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一种有效提高体系间结合性能的浮力材料及制备方法技术

技术编号:21878531 阅读:21 留言:0更新日期:2019-08-17 10:09
本发明专利技术涉及浮力材料制备技术领域,且公开了一种有效提高体系间结合性能的浮力材料,包括以下重量份数配比的原料:50~90份玻璃粉、88~160份无机粘结剂、8~20份碱金属磷酸盐;其中,玻璃粉包括40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO;无机粘结剂包括60~80份纳米SiO2、10~25份纳米B2O3、10~30份纳米Al2O3、5~15份纳米Na2O、3~10份纳米MgO。本发明专利技术还公开了一种有效提高体系间结合性能的浮力材料的制备方法。本发明专利技术解决了现有的浮力材料,由于其组分中的有机体系与无机空心微珠的体系不同,所导致的两者体系间界面结合强度不高且不稳定的技术问题。

A Buoyancy Material for Effectively Improving the Bonding Property between Systems and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种有效提高体系间结合性能的浮力材料及制备方法
本专利技术涉及浮力材料制备
,具体为一种有效提高体系间结合性能的浮力材料及制备方法。
技术介绍
浮力材料是重要的工程材料,被广泛用于深潜器的制造、海洋油气资源开发、海上人工岛建造等海洋开发领域。目前研制的高抗压、低密度浮力材料多数是以环氧树脂、酚醛树脂等作为粘结剂,大量填充空心微珠及添加剂制成性能优异的轻质浮力材料,其中,基体组分为有机材料、填料组分为无机微珠,但是有机、无机混合组分之间的界面结合强度比较差,且非常不稳定,这就成为了进一步发展轻质浮力材料的技术瓶颈。虽然目前有不少研究人员从微珠改性入手,尝试通过偶联剂的作用,来改变基体与填料界面结合不强的问题,但是两者体系相差太大,偶联剂效果较为有限。如果能够从界面强度入手,通过改变基体体系,选用无机粘结剂作为基体,使其与空心微珠的界面结合更加紧密,从而有效提高固体浮力材料内部的界面强度,进而提高其抗压强度,与此同时,无机基体的引入能够大大提高了复合材料的耐温性,适应新科技对材料的功能需求,也能够有效扩大了浮力材料的应用领域。本专利技术提供一种有效提高体系间结合性能的浮力材料及制备方法,旨在解决现有的浮力材料,由于其组分中的有机体系与无机空心微珠的体系不同,所导致的两者体系间界面结合强度不高且不稳定的技术问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种有效提高体系间结合性能的浮力材料及制备方法,解决了现有的浮力材料,由于其组分中的有机体系与无机空心微珠的体系不同,所导致的两者体系间界面结合强度不高且不稳定的技术问题。(二)技术方案为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种有效提高体系间结合性能的浮力材料,包括以下重量份数配比的原料:50~90份玻璃粉、88~160份无机粘结剂、8~20份碱金属磷酸盐;其中,玻璃粉包括40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO;无机粘结剂包括60~80份纳米SiO2、10~25份纳米B2O3、10~30份纳米Al2O3、5~15份纳米Na2O、3~10份纳米MgO。优选的,所述玻璃粉还包括20份微米SiO2、3份微米B2O3。一种有效提高体系间结合性能的浮力材料的制备方法,包括以下步骤:S1.空心玻璃微珠的制备(1)取40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO,配制成玻璃粉,备用;(2)将步骤(1)中的原料充分混合膨化之后置于电熔坩埚中,在1200~1400℃下熔制,使用甲烷烧制80~120min,将熔制好的玻璃液冷却,经过收集器收集后,通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的空心玻璃微珠;S2.取60~80份纳米SiO2、10~25份纳米B2O3、10~30份纳米Al2O3、5~15份纳米Na2O、3~10份纳米MgO,配制无机粘结剂,备用;S3.将8~20份碱金属磷酸盐溶解在由蒸馏水和无水乙醇组成的混合溶剂中,配制得到分散剂溶液;S4.将步骤S2中的无机粘结剂加入到步骤S103中的分散剂溶液中,搅拌至无机粘结剂分散均匀后,加入步骤S101中的空心玻璃微珠,继续搅拌至空心玻璃微珠分散均匀后,干燥处理使溶剂完全挥发,制备得到浓缩组分;S5.先将步骤S4中的浓缩组分在80~120MPa的压力下压制成型,再于600~870℃下煅烧2~4h,制备得到浮力材料。优选的,所述步骤S5中,浓缩组分在110MPa的压力下压制成型,再于820℃下煅烧4h。(三)有益的技术效果与现有技术相比,本专利技术具备以下有益的技术效果:本专利技术以纳米级陶瓷颗粒为无机粘结剂,结合空心玻璃微珠制备出界面间结合性能优异的浮力材料,经测试,其体积密度为0.49~0.56g/cm3、抗压强度为20.3~22.7MPa、吸水率≤1%,与现有技术中有机固体浮力材料的密度0.28~0.52g/cm3、抗压强度5.0~25MPa、吸水率≤1%相比,基本上达到了现有技术中有机固体浮力材料的制备水平。具体实施方式实施例一:浮力材料的制备方法包括以下步骤:S101.空心玻璃微珠的制备(1)称取20g平均粒径≤50nm的SiO2、20g平均粒径≤150nm的SiO2、20g平均粒径≤5um的SiO2、3g平均粒径≤50nm的B2O3、3g平均粒径≤150nm的B2O3、3g平均粒径≤5um的B2O3、2g平均粒径≤50um的Al2O3、1g平均粒径≤50um的Na2O、1g平均粒径≤50um的MgO,配制成玻璃粉,备用;(2)将步骤(1)中的原料充分混合膨化之后置于电熔坩埚中,在1200℃下熔制,使用甲烷烧制80min,将熔制好的玻璃液冷却,经过收集器收集后,通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的空心玻璃微珠;S102.称取60g平均粒径≤150nm的SiO2、10g平均粒径≤150nm的B2O3、10g平均粒径≤150nm的Al2O3、5g平均粒径≤150nm的Na2O、3g平均粒径≤150nm的MgO,充分混合均匀,配制得到无机粘结剂;S103.将8g三聚磷酸钠溶解在由100mL蒸馏水和100mL无水乙醇组成的混合溶剂中,配制得到分散剂溶液;S104.将步骤S102中的无机粘结剂加入到步骤S103中的分散剂溶液中,搅拌至无机粘结剂分散均匀后,加入步骤S101中的空心玻璃微珠,继续搅拌至空心玻璃微珠分散均匀后,在搅拌速率180r/min、温度110℃下干燥处理使溶剂完全挥发,制备得到浓缩组分;S105.先将步骤S104中的浓缩组分在80MPa的压力下压制成型,再于600℃下煅烧2h,制备得到浮力材料;S106.经过测试,步骤S105中的浮力材料的体积密度为0.56g/cm3、抗压强度为21.6MPa、吸水率≤1%。实施例二:浮力材料的制备方法包括以下步骤:S201.空心玻璃微珠的制备(1)称取30g平均粒径≤50nm的SiO2、20g平均粒径≤150nm的SiO2、20g平均粒径≤5um的SiO2、5g平均粒径≤50nm的B2O3、3g平均粒径≤150nm的B2O3、3g平均粒径≤5um的B2O3、6g平均粒径≤50um的Al2O3、4g平均粒径≤50um的Na2O、3g平均粒径≤50um的MgO,配制成玻璃粉,备用;(2)将步骤(1)中的原料充分混合膨化之后置于电熔坩埚中,在1300℃下熔制,使用甲烷烧制100min,将熔制好的玻璃液冷却,经过收集器收集后,通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的空心玻璃微珠;S202.称取70g平均粒径≤150nm的SiO2、20g平均粒径≤150nm的B2O3、20g平均粒径≤150nm的Al2O3、10g平均粒径≤150nm的Na2O、6g平均粒径≤150nm的MgO,充分混合均匀,配制得到无机粘结剂;S203.将15g六偏磷酸钠溶解在由100mL蒸馏水和100mL无水乙醇组成的混合溶剂中,配制得到分散剂溶液;S204.将步骤S102中的无机粘结剂加入到步骤S103中的分散剂溶液中,搅拌至无机粘结剂分散均匀后,加入步骤S101中的空心玻璃微珠,继续搅拌至空心玻璃微珠分散均匀后,在搅拌速率180r/min、温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效提高体系间结合性能的浮力材料,其特征在于,包括以下重量份数配比的原料:50~90份玻璃粉、88~160份无机粘结剂、8~20份碱金属磷酸盐;其中,玻璃粉包括40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO;无机粘结剂包括60~80份纳米SiO2、10~25份纳米B2O3、10~30份纳米Al2O3、5~15份纳米Na2O、3~10份纳米MgO。

【技术特征摘要】
1.一种有效提高体系间结合性能的浮力材料,其特征在于,包括以下重量份数配比的原料:50~90份玻璃粉、88~160份无机粘结剂、8~20份碱金属磷酸盐;其中,玻璃粉包括40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO;无机粘结剂包括60~80份纳米SiO2、10~25份纳米B2O3、10~30份纳米Al2O3、5~15份纳米Na2O、3~10份纳米MgO。2.根据权利要求1所述的浮力材料,其特征在于,所述玻璃粉还包括20份微米SiO2、3份微米B2O3。3.一种有效提高体系间结合性能的浮力材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.空心玻璃微珠的制备(1)取40~60份纳米SiO2、6~9份纳米B2O3、2~10份微米Al2O3、1~6份微米Na2O、1~5份微米MgO,配制成玻璃粉,备用;(2)将步骤(1)中的原料充分混合膨化之后置于电熔坩埚中,在1200~1...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡姣
申请(专利权)人:胡姣
类型:发明
国别省市:湖南,43

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