深海潜器用轻质耐压浮力材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供的是一种深海潜器用轻质耐压浮力材料及其制备方法。由以质量分数计的双酚A环氧树脂50‑60份、增强改性剂20‑40份、低粘度改性剂10‑20份、第一固化剂40‑60份、第二固化剂2‑8份和空心玻璃微30‑40份珠制成，所述增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，所述低粘度改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚，所述第一固化剂为液态有机酸酐类固化剂，所述第二固化剂为液态咪唑类固化剂。本发明专利技术制备的深海潜器用轻质耐压浮力材料密度为0.50～0.57g/cm

Light heavy pressure buoyancy material for deep sea submersible and its preparation method

The invention provides a light - pressure buoyancy material for deep sea submersible and a preparation method. The mass fraction of bisphenol A epoxy resin 50 60, 20 reinforced modifier 40, low viscosity modifier 10 20 copies, 60 copies of the first 40 curing agent, curing agent second made 2 8 copies and 40 copies of 30 hollow glass micro bead, the reinforced agent for six hydrogen phthalate two formic acid and two glycidyl ester, the low viscosity modifier for neopentyl glycol two glycidyl ether, the first curing agent is liquid organic anhydride curing agent, the curing agent is liquid second imidazole curing agent. The density of light weight buoyancy material for deep sea submersible prepared by the invention is 0.50 ~ 0.57g/cm

【技术实现步骤摘要】
深海潜器用轻质耐压浮力材料及其制备方法
本专利技术涉及的是一种海洋工程材料，本专利技术也涉及一种海洋工程材料的制备方法。具体地说是一种深海潜器用轻质耐压浮力材料及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的进步和海洋工程事业的发展，人们对深海探测及石油钻采的深度逐年提高，同时对深海潜器用深水浮力材料也提出更高的要求。目前，深海勘探和开发主要以深潜技术为基础，利用潜器、水下机器人等在深海进行观测、取样及水下作业，对海洋工程仪器设施进行维修、安装。高强度轻质耐压浮力材料是现代深潜装备关键技术的重要组成部分之一，对保证深海潜器有效净浮力、增大潜器有效载荷、增加其服役可靠性起到至关重要的作用。目前国内外研制的具有低密度和高耐压强度的深海潜器可加工性深水浮力材料主要采用环氧树脂为树脂基体，空心玻璃微珠为轻质填料再加上一些添加剂和改性剂在一定工艺条件下制备出来的。然而目前国内深水浮力材料的性能与国外相比还处在发展阶段，与国外同档次产品相比还存在密度高、强度低、吸水率大以及制备效率低等问题，造成所生产的深水浮力材料提供的净浮力不足、浮力结构尺寸过大、长期使用性能不稳定，严重影响了浮力材料在深海潜器上的应用，阻碍了潜器向更深的海域探索。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可满足水下3000m～5000m的深海潜器的使用要求的深海潜器用轻质耐压浮力材料。本专利技术的目的还在于提供一种深海潜器用轻质耐压浮力材料的制备方法。本专利技术的深海潜器用轻质耐压浮力材料由以质量分数计的双酚A环氧树脂50-60份、增强改性剂20-40份、低粘度改性剂10-20份、第一固化剂40-60份、第二固化剂2-8份和空心玻璃微30-40份珠制成，所述增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，所述低粘度改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚，所述第一固化剂为液态有机酸酐类固化剂，所述第二固化剂为液态咪唑类固化剂。本专利技术的深海潜器用轻质耐压浮力材料还可以包括：1、所述空心玻璃微珠选用粒径为10-30μm，密度为0.30g/cm3，耐压强度为6000psi(41.38MPa)的空心玻璃微珠。2、所述双酚A型环氧树脂是E51型号环氧树脂。本专利技术的深海潜器用轻质耐压浮力材料的制备方法为：(1)以质量份数计量，取50-60份双酚A型环氧树脂、20-40份增强改性剂、10-20份低粘度改性剂，三种原料的总份数为100份；同时取40-60份液态有机酸酐类固化剂和2-8份液态咪唑类固化剂一同加入到带搅拌转置的混合容器中；均匀搅拌，得到具有低粘度特性的树脂胶液；(2)以质量份数计量，取30-40份经干燥处理后的空心玻璃微珠加入到行星搅拌机中，再将步骤(1)得到的树脂胶液加入到搅拌机中，真空搅拌；所述真空搅拌的工艺条件控制为：温度为25℃～30℃，搅拌速度从0r/min上升到30r/min，上升速度控制在每2秒钟增加1r/min，当搅拌速度到达30r/min时开始计时、搅拌时间25min；(3)将步骤(2)得到的物料浇注到模具中，模具事先经过脱模剂均匀涂抹后放入40℃的干燥箱中处理；(4)将步骤(3)浇注好的模具放入干燥箱中进行热固化，固化温度按照50℃加热2h后70℃加热2h，再90℃加热6h，固化结束后随炉冷却至室温。为进一步降低深海潜器用浮力材料的密度，并提高其耐压强度，本专利技术采用复配固化剂体系的低粘度树脂胶液，并优选高比强度的空心玻璃微珠，实现浮力材料预混料的室温搅拌，中温固化成型。本专利技术中的深海潜器用轻质耐压浮力材料及其制备方法具有如下特点：1、其中配制的树脂胶液具有低粘度性质，在25℃时树脂胶液的粘度仅为600～800mPa.s。2、其中配制的树脂胶液实现浮力材料预混料的室温搅拌，同时实现了中温固化成型工艺。3、其中室温下具有低粘度性质的树脂胶液在室温下就具有良好的流动性，这将使空心玻璃微珠在树脂胶液中得到充分浸润和均匀分散，减少搅拌过程中空心玻璃微的团聚，缩短达到最佳分散程度所需的时间，增加搅拌效率。另外还能增加空心玻璃微珠在树脂胶液中的填充量，进一步降低浮力材料的密度。4、其中的低粘度改性剂新戊二醇二缩水甘油醚，其25℃时的粘度仅为20mPa.s，具有极好的降粘作用，同时还带有双环氧基结构，在体系中能保持固化后交联密度。5、其中增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，其具有刚性六元环结构，和两个缩水甘油酯型环氧基。六元环状结构可以保证材料的耐压缩强度和刚度，另外缩水甘油酯基还可增加材料的韧性。6、其中第一固化剂为液态有机酸酐具有低粘度、低挥发的性质，其与环氧树脂之间的混溶程度优良，第二固化剂为液态咪唑类固化剂，二者的结构中的均具有刚性环状结构，可以保证材料的耐压缩强度和刚度。二者均可与环氧树脂发生固化反应，然而二者固化剂复配后，首先可使液态有机酸酐固化剂的高固化温度降至中温，同时又保证了具有低粘度的液态有机酸酐在体系中的配合量，进一步降低树脂胶液的粘度。在固化体系中，液态咪唑类固化剂一部分起到了降低体系的固化反应温度的作用，一部分参与到了固化反应中。两种固化剂的配合使用既进一步降低了树脂胶液的粘度，同时实现了浮力材料的中温固化。本专利技术的深海潜器用轻质耐压浮力材料的特性为：密度为0.50至0.57g/cm3；耐压强度为40至60MPa；吸水率小于1％。本专利技术的一种深海潜器用轻质耐压浮力材料，可满足水下3000m～5000m的深海潜器用浮力材料。其制备工艺方法简单，节约能效，适合大规模生产。具体实施方式下面举例对本专利技术做更详细的描述。实施例1：分别按照表1配比制备深海潜器用轻质耐压浮力材料，具体制备方法为：(1)以质量份数计量，取56份双酚A型环氧树脂、14份低粘度改性剂、30份增强改性剂，与50份的液态有机酸酐类固化剂和4份液态咪唑类固化剂一同加入到带搅拌转置的混合容器中，均匀搅拌，得到具有低粘度特性的树脂胶液；(2)以质量份数计量，取32份经干燥处理后的空心玻璃微珠加入到搅拌机中，再将上述得到的树脂胶液加入到搅拌机中，真空搅拌；(3)搅拌工艺温度为室温25℃～30℃，搅拌速度从0r/min缓慢上升到30r/min，上升速度控制在每2秒钟增加1r/min。当搅拌速度到达30r/min时开始计时，搅拌时间25min。(4)将得到的物料浇注到模具中，模具事先经过脱模剂均匀涂抹后放入40℃的干燥箱中处理。(5)将浇注好的模具放入干燥箱中进行热固化，固化制度按照50℃加热2h后70℃加热2h，再90℃加热6h，固化结束后随炉冷却至室温。表1一种深海潜器用轻质耐压浮力材料重量份组分在表1中：双酚A型环氧树脂是E51型号环氧树脂；其中增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，低粘度改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚，固化剂1为液态有机酸酐类固化剂，固化剂2为液态咪唑类固化剂，两种固化剂同时复配使用，空心玻璃微珠选用粒径为10-30μm，密度为0.30g/cm3，耐压强度为6000psi(41.38MPa)的空心玻璃微珠。对实施例1制备成型的材料进行性能检测，抗压强度试件尺寸为50×50×50mm，吸水率试件尺寸为100×100×100mm，试验条件为静水压50MPa，保压24h。表2实施例1的相关性能由表2中可以看出，本专利技术涉及的一种深海潜器用轻质耐压浮力材料密度为0.561g/cm3，耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海潜器用轻质耐压浮力材料，其特征是：由以质量分数计的双酚A环氧树脂50‑60份、增强改性剂20‑40份、低粘度改性剂10‑20份、第一固化剂40‑60份、第二固化剂2‑8份和空心玻璃微30‑40份珠制成，所述增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，所述低粘度改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚，所述第一固化剂为液态有机酸酐类固化剂，所述第二固化剂为液态咪唑类固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种深海潜器用轻质耐压浮力材料，其特征是：由以质量分数计的双酚A环氧树脂50-60份、增强改性剂20-40份、低粘度改性剂10-20份、第一固化剂40-60份、第二固化剂2-8份和空心玻璃微30-40份珠制成，所述增强改性剂为六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯，所述低粘度改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚，所述第一固化剂为液态有机酸酐类固化剂，所述第二固化剂为液态咪唑类固化剂。2.根据权利要求1所述的深海潜器用轻质耐压浮力材料，其特征是：所述空心玻璃微珠选用粒径为10-30μm，密度为0.30g/cm3，耐压强度为6000psi的空心玻璃微珠。3.根据权利要求1或2所述的深海潜器用轻质耐压浮力材料，其特征是：所述双酚A型环氧树脂是E51型号环氧树脂。4.一种深海潜器用轻质耐压浮力材料的制备方法，其特征是：(1)以质量份数计量，取50-60份双酚A型环氧树脂、20-40份增强改性剂、10-20份低粘度改性剂，三种原料的总份数为100份；同时取40-60份液态有机酸酐类固化剂和2-8份液态咪唑类固化剂一同加入到带搅拌转置...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔英杰，邢志鹏，张晓红，王晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23