[发明专利]一种含有弹性微球的高韧性固体浮力材料及其制备方法

说明书

一种含有弹性微球的高韧性固体浮力材料及其制备方法，按照质量百分比，由100份的环氧树脂、0‑20份的活性稀释剂、60‑120份的固化剂、0‑1份的促进剂、0‑20份的增韧剂和10‑100份的弹性微球制成。本发明采用包覆有无机物外壳的弹性微球来作为固体浮力材料的填料，从而使最终产品的韧性得到了大幅度的提高，而且其耐压性和耐热性也得到了一定的提升；同时，加入表面改性剂后，能够对基体树脂和弹性微球同时进行表面改性，进而提高弹性微球表面无机物外壳与环氧树脂基体之间结合力，从而改善固体浮力材料的整体韧性。

技术领域

本发明涉及到海洋环境用的特征工程材料领域，具体的说是一种含有弹性微球的高韧性固体浮力材料及其制备方法。

背景技术

随着海洋经济的蓬勃发展，我国对海洋的进一步深度开发提出了全新要求。作为重要的海洋特种工程材料，固体浮力材料已在水下机器人、深潜器、潜标系统、水下集矿机、海洋石油勘探开发隔水管等海洋开发装备上得到广泛应用。固体浮力材料的密度低、耐压强度高、不易吸水、耐腐蚀性能好，是典型的结构功能一体化材料。

目前，固体浮力材料主要以液体环氧树脂为基体，以空心玻璃微珠为填料，经过共混、模压、固化等工艺制备。虽然材料本身抗压强度较高，但仍然属于脆性材料，生产后在搬运、安装、使用的过程中容易受到碰撞或冲击从而发生破坏。因此，需要提高材料的韧性来确保长期使用过程中的安全。

中国专利CN1844236介绍了采用添加增韧改性剂如聚硫橡胶、液体丁腈橡胶或丁羟的方法来改善环氧树脂基体的韧性从而提高材料整体韧性的方法。但是韧性较差的空心玻璃微珠仍为唯一使用且质量份数占比较大的填料，所以性能改善很不明显。

中国专利CN103172975介绍了使用表面改性超高分子量聚乙烯颗粒和空心玻璃微珠共混为填料来改善材料韧性的方法。该方法制得的浮力材料的韧性一定程度上得到提高，但由于韧性较差的空心玻璃微珠仍在填料中占据主要比例，因此性能提高较小。

中国专利CN106380786介绍了使用空心微球和发泡微球共混为填料来改善材料整体韧性的方法。该方法主要利用发泡微球的热膨胀降低密度，借助发泡微球的热塑性球壁改善韧性，虽然一定程度上改善了材料韧性，但发泡微球在材料进行后固化（普遍高于100℃）时发生严重变形，使得内部出现较多缺陷，大幅影响耐压强度。

中国专利CN103665768介绍了使用空心微球和纤维小球共混为填料，聚醚、丁腈橡胶、聚丁二烯等为增韧改性树脂基体来改善材料整体韧性的方法。该方法制得的浮力材料的韧性相比纯浮力材料得到较大提升，但由于纤维小球的直径和刚性较大，比表面积也远远小于空心微球，因此材料受压时易发生界面破坏。

以上专利均采用空心玻璃微球或空心微球来作为填料生产固体浮力材料，但是由于其本身韧性较差，所以导致其最终生产的固体浮力材料成品的韧性也不甚理想。

发明内容

为解决现有技术中的固体浮力材料采用空心玻璃微球来作为填料导致的产品韧性不理想的问题，本发明提供了一种含有弹性微球的高韧性固体浮力材料及其制备方法，采用包覆有无机物外壳的弹性微球来作为固体浮力材料的填料，从而使最终产品的韧性得到了大幅度的提高，而且其耐压性和耐热性也得到了一定的提升；同时，加入表面改性剂后，能够对基体树脂和弹性微球同时进行表面改性，进而提高弹性微球表面无机物外壳与环氧树脂基体之间结合力，从而改善固体浮力材料的整体韧性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含有弹性微球的高韧性固体浮力材料，按照质量百分比，由100份的环氧树脂、0-20份的活性稀释剂、60-120份的固化剂、0-1份的促进剂、0-20份的增韧剂和10-100份的弹性微球制成。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，可以采用牌号为E44、E51、E54、170中的一种。