[发明专利]一种固体浮力材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种固体浮力材料及其制备方法和用途，所述固体浮力材料包括树脂、空心玻璃微球A和空心玻璃微球B。所述空心玻璃微球A和空心玻璃微球B是选用具有不同粒径分布、不同密度和不同强度的空心玻璃微球，能够提高树脂基体中空心玻璃微珠的填充量，降低固体浮力材料密度，由于小粒径的高强度微球可以有效的分散大粒径中空微球承受的应力，使得所述固体浮力材料可以同时提升固体浮力材料耐水压的强度。本发明所述固体浮力材料还包括固化剂、表面处理剂、促进剂，通过对环氧树脂，促进剂和固化剂的合适选择以及复配，在提供固体浮力材料足够的耐水压强度的同时，能够有效地改进固体浮力材料的抗湿热性能。

技术领域

本发明涉及浮力材料技术领域，特别是涉及一种用于深海的固体浮力材料及其制备方法和用途。

背景技术

目前，深海勘探、开发主要以深潜技术为基础，而高强度固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分之一，为水下装置提供尽可能大的净浮力，起到浮力补偿作用。欧、美、澳、日等国外企业如美国的Cumming corp.公司、澳大利亚Matrix公司、欧洲的BalmoralOffshore Engineering公司、Trelleborg Offshore公司、Marin Subsea Group公司等，所开发的浮力材料广泛应用于水下潜器。美国EmersonCuming公司研制了7000m载人潜水器用固体浮力材料，密度为0.56g/cm³，能用于7000m水深。俄罗斯海洋技术研究所(IMTP)也研制出用于6000m水深自动潜水器用固体浮力材料，密度为0.70g/cm³，耐压70MPa。在国内，海洋化工研究院已经形成从水面至水下7000m用固体浮力材料系列化产品，密度从0.35～0.56g/cm³，耐压强度从8～66.8MPa，可应用于2000～7000m的深度。

国内外研制的高强度固体浮力材料大多由树脂基体系和轻质填料组成，是一种低密度、高强度、少吸水的固体物质，虽然现有技术中已经制备出一系列低密度浮力材料，但其抗压强度均不够高，安全系数低，不能满足深海用固体浮力材料对高抗压强度的需求。比如Ron Allum公司万米级别固体浮力材料安全系数为1.38，Trelleborg公司万米级别固体浮力材料安全系数为1.2，国内河南泛锐复合材料研究院万米级别固体浮力材料安全系数为1.1。

中国专利文献CN107474486A公开了一种固体浮力材料，其制备得到的固体浮力材料的密度为0.60-82g/cm³，抗压强度为102MPa-120MPa，由于在其服役深度条件下密度太高，不能满足现有技术对固体浮力材料低密度的要求，另一方面它的抗压强度也不足以满足现有深海潜器高安全系数的要求。中国专利文献CN102702679A公开了一种深潜用高强度固体浮力材料的制备方法，将空心玻璃微珠采用振动组装的方法填充于模具中，经过振动振实，然后将混合好的低粘度环氧树脂用液体增压泵从成型模具的底部注入模具，固化得到固体浮力材料产品，但此过程过于复杂，不适合规模化大量生产，并且其制备得到的固体浮力材料由于在注入环氧树脂后没有经过真空脱泡仍然会存在一定的缺陷，抗压强度只达到80-120MPa，其安全系数不足以满足万米深海应用的要求。中国专利文献CN103483774A公开了一种高性能固体浮力材料，采用毫米级空心玻璃微球和微米级空心玻璃微球作为填充剂，得到密度为0.34-0.65g/cm³，承压5-75MPa的固体浮力材料，实施例中制备得到的固体浮力材料密度为0.35g/cm³，耐静水压为9.8MPa。但是上述制备得到的固体浮力材料的抗压强度不够高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术低密度固体浮力材料抗压强度低，安全系数不高的现状，提供一种固体浮力材料及其制备方法和用途，本发明提供的固体浮力材料具有较低的密度和较高的抗压强度和安全系数，且吸水率低，潜伏时间长，所述固体浮力材料的制作方法简单，其适用于作为深海固体浮力材料使用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：