[发明专利]一种晶须增强树脂复合材料空心球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种晶须增强树脂复合材料空心球及其制备方法，通过在聚苯乙烯泡沫球表面包覆多层晶须增强树脂壳层，直至复合材料空心球达到所需要的密度，所述晶须增强树脂壳层由环氧树脂、固化剂及增强晶须混合构成，通过喷枪在泡沫球上喷涂树脂、固化剂和增强晶须，通过滚轴转动使其混合均匀，自带加热，泡沫球之间无相互挤压、无粘接，制得的小球表面光滑、密度均匀，同时具备良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及固体浮力材料技术领域，具体涉及一种晶须增强树脂复合材料空心球及其制备方法。

背景技术

纤维增强空心微球是一种具有高强度、低密度特点的固体浮力材料，通过现有技术检索发现，目前现有的关于毫米级空心微球的专利主要有以下几篇，中国专利CN103665615A公开了一种用于固体浮力材料的纤维小球及其制备方法，该方法加入纤维与树脂混合成的泥状浆料与泡沫球混合搅拌，使浆料包覆泡沫球，所用材料以玻璃纤维和碳纤维为主，工艺流程较为复杂，所制得的纤维空心球密度较大，表面较为粗糙；中国专利CN104130549A公开了一种纤维增强树脂复合材料空心球及其制备方法，该方法采用滚球机进行制备，在滚球机中加入树脂固化剂混合液和纤维，后取出在烘箱中进行加温固化，过程难以控制，容易出现粘接，影响最终性能；中国专利CN105037789A公开了一种纤维增强树脂复合材料空心球及其制备方法，该方法采用滚筒进行制备，将滚筒升温后加入树脂和固化剂的混合液，后加入玻璃纤维或碳纤维，在滚筒内固化，由于滚筒搅拌的作用，纤维浆料和树脂被逐渐压实，会影响最终制得的空心球密度偏大或不均匀；目前制备空心微球的工艺方法存在不足之处，工艺复杂、过程难以控制，所制得的空心微球密度或性能难以达到要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种晶须增强树脂复合材料空心球及其制备方法，制备过程简单、易控制，所制得的空心球表面光滑、密度均匀、具备良好的力学性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种晶须增强树脂复合材料空心球，所述复合材料空心球采用聚苯乙烯泡沫球作为载体，在泡沫球表面包覆多层晶须增强树脂壳层，直至复合材料空心球达到所需要的密度，所述晶须增强树脂壳层由环氧树脂、固化剂及增强晶须混合构成。

进一步地，所述增强晶须为经过硅烷改性的硫酸钙晶须或氧化锌晶须或碳化硅晶须。

进一步地，所述复合材料空心球目标密度0.2—0.35g/cm³，耐静水压强度2-6MPa。

进一步地，所述聚苯乙烯泡沫球直径为4.5—14mm，密度为0.02—0.05g/cm³。

进一步地，所述复合材料空心球包括如下质量分数的各组分：环氧树脂100份，固化剂10份-30份，增强晶须10-80份，聚苯乙烯泡沫球10-40份，偶联剂1-5份。

进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560或KH570。

进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚S型环氧树脂。

进一步地，所述固化剂为胺类固化剂：脂肪胺、脂肪族多元胺或聚酰胺多胺。

一种晶须增强树脂复合材料空心球的制备方法，包括以下步骤：

1)将增强晶须加入含有一定量硅烷偶联剂的乙醇溶液中，调节合适的PH值，在50-100℃下搅拌反应一定时间，过滤，去离子水洗涤，放入烘箱烘干，干燥后制得硅烷改性的晶须；

2)将聚苯乙烯泡沫球均匀放在滚轴机上，将滚轴机升温至30-50℃；

3)采用喷枪将环氧树脂和固化剂均匀喷涂在泡沫球上，在滚轴的带动下，环氧树脂和固化剂将均匀附着在泡沫球表面，经过3-5分钟后，再喷入适量的增强晶须，使其均匀附着于泡沫球表面，直至完全固化；