[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)型輕質(zhì)浮力材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910154051.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110016204A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷佑芽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 谷佑芽
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08K9/10;C08K7/24;C08K3/04;C08J9/30
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本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)型輕質(zhì)浮力材料的制備方法，屬于浮力材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)方案采用玻璃微粉包覆微球材料并熔融后振蕩拉絲，使空心微球表面形成均勻負(fù)載的細(xì)小纖維，通過(guò)纖維狀包覆，隨著玻璃微珠填充量的增加，由于以緊密堆積形式存在的，微珠?纖維材料成為主要支撐骨架，由于微珠?纖維材料的強(qiáng)度通過(guò)纖維填充形成的聯(lián)系加強(qiáng)材料，在靜水壓作用下部分微珠?纖維材料有效卸力并填充，在材料內(nèi)部形成有效的三維網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，改善內(nèi)部孔隙均勻和填充的連續(xù)性，從而有效改善材料的填充后輕質(zhì)浮力材料具有優(yōu)異的力學(xué)和抗壓強(qiáng)度，進(jìn)一步提高材的力學(xué)性能和抗壓性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)型輕質(zhì)浮力材料的制備方法，屬于浮力材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

深海裝備的技術(shù)研發(fā)水平?jīng)Q定了一個(gè)國(guó)家深海資源的開(kāi)發(fā)利用水平，目前許多國(guó)家已廣泛開(kāi)展深海裝備的研究與開(kāi)發(fā)，具有良好抗壓性能的殼體材料研究與具有輕質(zhì)高強(qiáng)性能的浮力材料研究是當(dāng)前深海裝備研究的兩大熱點(diǎn)領(lǐng)域。輕質(zhì)高強(qiáng)浮力材料對(duì)耐壓性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及密度等具有較髙的要求。近年來(lái)，針對(duì)輕質(zhì)浮力材料的研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)，世界上各個(gè)國(guó)家的科研人員已做了大量的研究工作。目前一些具有較好的耐壓性、良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及低密度浮力材料已初步研制出來(lái)，并廣泛的應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)、日用商品、商業(yè)開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。隨著我國(guó)對(duì)海洋開(kāi)發(fā)的逐步加速及海洋開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重視，各類觀測(cè)、勘探、裝備等海洋技術(shù)的快速發(fā)展，深海資源探測(cè)開(kāi)發(fā)的需求顯得越來(lái)越迫切和重要，滿足不同使用條件的輕質(zhì)高強(qiáng)浮力材料的應(yīng)用前景開(kāi)始變得更加廣闊。

在使用過(guò)程中，由于存在耐壓性差、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問(wèn)題，水下起伏式拖體、深潛探測(cè)器和水下機(jī)器人等深海裝備遇到很多的制造和使用難題。科研人員開(kāi)始研制具有高強(qiáng)度的輕質(zhì)固體浮力材料來(lái)解決這些難題，該類浮力材料能夠降低裝備的密度從而為設(shè)備提供足夠的浮力。由于綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)浮力材料，這類固體浮力材料已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)如耐壓浮力筒等裝置。輕質(zhì)固體浮力材料實(shí)質(zhì)上是一種多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其具有低密度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，這些材料屬于復(fù)合材料的定義范疇。根據(jù)浮力材料中添加介質(zhì)材料的不同可將此類材料主要分為化學(xué)泡沫塑料、輕質(zhì)合成復(fù)合塑料及空心玻璃微珠復(fù)合材料三類。

化學(xué)泡沫塑料是采用化學(xué)發(fā)泡法工藝制備的泡沫類復(fù)合材料；輕質(zhì)合成復(fù)合塑料是由低密度填充料填充制成的材料，填充料一般為中空塑料材料或者大直徑的玻璃球等；由空心玻璃微珠混雜在樹(shù)脂基體中經(jīng)固化而形成的復(fù)合材料為空心玻璃微珠復(fù)合材料，空心玻璃微珠的體積分?jǐn)?shù)一般在樹(shù)脂基體的60~70%。高強(qiáng)輕質(zhì)固體浮力材料作為發(fā)展深海潛水技術(shù)，進(jìn)行海底勘探的關(guān)鍵性材料，它可以為深海探測(cè)裝備提供必需的浮力，提高其有效載荷，實(shí)現(xiàn)裝備的小型化，從而提高其水下運(yùn)動(dòng)性能。尤其是對(duì)于建造大深度的深海探測(cè)器（水深≥5000m），能否制造出性能優(yōu)越且可靠性高的高強(qiáng)輕質(zhì)固體浮力材料起著決定性的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有浮力材料抗壓強(qiáng)度較差的問(wèn)題，提供了一種高強(qiáng)型輕質(zhì)浮力材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份去離子水、10～15份羧甲基纖維素和10～15份硼鋁硅酸鹽玻璃粉末置于研缽中，研磨分散并收集分散漿液，再按質(zhì)量比1∶1，將空心微球顆粒與分散漿液攪拌混合，過(guò)濾并收集濾餅，將濾餅干燥，收集干燥顆粒并升溫加熱、保溫熔融后，將表層熔融顆粒置于模具中，保溫振蕩，收集表面拉絲微球顆粒并靜置冷卻至室溫，得填充填料，將填充填料破碎，收集破碎填料；

（2）按質(zhì)量比1∶100，將多壁碳納米管添加至無(wú)水乙醇中，攪拌混合并超聲分散處理10～15min，收集得分散混合液并將分散混合液添加至環(huán)氧樹(shù)脂中，再在75～85℃下保溫?cái)嚢?～3h，待攪拌完成后，再干燥處理，得復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂；