[发明专利]一种固体浮力材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种固体浮力材料及其制备方法和应用，所述固体浮力材料包括空心玻璃微球和有机树脂类粘接剂；所制的固体浮力材料由于使用超低含量有机树脂类粘接剂作为粘接剂，在微球之间形成点连接的结构，在保持较高强度的同时密度远低于传统方法制备得到的同类型固体浮力材料。本发明的固体浮力材料可以解决传统固体浮力材料密度大、吸水率大的缺点，另外，所述固体浮力材料能够保持高强度和可加工切削的特性。

技术领域

本发明涉及固体浮力材料领域，具体涉及一种超低有机树脂类粘接剂含量的固体浮力材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着海洋勘探和开发领域进程不断加快，海洋科研、海洋资源调查和海洋仪器设备研试等项目对固体浮力材料性能提出了更高要求，迫切需要低密度、高承压强度的固体浮力材料，保证以最小的固体浮力材料的外型尺寸对设备提供足够的浮力，提高设备的有效载荷。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Balmoral Offshore Engineering公司、Trelleborg Offshore公司、Marin SubseaGroup公司等，所开发的浮力材料广泛应用于水下潜器，在国内中国科学院理化技术研究所研制了密度为0.42-0.7g/cm³固体浮力材料系列化产品，可用于2000-11000m的深度，已经应用于在多个水下设备上，如“深海勇士号”、“万泉号”等。

固体浮力材料制备方法现有技术比较多，从其组成来看主要分为化学发泡泡沫材料、共聚物泡沫材料和复合泡沫材料。目前已知的固体浮力材料主要使用空心微球玻璃微球作为填料来降低浮力材料的密度，密度主要保持在0.46-0.7g/cm³，在保持高强度的情况下，为了提供更多浮力，只有通过增加浮力材料体积的办法解决，浮力材料体积的增大也就意味着成本的增加。另一方面0.46g/cm³密度以下的固体浮力材料主要通过发泡、添加大粒径小球(毫米和厘米级)或者低密度聚合微球达到降低密度的目的，增加浮力材料制备工艺的难度和成本，同时会影响浮力材料的强度和服役期限，使得材料提供的浮力受到限制。

中国专利文献CN101709130A公开了一种通过用聚甲基丙烯酰亚酰胺硬质泡沫材料做固体浮力材料的芯材，用环氧树脂和微球复合材料作为面材阻水层，制备出总体密度最小可达0.12g/cm³，抗压大于1MPa，耐压强度大于1.5MPa的固体浮力材料。但是发泡材料不足之处是耐压强度太低，材料不具有可加工性，并且阻水层一旦破坏，芯材吸水率较大，材料失去提供浮力的作用。

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，承压为9.8MPa，不足之处由于毫米级微球的存在，工艺过于复杂，材料可加工性差。

中国专利文献CN1827691A公开了一种具有微球/泡孔复合结构的浮力材料，该浮力材料的泡孔平均直径为0.1-60μm，可用于水下800米深，不足之处承压强度低，无法用于更大的海深。

中国专利文献CN108047649A公开一种通过添加空心玻璃微球和热膨胀型聚合物微球制备低密度浅海固体浮力材料的制备方法，极限密度能够达到0.26-0.32g/cm³，承压在3-10MPa，适用于水深100-1000m环境，不足之处承压强度低，无法用于更大的海深。

通过以上专利文献分析可知，现有技术固体浮力材料密度大主要原因在于聚合物基体密度大且占比高。

发明内容