500, 1600, 1700, 1800, 1900 or 2000 mm. The block may not have cracks visible from the outside. It may not have internal cracks or voids. Typically, in the previous methods, it was difficult to obtain blocks without cracks with dimensions greater than about 0.02 m. In comparison, using this method, it is easy to obtain blocks without cracks larger than approximately 0, 1 m 3 .

Отверждаемая смесь может иметь ускоритель, или катализатор, или замедлитель, чтобы изменить скорость отверждения. Это может быть компонент средства отверждения, или его можно добавить отдельно. Подходящие ускорители/катализаторы представляют собой обычно трехзамещенные аминосоединения. Ускорителями/катализаторами могут быть, например, замещенные гуанидины, пиперазины, имидазолы и фенольные соединения. Ускоритель/катализатор может присутствовать в смеси в достаточном количестве, чтобы добиться требуемого профиля отверждения, как описано выше.The curable mixture may have an accelerator, or a catalyst, or a moderator to change the cure rate. This may be a component of the curing agent, or it may be added separately. Suitable accelerators / catalysts are typically trisubstituted amino compounds. Accelerators / catalysts can be, for example, substituted guanidines, piperazines, imidazoles and phenolic compounds. The accelerator / catalyst may be present in the mixture in sufficient quantity to achieve the desired cure profile, as described above.

Наполнитель в виде частиц может быть любым подходящим наполнителем, который обеспечивает требуемые свойства в отвержденном композите, содержащем наполнитель. Он может быть наполнителем, увеличивающим объем. Он может быть армирующим наполнителем. Он может быть как увеличивающим объем, так и армирующим. Он может быть наполнителем для улучшения плавучести отвержденного композита. Он может быть улучшающим плавучесть и армирующим наполнителем. Там может быть более чем один наполнитель, при этом каждый независимо имеет любое одно или несколько свойств из увеличения объема, армирования и улучшения плавучести. Частицы наполнителя могут быть сферическими, или они могут быть какой-либо другой формы, такой как овальная, эллипсоидная, кубическая, ромбовидная, призматическая, параллелепипедная (например, прямоугольный параллелепипед), сплюснутой сферической, игольчатой, волокнистой, в виде тора, многогранной (с от приблизительно 6 до приблизительно 50 сторонами), пластинчатой формы, ромбовидной, или могут быть неправильной формы, или могут быть смесью частиц любых двух или более таких форм. Наполнитель в виде частиц может быть подходящим для увеличения прочности (при напряжении, сдвиге, изгибе и/или сжатии), увеличения ударной вязкости, увеличения упругости, увеличения удлинения при разрушении, увеличения жесткости, увеличения модуля (напряжения, сдвига, изгиба и/или сжатия), уменьшения плотности отвержденного композита, уменьшения водопоглощения, увеличения вязкости неотвержденной смеси или для любой комбинации таких эффектов. Может быть подобрана природа и загрузка наполнителя в виде частиц, чтобы добиться требуемых свойств отвержденного композита. Смеси наполнителей в виде частиц можно применять, чтобы добиться таких свойств.The particulate filler may be any suitable filler that provides the desired properties in the cured composite containing the filler. It can be a bulking filler. It can be a reinforcing filler. It can be both increasing the volume and reinforcing. It can be a filler to improve the buoyancy of the cured composite. It can be a buoyancy enhancing and reinforcing filler. There may be more than one filler, each independently having any one or more of an increase in volume, reinforcement, and improved buoyancy. The filler particles can be spherical, or they can be in any other shape, such as oval, ellipsoid, cubic, rhomboid, prismatic, parallelepipedal (for example, a rectangular parallelepiped), oblate spherical, needle-shaped, fibrous, in the form of a torus, polyhedral (with from about 6 to about 50 sides), lamellar, diamond-shaped, or may be irregular in shape, or may be a mixture of particles of any two or more such shapes. The particulate filler may be suitable for increasing strength (under stress, shear, bending and / or compression), increasing toughness, increasing elasticity, increasing elongation at break, increasing stiffness, increasing modulus (stress, shear, bending and / or compression ), a decrease in the density of the cured composite, a decrease in water absorption, an increase in the viscosity of the uncured mixture, or for any combination of such effects. The nature and loading of the particulate filler may be selected to achieve the desired properties of the cured composite. Mixtures of particulate fillers can be used to achieve such properties.

Для использования в глубоководных применениях требуемый эффект представляет собой уменьшение плотности (т.е. увеличение плавучести), а предпочтительный дополнительный эффект представляет собой увеличение прочности при сжатии (и также предпочтительно при изгибе). Для такого применения особенно подходящими являются полые микросферы. Микросферы могут отличаться отчасти их абсолютной плотностью. Она может рассматриваться как масса жидкости плотностью 1,00 г/см3, вытесненная микросферой, полностью погруженной в эту жидкость, деленная на объем микросферы. Из этого определения будет видно, что на абсолютную плотность не влияют пространства между микросферами, но будут влиять пространства, заключенные в микросферах. Абсолютная плотность микросферы будет зависеть от материала, из которого сделаны стенки, толщина стенок и диаметр микросферы. Микросферы могут быть полимерными (например, стирольными, необязательно сшитыми с дивинилбензолом, акриловыми, например, полиметилметакрилатными, и т.д.), или могут быть керамическими, или могут быть стеклянными, т.е. они могут быть полыми стеклянными микросферами, или могут быть полыми полимерными микросферами, или могут быть полыми керамическими микросферами. В некоторых случаях можно применять смеси двух или более из них.For use in deep-sea applications, the desired effect is a decrease in density (i.e., an increase in buoyancy), and a preferred additional effect is an increase in compressive strength (and also preferably in bending). Hollow microspheres are particularly suitable for this application. Microspheres may differ in part in their absolute density. It can be considered as a mass of liquid with a density of 1.00 g / cm 3 displaced by the microsphere completely immersed in this liquid divided by the volume of the microsphere. It will be seen from this definition that the absolute density is not affected by the spaces between the microspheres, but will be affected by the spaces enclosed in the microspheres. The absolute density of the microspheres will depend on the material from which the walls are made, the thickness of the walls and the diameter of the microspheres. The microspheres can be polymeric (for example, styrene, optionally crosslinked with divinylbenzene, acrylic, for example, polymethylmethacrylate, etc.), or they can be ceramic, or they can be glass, i.e. they may be hollow glass microspheres, or may be hollow polymer microspheres, or may be hollow ceramic microspheres. In some cases, mixtures of two or more of them may be used.

Стеклянные микросферы являются предпочтительными в настоящем изобретении. Абсолютная плотность микросфер для применения в настоящем изобретении может быть менее чем приблизительно 0,85 г/см3 или менее чем приблизительно 0,8, 0,7, 0,6 или 0,5 г/см. Она может быть приблизительно 0,1-0,85 г/см3 или приблизительно 0,1-0,8, 0,1-0,5, 0,1-0,3, 0,3-0,8, 0,5-0,8, 0,33-0,43 или 0,3-0,7, например приблизительно 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39, 0,4, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,75 или 0,8 г/см3. Они могут быть по сути монодисперсными, или могут быть полидисперсными, или могут иметь полимодальное (например, бимодальное, тримодальное и т.д.) распределение частиц по размерам. У монодисперсных микросфер может быть более однородная прочность на раздавливание, тогда как у полидисперсных микросфер могут быть улучшенные насыпные свойства, способствуя повышенным нагрузкам наполнителя в виде частиц в отверждаемой смеси. В этом контексте «практически монодисперсная» может относиться к дисперсии, в которой менее чем приблизительно 10% микрочастиц (по числу частиц) более чем приблизительно на 10% отличаются по диаметру от среднего диаметра частиц. Смеси разных категорий (например, частицы разных размеров, плотностей и т.д.) микросфер также можно применять. Это может быть применимо в улучшении насыпной плотности, предусматривая повышенное содержание микросфер, подлежащих применению в отверждаемой смеси. Это может снижать плотность получающегося в результате отвержденного композита. Микросферы могут обладать прочностью на раздавливание от приблизительно 35 до приблизительно 200 МПа (приблизительно от 5000 до приблизительно 30000 фунтов/кв. дюйм) или приблизительно 35-150, 35-100, 100-200, 100-150, 150-200, 50-150, 55-110, 35-70, 35-50, 50-100, 75-100 или 50-75 МПа, например приблизительно 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 или 200 МПа. В некоторых случаях можно применять более низкие прочности на раздавливание, чем эти значения, например, от приблизительно 5 до приблизительно 35 МПа или приблизительно 5-20, 5-10, 10-35, 20-35, 10-25 или 15-25 МПа (например, приблизительно 5, 10, 15, 20, 25 или 30 МПа). Такие микросферы не допускаются ввиду высокого давления отверждения (поскольку при повышенных давлениях большая часть раздавится во время отверждения) и будут подходящими только для получения пен для применения при более низких давлениях сжатия. В данном контексте прочность на раздавливание представляет собой давление, требуемое для раздавливания приблизительно 10% микросфер. Оно может быть гидростатическим давлением раздавливания (НСР). У микросфер может быть средний диаметр от приблизительно 10 до приблизительно 200 микрон, или приблизительно 10-100, 10-50, 10-20, 20-200, 50-200, 100-200, 20-100, 20-50, 50-100 или 1-30 микрон, например, приблизительно 10,15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 или 200 микрон. У них могут быть средние толщины стенок от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 микрон или приблизительно 0,1-2, 0,1-1, 0,1-0,5, 0,5-5, 1-5, 2-5, 0,5-2, 1-2 или 0,5-1 микрон, например, приблизительно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5 микрон. У предпочтительных микросфер может быть прочность на раздавливание от приблизительно 55 до 110 МПа и абсолютная плотность от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,45 г/см3. У них может быть соотношение толщины стенок к диаметру от приблизительно 0,5 до приблизительно 10% или приблизительно 0,5-5, 0,5-2, 0,5-1, 1-10, 2-10, 5-10, 1-5, 1-2 или 2-5, например, приблизительно 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 6, 7, 8, 9 или 10%. Подходящие микропузырьки включают, например, 3М™ стеклянные пузырьки S42XHS, которые обладают абсолютной плотностью приблизительно 0,42 г/см3 и изостатической прочностью на раздавливание приблизительно 8000 фунтов/кв. дюйм (приблизительно 55 МПа). Считается, что хрупкие полые микросферы (т.е. те, которые повредились бы при определении НСР) могут ослаблять отвержденный эпоксидный композит, если они уцелели при способе получения смеси. Поэтому считается предпочтительным, чтобы такие микросферы были раздавленными, дабы стать твердым (неполым) наполнителем в отверждаемой смеси. Следует отметить, что соотношение толщина стенки/диаметр, вероятно, определит НСР микросферы. Хрупкие микросферы могут быть любого размера и могут быть такими, которые имеют более низкую сферичность или имеют более тонкие стенки. Микросферы более высокой плотности могут попросту иметь тонкие стенки.Glass microspheres are preferred in the present invention. The absolute density of the microspheres for use in the present invention may be less than about 0.85 g / cm 3 or less than about 0.8, 0.7, 0.6 or 0.5 g / cm. It can be approximately 0.1-0.85 g / cm 3 or approximately 0.1-0.8, 0.1-0.5, 0.1-0.3, 0.3-0.8, 0 5-0.8, 0.33-0.43 or 0.3-0.7, for example, approximately 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.31, 0 , 32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.4, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44 , 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75 or 0.8 g / cm 3 . They can be essentially monodisperse, or they can be polydisperse, or they can have a multimodal (for example, bimodal, trimodal, etc.) particle size distribution. Monodisperse microspheres may have a more uniform crushing strength, while polydisperse microspheres may have improved bulk properties, contributing to increased particulate filler loads in the curable mixture. In this context, “substantially monodisperse” may refer to a dispersion in which less than about 10% of the microparticles (in terms of particle number) differ by more than about 10% in diameter from the average particle diameter. Mixtures of different categories (for example, particles of different sizes, densities, etc.) of microspheres can also be used. This may be applicable in improving bulk density by providing an increased content of microspheres to be used in the curable mixture. This may reduce the density of the resulting cured composite. The microspheres may have crush strengths of from about 35 to about 200 MPa (from about 5,000 to about 30,000 psi) or from about 35-150, 35-100, 100-200, 100-150, 150-200, 50- 150, 55-110, 35-70, 35-50, 50-100, 75-100 or 50-75 MPa, for example approximately 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 , 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 MPa. In some cases, lower crush strengths than these values can be used, for example, from about 5 to about 35 MPa or about 5-20, 5-10, 10-35, 20-35, 10-25 or 15-25 MPa (e.g., approximately 5, 10, 15, 20, 25, or 30 MPa). Such microspheres are not allowed due to the high curing pressure (since at high pressures, most will crush during curing) and will only be suitable for foams for use at lower compression pressures. In this context, crush strength is the pressure required to crush approximately 10% of the microspheres. It can be hydrostatic crushing pressure (NDS). Microspheres can have an average diameter of from about 10 to about 200 microns, or about 10-100, 10-50, 10-20, 20-200, 50-200, 100-200, 20-100, 20-50, 50- 100 or 1-30 microns, for example, approximately 10.15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 or 200 microns. They can have average wall thicknesses from about 0.1 to about 5 microns, or about 0.1-2, 0.1-1, 0.1-0.5, 0.5-5, 1-5, 2- 5, 0.5-2, 1-2 or 0.5-1 microns, for example, approximately 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 or 5 microns. Preferred microspheres may have a crushing strength of from about 55 to 110 MPa and an absolute density of from about 0.3 to about 0.45 g / cm 3 . They may have a ratio of wall thickness to diameter of from about 0.5 to about 10%, or from about 0.5-5, 0.5-2, 0.5-1, 1-10, 2-10, 5-10, 1-5, 1-2 or 2-5, for example, approximately 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4,5, 5, 6, 7, 8 9 or 10%. Suitable microbubbles include, for example, 3M ™ S42XHS glass vials, which have an absolute density of approximately 0.42 g / cm 3 and an isostatic crush strength of approximately 8000 psi. inch (approximately 55 MPa). It is believed that brittle hollow microspheres (i.e., those that would be damaged in the determination of NDS) can weaken the cured epoxy composite if they survived the method of obtaining the mixture. Therefore, it is considered preferable that such microspheres be crushed in order to become a solid (incomplete) filler in the curable mixture. It should be noted that the ratio of wall thickness / diameter is likely to determine the NDS microspheres. Fragile microspheres can be of any size and can be those that have lower sphericity or have thinner walls. Higher-density microspheres may simply have thin walls.

Микросферы могут быть отсортированы. Таким образом, сортировкой можно убрать микросферы, больше выбранного размера, или можно убрать микросферы, меньше выбранного размера. У более мелких микросфер может быть уменьшенная часть объема пустот, таким образом, ослабляя свойства уменьшения плотности, тогда как у более крупных микросфер может быть более низкая прочность на раздавливание. Они могут раздавливаться во время производства, тем самым ослабляя свойства уменьшения плотности.Microspheres can be sorted. Thus, sorting, you can remove the microspheres larger than the selected size, or you can remove the microspheres smaller than the selected size. Smaller microspheres may have a reduced portion of the void volume, thereby weakening the properties of density reduction, while larger microspheres may have lower crush strength. They can be crushed during production, thereby weakening the properties of density reduction.

В некоторых случаях у микросфер поверхность может быть обработана или поверхность может иметь покрытие. Это может улучшить взаимодействие между эпоксидной матрицей и микросферами. Это может улучшить адгезию между эпоксидной матрицей и микросферами. Это может увеличить прочность, и/или упругость, и/или ударную вязкость композита. Подходящие обработки поверхности включают эпоксисилановые обработки (например, с помощью глицидоксипропилтриметоксисилана CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3), чтобы связать эпоксидные группы с поверхностью микросфер), или аминосилановые обработки (например, с помощью аминопропилтриэтоксисилана NH2C3H6-Si(OC2H5)3), чтобы связать аминогруппы с поверхностью микросфер). В иных случаях у поверхность микросфер не обработана или поверхность микросфер не имеет покрытия.In some cases, with microspheres, the surface may be machined or the surface may be coated. This can improve the interaction between the epoxy matrix and the microspheres. This can improve the adhesion between the epoxy matrix and the microspheres. This can increase the strength and / or resilience and / or toughness of the composite. Suitable surface treatments include epoxysilane treatments (e.g., using glycidoxypropyltrimethoxysilane CH 2 (O) CHCH 2 OC 3 H 6 -Si (OCH 3 ) 3 to bond epoxy groups to the surface of the microspheres), or aminosilane treatments (e.g., using aminopropyltriethoxysilane NH 2 C 3 H 6 -Si (OC 2 H 5 ) 3 ) to bind the amino groups to the surface of the microspheres). In other cases, the surface of the microspheres is not processed or the surface of the microspheres is not coated.

В настоящем изобретении может быть более чем один тип применяемых микросфер. Например, для улучшенной прочности можно применять микросферы повышенной плотности в комбинации с микросферами меньшей плотности для снижения плотности эпоксидного композита.In the present invention, there may be more than one type of microspheres used. For example, for improved strength, higher density microspheres can be used in combination with lower density microspheres to reduce the density of the epoxy composite.

Это может быть применимо для использования второго наполнителя и необязательно дополнительных наполнителей. Любой из них независимо может быть волокнистым или может быть неволокнистым. Подходящие неволокнистые наполнители включают полиолефиновые (например, полипропиленовые) гранулы или макросферы (полые или сплошные). Они могут иметь диаметр от приблизительно 1 до приблизительно 20 мм или приблизительно 1-10, 1-5, 1-2, 2-20, 5-20, 10-20, 15-20, 5-15, 2-5, 5-10 или 10-15 мм, например приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 мм. Макросферы могут быть получены из эпоксидной смолы, армированной углеродным волокном или стекловолокном, поверх полистирольных сфер, которые изготовлены с применением ротационного литья. Подходящие макросферы доступны от dimming Corporation или Matrix Composites and Engineering Ltd. Они обладают следующими типичными свойствами: плотность менее чем 0,4 г/см3, прочность при сжатии выше 17 МПа, модуль упругости при сжатии выше 0,8 ГПа. Тесты на НСР (гидростатическое давление раздавливания) пены настоящего изобретения показывают, что она способна выдерживать отверстие диаметром 16 мм на 12 мм ниже поверхности без раздавливания. При этом ясно, что макросферы могут быть безопасно добавлены в отверждаемый материал, обеспечивая то, что они имеют соответствующий отверждаемый материал вокруг них (т.е. что между макросферами есть достаточное расстояние), и еще получают отвержденный продукт, который может выдерживать изостатическое давление, для которого его разработали и/или быть достаточно прочным для поддержания требуемой гидростатической прочности на раздавливание синтактической пены, в то время как она становится в общем менее плотной. Подходящие волокнистые наполнители могут быть арамидными волокнами (например, волокна Kevlar®) или е-стекловолокнами. Е-стекло представляет собой алюмоборосиликатное стекло с менее чем приблизительно 1 вес.% щелочных оксидов, обычно применяемых для армирования волокна. Второй и необязательно дополнительные наполнители могут каждый по отдельности или в комбинации присутствовать в от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% по весу отверждаемой смеси или в приблизительно 0,1-0,5, 0,1-0,2, 0,2-1, 0,5-1 или 0,2-0,5%, например в приблизительно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1% вес/вес. Волокна (если второй наполнитель является волокнистым) могут иметь среднюю длину волокна от приблизительно 0,2 до приблизительно 2 мм или приблизительно 0,2-1, 0,2-0,5, 0,5-2, 1-2 или 0,5-1,5 мм, например, приблизительно 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 или 2 мм, или в некоторых случаях могут быть больше 2 мм. Второй наполнитель может улучшать прочность при растяжении отвержденного эпоксидного композита. Это может улучшить его жесткость. Это может улучшить его стойкость на растрескивание. Это может улучшить любое одно или несколько, необязательно все, из таких свойств по меньшей мере приблизительно на 5% или по меньшей мере приблизительно на 10%, например приблизительно на 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15% относительно такого же материала без второго наполнителя. Пользой от применения арамидного или других органических (например, полимерного, арамидного и т.д.) волокон в качестве второго наполнителя является улучшение свойств с относительно незначительным, или в некоторых случаях никаким, влиянием на плотность конечного композита.This may be applicable for the use of a second filler and optionally additional fillers. Any of them independently may be fibrous or may be non-fibrous. Suitable non-fibrous fillers include polyolefin (e.g. polypropylene) granules or macrospheres (hollow or solid). They can have a diameter of from about 1 to about 20 mm, or about 1-10, 1-5, 1-2, 2-20, 5-20, 10-20, 15-20, 5-15, 2-5, 5 -10 or 10-15 mm, for example, approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 or 20 mm . Macrospheres can be made from epoxy resin reinforced with carbon fiber or fiberglass over polystyrene spheres that are made using rotational casting. Suitable macrospheres are available from dimming Corporation or Matrix Composites and Engineering Ltd. They have the following typical properties: density less than 0.4 g / cm 3 , compressive strength above 17 MPa, modulus of elasticity under compression above 0.8 GPa. Tests for the NDS (hydrostatic crushing pressure) of the foam of the present invention show that it is able to withstand a hole with a diameter of 16 mm 12 mm below the surface without crushing. It is clear that macrospheres can be safely added to the curable material, ensuring that they have the corresponding curable material around them (i.e. that there is sufficient distance between the macrospheres), and they also get a cured product that can withstand isostatic pressure, for which it was developed and / or strong enough to maintain the required hydrostatic crush strength of the syntactic foam, while it becomes generally less dense. Suitable fibrous fillers may be aramid fibers (e.g. Kevlar® fibers) or e-glass fibers. E-glass is an aluminoborosilicate glass with less than about 1 wt.% Alkaline oxides commonly used for fiber reinforcement. The second and optional additional fillers may each individually or in combination be present in from about 0.1 to about 1% by weight of the curable mixture or in about 0.1-0.5, 0.1-0.2, 0.2- 1, 0.5-1 or 0.2-0.5%, for example, in approximately 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0, 8, 0.9 or 1% w / w. Fibers (if the second filler is fibrous) can have an average fiber length of from about 0.2 to about 2 mm, or about 0.2-1, 0.2-0.5, 0.5-2, 1-2, or 0, 5-1.5 mm, for example, approximately 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1, 2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 or 2 mm, or in some cases may be more than 2 mm. The second filler can improve the tensile strength of the cured epoxy composite. This can improve its rigidity. This can improve its cracking resistance. This can improve any one or more, not necessarily all, of such properties by at least about 5% or at least about 10%, for example, by about 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 , 14 or 15% relative to the same material without a second filler. The benefit of using aramid or other organic (e.g. polymer, aramid, etc.) fibers as a second filler is to improve properties with relatively little, or in some cases no, effect on the density of the final composite.

Как только компоненты отверждаемой смесь объединили, получающуюся в результате смесь надлежаще взбалтывают, например, перемешивают (т.е. в течение достаточного времени и при достаточной скорости), чтобы превратить ее в практически однородную. Это можно выполнить, например, при помощи мешалки или смесителя. Объединение (описанное выше) и также необязательно перемешивание может быть проведено в безвоздушной атмосфере. Автор настоящего изобретения установил, что малое количество диоксида углерода в безвоздушной атмосфере может оказывать благоприятный эффект на прочность получающегося в результате отвержденного композита. Концентрация диоксида углерода может быть от приблизительно 1 до приблизительно 10% или приблизительно 1-5, 1-2, 2-10, 5-10 или 3-8% на основе объема, или приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10% по объему. В некоторых случаях можно применять повышенные концентрации, например, от приблизительно 10 до приблизительно 50% (или приблизительно 10-40, 10-30, 20-50, 30-50 или 20-40%), например приблизительно 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50% по объему. Выдвинута гипотеза, что присутствие диоксида углерода влияет на поверхность раздела газ/смесь так, что уменьшает размер включенных газовых пузырей. Также выдвинута гипотеза, что диоксид углерода может сдерживать или замедлять (утверждение эпоксидный смолы, тем самым предусматривая более продолжительное время для сокращения или уменьшения пустот (газовых пузырей) в смеси перед отверждением (смотри ниже). Это может быть результатом действия диоксида углерода на отверждающее средство. Автор настоящего изобретения, однако, установил, что если концентрация диоксида углерода в безвоздушной атмосфере является слишком высокой (например, 100%), плотность отвержденного композита выше, чем она была бы в иных случаях. Это является недостатком для глубоководных применений или других применений, которые выигрывают благодаря низкой плотности композита, хотя применение 100% диоксида углерода может быть подходящим в случаях, когда низкая плотность композита не является определяющей. Возможно заменить по меньшей мере часть диоксида углерода другими газами, которые выполняют подобную функцию, например, диоксидом серы, оксидами азота, или смесями таких газов. Остаток безвоздушной атмосферы или большая часть указанного остатка может быть газом, который обладает повышенной растворимостью в отверждаемой смеси, чем воздух. Таким подходящим газом является аргон. Также можно применять криптон, ксенон или другие химически инертные газы. Предпочтительный газ может быть более тяжелым, чем горючая смесь воздуха и паров бензина. В некоторых случаях вместо аргона можно применять газы легче воздуха, например, гелий. Смеси газов (например, гелий/аргон/диоксид углерода, неон/аргон/диоксид углерода и т.д.) также можно применять. В некоторых случаях можно применять смеси с азотом. Азот может быть в меньшем количестве, чем в воздухе, например, менее чем приблизительно 70, 60, 50, 40, 30 или 20% по объему, или может составлять приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60 или 70% безвоздушной атмосферы по объему. Предпочтительным газом является тот, который обладает относительно высокой растворимостью в отверждаемой смеси (например, более высокой растворимостью, чем воздух) и относительно низкой растворимостью в отвержденном композите (чтобы позволить ему выйти из отвержденного композита и тем самым уменьшить плотность композита). Это может быть полезно при способствовании получению раствора газа в смеси перед отверждением, так что любые пустоты, которые присутствуют в смеси, подлежат тому, чтобы быть уменьшенными или устраненными. Считается, что уменьшение и/или устранение газовых пузырьков может происходить частично из-за простого уменьшения размера газа в полости вследствие повышенного давления (согласно закону Бойля) и частично вследствие поглощения газа в полости в окружающую матрицу вследствие увеличенной растворимости газа в матрице при повышенном давлении. Согласно выдвинутой гипотезе после отверждения по меньшей мере некоторое количество растворенного газа диффундирует из композита. Это может способствовать уменьшению плотности композита без введения пустот. Безвоздушная атмосфера может быть тяжелее воздуха, хотя, если применяют подходящее защитное оборудование, можно применить газ легче воздуха. Газ может иметь плотность относительно воздуха при таком же давлении по меньшей мере приблизительно 1,05 или по меньшей мере приблизительно 1,1, 1,15, 1,2, 1,25, 1,3, 1,35, 1,4, 1,45 или 1,5, или приблизительно 1,05-2, 1,05-1,8, 1,05-1,5. 1,05-1,3, 1,1-2, 1,2-2, 1,5-2 или 1,1-1,5, например, приблизительно 1,05, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 или 2. Безвоздушная атмосфера может включать, например, 90-95% аргона (или другого подходящего газа, как описано выше) или 90-93 или 92-95% аргона или другого подходящего газа, например приблизительно 90, 91, 92, 93, 94 или 95% аргона или другого подходящего газа по объему. Она может включать как аргон, так и диоксид углерода. Она может включать диоксид углерода в качестве побочного компонента (например, приблизительно 1-10%) и аргон в качестве основного компонента (например, приблизительно 90-95%). Это может быть, например, сварочный газ. Чтобы смешать под более тяжелой, чем воздух, Безвоздушной атмосферой, может быть достаточным иметь поток газа, текущего через смесь, и без того являющейся смешанной, однако, газ может альтернативно или дополнительно быть барботированным/разбрызганным в смеси. Подходящий расход газа будет зависеть от объема смеси, однако, типичные расходы составляют от приблизительно 1 до приблизительно 10 л/минуту или приблизительно 1-5, 1-2, 2-10, 5-10, 2-5 или 2-3 л/минуту, например приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 л/минуту для приблизительно 2-3 кг отверждаемой смеси. Для больших количеств отверждаемой смеси расход может быть пропорционально выше. Смешивание обычно проводят при температуре окружающей среды или ниже во избежание преждевременного отверждения смеси. Его можно проводить, например, при от приблизительно 15 до приблизительно 30°C или приблизительно 15-25, 15-20, 20-30, 25-30 или 20-25°C, например, приблизительно 15, 20, 25 или 30°C. Как описано в другом месте, она может быть ниже таких температур, например, как приблизительно 0°C. Чтобы добиться приемлемой степени однородности в отверждаемой смеси может потребоваться перемешивание в течение по меньшей мере приблизительно 30 минут или по меньшей мере приблизительно 1, 2, 3, 4, 5 или 6 часов, однако, это будет зависеть в некоторой степени от вязкости смеси. В некоторых случаях можно эффективно применить менее продолжительное перемешивание, например, от приблизительно 1 до приблизительно 30 минут или приблизительно 1-15, 1-10, 1-5, 1-2, 2-30, 5-30, 10-30, 20-30, 2-15, 2-10, 2-5, 5-10 или 10-20 минут, например, приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25 или 30 минут.Once the components of the curable mixture are combined, the resulting mixture is shaken properly, for example, mixed (i.e. for a sufficient time and at a sufficient speed) to turn it into a substantially uniform one. This can be accomplished, for example, with a mixer or mixer. The combination (described above) and also optionally mixing can be carried out in an airless atmosphere. The inventor has found that a small amount of carbon dioxide in an airless atmosphere can have a beneficial effect on the strength of the resulting cured composite. The concentration of carbon dioxide may be from about 1 to about 10%, or about 1-5, 1-2, 2-10, 5-10, or 3-8% based on volume, or about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10% by volume. In some cases, increased concentrations can be used, for example, from about 10 to about 50% (or about 10-40, 10-30, 20-50, 30-50, or 20-40%), for example, about 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50% by volume. It has been hypothesized that the presence of carbon dioxide affects the gas / mixture interface so that it reduces the size of the included gas bubbles. It has also been hypothesized that carbon dioxide can inhibit or retard (the approval of the epoxy resin, thereby providing a longer time to reduce or reduce voids (gas bubbles) in the mixture before curing (see below). This may be the result of the action of carbon dioxide on the curing agent The author of the present invention, however, found that if the concentration of carbon dioxide in the airless atmosphere is too high (for example, 100%), the density of the cured composite is higher than it It would be a disadvantage for deep-sea applications or other applications that benefit from the low density of the composite, although the use of 100% carbon dioxide may be suitable in cases where the low density of the composite is not critical. carbon by other gases that perform a similar function, for example, sulfur dioxide, nitrogen oxides, or mixtures of such gases. The remainder of the airless atmosphere or most of the remainder may be a gas that has a higher solubility in the curable mixture than air. Such a suitable gas is argon. You can also use krypton, xenon or other chemically inert gases. A preferred gas may be heavier than a combustible mixture of air and gasoline vapors. In some cases, instead of argon, gases can be used lighter than air, for example, helium. Mixtures of gases (e.g. helium / argon / carbon dioxide, neon / argon / carbon dioxide, etc.) can also be used. In some cases, mixtures with nitrogen may be used. Nitrogen may be in a smaller amount than in air, for example, less than about 70, 60, 50, 40, 30, or 20% by volume, or may be about 10, 20, 30, 40, 50, 60, or 70% airless atmosphere by volume. A preferred gas is one that has relatively high solubility in the curable mixture (e.g., higher solubility than air) and relatively low solubility in the cured composite (to allow it to exit the cured composite and thereby reduce the density of the composite). This can be useful in facilitating the preparation of a gas solution in the mixture before curing, so that any voids that are present in the mixture must be reduced or eliminated. It is believed that the reduction and / or elimination of gas bubbles can occur partly due to a simple decrease in the size of the gas in the cavity due to increased pressure (according to Boyle's law) and partly due to the absorption of gas in the cavity into the surrounding matrix due to the increased solubility of the gas in the matrix under increased pressure. According to the hypothesis, after curing, at least some dissolved gas diffuses from the composite. This can help reduce the density of the composite without introducing voids. An airless atmosphere can be heavier than air, although if suitable protective equipment is used, gas can be used lighter than air. The gas may have a density with respect to air at the same pressure of at least about 1.05 or at least about 1.1, 1.15, 1.2, 1.25, 1.3, 1.35, 1.4, 1.45 or 1.5, or approximately 1.05-2, 1.05-1.8, 1.05-1.5. 1.05-1.3, 1.1-2, 1.2-2, 1.5-2 or 1.1-1.5, for example, approximately 1.05, 1.1, 1.2, 1 , 3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, or 2. The airless atmosphere may include, for example, 90-95% argon (or other suitable gas, as described above) ) or 90-93 or 92-95% of argon or other suitable gas, for example about 90, 91, 92, 93, 94 or 95% of argon or other suitable gas by volume. It may include both argon and carbon dioxide. It may include carbon dioxide as a side component (e.g., about 1-10%) and argon as a main component (e.g., about 90-95%). It can be, for example, welding gas. To mix under a heavier than airless airless atmosphere, it may be sufficient to have a stream of gas flowing through the mixture that is already mixed, however, the gas may alternatively or additionally be sparged / sprayed into the mixture. A suitable gas flow rate will depend on the volume of the mixture, however, typical costs are from about 1 to about 10 l / min or about 1-5, 1-2, 2-10, 5-10, 2-5 or 2-3 l / minute, for example about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 l / min for about 2-3 kg of the curable mixture. For large quantities of curable mixture, the flow rate may be proportionally higher. Mixing is usually carried out at ambient temperature or lower to avoid premature curing of the mixture. It can be carried out, for example, at from about 15 to about 30 ° C or about 15-25, 15-20, 20-30, 25-30 or 20-25 ° C, for example, about 15, 20, 25 or 30 ° C. As described elsewhere, it may be lower than temperatures such as about 0 ° C, for example. To achieve an acceptable degree of uniformity in the curable mixture, mixing may be required for at least about 30 minutes or at least about 1, 2, 3, 4, 5, or 6 hours, however, this will depend to some extent on the viscosity of the mixture. In some cases, shorter mixing can be effectively applied, for example, from about 1 to about 30 minutes, or from about 1-15, 1-10, 1-5, 1-2, 2-30, 5-30, 10-30, 20 -30, 2-15, 2-10, 2-5, 5-10 or 10-20 minutes, for example, approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 25 or 30 minutes.

Как только смесь достигает подходящей степени однородности, повышают давление, чтобы уменьшить или устранить газовые пузырьки в смеси. В данном случае «уменьшить» относится к уменьшению размера или объема газовых пузырьков (пустот). «Устранить» относится к исчезновению газовых пузырьков (пустот). Предполагается, что это по меньшей мере частично происходит из-за газа в газовых пузырьках (пустотах), которые поглощены/растворены в отверждаемой смеси. Этот этап предпочтительно проводят таким образом, чтобы смесь не подвергалась действию газа (иному, чем тот, что захвачен или растворен в смеси). Этим избегают добавления дополнительного газа к смеси, что уменьшит способность смеси поглощать газ, присутствующий в имеющихся пустотах. Давление может быть приложено практически изостатически. Подходящие способы приложения давления к газу состоят в том, чтобы обволакивать его защитным материалом, и погрузить обернутую смесь в жидкость и приложить требуемое давление к жидкости. Простой способ для обволакивания смеси состоит в том, чтобы поместить ее в/на тонкий слой защитного материала, окутать защитный материал вокруг смеси так, чтобы полностью окружить ее, и закрепить концы защитного материала, например, скручивая и/или завязывая (например, хомут, веревка или какой-то другой подходящий способ). В этом способе защитным материалом можно обернуть отверждаемую смесь цилиндрически. Концы затем можно скрутить (подобно сосиске), а затем хомуты или другие подходящие крепежные приспособления используют для закрепления концов. Альтернативно, обволакивание можно выполнить цилиндрически, и дополнительный конец прикрепляют к концевым обмоткам в по меньшей мере двух направлениях, а также к добавочным цилиндрическим обмоткам. Изолирующий материал может быть однослойным изолирующим материалом или может быть многослойным (например 2-, 3-, 4- или 5-слойным), чтобы улучшить изолирующие свойства. Изолирующий материал может быть окутанным вокруг отверждаемого материала для того, чтобы образовывать форму приблизительно прямоугольного параллелепипеда. В некоторых случаях уплотняющий материал можно применять для уплотнения изолирующего материала. Это может быть устойчивый к давлению клей, например, бутиловая мастика. В других случаях изолирующий материал можно уплотнять при нагревании. Изолирующий материал может быть в форме шестигранной соединенной болтами коробки, уплотненной по 4 ребрам уплотнителем и имеющей перегородку сверху и снизу. Перегородка позволяет приложенному давлению сжимать смесь внутри. Дополнительным вариантом является применение окутанной полипропиленовой коробки, уплотненной уплотнительным материалом, например, двухсторонней черной лентой с бутиловой мастикой, с одним или несколькими внешними слоями (например, 1, 2, 3, 4 или 5) из ПВХ пленки, приваренной как обшивка резервуара и снова уплотненной двухсторонней черной лентой с бутиловой мастикой. ПВХ обшивки и полипропиленовую коробку можно затем поместить в шестигранную соединенную болтами коробку, которая больше не уплотнена. В дополнительном варианте отверждаемую смесь можно поместить в открытый поддон и уплотнить эластичной мембраной, которую можно закреплять на верхних гранях поддона. В этом варианте разделительное средство можно необязательно применять к днищу и/или сторонам поддона. Подходящие разделительные средства включают, например, силиконовые разделительные средства. Альтернативно, поддон может иметь неприлипающую поверхность, например, поверхность из фторуглеродного полимера. Обмотка может быть однослойной обмоткой. Она может быть многослойной (например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10-слойной обмоткой). Соответственно, отверждаемую смесь можно вводить в пакете из изолирующего материала. Его можно затем уплотнить, например уплотнить нагреванием так, чтобы препятствовать доступу жидкости, в которой его сжимают. Уплотнение может быть выполнено так, чтобы включать как можно меньше газа внутри изолирующего материала (т.е. внутри пакета). В некоторых случаях смесь можно сперва обмотать, а затем уплотнить в пакете. Давление в жидкости будет затем поступать практически изостатически к смеси. Подходящий изолирующий материал будет эластичным с тем, чтобы поглощать изменения размеров смеси под давлением и чтобы передавать давление от окружающей жидкости к смеси. Он должен быть практически непроницаемым для жидкости. Он может быть достаточно прочным, чтобы выдерживать усилия, которым их подвергают при применении. Он должен также быть способным (т.е. имеющим подходящую температуру размягчения и/или плавления) выдерживать температуру во время отверждения отверждаемой смеси. Подходящие изолирующие материалы включают полимерные пленки, например, полиэтиленовую пленку, ПВХ-пленку, латексную пленку, полиуретановую пленку, EPDM-резину и т.п. В случае многослойных изолирующих материалов разные слои могут быть из одинакового материала или могут отличаться. Обмотка должна быть такой, чтобы при приложенном давлении жидкость не проникала (или проникала в незначительных количествах) в смесь, по меньшей мере пока отверждаемая смесь отверждается для образования отвержденного композита. В некоторых случаях примеры изолирующего материала могут повреждаться при ниже приблизительно 90°С (например, могут усаживаться, становиться хрупкими и/или истираться). Однако за время пока смесь и изолирующие материалы достигают этой температуры, смесь будет отвержденной в значительной мере (и будет легко проходить через конечную переходную фазу, эффективно после отверждения, для дополнительного увеличения прочности) и будет, следовательно, непроницаемой для жидкости так, чтобы некоторое проникновение жидкости не вызывало проблем. Жидкость может быть водной (например, вода), или может быть неводной (например, силиконовая жидкость, минеральное масло и т.п.), или может быть некоторым другим типом жидкости. Жидкость может иметь вязкость от приблизительно 0,5 до 200 сантистоксов, или от приблизительно 1 до 200, 10-200, 50-200, 0,5-100, 0,5-50, 0,5-10, 0,5-2, 1-100, 1-50, 50-100, 1-20 или 20-50 сантистоксов, например приблизительно 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 180 или 200 сантистоксов. В некоторых вариантах осуществления обернутая отверждаемая смесь может быть сжата посредством газа вместо жидкости. В данном случае изолирующий материал будет практически непроницаемым для газа. Следует отметить, что в некоторых случаях изолирующий материал не вполне непроницаемый для окружающей жидкости, и некоторое количество жидкости может протекать в смесь, расположенную здесь.Once the mixture reaches a suitable degree of uniformity, increase pressure to reduce or eliminate gas bubbles in the mixture. In this case, “reduce” refers to a decrease in the size or volume of gas bubbles (voids). “Eliminate” refers to the disappearance of gas bubbles (voids). It is assumed that this is at least partially due to gas in gas bubbles (voids) that are absorbed / dissolved in the curable mixture. This step is preferably carried out in such a way that the mixture is not exposed to gas (other than that which is trapped or dissolved in the mixture). This avoids the addition of additional gas to the mixture, which will reduce the ability of the mixture to absorb gas present in the voids. Pressure can be applied almost isostatically. Suitable methods of applying pressure to the gas are to envelop it with a protective material and immerse the wrapped mixture in a liquid and apply the required pressure to the liquid. A simple way to envelop the mixture is to place it on / on a thin layer of protective material, wrap the protective material around the mixture so as to completely surround it, and secure the ends of the protective material, for example, twisting and / or tying (for example, a collar, rope or some other suitable method). In this method, the curable mixture can be wrapped cylindrically with a protective material. The ends can then be twisted (like a sausage), and then clamps or other suitable fasteners are used to secure the ends. Alternatively, the enveloping can be performed cylindrically, and the additional end is attached to the end windings in at least two directions, as well as to the additional cylindrical windings. The insulating material may be a single layer insulating material or may be multilayer (for example 2-, 3-, 4- or 5-layer) in order to improve the insulating properties. The insulating material may be shrouded around the curable material in order to form an approximately rectangular parallelepiped. In some cases, the sealing material can be used to seal the insulating material. This can be a pressure-resistant adhesive, such as butyl mastic. In other cases, the insulating material may be densified by heating. The insulating material may be in the form of a hexagonal bolted box, sealed at 4 ribs with a sealant and having a partition at the top and bottom. The baffle allows the applied pressure to compress the mixture inside. An additional option is the use of an enveloped polypropylene box sealed with sealing material, for example, double-sided black tape with butyl mastic, with one or more external layers (for example, 1, 2, 3, 4 or 5) of PVC film, welded as a tank lining and again sealed double-sided black tape with butyl mastic. The PVC sheathing and polypropylene box can then be placed in a hexagonal bolted box that is no longer sealed. In a further embodiment, the curable mixture can be placed in an open tray and sealed with an elastic membrane that can be fixed to the upper faces of the tray. In this embodiment, the release agent may optionally be applied to the bottom and / or sides of the pallet. Suitable release agents include, for example, silicone release agents. Alternatively, the tray may have a non-stick surface, for example, a surface of a fluorocarbon polymer. The winding may be a single layer winding. It can be multilayer (for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10-layer winding). Accordingly, the curable mixture can be introduced in a bag of insulating material. It can then be sealed, for example, sealed by heating so as to impede the access of the liquid in which it is compressed. The seal may be configured to include as little gas as possible inside the insulating material (i.e., inside the bag). In some cases, the mixture can be wrapped first and then sealed in a bag. The pressure in the liquid will then flow almost isostatically to the mixture. A suitable insulating material will be flexible in order to absorb pressure changes in the mixture and to transfer pressure from the surrounding liquid to the mixture. It should be practically impervious to liquids. It can be strong enough to withstand the forces they are subjected to during use. It should also be capable of (i.e., having a suitable softening and / or melting temperature) to withstand the temperature during curing of the curable mixture. Suitable insulating materials include polymer films, for example, polyethylene film, PVC film, latex film, polyurethane film, EPDM rubber, and the like. In the case of multilayer insulating materials, the different layers may be of the same material or may differ. The winding should be such that, under applied pressure, the liquid does not penetrate (or penetrate in small amounts) into the mixture, at least until the curable mixture cures to form a cured composite. In some cases, examples of the insulating material may be damaged at below about 90 ° C (for example, they may shrink, become brittle and / or fray). However, while the mixture and insulating materials reach this temperature, the mixture will be cured to a large extent (and will easily pass through the final transition phase, effective after curing, to further increase strength) and will therefore be impervious to liquid so that some penetration fluid did not cause problems. The fluid may be aqueous (e.g., water), or may be non-aqueous (e.g., silicone fluid, mineral oil, etc.), or may be some other type of fluid. The fluid may have a viscosity of from about 0.5 to 200 centistokes, or from about 1 to 200, 10-200, 50-200, 0.5-100, 0.5-50, 0.5-10, 0.5- 2, 1-100, 1-50, 50-100, 1-20 or 20-50 centistokes, for example, approximately 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4 5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 180 or 200 centistokes. In some embodiments, the implementation of the wrapped curable mixture may be compressed by gas instead of liquid. In this case, the insulating material will be practically impermeable to gas. It should be noted that in some cases, the insulating material is not completely impervious to the surrounding liquid, and some liquid may leak into the mixture located here.

Давление, приложенное к отверждаемой смеси, может быть приблизительно равным или может быть меньше, чем такое, которое рассчитано для выдерживания в использовании. Оно может быть от приблизительно 5% до приблизительно 100% предполагаемого в применении давления, или от приблизительно 5 до 50, 5-20, 5-10, 10-100, 20-100, 50-100, 10-50, 10-20 или 5-20%, например, приблизительно 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 или 100% предполагаемого в применении давления. В конкретных вариантах осуществления оно будет составлять приблизительно 10% предполагаемого в применении давления. Оно может быть давлением, достаточным для разрушения от приблизительно 5 до приблизительно 15% частиц наполнителя микросфер, или приблизительно от 5 до 10 или от 10 до 15%, например приблизительно 5, 10 или 15%. Малая часть микросфер, которые разрушаются, может затем выступать в качестве наполнителя для придания прочности полученному в результате отвержденному композиту. Давление может быть давлением по меньшей мере приблизительно 7000 кПа (приблизительно 1000 фунтов/кв. дюйм), хотя в некоторых случаях давления ниже этого значения могут быть эффективными, например давления приблизительно или по меньшей мере приблизительно 3000, 3500 (приблизительно 500 фунтов/кв. дюйм), 4000, 4500, 5000, 5500, 6000 или 6500 кПа, или приблизительно 3000-7000, 3000-5000, 5000-7000, 4000-6000 или 4000-5000 кПа. Более низкие давления можно применять для получения композитов с более низкой расчетной глубиной ведения работ. Такие пены могут иметь меньшую прочность и/или меньшую плотность, чем отвержденные при более высоких давлениях. Давление может быть по меньшей мере приблизительно 7500, 8000, 8500, 9000, 9500 или 10000 кПа, или может быть от приблизительно 7000 до приблизительно 15000 кПа, или 7000-10000, 7000-8000, 8000-15000, 10000-15000, 8000-12000 или 8000-10000 кПа, например приблизительно 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 9500, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000 или 15000 кПа. Если давление слишком низкое, требуемой степени устранения пустот можно не добиться, приводя к отвержденному композиту, который имеет недостаточную прочность на раздавливание (или сжатие). Если давление слишком высокое, избыточные количества микросфер или частиц другого наполнителя в виде частиц могут быть раздавлены или разрушены, в случае, когда частицы наполнителя в виде частиц способны дробиться или разрушаться. Это может приводить к получению отвержденного композита, который имеет большую, чем желаемая, плотность, и может вызывать другие нежелательные физические свойства (хотя это может увеличить прочность отвержденного композита). Это предполагает, что давление приблизительно 7000 кПа будет приводить к снижению размера пустот по меньшей мере в приблизительно 70 раз, и что, поскольку газ в пустоте растворяется в отверждаемой смеси, пустоты могут уменьшаться практически больше, чем на это значение, и могут полностью исчезать.The pressure applied to the curable mixture may be approximately equal to or may be less than that which is designed to withstand use. It can be from about 5% to about 100% of the pressure expected to be applied, or from about 5 to 50, 5-20, 5-10, 10-100, 20-100, 50-100, 10-50, 10-20 or 5-20%, for example, approximately 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, or 100% of the pressure to be applied. In specific embodiments, the implementation will be approximately 10% of the expected application pressure. It may be a pressure sufficient to break from about 5 to about 15% of the microsphere filler particles, or from about 5 to 10, or from 10 to 15%, for example, about 5, 10, or 15%. A small portion of the microspheres that collapse can then act as a filler to give strength to the resulting cured composite. The pressure may be a pressure of at least about 7000 kPa (approximately 1000 psi), although in some cases pressures below this value may be effective, for example, pressures of approximately or at least approximately 3000, 3500 (approximately 500 psi). inch), 4000, 4500, 5000, 5500, 6000 or 6500 kPa, or approximately 3000-7000, 3000-5000, 5000-7000, 4000-6000 or 4000-5000 kPa. Lower pressures can be used to produce composites with lower design depths. Such foams may have lower strength and / or lower density than cured at higher pressures. The pressure can be at least about 7500, 8000, 8500, 9000, 9500 or 10000 kPa, or can be from about 7000 to about 15000 kPa, or 7000-10000, 7000-8000, 8000-15000, 10000-15000, 8000- 12000 or 8000-10000 kPa, for example approximately 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 9500, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000 or 15000 kPa. If the pressure is too low, the required degree of elimination of voids can not be achieved, leading to a cured composite, which has insufficient crushing strength (or compression). If the pressure is too high, excessive amounts of microspheres or particles of another particulate filler may be crushed or destroyed, in the case where the particulate filler particles are capable of crushing or collapsing. This may result in a cured composite that has a greater than desired density and may cause other undesirable physical properties (although this may increase the strength of the cured composite). This suggests that a pressure of approximately 7000 kPa will reduce the void size by at least about 70 times, and that since the gas in the void dissolves in the curable mixture, the void can decrease almost more than this value and can completely disappear.

В некоторых случаях давление может быть сначала приложено при температуре, при которой отверждаемая смесь не отверждается быстро (например, не отверждается в течение приблизительно 2 часов или в течение приблизительно 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 часов). Эта первоначальная фаза сжатия может происходить при приблизительно комнатной температуре. Она может происходить при от приблизительно 15 до приблизительно 30°C или от приблизительно 15 до 25, 15-20, 20-30, 25-30 или 20-25°C, например приблизительно 15, 20, 25 или 30°C. Это позволяет времени уменьшить или устранить газовые пустоты в смеси перед отверждением. Отверждаемую смесь можно сжать при вышеприведенной температуре в течение от приблизительно 1 до приблизительно 20 часов или от приблизительно 1 до 10, 1-5, 5-20, 10-20, 15-20 или 10-15 часов, например приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 часов. Это время можно расценивать как время выдержки. В некоторых случаях температура во время этой фазы (период выдержки) может быть ниже 15°C, например от приблизительно 0 до приблизительно 15°C или от приблизительно 0 до 10, 0-5, 5-10 или 5-15°C, например приблизительно 0, 5, 10 или 15°C. Сжатие при более низких температурах может быть преимущественным, поскольку отверждаемая смесь будет отверждаться медленнее при более низкой температуре, предусматривая более продолжительное время для уменьшения или устранения пустот (например, поглощение). Дополнительно, поскольку газы обычно более растворимы при более низких температурах, растворение газов в пустотах от сжатия провоцируется при более низких температурах, предусматривая большее снижение объема пустот.In some cases, pressure may first be applied at a temperature at which the curable mixture does not cure rapidly (for example, does not cure for about 2 hours or for about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 or 20 hours). This initial compression phase may occur at approximately room temperature. It can occur at from about 15 to about 30 ° C, or from about 15 to 25, 15-20, 20-30, 25-30, or 20-25 ° C, for example, about 15, 20, 25, or 30 ° C. This allows time to reduce or eliminate gas voids in the mixture before curing. The curable mixture can be compressed at the above temperature for from about 1 to about 20 hours, or from about 1 to 10, 1-5, 5-20, 10-20, 15-20, or 10-15 hours, for example, about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20 hours. This time can be regarded as the exposure time. In some cases, the temperature during this phase (holding period) may be below 15 ° C, for example from about 0 to about 15 ° C or from about 0 to 10, 0-5, 5-10 or 5-15 ° C, for example approximately 0, 5, 10, or 15 ° C. Compression at lower temperatures may be advantageous since the curable mixture will cure more slowly at lower temperatures, providing a longer time to reduce or eliminate voids (e.g., absorption). Additionally, since gases are usually more soluble at lower temperatures, the dissolution of gases in compression voids is provoked at lower temperatures, providing a greater reduction in the volume of voids.

После начального этапа низкотемпературного сжатия температуру можно повысить до температуры отверждения так, чтобы отвердить отверждаемую смесь. Температуру можно увеличить, например, путем повышения температуры жидкости, в которую отверждаемую смесь погружали (предпочтительно обернули в защитный материал как описано выше). Температура отверждения может быть менее чем приблизительно 90°C, или менее чем приблизительно 80, 70 или 60°C. Она может быть выше приблизительно 40°C, или выше приблизительно 50, 60 или 70°C, или может быть приблизительно от 40 до 90, от 40 до 80, от 40 до 65, от 40 до 60, от 50 до 90, от 70 до 90 или от 50 до 80°C, например приблизительно 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. 80, 85 или 90°C. Температуру отверждения приблизительно 90°C или выше можно применять в некоторых случаях, например, до приблизительно 170°C, или до приблизительно 160, 150, 140, 130, 120, 110 или 100°C, например приблизительно 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165 или 170°C. Отверждаемую смесь можно нагреть до температуры отверждения и поддерживать ее без понижения, т.е. поддерживая давление, как описано выше. Таким образом, после смешивания, необязательно в условиях безвоздушной атмосферы, и последующего обертывания в защитном материале в случае необходимости давление увеличивают до требуемого давления и поддерживают до тех пор, пока отверждаемая смесь не отвердится для образования отвержденного композита. В некоторых случаях давление можно дополнительно увеличивать до или во время фазы высокотемпературного отверждения или незначительно понижать, однако его следует поддерживать в требуемом диапазоне (описанном выше). Обычно повышенное давление поддерживают практически постоянным во время отверждения отверждаемого композита. Температуру отверждения можно поддерживать на протяжении достаточного времени для отверждения отверждаемой смеси. Ее можно поддерживать в течение или по меньшей мере приблизительно 2 часа, или по меньшей мере приблизительно 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 часов, или от приблизительно 2 до 12, от 4 до 12, от 6 до 12, от 8 до 12, от 2 до 10, от 2 до 6 или от 6 до 10 часов, например, приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 часов. Время отверждения будет зависеть от происхождения и соотношений компонентов отверждаемого композита (наполнитель в виде частиц, эпоксидный форполимер и отверждающее средство), а также происхождения, наличия или отсутствия и количества других компонентов, таких как катализатор. Температура отверждения может быть такой, при которой время отверждения или время производства отверждаемой смеси составляет менее чем приблизительно 1 час или менее чем приблизительно 2, 3, 4, 5, 6. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 часов. Например, температура отверждения может быть таковой, чтобы время работы или время отверждения составляли приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 часов. В отдельных случаях можно проводить доотверждение или до, или после снижения давления (т.е. с возвратом к приблизительно давлению окружающей среды). Доотверждение можно проводить в условиях (температура, время), как установлено выше для отверждения. Это могут быть такие же условия как при отверждении или при других различных условиях.After the initial stage of low temperature compression, the temperature can be raised to the curing temperature so as to harden the curable mixture. The temperature can be increased, for example, by increasing the temperature of the liquid into which the curable mixture was immersed (preferably wrapped in a protective material as described above). The curing temperature may be less than about 90 ° C, or less than about 80, 70 or 60 ° C. It can be above about 40 ° C, or above about 50, 60 or 70 ° C, or it can be from about 40 to 90, from 40 to 80, from 40 to 65, from 40 to 60, from 50 to 90, from 70 to 90 or from 50 to 80 ° C, for example approximately 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. 80, 85 or 90 ° C. A curing temperature of about 90 ° C or higher can be applied in some cases, for example up to about 170 ° C, or up to about 160, 150, 140, 130, 120, 110 or 100 ° C, for example about 95, 100, 105, 110 , 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165 or 170 ° C. The curable mixture can be heated to the curing temperature and maintained without decreasing, i.e. maintaining pressure as described above. Thus, after mixing, optionally in an airless atmosphere, and subsequent wrapping in a protective material, if necessary, the pressure is increased to the required pressure and maintained until the curable mixture has cured to form a cured composite. In some cases, the pressure can be further increased before or during the high-temperature curing phase or slightly reduced, but it should be maintained in the desired range (described above). Typically, elevated pressures are kept substantially constant during curing of the curable composite. The curing temperature can be maintained for a sufficient time to cure the curable mixture. It can be maintained for at least about 2 hours, or at least about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, or 12 hours, or from about 2 to 12, from 4 to 12 , from 6 to 12, from 8 to 12, from 2 to 10, from 2 to 6 or from 6 to 10 hours, for example, approximately 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12 hours. The cure time will depend on the origin and proportions of the components of the curable composite (particulate filler, epoxy prepolymer and curing agent), as well as the origin, presence or absence and quantity of other components, such as a catalyst. The curing temperature may be such that the curing time or production time of the curable mixture is less than about 1 hour or less than about 2, 3, 4, 5, 6. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 , 15, 16, 17, 18, 19 or 20 hours. For example, the curing temperature may be such that the operating time or curing time is approximately 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 or 20 hours. In some cases, it is possible to carry out post-cure either before or after pressure reduction (i.e., with a return to approximately ambient pressure). Post curing can be carried out under conditions (temperature, time), as set forth above for curing. These may be the same conditions as during curing or under various other conditions.

Как описано выше, нагревание может осуществляться посредством нагретой жидкой бани. В данном случае жидкость в бане можно рециркулировать через регулятор температуры, который поддерживает требуемую температуру. Также как обеспечивая необходимое нагревание для повышения температуры бани до требуемой температуры отверждения, это может также служить с целью удаления избытка выделяемого тепла в результате экзотермического эффекта реакции отверждения так, чтобы препятствовать перегреванию отверждаемой смеси. Дополнительно или альтернативно нагревание может осуществляться посредством электрической нагревательной спирали или некоторых других пригодных способов.As described above, heating can be carried out by means of a heated liquid bath. In this case, the liquid in the bath can be recycled through a temperature controller that maintains the desired temperature. As well as providing the necessary heating to raise the temperature of the bath to the desired curing temperature, this can also serve to remove excess heat generated by the exothermic effect of the curing reaction so as to prevent overheating of the cured mixture. Additionally or alternatively, the heating can be carried out by means of an electric heating coil or some other suitable methods.

Если этап нагревания применяют для того, чтобы начать отверждение, эпоксидный композит можно охладить до сброса давления. Охлаждение можно осуществлять путем удаления отвержденного композита из жидкости, в которую ее погружали для нагревания, или путем охлаждения жидкости, в которую ее погружали. Отвержденный композит можно охладить до комнатной температуры перед сбросом давления или можно охладить до температуры менее чем или приблизительно равной 40, 35, 30, 25 или 20°C, или до температуры приблизительно 40, 35, 30, 25 или 20°C. В отдельных случаях ее можно охладить до температуры 45, 50, 55, 60, 65 или 70°C до сброса давления. Последние диапазоны являются наиболее распространенными с большими образцами продукта, так как время, необходимое для охлаждения, существенно больше для таких больших образцов.If a heating step is used to begin curing, the epoxy composite can be cooled until the pressure is released. Cooling can be accomplished by removing the cured composite from the liquid into which it was immersed for heating, or by cooling the liquid into which it was immersed. The cured composite can be cooled to room temperature before depressurizing, or it can be cooled to a temperature of less than or approximately equal to 40, 35, 30, 25, or 20 ° C, or to a temperature of approximately 40, 35, 30, 25, or 20 ° C. In some cases, it can be cooled to a temperature of 45, 50, 55, 60, 65 or 70 ° C until the pressure is released. The latter ranges are the most common with large samples of the product, since the time required for cooling is significantly longer for such large samples.

В кратком изложении изобретения способ получения эпоксидного композита настоящего изобретения включает следующие этапы. Время, указанное ниже, подходит для получения приблизительно 1-2 кг отвержденной эпоксидного композита, но для больших партий могут потребоваться другое время (например, дольше) и несколько измененный способ.In a summary of the invention, a method for producing an epoxy composite of the present invention includes the following steps. The time indicated below is suitable for producing about 1-2 kg of a cured epoxy composite, but for large batches it may take a different time (for example, longer) and a slightly modified method.

- Эпоксидный форполимер и отверждающее средство смешивали в безвоздушной атмосфере (например, барботируя безвоздушной атмосферой), обычно приблизительно 3-4 минуты.- The epoxy prepolymer and curing agent were mixed in an airless atmosphere (for example, sparging with an airless atmosphere), usually about 3-4 minutes.

- Затем полые стеклянные микросферы добавляли к объединенному форполимеру/отверждающему средству. Это может включать добавление двух или более сортов микросфер. В данном случае первыми добавляют микросферы повышенной (наивысшей) прочности или повышенной (наивысшей) абсолютной плотности. Полученную конечную отвержденную смесь затем смешивали в условиях безвоздушной атмосферы в течение 5 минут до однородности. Общее время для этой и предыдущей стадии смешивания, включая время добавления, может составлять приблизительно 10-15 минут.- Then, hollow glass microspheres were added to the combined prepolymer / curing agent. This may include the addition of two or more kinds of microspheres. In this case, the microspheres of increased (highest) strength or increased (highest) absolute density are the first to add. The resulting final cured mixture was then mixed in an airless atmosphere for 5 minutes until uniform. The total time for this and the previous mixing step, including the addition time, can be approximately 10-15 minutes.

- Затем отвержденную смесь заворачивали в полимерную пленку. Это может включать обтягивание формы пленкой, добавление отверждаемой смеси к обтянутой форме и затем завершение обертывания. Затем обернутую смесь можно поместить в варочный пакет, изготовленный из термосвариваемой полимерной пленки, которую затем запаивают нагреванием для дополнительной защиты смеси. Обертывание и запаивание в пакете следует проводить с наименьшим возможным заполнением газом (воздух или безвоздушная атмосфера) обернутого или запаянного мешка.- Then the cured mixture was wrapped in a polymer film. This may include wrapping the mold with a film, adding a curable mixture to the wrapped mold, and then completing the wrapping. Then, the wrapped mixture can be placed in a cooking bag made of a heat-sealable polymer film, which is then heat sealed to further protect the mixture. Wrapping and sealing in the bag should be done with the least possible filling with gas (air or airless atmosphere) of the wrapped or sealed bag.

- Затем завернутую смесь погружали в жидкость, например воду или жидкий силикон низкой вязкости, и затем сдавливали гидростатически до требуемого давления (приблизительно от 7 до приблизительно 15 МПа). Это давление поддерживают в течение приблизительно 6-8 часов при температуре окружающей среды или ниже (обычно от приблизительно 10 до приблизительно 25°C).- Then the wrapped mixture was immersed in a liquid, such as water or low viscosity liquid silicone, and then hydrostatically squeezed to the required pressure (from about 7 to about 15 MPa). This pressure is maintained for about 6-8 hours at or below ambient temperature (typically from about 10 to about 25 ° C).

- Затем температуру повышают до требуемой температуры отверждения (обычно приблизительно 50-90°C) при поддержании давления. Время повышения температуры может составлять приблизительно 4-6 часов. Затем повышенную температуру и давление поддерживали в течение приблизительно 6-8 часов для отверждения смеси для образования композита. Этап доотверждения при 120°C в течение приблизительно 1-3 часов является необязательным.- Then the temperature is raised to the desired curing temperature (usually approximately 50-90 ° C) while maintaining pressure. The temperature rise time can be approximately 4-6 hours. Then, the elevated temperature and pressure were maintained for about 6-8 hours to cure the mixture to form a composite. A post-cure step at 120 ° C. for approximately 1-3 hours is optional.

- Затем отвержденный композит охлаждали до приблизительно комнатной температуры (как правило, приблизительно 20-40°C) при поддержании повышенного давления.- Then, the cured composite was cooled to approximately room temperature (typically approximately 20-40 ° C) while maintaining elevated pressure.

- Как только температура композита возвращается к приблизительно комнатной, давление можно сбросить.- Once the composite temperature returns to approximately room temperature, the pressure can be relieved.

После изготовления эпоксидного композита, как описано выше, его можно формировать, например резать, пилить, обрабатывать на станке, перемалывать, шлифовать, измельчать и т.д., до требуемой формы. Его можно формировать в виде блоков, кирпичей, плит или другой пригодной формы. Его можно формировать, например, в пригодной форме для конструирования структурной части или компонента для глубоководных морских аппаратов. Альтернативно, отверждаемую смесь можно спрессовывать в требуемую форму перед отверждением таким образом, что она отверждается с образованием кусков отверждаемого композита требуемой формы. При использовании блоки или другие формы композита можно склеивать вместе, например, для постройки строительных балок. Клеем может быть эпоксидный клей. Это может быть высокопрочный эпоксидный клей. Он может быть эпоксидным клеем с наполнителем. Он может быть эпоксидным клеем с микросферами в качестве наполнителя. Микросферы могут быть полимерными, стеклянными или керамическими микросферами. Если в качестве наполнителя эпоксидного клея применяют стеклянные микросферы, эпоксид и/или микросферы могут быть такими, как описано в другом месте этого документа. Эпоксид и/или микросферы могут независимо быть такими, как используемые при получении композита, или могут быть другими. При применении структурная оболочка композита может иметь оболочку или покрытие. Это может быть пластиковая оболочка или покрытие. Это может быть текстильная оболочка или покрытие. Это может быть защитная оболочка или покрытие. Она может включать, например, полимерную оболочку или покрытие с наполнителем (например, борное волокно, волокно Kevlar® и/или углепластиковое волокно с наполнителем). Она может включать, например, волокнистую текстильную оболочку или покрытие, например, включающие борное волокно, волокна Kevlar® и/или углеродистые волокна или полиэфирные или полипропиленовые ткани. Оболочка или покрытие может быть в виде гибкой пленки. Оболочку или покрытие можно наслоить на эпоксидный композит. Она может быть достаточно эластичной, чтобы не расслаиваться легко при использовании. Оболочка или покрытие могут способствовать сохранению композита в целостности при высоких давлениях, которые встречаются при использовании.After the manufacture of the epoxy composite, as described above, it can be formed, for example, cut, saw, machine, grind, grind, grind, etc., to the desired shape. It can be formed in the form of blocks, bricks, plates or other suitable shape. It can be formed, for example, in a suitable form for the construction of a structural part or component for deep-sea marine vehicles. Alternatively, the curable mixture can be pressed into the desired shape before curing so that it cures to form pieces of a curable composite of the desired shape. When used, blocks or other forms of composite can be glued together, for example, for the construction of building beams. The adhesive may be epoxy adhesive. It can be high strength epoxy adhesive. It can be filler epoxy. It can be epoxy adhesive with microspheres as a filler. The microspheres can be polymer, glass or ceramic microspheres. If glass microspheres are used as filler for the epoxy adhesive, the epoxy and / or microspheres may be as described elsewhere in this document. The epoxide and / or microspheres may independently be as used in the preparation of the composite, or may be different. When used, the structural shell of the composite may have a shell or coating. It can be a plastic shell or coating. It can be a textile sheath or coating. It may be a protective sheath or coating. It may include, for example, a polymer sheath or a filler coating (for example, boron fiber, Kevlar® fiber and / or carbon fiber filler). It may include, for example, a fibrous textile sheath or coating, for example, including boron fiber, Kevlar® fibers and / or carbon fibers or polyester or polypropylene fabrics. The shell or coating may be in the form of a flexible film. The shell or coating can be layered on an epoxy composite. It can be flexible enough not to delaminate easily when used. The shell or coating may help to maintain the integrity of the composite at high pressures that occur during use.

Эпоксидный композит согласно настоящему изобретению подвергается предельному напряжению на сжатие (или прочность на раздавливание) более или равному 100 МПа (приблизительно 14500 фунтов/кв. дюйм), или больше чем или равно приблизительно 105, 110, 110 или 120 МПа, или приблизительно от 100 до приблизительно 120 МПа, или приблизительно от 100 до 110, от 100 до 105, от 105 до 120 или от 105 до 110 МПа, например приблизительно 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 или 120 МПа. Предельное напряжение, описанное выше, относится к приложенному напряжению, при котором композит разрушается. Обычно это катастрофическое разрушение, при котором образец раскалывается. Композит обладает таким модулем упругости при сжатии, что при давлении 110 МПа (или при пределе его прочности на раздавливание, который в любом случае меньше), он проявляет деформацию менее чем или равную приблизительно 3%, или менее чем или равную приблизительно 2,5, 2, 1,5, 1, 0,95, 0,9, 0,85, 0,8, 0,75, 0,7, 0,65, 0,6, 0,55 или 0,5%. Он может проявлять линейное искажение менее чем или равное приблизительно 1,3% при гидростатическим давлении сжатия 110 МПа, или менее чем приблизительно 1,2, 1,1, 1, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 или 0,5, например, линейное искажение приблизительно 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2 или 1,3%. При сравнении коммерческие синтактические пены, как правило, проявляют деформацию при сжатии (или линейное искажение) приблизительно 1,4% или больше в подобных условиях. При использовании пригодных микросфер в качестве наполнителя в виде частиц (как описано ранее), плотность менее чем приблизительно 0,8 г/см3 может достигаться при прочности и значениях модуля, описанных выше, или плотности менее чем приблизительно 0,75, 0,7, 0,65 или 0,6 г/см3, или приблизительно от 0,5 до приблизительно 0,8 г/см3, или приблизительно от 0,5 до 0,7, от 0,5 до 0,6, от 0,6 до 0,8, или от 0,6 до 0,7 г/см3, например приблизительно 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,75 или 0,8 г/см3. У эпоксидного композита может быть низкое водопоглощение. Его равновесное водопоглощение может быть менее чем приблизительно 0,5% вес/вес или менее чем приблизительно 0,1% вес/вес. Его можно измерить при приблизительно атмосферном давлении, или при давлении приблизительно 100 МПа, или при давлении приблизительно 110 МПа, или при давлении приблизительно 125 МПа. Водопоглощение может составлять менее чем приблизительно 0,4, 0,3, 0,2, 0,1, 0,05, 0,02 или 0,01%, или может быть приблизительно 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 или 0,5% вес/вес. При сравнении прежде известные синтактические пены могут обладать водопоглощением приблизительно 3% по весу при приблизительно 18000 футов/кв. дюйм (приблизительно 125 МПа). Приведенные выше значения водопоглощения измеряют при комнатной температуре, например при приблизительно 20 или 25°C. Отвержденный композит может обладать прочностью при растяжении более приблизительно 20 МПа, или более чем приблизительно 25, 30, 35 или 40 МПа, или приблизительно от 20 до приблизительно 50 МПа, или приблизительно от 20 до 40, от 30 до 50 или от 30 до 40 МПа, например приблизительно 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50 МПа.The epoxy composite according to the present invention is subjected to an ultimate compressive stress (or crush strength) of greater than or equal to 100 MPa (approximately 14,500 psi), or greater than or equal to approximately 105, 110, 110 or 120 MPa, or from approximately 100 up to about 120 MPa, or from about 100 to 110, from 100 to 105, from 105 to 120, or from 105 to 110 MPa, for example, about 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 or 120 MPa. The stress limit described above refers to the applied voltage at which the composite breaks. Usually this is a catastrophic destruction, in which the sample breaks. The composite has such a modulus of elasticity in compression such that at a pressure of 110 MPa (or at a crushing strength limit that is in any case less), it exhibits a deformation of less than or equal to about 3%, or less than or equal to about 2.5, 2, 1.5, 1, 0.95, 0.9, 0.85, 0.8, 0.75, 0.7, 0.65, 0.6, 0.55 or 0.5%. It can exhibit linear distortion of less than or equal to approximately 1.3% at a hydrostatic compression pressure of 110 MPa, or less than approximately 1.2, 1.1, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 or 0.5, for example, linear distortion of approximately 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1, 2 or 1.3%. In comparison, commercial syntactic foams typically exhibit compression deformation (or linear distortion) of approximately 1.4% or more under similar conditions. When using suitable microspheres as a particulate filler (as described previously), a density of less than about 0.8 g / cm 3 can be achieved with the strength and modulus values described above, or a density of less than about 0.75, 0.7 , 0.65 or 0.6 g / cm 3 , or from about 0.5 to about 0.8 g / cm 3 , or from about 0.5 to 0.7, from 0.5 to 0.6, from 0.6 to 0.8, or from 0.6 to 0.7 g / cm 3 , for example, approximately 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75 or 0, 8 g / cm 3 . An epoxy composite may have low water absorption. Its equilibrium water absorption may be less than about 0.5% weight / weight or less than about 0.1% weight / weight. It can be measured at approximately atmospheric pressure, or at a pressure of approximately 100 MPa, or at a pressure of approximately 110 MPa, or at a pressure of approximately 125 MPa. Water absorption may be less than about 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02 or 0.01%, or may be about 0.01, 0.02, 0.03 , 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0 , 4, 0.45 or 0.5% w / w. In comparison, previously known syntactic foams may have water absorption of about 3% by weight at about 18,000 ft / sq. inch (approximately 125 MPa). The above water absorption values are measured at room temperature, for example at approximately 20 or 25 ° C. The cured composite may have a tensile strength of more than about 20 MPa, or more than about 25, 30, 35, or 40 MPa, or from about 20 to about 50 MPa, or from about 20 to 40, from 30 to 50, or from 30 to 40 MPa, for example about 20, 25, 30, 35, 40, 45, or 50 MPa.

У отвержденного композита модуль при сжатии может составлять по меньшей мере приблизительно 2 ГПа, или по меньшей мере приблизительно, или приблизительно от 2 до приблизительно 9 ГПа, или приблизительно от 2 до 8, от 2 до 6, от 2 до 4, от 3 до 8,5, от 5 до 8,5, от 7 до 8,5, от 4 до 8, от 6 до 8, от 4 до 6, от 2 до 3, от 3 до 4, от 2,5 до 4 или от 2,5 до 3,5 ГПа. Он может иметь модуль приблизительно 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5, 8 или 8,5 ГПа. Этот модуль может быть при деформации до приблизительно 3%, или до приблизительно 2,5, 2, 1,5, 1, 0,5 или 0,1%.For a cured composite, the compression module may be at least about 2 GPa, or at least about, or from about 2 to about 9 GPa, or from about 2 to 8, from 2 to 6, from 2 to 4, from 3 to 8.5, 5 to 8.5, 7 to 8.5, 4 to 8, 6 to 8, 4 to 6, 2 to 3, 3 to 4, 2.5 to 4, or from 2.5 to 3.5 GPa. It can have a modulus of approximately 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8 or 8.5 GPa. This module can be deformed to about 3%, or to about 2.5, 2, 1.5, 1, 0.5, or 0.1%.

Важным аспектом композита, описанного в данном документе, является комбинация высокой прочности на раздавливание (т.е. модуль упругости при сжатии) с низкой плотностью, что делает его пригодным для использования в глубоководных строительных применениях. Другие свойства, которые можно сочетать с этой комбинацией, включают высокую стойкость к образованию трещин, низкую сжимаемость (т.е. высокий модуль упругости при сжатии), высокую жесткость и однородность физических свойства во всем большом блоке композита. Важные аспекты способа, который позволяет получать эти продукты, включают:An important aspect of the composite described herein is the combination of high crush strength (i.e., compressive modulus) with low density, which makes it suitable for use in deep-sea building applications. Other properties that can be combined with this combination include high crack resistance, low compressibility (i.e., high modulus of compression), high rigidity and uniformity of physical properties throughout the large block of the composite. Important aspects of the process for producing these products include:

- отбор соответствующих сырьевых материалов, в частности наполнителей низкой плотности и необязательно второй (обычно волокнистый) наполнитель: конкретный сорт сырьевого материала может быть важным для получения подходящих свойств;- selection of appropriate raw materials, in particular low density fillers and optionally a second (usually fibrous) filler: a particular grade of raw material may be important to obtain suitable properties;

- применение соответствующих соотношений компонентов таким образом, чтобы неотвержденная смесь обладала достаточной вязкостью для предотвращения разделения компонентов (конкретные наполнители);- the use of appropriate component ratios so that the uncured mixture has sufficient viscosity to prevent separation of the components (specific fillers);

- применение комбинации форполимера и отверждающего средства, которая позволяет сильно замедлять отверждение при температурах окружающей среды и относительно быстрое отверждение при повышенных температурах. В определенных случаях это позволяет проводить отверждение по требованию. В больших блоках смесь можно отверждать без внешнего нагревания из-за очень медленного повышения температуры, которую наблюдали до повышения до приблизительно 50°C. Есть основание полагать, что причиной этого могут быть изоляционные свойства стекла или попросту эпоксидной массы. Для более мелких блоков потеря тепла из смеси может преодолевать экзотермический эффект, что требует внешнего нагревания для отверждения смеси, обеспечивая отверждение по требованию;- the use of a combination of prepolymer and curing agent, which allows you to greatly slow down curing at ambient temperatures and relatively quick curing at elevated temperatures. In certain cases, this allows curing on demand. In large blocks, the mixture can be cured without external heating due to the very slow rise in temperature that was observed before rising to about 50 ° C. There is reason to believe that the cause of this may be the insulating properties of glass or simply epoxy. For smaller blocks, heat loss from the mixture can overcome the exothermic effect, which requires external heating to cure the mixture, providing curing on demand;

- смешивание при соответствующей безвоздушной атмосфере так, что любые увлеченные пузырьки/включения газа могут уменьшаться в размере и/или адсорбироваться в смесь при сжатии;- mixing in a suitable airless atmosphere so that any entrained gas bubbles / inclusions can decrease in size and / or adsorb into the mixture upon compression;

- сжатие отверждаемой смеси при температуре, при которой отверждение очень медленное, это сжатие применяют в течение достаточного времени, чтобы обеспечить поглощение газов в смесь перед отверждением;- compression of the curable mixture at a temperature at which curing is very slow, this compression is used for a sufficient time to ensure the absorption of gases into the mixture before curing;

- внешнее применение нагревания для ускорения отверждения и для уменьшения температурных градиентов в пределах отверждаемой смеси. Применение внешнего нагрева также обеспечивает доотверждение смолы. Эпоксидной смоле обычно требуется 8 часов при 80°C для достижения ее оптимальной HDT (температура допустимой деформации), которую по мнению автора настоящего изобретения лучше проводить при повышенном давлении. Таким образом, применение внешнего нагревания может запустить/ускорить отверждение, уменьшить температурные градиенты и обеспечивает цикл доотверждения для отверждаемой смеси.- external use of heating to accelerate curing and to reduce temperature gradients within the curable mixture. The use of external heating also provides post-curing of the resin. An epoxy resin usually takes 8 hours at 80 ° C to achieve its optimum HDT (temperature allowable deformation), which, according to the author of the present invention, is best carried out at elevated pressure. Thus, the use of external heating can start / accelerate curing, reduce temperature gradients and provide a post-cure cycle for the cured mixture.

Отвержденный композит настоящего изобретения, в частности, когда изготовлен с полыми микросферами в качестве наполнителя в виде частиц, может быть пригоден для использования в глубоководных применениях. Он может быть способен выдерживать рабочие давления в самых глубоких частях океана (приблизительно 11000 м). Он может быть способен сопротивляться гидролизу в морской воде при рабочих давлениях на этих глубинах. Он может быть плавучим в морской воде. Он может быть пригодным для применения в качестве флотационного элемента и/или в качестве структурного элемента на этой глубине. К примеру, он может быть пригодным для применения в качестве наружной поверхности подводного аппарата, который используется в самых глубоких частях океана, и может дополнительно обеспечивать плавучесть в этом применении. Он может быть пригодным для применения в качестве кожуха глубоководных стояков нефтепровода. Он может обладать термическими свойствами и/или акустическими свойствами, пригодными для глубоководных применений. Он может обладать любой комбинацией вышеприведенных свойств, пригодных для применений, в которых он будет использоваться.The cured composite of the present invention, in particular when formulated with hollow microspheres as a particulate filler, may be suitable for use in deep sea applications. It may be able to withstand operating pressures in the deepest parts of the ocean (approximately 11,000 m). It may be able to resist hydrolysis in seawater at operating pressures at these depths. It can be floating in seawater. It may be suitable for use as a flotation element and / or as a structural element at this depth. For example, it may be suitable for use as the outer surface of an underwater vehicle, which is used in the deepest parts of the ocean, and may additionally provide buoyancy in this application. It may be suitable for use as a casing for deepwater risers of an oil pipeline. It may have thermal and / or acoustic properties suitable for deep sea applications. It may possess any combination of the above properties suitable for the applications in which it will be used.

Для применения в водных средах низкое водопоглощение может быть преимуществом. Композит настоящего изобретения может иметь водопоглощение менее чем приблизительно 0,5% при условиях применения (например, до глубины воды 11000 м), или менее чем приблизительно 0,4, 0,3, 0,2 или 0,1% по весу, или приблизительно 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 или 0,5%. На глубине приблизительно 11000 м в морской водой давление составляет приблизительно 16500 фунтов/кв. дюйм (приблизительно 114 МПа). При этих давлениях водопоглощение отвержденного композита, описанного в настоящем документе, может равняться нулю или может быть ничтожно малым. Есть основания полагать, что конкретный способ производства, при котором композит отверждают при высоком давлении, соединенный с высокоактивным наполнителем в виде частиц (который оставляет относительно малые количества органический матрицы, абсорбирующей воду), обеспечивая это исключительное свойство водопоглощения.For use in aquatic environments, low water absorption may be an advantage. The composite of the present invention may have a water absorption of less than about 0.5% under application conditions (for example, to a water depth of 11,000 m), or less than about 0.4, 0.3, 0.2, or 0.1% by weight, or approximately 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, or 0.5%. At a depth of approximately 11,000 m in seawater, the pressure is approximately 16,500 psi. inch (approximately 114 MPa). At these pressures, the water absorption of the cured composite described herein may be zero or may be negligible. There is reason to believe that a specific production method in which the composite is cured at high pressure, combined with a highly active particulate filler (which leaves relatively small amounts of an organic matrix that absorbs water), provides this exceptional water absorption property.

Применение микросфер, в частности стеклянных микросфер, в качестве наполнителя в виде частиц в отвержденном композите может также способствовать увеличению теплоизоляционных и/или звукоизоляционных свойств композита, которые могут быть преимуществом в некоторых применениях.The use of microspheres, in particular glass microspheres, as a filler in the form of particles in the cured composite can also increase the heat-insulating and / or sound-insulating properties of the composite, which may be an advantage in some applications.

В конкретном варианте осуществления эпоксидный композит настоящего изобретения производят с использованием полых стеклянных микросфер с эпоксидной смолой. Но в отличие от других синтактических материалов, настоящий композит является «isos» или равной прочности (iso в качестве префикса от греческого слова «isos», обозначающее равный). Равные (или одинаковые) свойства достигаются путем освоения особого способа производства, который отличается от известного уровня техники. Следующий является руководством для пригодного способа получения эпоксидного композита настоящего изобретения:In a specific embodiment, the epoxy composite of the present invention is produced using hollow glass microspheres with an epoxy resin. But unlike other syntactic materials, the real composite is “isos” or of equal strength (iso as a prefix from the Greek word “isos” meaning equal). Equal (or identical) properties are achieved by mastering a special production method that differs from the prior art. The following is a guide for a suitable method for producing the epoxy composite of the present invention:

Для эпоксидной смолы выбирали стеклянные микросферы с упаковкой высокой плотности так, чтобы смесь становилась пластичной или полутвердой. Легкие полые стеклянные микросферы, которые обычно перемещались бы и всплывали к поверхности в жидкости, являются менее способными к такому же быстрому перемещению в пластичной или высоковязкой смеси.For the epoxy resin, glass microspheres with high-density packaging were selected so that the mixture became plastic or semi-solid. Light hollow glass microspheres that would normally move and float to the surface in a liquid are less capable of moving as fast in a plastic or highly viscous mixture.

Полые стеклянные микросферы и смесь эпоксидной смолы перемешивали и упаковывали в форму в искусственной среде. Атмосфера 5% CO2 с аргоном пригодна, так как оба газа легкодоступны (по отдельности и/или ранее смешанные как сварочный газ). Кроме того, так как оба газа тяжелее воздуха, то с использованием простого оборудования легко создать искусственную среду над смесью микросфера/смола, например расходомер и открытый трубопровод. Сходные результаты ожидали с другими газами и/или смесью других газов, включая газы, которые легче воздуха, со специальными камерами для набивки и перемешивания, чтобы удерживать искусственную среду (среды).Hollow glass microspheres and an epoxy mixture were mixed and packaged in a mold in an artificial environment. An atmosphere of 5% CO 2 with argon is suitable since both gases are readily available (individually and / or previously mixed as a welding gas). In addition, since both gases are heavier than air, using simple equipment it is easy to create an artificial environment above the microsphere / resin mixture, for example, a flow meter and an open pipeline. Similar results were expected with other gases and / or a mixture of other gases, including gases that are lighter than air, with special chambers for stuffing and mixing in order to retain the artificial medium (s).

Затем упакованную смесь запаивали на воздухе и герметично упаковывали. Успешно применяли завертывание в несколько слоев «липкой» пленки, запаиваемые пластиковые пакеты или специальные гибкие вкладыши-пакеты.Then the packaged mixture was sealed in air and sealed. Successfully used wrapping in several layers of "sticky" film, sealed plastic bags or special flexible liners packages.

Запаянную смесь помещали в сосуд высокого давления и сжимали жидкостью. Пригодна безопасная теплопроводная жидкость, такая как вода, хотя так же можно применять другие жидкости. Давление выбирали в зависимости от ряда факторов, таких как НСР (давление гидростатического раздавливания) полых стеклянных микросфер, плотности упаковки и т.д. Идеальное давление разрушит хрупкие полые стеклянные микросферы, которые являются нежелательными, не нарушая сверхупаковки таким образом, что крепкие, полые стеклянные микросферы раздавливаются путем физического контакта друг с другом.The sealed mixture was placed in a pressure vessel and compressed with a liquid. A safe thermally conductive fluid such as water is suitable, although other fluids may also be used. The pressure was selected depending on a number of factors, such as NDS (hydrostatic crushing pressure) of hollow glass microspheres, packing density, etc. Ideal pressure will destroy the fragile hollow glass microspheres that are undesirable without breaking the overpack so that the strong, hollow glass microspheres are crushed by physical contact with each other.

Замедленное отверждение эпоксидной смолы является более предпочтительным, что позволяет тому количеству вовлеченного газа, который присутствует в смеси, абсорбировать в жидкую эпоксидную смолу (предварительно смешанную с отверждающим средством). Гидростатическое давление поддерживают на протяжении отверждения смолы и любого дополнительного цикла доотверждения, включая охлаждение до комнатной температуры перед сбросом давления.Slow curing of the epoxy is more preferable, which allows the amount of gas involved in the mixture to be absorbed into the liquid epoxy (pre-mixed with the curing agent). Hydrostatic pressure is maintained throughout the curing of the resin and any additional post-curing cycle, including cooling to room temperature before depressurizing.

Различные свойства способа, описанного выше, включая отбор правильной упаковочной плотности, тип полых стеклянных микросфера, системы эпоксидной смолы, газов искусственной атмосферы, применяемого гидростатического давления, температуры отверждения и количеств циклов отверждения, все являются важными для настоящего способа. Это скорее совместный процесс, который позволяет производить синтактику с наилучшими результатами.The various properties of the method described above, including selecting the correct packing density, type of hollow glass microspheres, epoxy systems, artificial gases, applied hydrostatic pressure, curing temperature and number of curing cycles, are all important for the present method. Rather, it is a collaborative process that allows syntaxing with the best results.

Автор настоящего изобретения предполагает, что CO2 может изменять поверхностное натяжение эпоксидной смолы и/или может выступать в качестве замедлителя, чтобы дать возможность эпоксидной смоле дольше оставаться жидкой. Оба эти эффекта позволят абсорбироваться большему количеству газа в жидкую эпоксидную смолу до того, как она загустеет или перейдет в твердое состояние. Аргон выступает в качестве растворителя CO2, так как автор настоящего изобретения установил, что наличие большого количества CO2 на эпоксидной смоле может оказывать неблагоприятный эффект и может больше абсорбироваться, чем воздух, в жидкую эпоксидную смолу.The author of the present invention suggests that CO 2 can change the surface tension of the epoxy resin and / or can act as a moderator to allow the epoxy to remain liquid longer. Both of these effects will allow more gas to be absorbed into the liquid epoxy resin before it thickens or becomes solid. Argon acts as a CO 2 solvent, since the present inventor has found that the presence of a large amount of CO 2 on an epoxy resin can have an adverse effect and can be more absorbed than air into a liquid epoxy resin.

В способах известного уровня техники полые стеклянные микросферы и эпоксидную смолу обычно смешивают до получения суспензии, затем выливают в формы для отверждения. Пены высокого качества смешивают в условиях вакуума, чтобы минимизировать вовлечение воздуха, и осторожно выливают во избежание дополнительного попадания воздуха в смесь. Захваченный или вовлеченный воздух является нежелательным, так как он снижает НСР (давление гидростатического раздавливания) и жесткость (измеряли при деформации), но не увеличивает плавучесть и изоляционные свойства, поэтому обычно допускали некоторое количество воздуха/газа в смеси.In prior art methods, hollow glass microspheres and epoxy are typically mixed to form a suspension, then poured into curing molds. High-quality foams are mixed under vacuum to minimize air entrainment, and carefully poured to prevent additional air from entering the mixture. Trapped or entrained air is undesirable since it reduces the NDS (hydrostatic crushing pressure) and stiffness (measured during deformation), but does not increase the buoyancy and insulating properties, therefore, a certain amount of air / gas in the mixture was usually allowed.

Полые стеклянные микросферы/систему эпоксидной смолы рассматривали как потенциально пригодные для применения, однако смешивание ингредиентов в условиях вакуума рассматривали как затруднительное и нежелательное. Рассматривали другие наполнители низкой плотности и полые наполнители, но полые стеклянные микросферы обеспечивают соотношение наивысшей прочности на раздавливание к плотности, чем другие типы. Таким же образом рассматривались другие связующие средства, но системы эпоксидной смолы обладают отличительным преимуществом с наилучшим соотношением прочности на сжатие к плотности и являются практически непроницаемыми для проникновения воды.Hollow glass microspheres / epoxy system were considered as potentially suitable for use, however, mixing the ingredients in a vacuum was considered difficult and undesirable. Other low-density fillers and hollow fillers have been considered, but hollow glass microspheres provide a ratio of the highest crush strength to density than other types. Other binders were considered in the same way, but epoxy systems have the distinctive advantage of having the best ratio of compressive strength to density and are practically impervious to water penetration.

Для преодоления необходимости смешивать в условиях вакуума автор настоящего изобретения разработал способ, включающий смешивание ингредиентов при значительно повышенных плотностях упаковки, и затем изостатическое сжатие смеси в сосуде высокого давления, и ее отверждение под давлением. Полагали, что это позволит создать практически безвоздушную пену (или по крайней мере пену, обладающую пониженными количествами воздуха), так как любые воздушные пространства уменьшались бы при сжатии (закон Бойля) и абсорбировались бы в жидкую эпоксидную смолу до ее отверждения (закон Генри). Следует признать, что «безвоздушный» в данном случае относится к воздуху снаружи микросфер, поскольку очевидно процесс не влияет на воздух, находящийся внутри микросфер. Автор настоящего изобретения рассматривает, что любой сжатый/абсорбированный воздух будет декомпрессироваться из отвержденного композита, и не будет вызывать проблем. Нет прямых доказательств того, что это в действительности происходит, однако воздух не представлял проблему.To overcome the need to mix in a vacuum, the inventor of the present invention has developed a method comprising mixing the ingredients at significantly higher packing densities, and then compressing the mixture in an isostatic pressure vessel and curing it under pressure. It was believed that this would create a practically airless foam (or at least a foam with reduced amounts of air), since any air spaces would decrease during compression (Boyle's law) and would be absorbed into the liquid epoxy resin before it cured (Henry's law). It should be recognized that the “airless” in this case refers to air outside the microspheres, since obviously the process does not affect the air inside the microspheres. The present inventor contemplates that any compressed / absorbed air will be decompressed from the cured composite and will not cause problems. There is no direct evidence that this is actually happening, but air was not a problem.

Большое количество отвержденных композитов получали с различными плотностями упаковки полых стеклянных микросфер в эпоксидной смоле, следуя рекомендуемым циклам доотверждения, используя различные изостатические давления. Обнаружили, что повышенные плотности упаковки наполнителя в виде частиц обеспечивают получение более однородной пены, так как в смесях высокой плотности упаковки полые стеклянные микросферы не способны к перемещению, если смесь перемешивали до пастообразной консистенции. Это является важным этапом в получении пены однородной плотности и прочности.A large number of cured composites were obtained with different packing densities of hollow glass microspheres in epoxy resin, following recommended curing cycles using various isostatic pressures. It was found that increased packing densities of the filler in the form of particles provide a more uniform foam, since hollow glass microspheres are not able to move in mixtures of high packing density if the mixture was mixed to a paste-like consistency. This is an important step in obtaining a foam of uniform density and strength.

Первоначально получаемые пены (смешивание в воздухе), похоже, были без пустот, однако стало очевидно, что крупные включения воздуха не абсорбировались в эпоксидную смолу и становились захваченными пеной. Проведение испытаний на изгиб выявило образцы, разрушенные при напряжении возле взрывных карманов захваченного воздуха, которые находились под давлением в отвержденном композите. Пустоты различали по коричневатой метке таким образом, что любая светло-коричневая метка выявляла, когда обработку рассматривали как подозрительные пустоты (хотя и не очевидные глазу). Казалось, было больше пустот, чем считалось желательным, несмотря на то, что результаты испытаний НСР (давление гидростатического раздавливания) были пригодны. Было установлено, что эти пены обладали плохими свойствами при напряжении.The initially obtained foams (mixing in air) seemed to be free of voids, however, it became apparent that large air inclusions were not absorbed into the epoxy and became trapped in the foam. Bending tests revealed specimens destroyed by stress near the explosive pockets of trapped air that were under pressure in the cured composite. The voids were distinguished by a brownish mark so that any light brown mark was detected when the treatment was considered as suspicious voids (although not obvious to the eye). It seemed that there were more voids than was considered desirable, despite the fact that the results of the NDS tests (hydrostatic crushing pressure) were suitable. It was found that these foams had poor stress properties.

В целях решения проблемы пустот сжатого газа, компоненты перемешивали в средах различных газов, которые были тяжелее воздуха. Этого было относительно легко достичь, так как единственным требуемым оборудованием был источник газа, расходомер и короткий трубопровод. Предполагали, что газ останется в смесительном баке с условием текущего и дальнейшего удерживания. Смесь, которую перемешивали в безвоздушных средах, затем изостатически сдавливали в камере высокого давления аналогично образцам, «смешанным в воздухе».In order to solve the problem of voids of compressed gas, the components were mixed in environments of various gases, which were heavier than air. This was relatively easy to achieve since the only equipment needed was a gas source, a flow meter and a short pipeline. It was assumed that the gas would remain in the mixing tank under the condition of current and further retention. The mixture, which was mixed in airless media, was then isostatically compressed in a high-pressure chamber similarly to samples "mixed in air".

Следующие эффекты наблюдали при использовании различных газов:The following effects were observed using various gases:

- смешивание в условиях атмосферы CO2 давало пену без пустот, но отмечали нежелательную реакцию на отверждающее средство в системе эпоксидной смолы: образцы, перемешанные в среде этого газа, были плотнее, чем ожидалось, хотя сохранялось хорошее НСР;- mixing in an atmosphere of CO 2 gave a foam without voids, but an undesirable reaction to the curing agent was noted in the epoxy system: the samples mixed in the medium of this gas were denser than expected, although good NDS was maintained;

- при смешивании смешанных в среде 100% аргона получали более мелкие пустоты, идентифицируемые по более мелким коричневым меткам, снова также с хорошим HCP;- when mixing 100% argon mixed in a medium, finer voids were obtained, identified by finer brown marks, again with good HCP;

- испытывали сварочный газ с 5% CO2, 2,5% O2 по объему и остатком аргона.- tested welding gas with 5% CO 2 , 2.5% O 2 by volume and the remainder of argon.

Результатами на сегодняшний день была пена без пустот, и не наблюдали значительное повышение плотности.The results so far have been foam without voids, and no significant increase in density has been observed.

Из вышеперечисленных смесей в различных газах, очевидно, что CO2 в малых концентрациях может замедлять отверждение эпоксидной смолы (не при больших концентрациях) и/или может изменять поверхностное натяжение жидкого эпоксида достаточно, чтобы обеспечить большую абсорбцию газа (или быстрый обмен газа) в эпоксидную смолу до ее отверждения. Во время этих испытаний установили, что происходящая задержка температуры доотверждения также уменьшает пустоты. Очевидно, что это может обеспечивать большее количество времени для газа, который абсорбируется до полного отверждения эпоксидной смолы.From the above mixtures in various gases, it is obvious that low concentration of CO 2 can slow down the curing of the epoxy resin (not at high concentrations) and / or it can change the surface tension of the liquid epoxide enough to provide a large absorption of gas (or rapid gas exchange) into the epoxy resin before curing. During these tests, it was found that the ongoing curing temperature delay also reduces voids. Obviously, this can provide more time for the gas, which is absorbed until the epoxy is fully cured.

Таким образом, настоящее изобретение включает использование газа для изменения свойств и/или отверждения эпоксидной смолы, чтобы способствовать поглощению вовлеченного газа в смесь, которую затем помещают в условия изостатического давления до полного отверждения.Thus, the present invention includes the use of gas to change the properties and / or cure of the epoxy resin to facilitate absorption of the entrained gas into the mixture, which is then placed under isostatic pressure conditions until completely cured.

Фиг.1 кратко излагает пригодный способ в соответствии с настоящим изобретением, как описано ранее.Figure 1 summarizes a suitable method in accordance with the present invention, as described previously.

Фиг.2 демонстрирует электронные микрофотографии как шероховатых, так и гладких участков композита. В шероховатом фрагменте (фиг.2а) пустоты могут быть видны там, где микросферы выходили во время разрушения.Figure 2 shows electron micrographs of both rough and smooth sections of the composite. In the rough fragment (Fig. 2a), voids can be seen where the microspheres came out during the destruction.

Фиг.3 демонстрирует характерный температурный профиль во время этапов высокого давления способа, описанного здесь. Исходное слабое повышение температуры может быть по причине слабого экзотермического эффекта при отверждении, однако в отсутствие внешнего нагревания температура остается главным образом постоянной около 22-25°C. Через приблизительно 6 часов начинают внешнее нагревание, и приблизительно 5-6 часов требуется для достижения конечной температуры около 80°C. Колебания в температуре могут быть по причине изменений в температуре бани, вследствие «колебания» термостата, и/или могут быть вследствие других причин, таких как неустойчивость по причине слабого экзотермического эффекта при отверждении. Через приблизительно 6 часов высокотемпературного отверждения композит охлаждают до температуры около 30°C, что занимает около 4 часов. С этого момента отвержденный композит готов к снижению давления.Figure 3 shows a characteristic temperature profile during the high pressure stages of the method described here. The initial slight increase in temperature may be due to a weak exothermic effect during curing, however, in the absence of external heating, the temperature remains mainly constant around 22-25 ° C. After approximately 6 hours, external heating begins, and approximately 5-6 hours are required to reach a final temperature of about 80 ° C. Fluctuations in temperature may be due to changes in the temperature of the bath, due to the “oscillation” of the thermostat, and / or may be due to other reasons, such as instability due to the weak exothermic effect during curing. After approximately 6 hours of high temperature curing, the composite is cooled to a temperature of about 30 ° C, which takes about 4 hours. From this point on, the cured composite is ready for pressure reduction.

Отбор полых стеклянных микросферSelection of hollow glass microspheres

Полые стеклянные микросферы могут быть приобретены у любого подходящего производителя. Обнаружили что те микросферы, которые произведены 3М™, были особенно пригодными. 3М использует выражение «стеклянные пузырьки» для полых стеклянных микросфер. Фиг.5 демонстрирует график, на котором изображены пригодные 3М стеклянные шарики, демонстрирующие НСР (давление гидростатического раздавливания) относительно плотности натуральных пузырьков. Из Фиг.5 ясно, что увеличение НСР происходит за счет повышенной плотности - зависимость появляется резко линейно вверх до НСР около 80 МПа, хотя представляется возможным увеличить НСР без существенного увеличения плотности. Идеальная микросфера для глубоководных применений находилась бы в нижней правой части графика (низкая плотность/высокое НСР), однако эти продукты в настоящее время недоступны для приобретения. Таблица ниже предоставляет данные с фиг.5 вместе с идентификацией конкретных марок испытанных микросфер.Hollow glass microspheres can be purchased from any suitable manufacturer. It was found that those microspheres that were produced by 3M ™ were particularly suitable. 3M uses the expression “glass bubbles” for hollow glass microspheres. Figure 5 shows a graph showing suitable 3M glass balls showing NDS (hydrostatic crushing pressure) versus natural bubble density. From figure 5 it is clear that the increase in the NDS occurs due to the increased density - the dependence appears sharply linearly up to the NDS about 80 MPa, although it seems possible to increase the NDS without a significant increase in density. The ideal microsphere for deepwater applications would be in the lower right-hand side of the graph (low density / high NDS), however, these products are not currently available for purchase. The table below provides the data from FIG. 5 along with identification of specific grades of tested microspheres.

Стеклянные пузырьки (Тип 3М)Glass Bubbles (Type 3M) HCP (МПа)HCP (MPa) Плотность (г/см3)Density (g / cm 3 ) НСР (фунтов/кв. дюйм)NDS (psi) А16/500A16 / 500 3,453.45 0,160.16 500500 А20/1000A20 / 1000 6,896.89 0,20.2 10001000 D32/4500D32 / 4500 31,0331.03 0,320.32 45004500 Н20/1000H20 / 1000 6,896.89 0,20.2 10001000 Н50/10000 EPXH50 / 10000 EPX 68,9568.95 0,50.5 1000010,000 iM30KiM30K 206,84206.84 0,60.6 3000030000 K1K1 1,721.72 0,1250.125 250250 К15K15 2,072.07 0,150.15 300300 К20K20 3,453.45 0,20.2 500500 К25K25 5,175.17 0,250.25 750750 К37K37 20,6820.68 0,370.37 30003000 К46K46 41,3741.37 0,460.46 60006000 S22S22 2,762.76 0,220.22 400400 S32S32 13,7913.79 0,320.32 20002000 S35S35 20,6820.68 0,350.35 30003000 S38S38 27,5827.58 0,380.38 40004000 S38HSS38hs 37,9237.92 0,380.38 55005500 S38XHSS38XHS 37,9237.92 0,380.38 55005500 S42XHSS42XHS 55,1655.16 0,420.42 80008000 S60/10000S60 / 10000 68,9568.95 0,60.6 1000010,000 S60XHSS60XHS 124,11124.11 0,60.6 1800018000 XLD3000XLD3000 20,6820.68 0,230.23 30003000 XLD6000XLD6000 41,3741.37 0,30.3 60006000

Из фиг.5 и таблицы выше очевидно, что наиболее эффективными стеклянными пузырьками для применений при пониженном давлении являются K1, для применений при несколько повышенном давлении XLD3000 и XLD6000, и для применений в сверхвысоком давлении iM30K. Тогда как iM30K не производится специально для применения в производстве синтактической пены, они тем не менее являются эффективными стеклянными пузырьками для использования в данном применении. Подходящим материалом будет стеклянный пузырек с фиг.5 (возможно индивидуальное производство) плотностью 0,4 г/см3 и прочностью на раздавливание приблизительно 12000 фунтов/кв. дюйм (приблизительно 83 МПа). Стеклянные пузырьки XLD6000, iM30K и S42XHS отбирали для испытания.From figure 5 and the table above, it is apparent that the most effective glass vials for low pressure applications are K1, for slightly higher pressure applications the XLD3000 and XLD6000, and for iM30K ultrahigh pressure applications. While the iM30K is not specifically designed for use in syntactic foam production, they are nonetheless effective glass bubbles for use in this application. A suitable material would be a glass vial of FIG. 5 (possibly individual production) with a density of 0.4 g / cm 3 and a crush strength of approximately 12,000 psi. inch (approximately 83 MPa). Glass vials XLD6000, iM30K and S42XHS were selected for testing.

Отбор пригодной системы эпоксидной смолыSelection of a suitable epoxy system

Беспримесные образцы следующих типов эпоксидных смол испытывали на плотность и сопротивление сжатию:Pure samples of the following types of epoxy resins were tested for density and compression resistance:

- KINETIX®R118 эпоксид R118 от ATL Composites с отверждающим средством H103- KINETIX® R118 Epoxy R118 from ATL Composites with H103 Hardener

- KINETIX®R246 эпоксид R246 от ATL Composites с отверждающим средством H128- KINETIX®R246 Epoxy R246 from ATL Composites with H128 Hardener

- KINETIX®R240 эпоксид R240 от ATL Composites с отверждающим средством Н341- KINETIX®R240 epoxide R240 from ATL Composites with hardener H341

- Epiglass® HT9000 Epiglass® HT9000 со стандартным отверждающим средством НТ9002- Epiglass® HT9000 Epiglass® HT9000 with standard hardener HT9002

- L285 Эпоксид L285 от Hexion Chemicals с отверждающим средством L285- L285 Epoxy L285 from Hexion Chemicals with a curing agent L285

- 862L6 Hexion Chemicals Epon® 862 с отверждающим средством Линдау Lindride® 6- 862L6 Hexion Chemicals Epon® 862 with Lindau® Lindride® 6 hardener

- 862LS-81K Hexion Chemicals Epon® 862 с отверждающим средством Линдау LS-81K.- 862LS-81K Hexion Chemicals Epon® 862 with Lindau LS-81K curing agent.

Кривые напряжения-деформации при сжатии продемонстрированы на фиг.4. Таким образом, фиг.4 иллюстрирует свойства различных эпоксидных смол, которые отверждали при повышенном давлении. Фиг.4а демонстрирует кривые напряжения-деформации, указывая, что материалы выдерживали напряжение сжатия более 80 МПа и в одном случае более 120 МПа. Фиг.4b демонстрирует величины модуля, полученные с кривых фиг.4а. Начальный модуль был приблизительно между 3 и 4 ГПа, но снизился, когда напряжение было более приблизительно 2% (соответствуя напряжению приблизительно 60-80 МПа). Из этих величин очевидно, что область, в которой эти материалы достаточно эластичны, находится до напряжения по крайней мере приблизительно 2%. Фиг.4c демонстрирует отношение коэффициента Пуассона к кривым фиг.4а и 4b. Наблюдали увеличение коэффициента Пуассона приблизительно линейно вверх до по крайней мере приблизительно 4%, и линейность коэффициента Пуассона проявляется к увеличению со снижением величины максимальной деформации. Измеряли следующие плотности:The stress-strain curves under compression are shown in FIG. Thus, FIG. 4 illustrates the properties of various epoxies that have cured under elevated pressure. Fig. 4a shows stress-strain curves, indicating that the materials withstood compression stress of more than 80 MPa and in one case more than 120 MPa. Fig. 4b shows the modulus values obtained from the curves of Fig. 4a. The initial modulus was between about 3 and 4 GPa, but decreased when the voltage was more than about 2% (corresponding to a voltage of about 60-80 MPa). From these values it is obvious that the region in which these materials are sufficiently elastic is at least about 2% stress. Fig. 4c shows the ratio of the Poisson ratio to the curves of Figs. 4a and 4b. An increase in the Poisson's ratio was observed approximately linearly upwards to at least approximately 4%, and the linearity of the Poisson's ratio manifests itself with an increase with decreasing maximum strain. The following densities were measured:

- R118- R118 1,130 г/см3 1,130 g / cm 3 - R246- R246 1,136 г/см3 1,136 g / cm 3 - R240- R240 1,185 г/см3 1.185 g / cm 3 - НТ9000- NT9000 1,166 г/см3 1,166 g / cm 3 - L285- L285 1,172 г/см3 1.172 g / cm 3 - 862L6- 862L6 1,235 г/см3 1.235 g / cm 3 - 862LS-81K- 862LS-81K 1,217 г/см3 1.217 g / cm 3

Изготовление образцовSample making

В представленном способе рекомендованное соотношение эпоксидной смолы и отверждающего средства смешали со стеклянными микросферами для получения концентрации микросфер приблизительно 66-67% по объему в смеси. Смешивание проводили в потоке сварочного газа, содержащего 2% кислорода, 5% диоксида углерода и 93% аргона, в течение достаточного времени для достижения однородной смеси пастообразной консистенции. Смесь обертывали эластичной пластиковой пленкой и погружали в жидкость при комнатной температуре. Давление приблизительно 1500 фунтов/кв. дюйм (приблизительно 10300 кПа) применяли к жидкости для повышения давления смеси. Давление поддерживали в течение приблизительно 15 часов и затем повысили температуру (при поддержании того же самого давления) до приблизительно 80°C. Эту температуру и давление поддерживали в течение приблизительно часов, после чего конечный отвержденный композит охлаждали приблизительно до комнатной температуры, прежде чем давление было сброшено.In the present method, the recommended ratio of epoxy to curing agent was mixed with glass microspheres to obtain a microsphere concentration of approximately 66-67% by volume in the mixture. Mixing was carried out in a flow of welding gas containing 2% oxygen, 5% carbon dioxide and 93% argon, for a sufficient time to achieve a homogeneous mixture of a paste-like consistency. The mixture was wrapped with a flexible plastic film and immersed in a liquid at room temperature. Pressure is approximately 1,500 psi. an inch (approximately 10,300 kPa) was applied to the liquid to increase the pressure of the mixture. The pressure was maintained for about 15 hours and then the temperature was raised (while maintaining the same pressure) to about 80 ° C. This temperature and pressure were maintained for approximately hours, after which the final cured composite was cooled to approximately room temperature before the pressure was released.

В то время как повышенное сопротивление сжатию эпоксидной смолы может увеличить НСР синтаксической пены, эффект повышения прочности эпоксидной смолы незначительный, когда HCP синтаксической выше сопротивления сжатию эпоксидной смолы. Недостаток повышенного сопротивления сжатию эпоксидной смолы состоит в том, что она, как правило, совпадает с повышением плотности эпоксидной смолы. Плотности эпоксидных смол, описанных выше, находятся в пределах менее чем 0,105 г/см3. Эффект синтактической плавучести испытанных смол может быть более чем 2 фунта/кубический фут (0,032 г/см3) в стеклянном пузыре высокой плотности упаковки.While increased epoxy compression resistance can increase the NDS of syntactic foam, the effect of increasing the strength of epoxy is negligible when the syntactic HCP is higher than epoxy compression resistance. A disadvantage of the increased compression resistance of the epoxy resin is that it usually coincides with an increase in the density of the epoxy resin. The densities of the epoxy resins described above are in the range of less than 0.105 g / cm 3 . The syntactic buoyancy effect of the tested resins may be more than 2 pounds / cubic foot (0.032 g / cm 3 ) in a high density glass bubble.

Фиг.6 демонстрирует график, на который нанесены НСР и плотность синтактической пены, которую изготовили с использованием различных стеклянных пузырьков с различными плотностями упаковки с различными эпоксидными смолами. Из этих результатов очевидно, что упаковочная плотность стеклянного пузырька и различные эпоксидные смолы изменяют плотность синтактической пены и HCP, но, главным образом, НСР стеклянных пузырьков определяет НСР синтактической пены. Таблица ниже демонстрирует данные (HCP, плотность и деформацию) для фиг.6, которые идентифицируют пены (по соотношению микросфер, происхождению микросфер и происхождению эпоксидной смолы).6 shows a graph on which NDS and the density of syntactic foam are applied, which was made using different glass bubbles with different packing densities with different epoxies. From these results it is obvious that the packing density of the glass bubble and various epoxies change the density of the syntactic foam and HCP, but mainly the NDS of the glass bubbles determines the NDS of the syntactic foam. The table below shows the data (HCP, density and deformation) for FIG. 6, which identify the foams (by the ratio of the microspheres, the origin of the microspheres and the origin of the epoxy).

% стеклянных пузырьков, тип пузырьков и тип эпоксидной смолы% glass bubbles, type of bubbles and type of epoxy HCP (МПа)HCP (MPa) Плотность (г/см3)Density (g / cm 3 ) µε при 114 МПа%µε at 114 MPa% 68 iM30K R11868 iM30K R118 206,8427206.8427 0,7952970.795297 -0,84-0.84 60 XLD R24060 XLD R240 124,1056124,1056 0,6726580.672658 -1,03-1.03 60 XLD R24060 XLD R240 132,3793132,3793 0,6801280.680128 -1,09-1.09 33 iM30K 33 S42 R11833 iM30K 33 S42 R118 166,8531166.8531 0,7251070.725107 -0,84-0.84 62 S42 XHS R11862 S42 XHS R118 137,8951137.8951 0,6971110.697111 -0,94-0.94 66 S42 XHS R24666 S42 XHS R246 150,9952150,9952 0,6713960.671396 -0,96-0.96 32 iM30K 32 XLD R24632 iM30K 32 XLD R246 144,7899144.7899 0,6983830.698383 -0,86-0.86 61 XLD R24661 XLD R246 131,0004131,0004 0,6848230.684823 -1-one 9 iM30K 54 XLD R2409 iM30K 54 XLD R240 130,3109130.3109 0,6539480.653948 -1,05-1.05 61 XLD R11861 XLD R118 109,6266109,6266 0,620630.62063 -1,12-1.12 63 XLD R11863 XLD R118 105,4898105,4898 0,6098260.609826 -1,12-1.12 65 XLD R11865 XLD R118 97,2160897.21608 0,5968090.596809 -1,12-1.12 61 XLD R24061 XLD R240 129,3456129,3456 0,6636780.663678 -1,05-1.05 63 XLD R24063 XLD R240 122,7267122,7267 0,672490.67249 -1,05-1.05 61 XLD L28561 XLD L285 115,8319115.8319 0,6385550.638555 -1,17-1.17 63 XLD L28563 XLD L285 115,8319115.8319 0,6635870.663587 -1,17-1.17 61 XLD R24661 XLD R246 116,5214116.5214 0,6036090,603609 -1,29-1.29 59 XLD R24659 XLD R246 121,3477121.3477 0,6431740.643174 -1,15-1.15 59 XLD R11859 XLD R118 116,5214116.5214 0,6438780.643878 -1,13-1.13 58 XLD R11858 XLD R118 117,4867117.4867 0,6478530.647853 -1,11-1.11 59 XLD L28559 XLD L285 128,5872128.5872 0,657420.65742 -1,14-1.14 58 XLD L28558 XLD L285 131,6899131.6899 0,6658040.665804 -1,13-1.13 10 iM30K 57 S42 R11810 iM30K 57 S42 R118 147,3754147.3754 0,6891030.689103 -0,87-0.87 10 iM30K 57 S42 R11810 iM30K 57 S42 R118 149,2853149.2853 0,6900640.690064 -0,81-0.81 20 iM30K 47 S42 R11820 iM30K 47 S42 R118 167,846167,846 0,7035260.703526 -0,8-0.8 30 iM30K 37 S42 R11830 iM30K 37 S42 R118 177,3469177.3469 0,7211540.721154 -0,89-0.89 10 iM30K 57 S42 R118 Argo10 iM30K 57 S42 R118 Argo 160,1169160,1169 0,6975960.697596 -0,92-0.92

Основные результаты включают:Key findings include:

- XLD6000 - синтактическая пена, изготовленная с стеклянными пузырьками XLD6000, соответствовала целевым плотностям. Пены изготовили с HCP, изменяющимся в диапазоне от приблизительно 96 МПа до 132 МПа. Несмотря на достаточную эффективность для ограниченных глубинных применений, эти величины HCP не отвечают FofS для требований глубины, необходимых для глубоководных применений.- XLD6000 — Syntactic foam made with XLD6000 glass vials matched to target densities. Foams were made with HCP varying from about 96 MPa to 132 MPa. Although sufficient for limited depth applications, these HCP values do not meet FofS for the depth requirements required for deepwater applications.

- S42XHS - синтактические пены, изготовленные со стеклянными пузырьками S42XHS, не отвечает целевым плотностям до 0,024 г/см3. Это делает их даже менее эффективными, чем заявленные. Однако образцы пены изготовили с HCP 151 МПа при плотности 0,67 г/см3. В то время как FofS в этих пределах может быть приемлема, ее плотность меньше желаемой.- S42XHS - syntactic foams made with S42XHS glass bubbles do not meet target densities up to 0.024 g / cm 3 . This makes them even less effective than claimed. However, foam samples were made with HCP 151 MPa at a density of 0.67 g / cm 3 . While FofS within these limits may be acceptable, its density is less than desired.

- iM30K - образец синтактической пены, изготовленный со стеклянными пузырьками iM30k и обладающий широко приемлемой плотностью. Он также сохранил высочайшую плотность упаковки всех других смесей. Несмотря на исключительно высокое HCP (206,8 МПа), он слишком тяжел для применения для общей плавучести. Однако, он может применяться в других областях глубоководных транспортных средств, которым необходим легкий и прочный материал.- iM30K is a syntactic foam sample made with iM30k glass bubbles and has a widely acceptable density. He also retained the highest packing density of all other mixtures. Despite the exceptionally high HCP (206.8 MPa), it is too heavy to use for general buoyancy. However, it can be used in other areas of deep-sea vehicles that require lightweight and durable material.

Со ссылкой на фиг.6 и сопровождающую таблицу, класс стеклянных пузырьков между XLD6000 и iM30k представляется предпочтительным. Лежащая на одной прямой между этими двумя продуктами «нижняя цель» была бы стеклянным пузырьком с HCP 10000 фунтов/кв. дюйм (68,9 МПа) при плотности 0,35 г/см3, тогда как «высокая цель» была бы пузырьком с HCP 16000 фунтов/кв. дюйм (110,3 МПа) при плотности 0,425 г/см3. Предусмотрели, что использование таких микросфер не только могло отвечать требованиям FofS по HCP, но и легкий плавучий материал для применения на любой глубине можно было бы производить. Даже один класс между этими двумя целями мог бы помочь заполнить пустоту и позволить производителям синтактической пены соответствовать требованиям покупателя, который желает высокопрочную, более эффективную пену.With reference to FIG. 6 and the accompanying table, a class of glass bubbles between the XLD6000 and iM30k appears to be preferred. Lying on the same line between the two products, the “bottom target” would be a glass bubble with an HCP of 10,000 psi. an inch (68.9 MPa) at a density of 0.35 g / cm 3 , while a “high target” would be a bubble with an HCP of 16,000 psi. inch (110.3 MPa) at a density of 0.425 g / cm 3 . It was envisaged that the use of such microspheres could not only meet the FofS HCP requirements, but also lightweight floating material for use at any depth could be produced. Even one class between the two goals could help fill the void and allow manufacturers of syntactic foam to meet the requirements of a customer who wants a higher strength, more efficient foam.

Фигура 7 демонстрирует характеристики композита, полученного с использованием стеклянных микросфер iM30K вместе со стеклянными микросферами S42XHS в условиях гидростатического давления. Микросферы iM30K обеспечивают улучшенную прочность, тогда как S42XSH микросферы обеспечивает пониженную плотность. Измерители деформации прикрепляли сверху и снизу к образцу. Можно увидеть, что разница между кривыми очень небольшая, что указывает на существенное выполнение симметричного сжатия, и таким образом существенную однородность образца. Выполнение сжатия вызывает линейное изменение в деформации с увеличением давления до 160 МПа, что значительно выше созданных требований для материалов, применяемых на больших глубинах.Figure 7 shows the characteristics of a composite prepared using iM30K glass microspheres together with S42XHS glass microspheres under hydrostatic pressure. The iM30K microspheres provide improved strength, while the S42XSH microspheres provide lower density. Deformation meters were attached at the top and bottom to the sample. You can see that the difference between the curves is very small, which indicates a significant symmetrical compression, and thus a significant uniformity of the sample. The execution of compression causes a linear change in deformation with an increase in pressure up to 160 MPa, which is significantly higher than the created requirements for materials used at great depths.

Фиг.8 демонстрирует испытание на сжатие образца, который использовался в фиг.7. Таким образом фиг.8а демонстрирует кривую напряжения-деформации при сжатии, указывая значительное линейное изменение (повышение) до приблизительно 100 МПа/1,5% деформации, с соответствующим повышением характеристик до приблизительно 110 МПа/2% деформации. Фиг.8b демонстрирует характеристику модуля. Даже до приблизительно 2%, модуль составляет более 5 ГПа и вплоть до 1% остается выше 7 ГПа. Фиг.8 с демонстрирует характер изменения коэффициента Пуассона. Он увеличивается приблизительно линейно, но даже при 2% деформации он составляет только приблизительно 0,4.Fig. 8 shows a compression test of the sample that was used in Fig. 7. Thus, Fig. 8a shows a stress-strain curve under compression, indicating a significant linear change (increase) to approximately 100 MPa / 1.5% strain, with a corresponding increase in characteristics to approximately 110 MPa / 2% strain. Fig. 8b shows a characteristic of a module. Even up to about 2%, the modulus is more than 5 GPa and up to 1% remains above 7 GPa. Fig. 8c shows the nature of the change in Poisson's ratio. It increases approximately linearly, but even at 2% strain, it is only approximately 0.4.

Фиг.9 демонстрирует фрагмент действительного образца композита, используемого на фиг.8 после разрушения при сжатии. Видно, что в образце не обнаружены видимые пустоты. Как замечено ранее, пустоты в отвержденном композите могут выступать в качестве сайтов инициации разрушения образца, приводя к снижению предела прочности при деформации.Fig.9 shows a fragment of a valid sample of the composite used in Fig.8 after fracture in compression. It is seen that no visible voids were detected in the sample. As noted earlier, voids in the cured composite can act as sites of initiation of fracture of the sample, leading to a decrease in the tensile strength during deformation.

Фиг.10 демонстрирует результаты испытания на изгиб образца, изготовленного при помощи 10% стеклянных микросфер iM30K и 57% стеклянных микросфер S42XHS с эпоксидной смолой R118/H103. Фиг.11 демонстрирует образец после разламывания, показывая чистый излом. Можно увидеть, что образец может выдерживать изгибающую силу до приблизительно 24 кН. Линейные кривые указывают на то, что на протяжении проведения испытания материал остается упругим в режиме изгибания. Тот факт, что компрессионные деформации (кривые, которые уклоняются вниз вправо) являются практически схожими величинами к таковым при растяжении (те, которые уклоняются вверх вправо), обнадеживает, поскольку указывает на то, что материал одинаково себя ведет при сжатии и растяжении. Образец, использованный в этом испытании, изготовили при помощи низкого давления, и другие образцы изготовили, используя давление выше, возвращая более высокие результаты в режиме изгибания.Figure 10 shows the results of a bend test on a sample made using 10% iM30K glass microspheres and 57% S42XHS glass microspheres with R118 / H103 epoxy. 11 shows a sample after breaking, showing a clean fracture. You can see that the sample can withstand bending forces of up to about 24 kN. Linear curves indicate that during the test the material remains elastic in the bending mode. The fact that compression strains (curves that slope down to the right) are almost similar to those under tension (those that slope up to the right) is encouraging, since it indicates that the material behaves the same when squeezed and stretched. The sample used in this test was made using low pressure, and other samples were made using higher pressure, returning better results in bending mode.

В порядке проведения испытания на усадку отверждаемой смеси до отвердевания, партии отверждаемой смеси, состоящей из 10% стеклянных микросфер iM30K, 57% стеклянных микросфер S42XHS с эпоксидной смолой R118/H103, при перемешивании при 20°C придали цилиндрическую форму приблизительно диаметром 110 мм и длиной 380 мм. На ровный лист добавили 31,2 кг для придания формы блина (в течение нескольких минут). После этого периода величина усадки была минимальной. Ширина сплющенного цилиндра сократилась до 85 мм. Поверхность соприкосновения ровного листа и смеси составляла приблизительно 110 мм шириной × 390 мм длиной овальной формы. По оценкам это составило участок приблизительно в 33150 мм2 с применением усилия 0,306 кН, которое соответствует 9,227 кПа. As a test for shrinkage of the curable mixture before hardening, a batch of the curable mixture consisting of 10% iM30K glass microspheres, 57% S42XHS glass microspheres with R118 / H103 epoxy, was stirred at 20 ° C into a cylindrical shape approximately 110 mm in diameter and length 380 mm. 31.2 kg was added to a flat sheet to shape the pancake (within a few minutes). After this period, the amount of shrinkage was minimal. The width of the flattened cylinder was reduced to 85 mm. The contact surface of the flat sheet and the mixture was approximately 110 mm wide × 390 mm long oval. According to estimates, this amounted to a plot of approximately 33150 mm 2 using a force of 0.306 kN, which corresponds to 9.227 kPa.

Протоколы испытанийTest reports

Следующие протоколы испытаний использовали для экспериментов, описанных выше.The following test protocols were used for the experiments described above.

Испытание под давлениемPressure test

Образец размером 100 мм×100 мм×100 мм применяли как образец и тензометрические датчики размещали центрально на четыре поверхности или на две противоположные поверхности. Для испытания на гистерезис давление увеличивали от 0 до 125 МПа и назад с периодичностью циклирования 5 раз. Скорость изменения составляла 10 МПа/мин. После циклирования образец доводили до разрушения. Для испытания на разрушение записывали давление при наступлении разрушения.A sample of 100 mm × 100 mm × 100 mm was used as the sample and strain gauges were placed centrally on four surfaces or on two opposite surfaces. For the hysteresis test, the pressure was increased from 0 to 125 MPa and back with a cycling frequency of 5 times. The rate of change was 10 MPa / min. After cycling, the sample was brought to failure. For the fracture test, pressure was recorded at the onset of fracture.

4-точечное испытание на изгиб4-point bending test

Использовали аппарат как показано на фиг.12. Центрально в образце сделали три параллельные 120° выемки, как показано на фиг.12. Использовали ролики диаметром 20 мм и длиной 75 мм. Датчики деформации 0°/90° поместили по центру и в 10 мм в сторону и дублировали в нижней части образца, или альтернативно один 0°/90° помещали по центру в верхней и нижней части. Силу увеличивали до разрушения образца.Used the apparatus as shown in Fig.12. Centrally, three parallel 120 ° notches were made in the sample, as shown in FIG. Used rollers with a diameter of 20 mm and a length of 75 mm. The 0 ° / 90 ° strain gauges were placed centrally and 10 mm to the side and duplicated at the bottom of the sample, or alternatively one 0 ° / 90 ° was placed centrally at the top and bottom. The force was increased until the destruction of the sample.

4-точечное испытание на изгиб считали предпочтительным для испытания данных материалов. Широко используемое 3-точечное испытание на изгиб не обязательно приводит к разрушению в самой хрупкой точке образца. Следовательно, приняли 4-точечное испытание, так как это позволяло дефектному образцу разрушаться в точке ослабленности.A 4-point bending test was considered preferable for testing these materials. The widely used 3-point bending test does not necessarily result in failure at the most fragile point of the specimen. Therefore, they took a 4-point test, as this allowed the defective sample to collapse at the point of weakness.

ПримененияApplications

Настоящее изобретение было разработано для применения в виде структурного компонента в областях с очень высоким давлением, таких как океанская глубина. Однако другие применения, где эпоксид настоящего изобретения может использоваться, включают шпилевые лебедки, диффузоры, защиту от воздействия взрыва и в цилиндрах и поршнях.The present invention has been developed for use as a structural component in areas of very high pressure, such as ocean depth. However, other applications where the epoxy of the present invention can be used include hairpin winches, diffusers, explosion protection in both cylinders and pistons.

Claims (36)

1. Способ получения эпоксидного композита в форме синтактической пены, включающий:
- объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства и наполнителя в виде частиц для образования отверждаемой смеси, где наполнитель в виде частиц представляет собой полые микросферы;
- взбалтывание смеси в безвоздушной атмосфере, чтобы превратить ее в практически однородную, где растворимость безвоздушной атмосферы в отверждаемой смеси является выше, чем растворимость воздуха в отверждаемой смеси;
- приложение давления, по меньшей мере, около 3000 кПа к смеси, чтобы уменьшить или устранить газовые пузыри в смеси; и
- поддержание давления по меньшей мере около 3000 кПа до тех пор, пока отверждаемая смесь не станет отвержденной, для образования эпоксидного композита,
где эпоксидный форполимер представляет собой олигомерные или полимерные частицы, способные сшиваться с образованием отвержденной смолы и содержащие оксирановые группы, и отверждающее средство представляет собой частицы, способные реагировать с эпоксидным форполимером, чтобы вступать в реакцию с оксирановыми группами в эпоксидном форполимере, чтобы сшить форполимер с образованием отвержденной эпоксидной смолы.
1. A method of obtaining an epoxy composite in the form of syntactic foam, including:
- combining an epoxy prepolymer, a curing agent and a particulate filler to form a curable mixture, wherein the particulate filler is hollow microspheres;
- shaking the mixture in an airless atmosphere to turn it into almost uniform, where the solubility of the airless atmosphere in the curable mixture is higher than the solubility of air in the curable mixture;
- applying a pressure of at least about 3000 kPa to the mixture to reduce or eliminate gas bubbles in the mixture; and
- maintaining a pressure of at least about 3000 kPa until the curable mixture becomes cured to form an epoxy composite,
wherein the epoxy prepolymer is oligomeric or polymer particles capable of crosslinking to form a cured resin and containing oxirane groups, and the curing agent is particles capable of reacting with an epoxy prepolymer to react with oxirane groups in an epoxy prepolymer to crosslink the prepolymer to form cured epoxy.
2. Способ по п. 1, где давление, приложенное к смеси, составляет по меньшей мере приблизительно 7000 кПа.2. The method of claim 1, wherein the pressure applied to the mixture is at least about 7000 kPa. 3. Способ по п. 1, где давление, приложенное к смеси, составляет от приблизительно 2000 до приблизительно 7000 кПа.3. The method of claim 1, wherein the pressure applied to the mixture is from about 2000 to about 7000 kPa. 4. Способ по любому из пп. 1-3, где форполимер и отверждающее средство являются такими, что рабочее время отверждаемой смеси при 20°C составляет по меньшей мере приблизительно 1 час.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the prepolymer and curing agent are such that the working time of the curable mixture at 20 ° C is at least about 1 hour. 5. Способ по любому из пп. 1-3, где этап объединения сопровождается или предшествует охлаждению одного или более компонентов отверждаемой смеси.5. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the combining step is accompanied or precedes the cooling of one or more components of the curable mixture. 6. Способ по п. 5, где охлаждение осуществляется до температуры от приблизительно 0 до приблизительно 10°C.6. The method according to p. 5, where the cooling is carried out to a temperature of from about 0 to about 10 ° C. 7. Способ по любому из пп. 1-3, где этап объединения проводят в безвоздушной атмосфере.7. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the stage of Association is carried out in an airless atmosphere. 8. Способ по любому из пп. 1-3, где безвоздушная атмосфера содержит по меньшей мере приблизительно 50% аргона на молярной основе.8. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the airless atmosphere contains at least about 50% molar-based argon. 9. Способ по п. 8, где безвоздушная атмосфера содержит приблизительно 5% диоксида углерода и приблизительно 93% аргона.9. The method of claim 8, wherein the airless atmosphere contains about 5% carbon dioxide and about 93% argon. 10. Способ по любому из пп. 1-3, где этап приложения давления проводят так, чтобы смесь не подвергалась воздействию воздушной или безвоздушной атмосферы.10. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the stage of applying pressure is carried out so that the mixture is not exposed to air or airless atmosphere. 11. Способ по любому из пп. 1-3, где наполнитель в виде частиц имеет меньшую плотность, чем форполимер.11. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the particulate filler has a lower density than the prepolymer. 12. Способ по п. 11, где плотность наполнителя в виде частиц составляет меньше чем приблизительно 0,5 г/см3.12. The method according to p. 11, where the density of the filler in the form of particles is less than approximately 0.5 g / cm 3 . 13. Способ по п. 1, где полые микросферы представляют собой полые стеклянные микросферы.13. The method of claim 1, wherein the hollow microspheres are hollow glass microspheres. 14. Способ по п. 1, где полые микросферы являются такими, что не больше чем приблизительно 10% микросфер разрушаются во время этапа приложения давления к смеси.14. The method of claim 1, wherein the hollow microspheres are such that no more than about 10% of the microspheres are destroyed during the stage of applying pressure to the mixture. 15. Способ по любому из пп. 1-3, где этап объединения включает объединение эпоксидного форполимера, отверждающего средства, наполнителя в виде частиц и второго наполнителя для образования отверждаемой смеси.15. The method according to any one of paragraphs. 1-3, where the combining step involves combining an epoxy prepolymer, a curing agent, a particulate filler, and a second filler to form a curable mixture. 16. Способ по п. 15, где этап объединения является таким, что второй наполнитель содержит от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% по весу отверждаемой смеси.16. The method of claim 15, wherein the combining step is such that the second filler comprises from about 0.1 to about 1% by weight of the curable mixture. 17. Способ по любому из пп. 1-3, включающий нагревание отверждаемой смеси так, чтобы начать или ускорить отверждение для образования эпоксидного композита.17. The method according to any one of paragraphs. 1-3, including heating the curable mixture so as to start or accelerate curing to form an epoxy composite. 18. Способ по п. 17, где нагревание осуществляют до температуры менее 90°C.18. The method according to p. 17, where the heating is carried out to a temperature of less than 90 ° C. 19. Способ по п. 17 или 18, где нагревание начинают на момент времени (называемом в данном документе как время выдержки) после начала применения давления к смеси.19. The method according to p. 17 or 18, where the heating is started at the point in time (referred to in this document as the exposure time) after the start of applying pressure to the mixture. 20. Способ по п. 19, где время выдержки составляет по меньшей мере приблизительно 1 час.20. The method according to p. 19, where the exposure time is at least about 1 hour. 21. Способ по п. 17, где эпоксидный композит охлаждают перед сбросом давления.21. The method according to p. 17, where the epoxy composite is cooled before depressurization. 22. Эпоксидный композит в форме синтактической пены, содержащий наполнитель в виде частиц и имеющий предельное напряжение при сжатии, большем или равном 100 МПа, и плотности меньше приблизительно 0,7 г/см3,
где наполнитель в виде частиц представляет собой полые микросферы, указанный эпоксидный композит получают из:
эпоксидного форполимера, представляющего собой олигомерные или полимерные частицы, способные сшиваться с образованием отвержденной смолы и содержащие оксирановые группы, и
отверждающего средства, представляющего собой частицы, способные реагировать с эпоксидным форполимером, чтобы вступать в реакцию с оксирановыми группами в эпоксидном форполимере, чтобы сшить форполимер с образованием отвержденной эпоксидной смолы.
22. An epoxy composite in the form of a syntactic foam containing a filler in the form of particles and having an ultimate compressive stress greater than or equal to 100 MPa, and a density less than about 0.7 g / cm 3 ,
where the particulate filler is a hollow microspheres, the specified epoxy composite is obtained from:
an epoxy prepolymer representing oligomeric or polymeric particles capable of crosslinking to form a cured resin and containing oxirane groups, and
a curing agent, which is particles capable of reacting with an epoxy prepolymer to react with oxirane groups in an epoxy prepolymer to crosslink the prepolymer to form a cured epoxy resin.
23. Эпоксидный композит по п. 22, который проявляет линейное искажение меньшее или равное приблизительно 0,9% под гидростатическим давлением сжатия 110 МПа.23. The epoxy composite according to claim 22, which exhibits a linear distortion of less than or equal to approximately 0.9% under a hydrostatic compression pressure of 110 MPa. 24. Эпоксидный композит по п. 22 или 23, где плотность наполнителя в виде частиц составляет менее чем приблизительно 0,5 г/см3.24. The epoxy composite of Claim 22 or 23, wherein the particulate filler density is less than about 0.5 g / cm 3 . 25. Эпоксидный композит по п. 22, где полые микросферы представляет собой полые стеклянные микросферы.25. The epoxy composite according to claim 22, where the hollow microspheres is a hollow glass microspheres. 26. Эпоксидный композит по п. 22 или 23, где наполнитель в виде частиц присутствует в композите из расчета приблизительно 60% или более по объему.26. An epoxy composite according to claim 22 or 23, wherein the particulate filler is present in the composite at a rate of about 60% or more by volume. 27. Эпоксидный композит по п. 22 или 23, дополнительно содержащий второй наполнитель.27. An epoxy composite according to claim 22 or 23, further comprising a second filler. 28. Эпоксидный композит по п. 27, где второй наполнитель представляет собой волокнистый наполнитель.28. The epoxy composite of claim 27, wherein the second filler is a fibrous filler. 29. Эпоксидный композит по п. 27, где второй наполнитель содержит арамидные волокна и/или е-стекловолокна.29. The epoxy composite of claim 27, wherein the second filler comprises aramid fibers and / or e-glass fibers. 30. Эпоксидный композит по п. 28 или 29, где волокна волокнистого наполнителя составляют от приблизительно 0,2 до приблизительно 2 мм в среднем в длину.30. The epoxy composite of claim 28 or 29, wherein the fibers of the fibrous filler are from about 0.2 to about 2 mm on average in length. 31. Эпоксидный композит по п. 28 или 29, где второй наполнитель присутствует в композите от приблизительно 0,1 до приблизительно 1% вес/вес.31. The epoxy composite of claim 28 or 29, wherein the second filler is present in the composite from about 0.1 to about 1% w / w. 32. Применение эпоксидного композита по любому из пп. 22-31 в качестве структурного компонента при сжатии.32. The use of the epoxy composite according to any one of paragraphs. 22-31 as a structural component in compression. 33. Применение по п. 32, причем указанное применение имеет место в устройстве для применения под водой.33. The application of claim 32, wherein said application takes place in a device for use under water. 34. Применение по п. 33, где указанное применение осуществляется на глубине по меньшей мере приблизительно 10 км под поверхностью воды.34. The application of claim 33, wherein said application is at a depth of at least about 10 km below the surface of the water. 35. Применение по п. 33 или 34, где указанное устройство представляет собой глубоководное обитаемое транспортное средство.35. The application of claim 33 or 34, wherein said device is a deep-sea habitable vehicle. 36. Применение по п. 33 или 34, где эпоксидный композит образует часть наружной поверхности указанного устройства. 36. The application of claim 33 or 34, wherein the epoxy composite forms part of the outer surface of said device.
RU2013102969/05A 2010-06-24 2011-06-23 Epoxy composite RU2575456C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2010902788A AU2010902788A0 (en) 2010-06-24 Epoxy composite
AU2010902788 2010-06-24
PCT/AU2011/000772 WO2011160183A1 (en) 2010-06-24 2011-06-23 Epoxy composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013102969A RU2013102969A (en) 2014-07-27
RU2575456C2 true RU2575456C2 (en) 2016-02-20

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2813340C1 (en) * 2023-02-28 2024-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "Автопластик" Two-component vibration-absorbing mastic with foamed polymer granules

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Т.РОК-КАРМ И ДР.Изготовление методом стереолитографии и изучение свойств синтаксических пен, содержащих полые стеклянные микросферы.,Успехи химии 78(4) 2009, Российская академия наук, с.402,405,412-414. *
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ПОЛИМЕРОВ, т.2, МОСКВА,Сов.энциклопедия,1974,с.549-554,573-574. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2813340C1 (en) * 2023-02-28 2024-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "Автопластик" Two-component vibration-absorbing mastic with foamed polymer granules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9267018B2 (en) Epoxy composite
JP5249037B2 (en) Airgel composite material
CN107735244B (en) Buoyancy module
US8088237B2 (en) Method for forming or curing polymer composites
John et al. Syntactic foams
RU2575456C2 (en) Epoxy composite
US10676584B2 (en) Buoyancy component including dicyclopentadiene resin
JP2013538905A (en) Pressure resistant material and method for producing such material
US11285643B2 (en) Thermoset porous composites and methods thereof
Simoes-Ponce Mechanical Properties of Permanent Foaming Fixatives for Deactivation & Decommissioning Activities
Zainuddin et al. Enhancing fatigue performance of sandwich composites with nanophased core
Wahab et al. Enhancement of fracture toughness of syntactic foams by rubber addition
John et al. Handbook of Thermoset Plastics: 13. Syntactic Foams
JPH0393677A (en) Cell-type ceramic reinforcing material