一种增强聚苯乙烯泡沫球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增强聚苯乙烯泡沫球，包括核壳结构，其核芯为聚苯乙烯泡沫球，其壳层为共混有纤维和任选地共混有空心玻璃微珠的热固性树脂层。本发明专利技术中的聚苯乙烯泡沫球包覆层中可以选择添加空心玻璃微珠，一定程度降低增强聚苯乙烯球的密度，满足增强聚苯乙烯球应用时的强度需求。时的强度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种增强聚苯乙烯泡沫球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及轻质材料领域，具体涉及一种增强聚苯乙烯泡沫球及其制备方法。

技术介绍

[0002]海洋装备用浮体主要是将空心玻璃微珠通过一定的制备技术添加到树脂基体中得到复合材料。进入21世纪以来，世界各国纷纷对海洋领域的矿产资源进行大规模的勘探和开采。固体浮力材料作为深海装备的重要配套材料，为深海装备提供浮力，主要通过添加空心玻璃微珠降低材料的密度，密度可低至0.35g/cm3，想通过进一步提高空心玻璃微珠的添加量降低浮力材料的密度难以实现，聚苯乙烯泡沫球密度低，体积大，对其进行增强可以进一步提高其强度，作为填料应用到浮力材料中，可以降低浮力材料的密度，并能降低生产成本。
[0003]中国专利CN104059334A公开了一种用于固体浮力材料的纤维小球及其制备方法，该方法在泡沫球表面涂覆一层树脂以封闭泡沫球表面的缝隙，之后再将泡沫球与纤维浆料混合后搅拌使纤维浆料包覆泡沫球，此方法工艺复杂，得到的泡沫球密度较高。
[0004]中国专利CN108329511A采用喷涂的方法将纤维浆料直接涂覆在聚苯乙烯泡沫球上，然后置于干态短切纤维中使其表面粘附干态短切纤维，重复此过程直至达到所需球体直径，密度可达到0.16
‑
0.32g/cm3，主要应用于1000米水深以内，此方法需要将泡沫球均匀摆放好再进行喷涂，操作方法困难，效率较低。因此，函待开发操作简单即可达到低密度的聚苯乙烯泡沫球。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一是为解决现有泡沫球密度高的问题，提供一种增强聚苯乙烯泡沫球，能明显降低泡沫球的密度并同时具有较高的力学性能。且本专利技术包覆层采用多种固化体系，第一层属于中低温固化体系，固化时间短，有利于包覆层结构支架的形成，容易操作。
[0006]本专利技术的目的之二是解决现有技术操作工艺复杂困难的问题，提供一种增强聚苯乙烯泡沫球的制备方法，以简化现有操作工艺。本专利技术包覆层采用滚球方式或者喷枪喷涂方式，这些方式操作更加简便可控。
[0007]为了实现上述目的之一，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术所述的一种增强聚苯乙烯泡沫球，包括核壳结构，其核芯为聚苯乙烯泡沫球，其壳层为共混有纤维和任选地共混有空心玻璃微珠的热固性树脂层。
[0009]上述技术方案中，所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种，例如一种或两种等。
[0010]上述技术方案中，所述纤维为玻璃纤维和碳纤维中的至少一种，例如一种或两种等。
[0011]上述技术方案中，所述热固性树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S
型环氧树脂、热固性酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种，例如一种或两种等。
[0012]上述技术方案中，所述纤维为短切纤维。
[0013]其中的优选方案：8mm以下直径的聚苯乙烯球优选采用1mm及以下的短切纤维，8mm以上直径的聚苯乙烯泡沫球优选可采用2mm以下的短切纤维。
[0014]上述技术方案中，所述空心玻璃微珠的密度为0.1
‑
0.42g/cm3，优选为0.2
‑
0.32g/cm3。
[0015]上述技术方案中，所述空心玻璃微珠的粒径范围为11
‑
135μm，优选为15
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100μm。
[0016]上述技术方案中，所述聚苯乙烯泡沫球的堆积密度为0.018～0.03g/cm3。
[0017]上述技术方案中，所述聚苯乙烯泡沫球的粒径范围为2～50mm，优选为5～12mm。
[0018]上述技术方案中，所述短切纤维的长度优选为2mm以下，直径优选为5
‑
7μm。
[0019]上述技术方案中，所述短切纤维的长径比为(1
‑
8)：1。
[0020]上述技术方案中，所述增强聚苯乙烯泡沫球的密度为200～500kg/m3，优选为250～380kg/m3。
[0021]上述技术方案中，所述增强聚苯乙烯泡沫球的平均粒径为5～60mm，优选为8～15mm。
[0022]上述技术方案中，所述增强聚苯乙烯泡沫球的壳层平均厚度为1
‑
10mm，优选为2～8mm。
[0023]为了实现上述目的之二，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0024]本专利技术所述的增强聚苯乙烯泡沫球的制备方法，包括将包含有所述纤维的热固性树脂预聚物的混合浆料包裹于所述聚苯乙烯泡沫球外形成混合浆料包覆层，任选地将所述纤维和/或空心玻璃微珠混合在所述混合浆料包覆层上，之后进行固化得到本专利技术所述增强聚苯乙烯泡沫球。
[0025]上述技术方案中，所述热固性树脂预聚物混合浆料，包括如下质量份数的组分：
[0026][0027]上述技术方案中，所述热固性树脂预聚物为环氧树脂预聚物或酚醛树脂预聚物和不饱和聚酯树脂预聚物中的至少一种，例如一种或两种等。
[0028]所述固化剂可为热固性树脂常用的固化剂，优选为选自胺类固化剂或酸酐类固化剂中的至少一种，优选为T31固化剂、异佛尔酮二胺和甲基四氢苯酐中的至少一种，例如一种或两种等。
[0029]所述稀释剂可为热固性树脂常用的稀释剂，优选选自单环氧基稀释剂和双环氧基稀释剂中的至少一种，优选为双环氧基稀释剂JX
‑
022和双环氧基稀释剂JX
‑
024中的至少一种，例如一种或两种等。优选稀释剂可以降低树脂基体的粘度，有利于其均匀包覆在聚苯乙烯球表面并可降低单层包覆层的厚度。
[0030]所述偶联剂为选自硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种，优选为硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH550中的至少一种，例如一种或两种等。优选的偶联剂有利于树脂基体与聚苯乙烯球之间的结合。
[0031]上述技术方案中，所述制备方法包括如下步骤：
[0032](1)将包括所述纤维、热固性树脂预聚物、稀释剂、偶联剂和固化剂在内的组分混合均匀，形成热固性树脂预聚物的混合浆液；优选地，固化剂最后混合；
[0033](2)将所述聚苯乙烯泡沫球加入上述混合浆料中或者将上述混合浆料喷涂于聚苯乙烯泡沫球形成混合浆料均匀包覆层；任选地，将所述纤维和/或空心玻璃微珠均匀混合在混合浆料包覆层上；
[0034](3)固化；
[0035]任选地，重复以上步骤(2)和(3)。以上步骤(2)和(3)的操作次数可以为1～10次，优选为2～6次；其中每次在聚苯乙烯泡沫球外形成的热固性树脂预聚物混合浆料包覆层的量或厚度、任选地每次混合所述纤维和/或空心玻璃微珠的量或厚度都没有特别限定，实现均匀包覆、均匀混合即可，最终将最后所得增强聚苯乙烯泡沫球的密度控制在所需范围内即可。
[0036]更优选地，在重复步骤(2)时，可以在热固性树脂预聚物的混合浆液中调整加入其它固化剂等。
[0037]上述技术方案中，所述步骤(2)中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强聚苯乙烯泡沫球，包括核壳结构，其核芯为聚苯乙烯泡沫球，其壳层为共混有纤维和任选地共混有空心玻璃微珠的热固性树脂层。2.根据权利要求1所述的增强聚苯乙烯泡沫球，其特征在于，所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种；和/或，所述纤维为玻璃纤维和碳纤维中的至少一种。3.根据权利要求2所述的增强聚苯乙烯泡沫球，其特征在于，所述热固性树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、热固性酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种；和/或，所述纤维为短切纤维。4.根据权利要求1所述的增强聚苯乙烯泡沫球，其特征在于，所述空心玻璃微珠的密度为0.1
‑
0.42g/cm3，优选为0.2
‑
0.32g/cm3；和/或，所述空心玻璃微珠的粒径范围为11
‑
135μm，优选为15
‑
100μm；和/或，所述聚苯乙烯泡沫球的堆积密度为0.018～0.03g/m3；和/或，所述聚苯乙烯泡沫球的粒径范围为2
‑
50mm，优选为5
‑
12mm；和/或，所述短切纤维的长度为2mm以下，直径为5
‑
7μm；和/或，所述短切纤维的长径比为(1
‑
8)：1。5.根据权利要求1～4之任一项所述的增强聚苯乙烯泡沫球，其特征在于，所述增强聚苯乙烯泡沫球的密度为200
‑
500kg/m3，优选为250
‑
380kg/m3；和/或，所述增强聚苯乙烯泡沫球的粒径范围为5
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60mm，优选为8
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15mm；和/或，所述增强聚苯乙烯泡沫球的壳层平均厚度为1
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10mm，优选为2～8mm。6.根据权利要求1～5之任一项所述的增强聚苯乙烯泡沫球的制备方法，包括将包含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小杰，翟晓康，刘志，王庆颖，周媛，
申请(专利权)人：海洋化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：