[发明专利]一种深海浮力材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深海浮力材料及其制备方法，涉及化工材料技术领域。本发明提供的一种深海浮力材料及其制备方法，针对低堆积密度、高强度的石墨烯设计改性工艺，从而提高石墨烯在环氧树脂体系中的均匀分散性能，并通过优化的制备工艺将改性石墨烯与环氧树脂、固化剂共同作为原料制备深海浮力材料，得到的深海浮力材料具备低密度、高耐静水压强度、低吸水率的材料性能，该深海浮力材料应用于深海仪器与设备的制备，可极大扩展深海仪器与设备的使用环境。本发明可解决深海浮力材料密度较大、耐静水压强度较低的技术问题，达到降低深海浮力材料的材料密度，提高耐静水压强度、降低吸水率的技术效果。

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，特别涉及一种深海浮力材料及其制备方法。

背景技术

随着全球深海战略的推进及深海开发技术的不断发展，越来越多的深海仪器及设备投入使用。由于深海仪器及设备的工作环境通常静水压力极高，深海仪器及设备的材质需要采用深海浮力材料来提供净浮力，从而确保深海仪器及设备在静水压极高工作环境中的正常运行以及安全回收，其中，深海浮力材料的密度、耐静水压强、吸水率等性能直接决定深海仪器及设备的工作性能及工作深度。

现有深海浮力材料的结构通常以环氧树脂为基体，以空心玻璃微珠为填充物形成固体复合泡沫。比如，中国专利CN 101735566 A公开了一种可加工全海深浮力材料及制造方法，该专利所公开深海浮力材料的耐静水压强度约为115 MPa，但其密度较高，约为0.70g/cm³，从而极大限制其在深海仪器及设备的使用环境。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

现有技术提供的深海浮力材料所使用的空心玻璃微球密度普遍较高（≥0.50 g/cm³），且空心玻璃微球在加工过程中很容易发生破损现象，更进一步增加了空心玻璃微球的密度，从而后续制备得到的深海浮力材料密度也较高，限制了其在深海浮力材料的使用性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种深海浮力材料及其制备方法，本发明通过采用改性石墨烯、环氧树脂、固化剂制备深海浮力材料，制得的深海浮力材料具有密度低、耐静水压强度高、吸水率低等优点。本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种深海浮力材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将预处理后的环氧树脂加至真空脱泡搅拌机的搅拌桶，然后将所述搅拌桶的温度加温至80~90°C，向所述搅拌桶加入固化剂并进行均匀搅拌；

向所述搅拌桶加入改性石墨烯，调整所述搅拌桶的真空度为-0.08~-0.10 atm，继续进行均匀搅拌得到混合料；

将所述混合料从所述搅拌桶转移至模具，然后将所述模具的温度加温至120~140°C，保温5~10 h后完成所述混合料的固化成型，再将固化成型后的所述混合料进行降温脱模，制备得到深海浮力材料，所述深海浮力材料的密度为0.50~0.56 g/cm³，耐静水压强度为115~140 MPa，吸水率≤2%；

所述预处理后的环氧树脂、所述固化剂以及所述改性石墨烯的质量份数比为100∶20~40∶1~5。

在一个优选的实施例中，所述改性石墨烯的制备方法包括：

将石墨烯加入至无水乙醇中超声分散30~90 min，制备得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中石墨烯与无水乙醇的质量份数比为1~5∶200~400；

将无水乙醇与去离子水混合形成混合溶液，向所述混合溶液添加醋酸，调整所述混合溶液的pH值至3.5~4.5，然后向所述混合溶液缓慢滴加硅烷偶联剂，将所述混合溶液高速搅拌分散30~60 min，制备得到硅烷偶联剂溶液，所述硅烷偶联剂溶液中无水乙醇、去离子水与硅烷偶联剂的质量份数比为100~200∶20~60∶0.5~1.0；