[發(fā)明專利]一種利用電子加速器快速制備深海浮力材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410169519.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103910975A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳新鋒;董麗華;尹衍升;張福華;吳婧
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/28;C08J3/28;C08J3/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電子加速器快速制備深海浮力材料的方法，制備的深海浮力材料可以為海洋石油開采隔水管和水下作業(yè)潛器等海洋開發(fā)用設(shè)備提供浮力。?

背景技術(shù)

固體浮力材料技術(shù)是將材料的低密度和高強度特性有機地結(jié)合在一起，使其在海洋開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域中得到無可比擬的優(yōu)越性。固體浮力材料以其優(yōu)越的性能已經(jīng)被應(yīng)用于下述領(lǐng)域：(1)深海運載和作業(yè)用裝備如中國“蛟龍?zhí)枴?000m深潛器、中國“CR-02”自制水下機器人。(2)海洋石油開采系統(tǒng)如隔水管、輸油管線。(3)海洋調(diào)查檢測系統(tǒng)如潛標(biāo)系統(tǒng)。(4)海洋采礦系統(tǒng)如海底采礦機等領(lǐng)域。固體浮力材料主要是為水下作業(yè)用海洋開發(fā)設(shè)備提供浮力，所以密度必須足夠低而且吸水率也要低，另外在深海作業(yè)材料必須具有足夠的抗靜水壓能力，即符合美國軍標(biāo)MIL-S-24154A。Trelleborg?Offshore公司、Emerson&Cuming公司等制造的固體浮力材料均符合上述標(biāo)準(zhǔn)。?

但是深海浮力材料的生產(chǎn)所用的環(huán)氧樹脂配方體系主要為環(huán)氧樹脂及固化劑，固化分為常溫固化和高溫固化。常溫固化耗時太長，往往需要1天以上的時間，性能達到最佳甚至需要一周以上的時間；而高溫固化卻常常難以控制，這是因為空心玻璃微珠的加入使得浮力材料成為一個隔熱保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)變得很低，這就使得材料內(nèi)外的固化溫度很難達到一致，使得固化不一致，很容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，材料在使用過程中很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，另外浮力材料在固化過程中往往會放出大量的熱量，內(nèi)部的熱量如果不及時排除，很容易發(fā)生燒心的現(xiàn)象，從而使得浮力材料報廢。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是客服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種利用電子加速器快速制備深海浮力材料的方法。本發(fā)明利用利用陽離子光引發(fā)劑對環(huán)氧樹脂進行電子束輻射快速固化，另外添加輻射敏化劑使浮力材料形成交叉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以提高浮力?材料的交聯(lián)密度和交聯(lián)速率，1厘米厚的深海浮力材料可以在5分鐘內(nèi)得到快速固化，且得到的浮力材料性能指標(biāo)可以達到常規(guī)固化方法所需要的指標(biāo)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下所述。?

一種利用電子加速器快速制備的深海浮力材料，該材料的組份及其質(zhì)量份數(shù)包括：?

環(huán)氧樹脂：100份?

陽離子光引發(fā)劑：0.5-3份?

丙烯碳酸酯：0.5-3份?

多乙烯基輻射敏化劑：5-30份?

空心玻璃微珠：10-100份?

偶聯(lián)劑：0.5-3份?

所述的環(huán)氧樹脂為脂肪族多環(huán)氧基官能團環(huán)氧樹脂；所述的陽離子光引發(fā)劑包括重氮鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽、烷基硫鎓鹽、鐵芳烴鹽、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚等，主要是為了促進環(huán)氧樹脂在電子加速器的作用下快速得到固化；所述的丙烯碳酸酯為4-甲基-1,3-二氧戊-2-酮，目的為溶解陽離子光引發(fā)劑，陽離子光引發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％；所述的多乙烯基輻射敏化劑主要為三烯丙基異三聚氰酸酯、三丙二醇二丙烯醚酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等多乙烯基輻射敏化劑，目的是使浮力材料形成交叉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以提高浮力材料的交聯(lián)密度和交聯(lián)速率；所述的空心玻璃微珠為抗壓強度大于20MPa的空心玻璃微珠，直徑為10μm-120μm；所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，目的為改善玻璃微珠與環(huán)氧樹脂基體之間的結(jié)合性。?

其中，所述的空心玻璃微珠可采用如3M公司的K系列、S系列和IM系列的空心玻璃微珠，如K37，抗壓強度為20MPa；S38,抗壓強度為27MPa；K46,抗壓強度為41MPa；S60,抗壓強度為68MPa；Im16K，抗壓強度為113MPa；Im30K，抗壓強度為192MPa。上述空心玻璃微珠可用于1000米-10000米的各種水深用固體浮力材料。?

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用電子加速器快速制備深海浮力材料的方法，具體方法包括如下步驟：把上述除了陽離子光引發(fā)劑和丙烯碳酸酯的原料全部放入雙行星真空攪拌機中，在60℃-80℃下真空攪拌10-30分鐘；陽離子光引劑在常溫下逐漸溶解于丙烯碳酸酯中；然后前兩者在雙行星真空攪拌機中再?攪拌10-30分鐘?；旌狭献⑷敫邏嚎諝鈬姌屩?，噴射到模具底部，噴射厚度約為1厘米，在2MPa的壓力下壓1分鐘，然后把模具及其材料放在電子加速器傳動車上進行傳動輻射，傳動輻射的過程中有大功率吹分機進行散熱。之后重復(fù)噴射-壓制-輻射即可快速得到深海浮力材料。脫模即可得深海浮力材料，材料可以經(jīng)過車加工成為各種形狀的器件。所述電子加速器型號為GJ-2E-EB,2MeV,10mA。?