[发明专利]一种固体浮力材料用核壳结构毫米级小球的制备方法

说明书

一种固体浮力材料用核壳结构毫米级小球的制备方法，以聚苯乙烯泡沫球作为成核载体，采用喷涂的方法将纤维浆料直接涂覆在聚苯乙烯泡沫球上，然后置于干态短切纤维中使其表面粘附干态短切纤维，之后重复涂覆纤维浆料和粘附干态短切纤维的操作直至达到所需球体直径，并在每次完成喷涂纤维浆料和粘附干态短切纤维的操作后都将其放入烘箱中使环氧树脂固化。最终制成的核壳结构毫米级小球具有较小的密度，密度可降低至0.16—0.32 g/cm³。可应用于水深1000 m以内的水中设备所需固体浮力材料，具有表面光滑、分布均匀、操作方便、密度低且可调、低成本等优点。

技术领域

本发明涉及一种固体浮力材料，具体地说是一种固体浮力材料用核壳结构毫米级小球的制备方法。

背景技术

传统的固体浮力材料是以液体树脂为基体，以空心微球为填充剂的复合泡沫，国内微珠/毫米级小球/树脂三相结构的固体浮力材料鲜有报道。低密度的核壳结构毫米级小球及其制备技术是限制我国在未来深海探测领域，尤其是应用于水深1000 m以内的水中设备所用固体浮力材料的关键材料及关键技术。通过对现有技术的检索发现，中国专利CN103665615 A公开了一种用于固体浮力材料的纤维小球及其制备方法，该方法需要先在泡沫球表面涂覆一层树脂以封闭泡沫球表面的缝隙，之后再将泡沫球与纤维浆料混合后搅拌使纤维浆料包覆泡沫球，工艺过程较为复杂。而且，在反复包覆纤维浆料和粘合干粉状纤维的过程中，由于搅拌、振动等作用，层层包裹的纤维浆料和干粉状纤维被逐渐压实，导致最终制得的纤维小球密度过高，达到0.35-1.20 g/cm³，不适用于低密度的微珠/毫米级小球/树脂三相结构的固体浮力材料的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中制备的纤维小球密度过高的问题，提供一种可应用于低密度的微珠/毫米级小球/树脂三相结构的固体浮力材料的核壳结构毫米级小球的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种固体浮力材料用核壳结构毫米级小球的制备方法，以聚苯乙烯泡沫球作为成核载体，在聚苯乙烯泡沫球上涂覆纤维浆料后置于干态短切纤维中使其表面粘附干态短切纤维，之后重复涂覆纤维浆料和粘附干态短切纤维的操作直至达到所需球体直径，采用喷涂的方法将纤维浆料直接涂覆在聚苯乙烯泡沫球上，并在每次完成喷涂纤维浆料和粘附干态短切纤维的操作后都将其放入烘箱中使环氧树脂固化；

所述的纤维浆料的成分包括环氧树脂、活性稀释剂、短切纤维、偶联剂和胺类固化剂。

所述纤维浆料的制备方法为：先将环氧树脂、活性稀释剂、短切纤维和偶联剂混合研磨均匀，然后再与胺类固化剂混合制成纤维浆料。

在制备纤维浆料的过程中，先将混合研磨均匀的混合物与胺类固化剂分别加热至50—65℃，之后再混合制成纤维浆料。

纤维浆料中各成分的重量份数分别为：环氧树脂80—110份、活性稀释剂5—15份、短切纤维8—18份、偶联剂3—5份、胺类固化剂19—47份。

在粘附干态短切纤维时，将涂覆有纤维浆料的聚苯乙泡沫球置于干态的短切纤维中充分振动，直至表面不粘状态。

每次完成包覆纤维浆料和粘附干态短切纤维的操作后都将其放入60—70℃的烘箱中，直至环氧树脂固化。

所述的活性稀释剂为缩水甘油醚类化合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或KH-570；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚S型环氧树脂；所述胺类固化剂为脂肪胺、脂肪族多元胺或聚酰胺多胺。

所述聚苯乙烯泡沫球的密度为0.02—0.05g/cm³，直径为4.5—14mm。

所述短切纤维为短切碳纤维或短切玻璃纤维，纤维直径为5—12μm，目数为300—500目。