[发明专利]一种耐压轻质背衬材料及制造方法

说明书

本发明公开了一种耐压轻质背衬材料及制备方法，所述背衬材料包括以下质量份数的各组分：环氧树脂80‑100份、增塑剂8‑15份、固化剂5‑10份、稀释剂5‑10份、空心玻璃微珠10‑30份、陶瓷粉80‑100份、氧化铝粉80‑100份、硅烷偶联剂3‑8份。通过合理搭配不同属性的填料和固化剂，提高材料的耐压、耐水、隔声去耦和增大带宽的特性。所得背衬材料可应用于各类高频水声换能器中。

技术领域

本发明涉及一种适用于高频换能器的耐压轻质背衬材料及制造方法。

背景技术

海洋是资源和能源的宝库，尤其在深海领域，蕴藏着丰富的各种金属矿产资源、石油、天然气、可燃冰以及深海生物基因资源等。目前，深海勘探、开发主要以深潜技术为基础，利用各类潜器和水下机器人等深海进行观察、测量和取样。高频声纳换能器基阵是各类潜器、水下机器人等深潜装备的主要观测工具，而耐压背衬材料又是高频声纳换能器基阵的关键材料，对高频声纳换能器的耐压极限起决定性作用。

背衬材料主要有两大类，一类是高密度的金属为主的材料，耐压强度高，但重量大、成本高，加工不方便。另一类是低密度的发泡材料，主要由聚氨酯泡沫、环氧泡沫或其它发泡塑料，虽然成本低，但是耐压强度低、吸水率高、使用可靠性低。近些年出现了高强度的固体浮力材料，以环氧树脂为粘接剂、大量填充空心玻璃微珠及添加剂复合而成的轻质浮力材料，在高静压使用条件下可取代普通发泡材料。这类高强度的固体浮力材料都为型材，通过机械加工后才可使用，不适用于复杂换能器形状条件下的应用。此外高强度的固体浮力材料密度过低，限制了换能器带宽，对固体浮力材料改性成为适用于高频换能器的背衬材料。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种耐压轻质背衬材料及制备方法，通过合理搭配不同属性的填料和固化剂，提高材料的耐压、耐水、隔声去耦和增大带宽的特性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种耐压轻质背衬材料，包括以下质量份数的各组分：

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯与二甘醇的混合物。其作用是增强环氧树脂的韧性和抗冲击性。

更优选地，所述邻苯二甲酸二丁酯与二甘醇的混合比例为8:5。

优选地，所述固化剂为甲基咪唑，可以是液态的咪唑溶液，也可以是固态的。固态咪唑使用前需加热融化；

所述的硅烷偶联剂为KH560。

优选地，所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、三环氧丙烷丙基醚的至少一种。

优选地，所述空心玻璃微珠的粒径为20μm-300μm，可降低材料密度、增强背衬材料的隔声作用。

优选地，所述陶瓷粉为压电陶瓷粉末，密度2.5g/cm³到4.0g/cm³,粒径50μm-500μm。

优选地，所述氧化铝粉的粒径50μm-500μm，可增强材料对声波的吸收。

本发明还提供了一种耐压轻质背衬材料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、增塑剂分别预热半小时后，再与稀释剂、空心玻璃微珠、陶瓷粉、氧化铝粉和硅烷偶联剂混合并充分搅拌5-10min，然后将所得混合物1和固化剂混合进行真空搅拌，所得混合物2置于模具中真空加热固化制成耐压背衬材料。

优选地，所述预热的温度为60-80℃；所述真空搅拌采用的转速为500r/min-1000r/min，搅拌时间为10-20min。

优选地，所述加热固化步骤中，先在温度为40℃-50℃条件下恒温24小时，然后温度调至70℃-80℃恒温4小时。