[发明专利]一种深渊开发装备用固体浮力材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深渊开发装备用固体浮力材料，其包括如下质量份数的组分：100份基体树脂、50~200份固化剂、0.1~5份促进剂、0.1~5份多元醇、0.1~5份纳米碳纤维以及50~200份空心玻璃微珠。固体浮力材料的制备方法为：先称料，对纳米碳纤维进行表面处理，再将基体树脂、表面处理后的纳米碳纤维混合均匀并超声分散得到树脂胶液，之后将固化剂、促进剂、多元醇、空心玻璃微珠和树脂胶液低速混合均匀和真空脱泡后再注入模具中；然后将注有混合物的模具置于微波设备中，分段进行微波辐射，然后脱模得到料坯；最后将料坯加热至120~160℃并保温不超过6h，自然冷却至室温即得到固体浮力材料。其采用微波固化成型工艺制备的固体浮力材料可在海面以下6000米至11000米的深渊区域中使用。

技术领域

本发明涉及领域，具体的说是一种深渊开发装备用固体浮力材料及其制备方法。

背景技术

随着海洋科技的发展，我国对海洋开发的力度正逐年增强并向深渊领域扩展，各种载人或无人深渊运载和作业装备发挥着重要作用。固体浮力材料通常安装在深渊开发装备的外部，用来提供足够的静浮力以及承受水下的巨大压力，是发展现代深潜技术的重要组成部分，且由于深渊开发装备工作环境恶劣，固定在其外表面的固体浮力材料能起到一定的保护作用，因此，深渊开发装备用固体浮力材料的开发具有重要的实际意义和应用价值。

公开号为CN107474486A的中国专利公开了一种固体浮力材料及其制备方法，其是将环氧树脂和固化剂先进行热固化反应得到网状聚合物后再与空心玻璃微珠和碳纳米材料混合进行热固化。由于网状聚合物已有一定的聚合度，粘度相对较高，即使时添加稀释剂后，仍然不利于空心玻璃微珠的分散和浸润，制备的固体浮力材料树脂含量较高。

公开号为CN106633645A的中国专利公开了一种碳纤维增强高强轻质复合材料及其制备方法，其是将环氧接枝短切纤维添加到浮力材料中来提高强度，公开号为CN101735566A的中国专利公开了一种可加工全海深浮力材料及制造方法，其是将芳纶短切纤维添加到浮力材料中来提高强度。这两个专利所使用的均为短切纤维，由于短切纤维直径与空心玻璃微珠直径相近，在界面处两者容易形成微通道缺陷，使得材料在深海时水分子能够沿通道进入，对材料进行内破坏。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种深渊开发装备用固体浮力材料及其制备方法，其采用微波固化成型工艺制备的固体浮力材料可在海面以下6000米至11000米的深渊区域中使用。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种深渊开发装备用固体浮力材料，该固体浮力材料包括如下质量份数的组分：100份基体树脂、50～200份能够与基体树脂配套使用的酸酐类固化剂、0.1～5份能够与酸酐类固化剂相配套使用的促进剂、0.1～5份能够与酸酐类固化剂配套使用的用于提供羟基促进酸酐开环的多元醇、0.1～5份纳米碳纤维以及50～200份空心玻璃微珠。

所述的基体树脂选用液体脂环族环氧树脂，可以采用3,4-环氧基-6-甲基环己烷甲酸-3’,4’-环氧基-6’-甲基环己烷甲酯、3,4-环氧基环己烷甲酸-3’,4’-环氧基环己烷甲酯、二氧化乙烯基环己烯、二氧化双环戊基醚、二甲基代二氧化乙烯基环己烯中的任意一种。

所述的纳米碳纤维是用于增强树脂基体微波吸收能力、导热性能和力学性能的纳米级碳材料，纳米碳纤维的直径为50～200nm，长度为5～100μm。

空心玻璃微珠的作用是降低浮力材料的整体密度并提供一定的承载强度，所述空心玻璃微珠的密度不高于0.60g/cm³且耐压强度高于10MPa。例如3M公司的K46、S32或郑州圣莱特空心玻璃微珠新材料有限公司的HK38。

一种深渊开发装备用固体浮力材料的制备方法，包括如下步骤：

1)、按照所要求的份数称取各组分；