【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种高分子材料下的功能性高分子硬质泡沫固体材料领域，涉及一种空心微珠增强树脂材料及其制备方法，以及空心微珠增强树脂材料在海洋环境中的应用。
技术介绍
1、进入21世纪以来，随着全世界高分子材料开发技术的不断发展，以及越来越多的设备仪器、工业机械和海洋建设装备投入使用；人们对高性能硬质高分子材料的需求越来越大。由于硬质高分子轻质高强材料需要满足多环境/多形态的便捷使用，陆地环境的强紫外辐射、海洋环境工作环境的高静水压力，为了确保硬质高分子轻质高强材料在陆地环境、海洋环境和其他光照环境的正常运行使用，材料的使用密度、耐静水压强度、吸水率和抗辐射等性能直接决定仪器及设备的工作性能及工作稳定性。
2、空心微珠增强的高分子硬质泡沫材料作为为陆地设施建设、海岛开发、海洋能源勘探开采以及科学研究设备制造的主要材料，是一种高分子多孔复合增强材料，其主要以两种及两种以上低密度、高强度、低吸水率材料制得的复合高分子硬质泡沫塑料。
3、传统的硬质泡沫材料主要是以聚合物树脂为基体，填充气体发泡成型来降低材料密度。cn110229263公开了一种以分子凝胶模板制备轻质高强材料，采用乳化搅拌制备、灌模的方式成型材料，该类材料的密度范围为0.2～0.7g/ cm3。cn110698815公开了一种以环氧树脂为基体制备大密度材料，可应用于复杂海洋环境。现阶段，科研人员为进一步增强低密度硬质泡沫材料的强度，选择在材料制备时加入轻质中空微球，制备成微球和树脂两相复合泡沫材料，该材料密度低至0.3g/ cm3~0.8g/ cm3，压
4、现有的硬质泡沫材料，虽然大部分产品都能够适用于陆地和海洋海岛建设领域作业，但其在密度、承压、吸水率等方面，在密度与承压、密度与吸水率之间依然存在较大的不兼容性，三者之间往往难以兼顾。此外，目前市场上的大密度硬质泡沫材料的基体树脂主要为环氧树脂或酚醛树脂，仅通过物理添加增强空心材料提高材料强度及抗冲击性，增强效果局限性较强，通常在使用前需要进行表面预处理，制备过程复杂，基体树脂其本身因为密度较大，黏度高，导致微珠的添加量低，并不能从本质上解决树脂与微珠增强体系遇到的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提出一种改善密度与压缩强度、密度与吸水率之间的关系，固液界面粘接强度改善，在灌模过程中不易分相偏析的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法。
2、本申请的技术方案之一是这样实现的：一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其包括液相基体相和固相增强相。液体基体相包括树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂，固相增强相为空心中空微珠；原料按重量份数计包括树脂100份至120份，交联剂10份至30份，固化剂50份至60份，分散剂0.1份至2份，改性剂1份至2份，偶联剂1份至2份，中空微珠35份至100份；该空心微珠增强树脂材料的制备方法按下述方法进行：第一步，将树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂按所需量在真空环境下混合并搅拌，去除空气；第二步，将空心中空微珠按所需量加入第一步得到的产物中，继续搅拌；第三步，将第二步所得产物铺满模具中，置于振动台上振荡密实；第四步，模具内的物料连同模具一同放入真空烘箱加热固化；第四步，出炉冷却后脱模，得到空心微珠增强树脂材料。
3、进一步的，树脂为双酚a型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、缩水甘油醚环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种，优先双酚a型环氧树脂和脂环族环氧树脂；
4、交联剂为三丙烯基异氰尿酸酯、己二醇二丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种的组合；
5、固化剂为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐酸酐、异佛尔酮二胺、间苯二胺、二氨基二苯基砜、三甲基六亚甲基二胺、二乙基三胺中一种或几种或与所选择的树脂对应配套的固化剂；
6、分散剂为丁基缩水甘油醚、c12-14醇缩水甘油醚、苯乙烯、丙酮中的一种或几种，优选丁基缩水甘油醚；
7、改性剂为有机硅改性剂sc201、cj1441；
8、偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3 ,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、磷酸型单烷氧基类钛酸酯kr12、异丙基三硬酯酸钛酸酯偶联剂kr-tts、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯ndz-201中一种或几种；
9、空心中空微珠为玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一种或几种，优选玻璃空心微珠。
10、 进一步的，空心中空微珠的粒径为40μm至100μm，耐压强度控制为4mpa至150mpa，真密度控制为0.2 g/ cm3至0.7g/ cm3，堆积密度为0.10 g/ cm3至0.35g/ cm3。
11、 进一步的，第一步中，将树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂在30℃至55℃，在-0.06 mpa至-0.1mpa真空状态下，使用真空捏合机中搅拌均匀，真空脱泡，去除混合料中的空气。
12、进一步的，第二步中，搅拌时间为25min至40min，使固态的中空空心微珠与第一步得到的产物混合均匀。
13、进一步的，第三步中，振动台的振动的频率为15hz，时间为25min至40min，使模具中的料紧密堆积。
14、进一步的，第四步中，将模具连同物料密封放入45℃至55℃的真空烘箱（-0.1mpa）中预热三小时至五小时；，之后再升高温度至82℃至90℃，保温24h以上使之进一步固化；之后再放入120℃真空烘箱（-0.1mpa）中完全固化至成型。
15、本申请的技术方案之二是这样实现的：一种空心微珠增强树脂材料的制备方法得到的空心微珠增强树脂材料。
16、由于实施上述技术方案，本申请通过采用环氧树脂、交联剂、固化剂和改性剂，通过使用交联剂和改性剂的作用后较普通环氧树脂压缩强度提高15～30％，进而提高了高分子硬质泡沫材料的强度；本申请得到的空心微珠增强树脂材料较普通树脂与填料界面处结合力更强，界面相容性更好，材料的吸水率降低10~20%，可进一步提高材料的应用场景；通过真空搅拌脱泡技术去除了材料内部易混入气泡，材料品质得到显著改善。
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1.一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于原料包括液相基体相和固相增强相。液体基体相包括树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂，固相增强相为空心中空微珠；原料按重量份数计包括树脂100份至120份，交联剂10份至30份，固化剂50份至60份，分散剂0.1份至2份，改性剂1份至2份，偶联剂1份至2份，空心中空微珠35份至100份；该空心微珠增强树脂材料的制备方法按下述方法进行：第一步，将树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂按所需量在真空环境下混合并搅拌，去除空气；第二步，将空心中空微珠按所需量加入第一步得到的产物中，继续搅拌；第三步，将第二步所得产物铺满模具中，置于振动台上振荡密实；第四步，模具内的物料连同模具一同放入真空烘箱加热固化；第四步，出炉冷却后脱模，得到空心微珠增强树脂材料。
2.根据权利要求1所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：
3. 根据权利要求1或2所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：空心中空微珠的粒径为40μm至100μm，耐压强度控制为4MPa至150MPa，真密度控制为0.2 g
4. 根据权利要求3所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：第一步中，将树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂在30℃至55℃，在-0.06 MPa至-0.1MPa真空状态下，使用真空捏合机中搅拌均匀，真空脱泡，去除混合料中的空气。
5.根据权利要求4所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：第二步中，搅拌时间为25min至40min，使固态的中空空心微珠与第一步得到的产物混合均匀。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：第三步中，振动台的振动的频率为15Hz，时间为25min至40min，使模具中的料紧密堆积。
7.根据权利要求1或2或4或5所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：第四步中，将模具连同物料密封放入45℃至55℃的真空烘箱（-0.1MPa）中预热三小时至五小时；，之后再升高温度至82℃至90℃，保温24h以上使之进一步固化；之后再放入120℃真空烘箱（-0.1MPa）中完全固化至成型。
8.一种根据权利要求1至7任意一项所述的空心微珠增强树脂材料的制备方法得到的空心微珠增强树脂材料。
...【技术特征摘要】
1.一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于原料包括液相基体相和固相增强相。液体基体相包括树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂，固相增强相为空心中空微珠；原料按重量份数计包括树脂100份至120份，交联剂10份至30份，固化剂50份至60份，分散剂0.1份至2份，改性剂1份至2份，偶联剂1份至2份，空心中空微珠35份至100份；该空心微珠增强树脂材料的制备方法按下述方法进行：第一步，将树脂、交联剂、固化剂、分散剂、改性剂和偶联剂按所需量在真空环境下混合并搅拌，去除空气；第二步，将空心中空微珠按所需量加入第一步得到的产物中，继续搅拌；第三步，将第二步所得产物铺满模具中，置于振动台上振荡密实；第四步，模具内的物料连同模具一同放入真空烘箱加热固化；第四步，出炉冷却后脱模，得到空心微珠增强树脂材料。
2.根据权利要求1所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：
3. 根据权利要求1或2所述的一种空心微珠增强树脂材料的制备方法，其特征在于：空心中空微珠的粒径为40μm至100μm，耐压强度控制为4mpa至150mpa，真密度控制为0.2 g/cm3至0.7g/ cm3，堆积密度为0.10 g/ cm3至0.35g/ c...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔晶晶，
申请(专利权)人：深圳科瑞沃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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