[发明专利]一种深海固体浮力材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深海固体浮力材料，属于高分子材料技术领域。本发明所述深海固体浮力材料以聚双环戊二烯树脂作为基体树脂，该树脂的平均密度低，粘度适中，流动性好，相比于传统树脂可负载更多的微珠及微球，进一步降低材料的密度。各特定配比的组分相互协同搭配后，最终制备的浮力材料结构致密且吸水率低，具有低密度高强度的特点，适用于6000～11000m深度的海域作业。本发明还提供了所述深海固体浮力材料的制备方法，该制备方法操作步骤简单且环保，可实现工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种深海固体浮力材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着全球深海战略的推进及深海开发技术的不断发展，以及越来越多的深海仪器、设备投入使用；人们对深海浮力材料的需求越来越大。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料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与安全回收，所以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。

固体浮力材料作为为海洋能源勘探、开采以及海洋科学研究设备提供浮力的主要材料，是一种高分子多孔复合材料，其主要以两种及两种以上低密度、高强度、低吸水率材料制得的复合高分子塑料泡沫。传统的浮力材料主要是以环氧树脂为基体，填充以空心玻璃微珠来降低密度。CN200910230160公开了该类浮力材料的密度范围一般为0.38～0.7g/cm³。

现阶段，科研人员为进一步降低浮力材料的极限密度，选择在基体中加入轻质小球，制备成小球、微珠和树脂三相固体浮力材料，该材料极限密度低至0.3g/cm³，强度范围在5～20MPa之间。现有的深海浮力材料，虽然大部分产品都能够适用于深海海域作业，但其在密度、承压、吸水率等方面，尤其是在密度与承压这两大矛盾体之间依然存在瓶颈，难以兼顾。因此，研制一种适用于深海海域内的低密度的高强度轻质固体浮力材料具有重要价值。

此外，目前市场上的深海浮力材料的基体树脂主要为环氧树脂，其本身因为密度较大，黏度高，导致微珠的添加量低，浮力材料的密度不能得到进一步的下降；而且环氧树脂的固化工艺复杂且容易出现烧心的情况。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有低密度且高强度的轻质固体浮力材料，该材料有效平衡了强度与密度的关系，综合性能优异。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种深海固体浮力材料，包括以下重量份的组分：包括以下重量份的组分：聚双环戊二烯树脂90～110份、防老化剂0.5～2份、增黏剂0.2～5份、偶联剂0.2～3份、中空玻璃微珠10～70份以及纤维增强微球10～60份；所述组分中还包括Grubbs催化剂，所述Grubbs催化剂与聚双环戊二烯树脂的摩尔比为1:3000～20000。

本发明所述深海固体浮力材料以聚双环戊二烯树脂作为基体树脂，该树脂的平均密度低(1.03g/cm³)，粘度适中(7～10mPa/s)，流动性好，相比于传统树脂可负载更多的微珠及微球，进一步降低材料的密度。各特定配比的组分相互协同搭配后，最终制备的浮力材料结构致密且吸水率低，密度仅为0.5～0.7/cm³，而强度可达60～120MPa，适用于6000～11000m深度的海域作业。

优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。所述偶联剂的加入可有效改善聚双环戊二烯树脂与中空玻璃微珠和纤维增强微球的相容性，同时由于聚双环戊二烯树脂具有自固化性，该偶联剂也可进一步提高其固化活性。