[发明专利]一种环氧树脂复合聚氨酯合成的地震物理模型材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，更进一步说，涉及一种环氧树脂复合聚氨酯合成的地震物理模型材料及制备方法。

背景技术

地震物理模拟是在实验室利用超声波模拟野外地震波，通过超声波换能器激发和接受信号，是研究地震波传播规律的有效手段，在实验室里制作符合实际地质构造的物理模型，研究地震波在复杂构造中的运动学和动力学特征，制作物理模型的材料必须具备一定的地质特性，现在各大院所和高校主要使用环氧树脂和硅橡胶合成地震物理模型材料，通过改变环氧树脂与硅橡胶的配比来改变材料声波传播速度，速度可以有1000m/s-2600m/s渐变，可以根据地层速度需要制作出速度不同的物理模型。但环氧树脂与硅橡胶复合材料仍有以下三个缺点：

一是由于硅橡胶的界面张力较小，与环氧树脂相容性较差，混合后容易出现分层现象，在模型浇注后，环氧树脂下沉，硅橡胶上浮，产生底层与上部速度不均匀现象，特别是在制作大模型时，一个厚层如果多次浇注，就会产生很多薄互层，与实际要求截然不同，严重影响物理模拟精度。

二是现有配方中环氧树脂一般使用固化剂593，因为593活性较高，使每次浇筑厚度在1cm-2cm，否则会出现局部过热导致模型开裂，严重影响制模效率和制模精度。

三是由于环氧树脂与硅橡胶的相容性差，导致复合材料的穿透性变弱，特别是硅胶含量较高时，穿透性较差，对制作大模型不利。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种环氧树脂复合聚氨酯合成的地震物理模型及制备方法。使用环氧树脂和与环氧树脂相容性较好的聚氨酯材料，选用低活性和中活性的固化剂，通过改变环氧树脂与聚氨酯的配比，制作出声波传播速度由1500m/s-2500m/s渐变的复合材料。克服了材料之间相容性差导致分层的现象，提高了每次浇注量，新的复合材料具有较高的穿透性，为大模型的制作奠定了基础。

本发明的目的之一是提供一种环氧树脂复合聚氨酯合成的地震物理模型材料。

所述地震物理模型包括浇注的以下物质：

所述固化剂为胺值小于400mgKOH/g胺类固化剂；优选腰果油改性脂肪胺；

所述稀释剂为酯类增塑剂；优选邻苯二甲酸二丁酯；

所述消泡剂为磷酸酯类，优选磷酸三丁酯；

本发明的目的之二是提供一种环氧树脂复合聚氨酯合成的地震物理模型的制备方法。

包括：将所述组分按所述用量混合均匀后浇注固化制得所述地震物理模型。

可采用现有技术中通常的制备地震物理模型的浇注方法。本发明中可优选按以下步骤进行：

1．材料预处理

根据模型用料需求，把一定量的环氧树脂E51和聚氨酯A组分与聚氨酯B组分放烘箱50℃预热1小时，然后取出抽真空30分钟备用。

根据所需用量取固化剂、稀释剂抽真空30分钟做除泡处理后备用。

2．模具预处理

在制作好模具后，在模具内表面涂刷一层脱模涂层，一般使用硅胶做脱模涂层，等硅胶交联固化后再浇注模型。

4．材料配制

按配方称取处理后的材料，首先在环氧树脂中添加稀释剂，搅拌均匀后再添加固化剂，搅拌后再加聚氨酯A组分，最后加消泡剂搅拌均匀。

5．抽真空浇注模型

材料配好并搅拌均匀后，抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，固化后即可拆模。

纯环氧树脂固化后材料硬度较大，声波传播速度较高，达到2600m/s左右，在环氧树脂基体中加入弹性较好的低速材料是改变复合材料速度的有效方法，常用的有复合硅橡胶材料和复合聚硫橡胶材料，由于硅胶的界面张力较小，容易出项分层现象，不利于制作大的地震物理模型，而聚硫橡胶加入环氧树脂基后导致材料穿透性衰减严重，也不是理想的改性材料，近几年快速发展的聚氨酯材料成为了环氧改性的理想材料，本发明首次把聚氨酯材料应用到地震物理模型材料领域，聚氨酯与环氧树脂具有较好的相容性，在使用固化剂F50时，参与复合材料的化学反应，材料具有很好的透光能力和穿透性。由于纯聚氨酯材料的传播速度为1500m/s左右，在环氧基中加入40%聚氨酯后材料速度趋于定值，所以最大用量取40%，聚氨酯A组分添加量从5%-40%，由于聚氨酯A组分参与反应，固化剂用量随聚氨酯A组分的用量递增，经反复实验，确定了稳定的配方。