[发明专利]一种低密度浅海固体浮力材料及其制备方法

说明书

一种低密度浅海固体浮力材料及其制备方法，由以下重量份的原料组成：环氧树脂100份、环氧稀释剂0~80份、固化剂10~150份、促进剂0~5份、偶联剂0.2~5份、空心玻璃微珠10~150份和热膨胀型聚合物微球3~100份。本发明的低密度固体浮力材料密度在0.26~0.32 g/cm3之间，承压在3~10MPa之间。与现有技术比较，本发明浮力材料具有更低的密度，更高的承压强度。

技术领域

本发明涉及海洋环境用固体浮力材料技术领域，具体涉及一种低密度浅海固体浮力材料及其制备方法。

背景技术

随着人们对自然资源需求的日益增长，陆地资源日渐枯竭，人们把更多的目光转向了资源丰富的海洋领域。在世界各个大洋中，广泛分布着含有锰、铜、钴、镍、铁等70多种元素的大洋多金属结核，还有富钴结壳资源、热液硫化物资源、天然气水合物和深海生物基因资源等丰富的资源，具有很好的科研与商业应用前景。其中，石油资源和天然气储量约占世界总量的45%，同时，还拥有丰富储量的可燃冰。然而，海洋资源的探测和开发离不开海洋装备，而海洋装备需要浮力材料提供净浮力，浮力材料的密度和耐压强度的大小直接决定了海洋装备的工作性能和工作深度。如何降低浮力材料的密度，提高浮力材料的强度越来越受到人们的重视，特别是在浅海环境下，如何降低浮力材料的极限密度也已成为固体浮力材料研制的一个重要发展方向。

目前，国内外固体浮力材料绝大部分采用树脂为基体，填充空心玻璃微珠来降低密度，但受到空心玻璃微珠密度、粒径和填充量的限制，该类固体浮力材料的极限密度为0.36g/cm3，为此，研究人员在低密度高性能浮力材料领域引入了毫米级大珠，形成了微珠、大珠和树脂三相固体浮力材料，进一步降低了固体浮力材料的密度，毫米级大珠的引入，一定程度上的降低固体浮力材料的密度，使其极限密度可达0.30g/cm3，现有的专利也一定程度上公示了微珠、大珠和树脂三相固体浮力材料的研究进展。专利CN 200910174576公开了一类以空心复合球和空心玻璃微珠共同作为轻质填料的三相固体浮力材料；专利CN201410641162.3公开的一种有机与无机空心微球复配的固体浮力材料及制备方法，其密度为0.40~0.45 g/cm3，抗压强度为30~35MPa；专利CN 201410321590采用纤维增强环氧树脂高强空心球为大珠，制备了一类三相固体浮力材料，密度为0.45~0.57g/cm3，抗压强度为20~40MPa。

浅海固体浮力材料应用水深100~1000m，在公知技术中，固体浮力材料密度进一步降低，技术上存在瓶颈。因此，开发一种新型低密度浅海固体浮力材料对海洋工程技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种低密度浅海固体浮力材料；本发明的目的之二是提供一种低密度浅海固体浮力材料的制备方法。本发明的固体浮力材料的极限密度能够达到0.26~0.32g/cm3，适用于水深100~1000m环境，延伸了固体浮力材料的应用领域和范围。

本发明为实现目的之一所采用的技术方案为：一种低密度浅海固体浮力材料，由以下重量份的原料组成：

环氧树脂 100份；

环氧稀释剂 0~80份；

固化剂 10~150份；

促进剂 0~5份；

偶联剂 0.2~5份；

空心玻璃微珠 10~150份；

热膨胀型聚合物微球 3~100份。

本发明中，所述的环氧稀释剂为正丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚或二缩水甘油醚。