[發明專利]一種深海用固體浮力材料及其制作方法

無效

• 申請號: 201310437587.8
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103483773A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 孫志武;嚴來春;王世昌;孫助海;張經澤;王永成
• 申請（專利權）人: 滕州市華海新型保溫材料有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L63/04;C08L63/00;C08L77/10;C08L9/02;C08L81/04;C08K13/06;C08K9/06;C08K7/28;C08K7/14;B29C43/02
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技術領域

本發明屬于海洋環境用固體浮力材料技術領域，涉及一種深海用固體浮力材料及其制作方法。

背景技術

隨著世界各國經濟的飛速發展和人口的不斷增加，人類消耗的自然資源越來越多，陸地及近海資源正日益減少。與此同時，人們把更多的目光轉向了海洋尤其是深海。在世界各個大洋4000～6000?m深的海底深處，廣泛分布著含有錳、銅、鈷、鎳、鐵等70多種元素的大洋多金屬結核，還有富鈷結殼資源、熱液硫化物資源、天然氣水合物和深海生物基因資源等豐富的資源，具有很好的科研與商業應用前景。最為現實的是深海石油資源，海底石油和天然氣儲量約占世界總量的45％。為了開發深海這個人類生存的最后的資源寶庫，深海勘探開發已成為21世紀世界海洋科技發展的重要前沿和關注的重點。

海洋開發離不開海洋裝備，對于海洋裝備來講，最重要的通用性材料有兩類，一是耐壓性好的結構材料，一是深潛器上大量使用的作為浮力補償用的浮力材料。浮力材料實際使用時需長期浸泡在水中，要求其耐水、耐壓、耐腐蝕和抗沖擊。尤其是在海洋中每增加100?m深度，物體受到的壓強就將增加約10個大氣壓，即1?MPa。因此，海洋中使用的浮力材料要求既具有極高的強度又要有很低的密度。

近年來世界上許多國家都對固體浮力材料開展了廣泛的研究工作。已研制出一些海洋裝備上使用的浮力材料，這些高強度的浮力材料已在民用、商業和軍事領域得到廣泛應用，如水中設備的配重，漂浮于水面或懸浮于水中的浮纜、浮標、海底埋纜機械、聲多卜勒流速剖面儀(AD—CP)平臺、零浮力拖體和無人遙控潛水器(ROV)、潛艇浮體等。固體浮力材料在實際使用時，為了獲得更大浮力，要求在承壓一定的情況下，浮力材料的密度越低越好，如何把固體浮力材料的密度和抗壓強度指標這對矛盾有機結合起來是研究制造固體浮力材料的關鍵技術。

現有的專利技術通常采用玻璃微珠增強環氧樹脂來制造浮力材料。中國專利?CN101735566A?吳則華等人公開了可加工全海深浮力材料及制造方法，該技術方案為，浮力材料包括下述組份，按質量份計，預處理的基體環氧樹脂100份，玻璃空心微珠170～220份，芳綸短纖維4～6份，硅烷偶聯劑2～3份，固化劑40～75份，該發明制作的固體浮力材料使用深度可達到水下11000米。專利CN?1844236A陳先等人公開了一種深海可加工固體浮力材料及其制備方法，增強材料為直徑20～120微米的陶瓷和/或玻璃微珠，可用于5800m深海。專利CN200710144488.5報導了一種深水耐壓浮力材料，包括輕質材料制成的球形內柸，外表面布設陶瓷或碳納米管增強的鋁合金或樹脂基體的復合材料層，使其在深水環境下承受更好的靜水壓能力。中國專利CN201010163843.5報導了一種超高強度固體浮力材料，由高強度環氧樹脂與經過硅烷偶聯劑活化預處理的空心玻璃微珠制得，材料密度在0.65～0.83g/cm3之間、壓縮強度在60～93MPa之間。以上專利均未能采用一種密度較大承壓高的空心玻璃微珠和低密度承壓性能較低的空心玻璃微珠，通過雙珠合用有效解決固體浮力材料承壓和密度的矛盾。

發明內容

本發明的目的是介紹一種深海用固體浮力材料及其制作方法，用于解決深海用固體浮力材料密度較大、可提供的凈浮力較小、應用于海洋裝備體積較大的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種深海用固體浮力材料，其特征是：包括以下重量份的原料制成：

環氧樹脂?100；增韌改性劑?0～20；固化劑??10～80；催化劑??0.5～5；分散劑??0.2～10；空心玻璃微珠?20～300；短切纖維?0～10；偶聯劑??0.2～5。

根據所述的深海用固體浮力材料，其特征是：所述空心玻璃微珠由兩種特性的空心玻璃微珠共混制成，一種為承壓性能高的空心玻璃微珠，其耐壓強度在35～130MPa之間，空心玻璃微珠的密度在0.3～0.6g/cm³之間；另一種密度低的空心玻璃微珠，其耐壓強度在20～32MPa之間，空心玻璃微珠的密度在0.2～0.3g/cm³之間；空心玻璃微珠均勻分布在增韌改性的環氧樹脂中，填充量是20～300份，其中高承壓空心玻璃微珠的填充量是10～180份；低密度空心玻璃微珠的填充量是10～180份。

根據所述的深海用固體浮力材料，其特征是：所述空心玻璃微珠均勻分布在增韌改性的環氧樹脂中，填充量是80～180份；其中高承壓空心玻璃微珠的填充是10～100份；低密度空心玻璃微珠的填充量是10～90份。