一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料及其制造方法，所述復(fù)合泡沫浮體材料由甲、乙兩組份構(gòu)成，甲組份包括環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑和空心玻璃微珠，乙組份包括固化劑和催化劑。本發(fā)明的目的是提供一種適用于澆注工藝的澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特點(diǎn)是物料粘度低，具有良好的流動(dòng)、流平性及灌注、滲透性。適用于縫隙及復(fù)雜空腔結(jié)構(gòu)的灌注，以彌補(bǔ)預(yù)制型固體浮力材料不能澆注的不足，使用更為方便，應(yīng)用范圍更為廣泛。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沬浮體材料及其制造方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物基復(fù)合泡沫材料，具體涉及一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體浮力材料是深海開(kāi)發(fā)重要的配套材料，美、英、日、俄等工業(yè)先進(jìn)國(guó)家從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制并用于深海海底開(kāi)發(fā)事業(yè)，已在民用、商業(yè)、軍事等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。美國(guó)海軍應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研制的固體浮力材料，當(dāng)材料密度為0.35g/cm3時(shí)，單軸壓縮強(qiáng)度5.5Mpa。美國(guó)Emerson & Cuming公司研制的7000米載人潛器用固體浮力材料,密度為
0.561g/cm3時(shí)，可潛水深7000米。日本海洋技術(shù)中心1987年研制成功11000米水下機(jī)器人用固體浮力材料。俄羅斯海洋技術(shù)研究所研制了水深6000米自動(dòng)潛水器用固體浮力材料，密度0.7g/cm3，耐靜水壓70Mpa。國(guó)外研制的低密度高強(qiáng)度固體浮力材料是采用高強(qiáng)度樹(shù)脂作為基體，填充浮力調(diào)節(jié)介質(zhì)作為基質(zhì)，采用特殊工藝加工而成。固體浮力材料制備方法報(bào)道較多，美國(guó)專(zhuān)利 USP 4829094、US P 4843104、US P 4902722、USP 4916173、US P4595623,USP 6166109報(bào)道了一些采用不同方法制備的固體浮力材料，其中包括化學(xué)發(fā)泡固體浮力材料、純復(fù)合泡沫固體浮力材料和合成復(fù)合泡沫固體浮力材料。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利USP 4，021，589，USP 5,973,031報(bào)道一種空心玻璃微珠填充不飽和聚酯樹(shù)脂制造的浮力材料。由不飽和酸或不飽和酸酐與多元醇反應(yīng)制得不飽和聚酯，采用過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化甲乙酮為固化劑制備聚酯樹(shù)脂基體。填充空心玻璃微珠和空心聚合物微球作為降 低密度的基質(zhì)制得浮力材料，外護(hù)聚乙烯、聚氨酯彈性體或玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料，浮力材料的密度為0.60g/cm3.是一種不可加工的預(yù)制型固體浮力材料。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN200410030821.6報(bào)道了一種化學(xué)發(fā)泡法制備的固體浮力材料，由芯材和面材組成，該固體浮力材料密度為0.33g/cm3，壓縮強(qiáng)度為5.5Mpa是一種預(yù)制和澆注兩用型固體浮力材料。中國(guó)專(zhuān)利CN200610043524.4報(bào)道了一種深海用可加工固體浮力材料，是一種空心微珠填充環(huán)氧樹(shù)脂制備的可加工固體浮力材料。該材料可采用車(chē)、鋸、刨、鉆等加工方法，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工成不同形狀的固體浮力材料，以滿足不同場(chǎng)合的需要。中國(guó)專(zhuān)利CN201010176618.5報(bào)道了一種用于海洋底層觀測(cè)平臺(tái)用浮力材料及其制造方法。由雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、丁氰膠乳增韌劑、聚酰胺固化劑、r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、填充空心玻璃微珠構(gòu)成，可長(zhǎng)期侵泡在海水中，使用安全可靠。以上專(zhuān)利均未報(bào)道適用于澆注工藝的輕質(zhì)復(fù)合泡沫固體浮體材料的制備方法。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料及其制造方法，本發(fā)明的目的是提供一種適用于澆注工藝的澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特點(diǎn)是物料粘度低，具有良好的流動(dòng)、流平性及灌注、滲透性。適用于縫隙及復(fù)雜空腔結(jié)構(gòu)的灌注，以彌補(bǔ)預(yù)制型固體浮力材料不能澆注的不足，使用更為方便，應(yīng)用范圍更為廣泛。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料及其制造方法，所述復(fù)合泡沫浮體材料由甲、乙兩組份構(gòu)成，甲組份包括環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑和空心玻璃微珠，乙組份包括固化劑和催化劑；甲組份的制備方法:將計(jì)量的環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑、空心玻璃微珠混合均勻制備甲組份；乙組份的制備方法:稱(chēng)取固化劑、催化劑、混合均勻制備乙組份；
復(fù)合泡沫浮力材料的制備:按比例稱(chēng)取甲、乙兩組份配制混合，澆注于聚乙烯模具中，室溫或加溫固化，脫模制得固體浮力材料；復(fù)合泡沫浮體材料化學(xué)組成如下:按100質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂計(jì):環(huán)氧樹(shù)脂100,環(huán)氧活性稀釋劑30-60，觸變劑1--6，硅烷偶聯(lián)劑2-5,表面活性劑6—9，發(fā)泡劑0.5—6，空心玻璃微珠45—70，固化劑25—60，催化劑
0.5—5 ο
制備工藝為:
將計(jì)量的環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、發(fā)泡劑、硅烷偶聯(lián)劑、空心玻璃微珠、觸變劑置于備有攪拌器的三口瓶中混合均勻制備甲組份；稱(chēng)取固化劑、催化劑于備有攪拌器的三口瓶中混合均勻制備乙組份；按比例稱(chēng)取甲、乙兩組份混合均勻后澆注于聚乙烯塑料模具中，經(jīng)固化制備固體浮力材料。
[0007]上述所述的環(huán)氧樹(shù)脂:雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂(E—51、E-52, E — 44)、雙酚S環(huán)氧樹(shù)脂(830S)、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂(H — 71、6201)或雜環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂(TDE — 85、712)；
上述所述的環(huán)氧活性稀釋劑:正丁基縮水甘油醚(BGE)、苯基縮水甘油醚(PGE)、二縮水甘油醚(DGE)、二縮水甘油基苯胺(DGA)或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚(TMPGE)；
上述所述的固化劑:聚酰胺(300#、400#、650、651)、芳香族多元胺(DDM、ΜΒ0ΕΑ))、月旨肪胺(593)、脂環(huán)族多元胺(IPDA)、聚醚胺(D—400、T—403)或酚醛乙二胺(T—31)；
上述所述的硅烷偶聯(lián)劑:3_ (2，3_`環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基硅烷(KH560)、3_氛丙基三甲氧基硅烷(KH550)或r -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)；
上述所述的空心玻璃微珠密度范圍0.125—0.60g/cm3、0.22 — 0.51g/cm3或0.15—
0.60g/cm3。
[0008]上述所述的發(fā)泡劑:無(wú)水乙醇，甲苯，偶氮二甲酰胺，水，一氟二氯乙烷或鋁粉-氫氧化鈉水溶液。
[0009]上述所述的表面活性劑:聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚，二甲基硅氧烷-聚氧化烯烴共聚物或環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物。
[0010]上述所述的觸變劑:氣相二氧化硅、有機(jī)膨潤(rùn)土、硅藻土、云母粉或金屬皂粉。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果:，
本發(fā)明的目的是提供一種適用于澆注工藝的澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特點(diǎn)是物料粘度低，具有良好的流動(dòng)、流平性及灌注、滲透性。適用于縫隙及復(fù)雜空腔結(jié)構(gòu)的灌注，以彌補(bǔ)預(yù)制型固體浮力材料不能澆注的不足，使用更為方便，應(yīng)用范圍更為廣泛。
[0012]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，50克苯甲醇縮水甘油醚稀釋劑，5克聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯表面活性劑(吐溫-80)，3克硅烷偶聯(lián)劑，1.5克無(wú)水乙醇發(fā)泡劑，1.5克氣相二氧化硅，40克密度為0.25g/cm3和密度為0.38g/cm3經(jīng)級(jí)配的空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得復(fù)合泡沫浮體材料甲組份。
[0013]乙組份的制備:
稱(chēng)取60克3，3’- 二乙基-4，4’- 二氨基二苯基甲烷，30克酚醛乙二胺，3克2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚催化劑于備有攪拌器的500mL三口瓶中攪拌均勻制得復(fù)合泡沫浮體材料乙組份。
[0014]以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比25-30配制，材料的適用期為150分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮力材料密度0.58g/cm3，抗壓強(qiáng)度29.6Mpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
[0015]實(shí)施例2
復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，50克苯基縮水甘油醚稀釋劑，5克烷基酚聚氧乙烯醚表面活性劑(0P-10)，2克有機(jī) 硅泡沫穩(wěn)定劑、2.5克硅烷偶聯(lián)劑，4克一氟二氯乙烷(HCFC-Hlb)發(fā)泡劑、1.5克氣相二氧化硅、50克密度為0.32g/cm3空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得浮體材料甲組份。
[0016]乙組份:異佛爾酮二胺
以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比20-30配制，浮力材料的適用期為60分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮力材料密度0.48g/cm3，抗壓強(qiáng)度19.6Mpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
[0017]實(shí)施例3
復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，40克正丁醇縮水甘油醚活性稀釋劑，5克聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯表面活性劑(吐溫-20)，3克硅烷偶聯(lián)劑，4克甲苯發(fā)泡劑，1.5克氣相二氧化硅，40克密度為0.38g/cm3空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得浮體材料甲組份。
[0018]乙組份的制備:
稱(chēng)取70克二乙烯三胺丁基縮水甘油醚加成物，30克酚醛乙二胺，0.5克2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酹催化劑于備有攪拌器的500mL三口瓶中攪拌均勻制得浮體材料乙組份。
[0019]以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比25-30配制，浮力材料的適用期為40分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮力材料密度0.53g/cm3，抗壓強(qiáng)度17.6Mpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
[0020]實(shí)施例4
復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，40克環(huán)氧丙烷丁基醚稀釋劑，1.5克有機(jī)氟表面活性劑，3克硅烷偶聯(lián)劑，0.5克無(wú)水乙醇發(fā)泡劑，1.5克氣相二氧化硅，40克密度為0.38g/cm3空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得浮體材料甲組份。
[0021]乙組份的制備:
稱(chēng)取70克651聚酰胺，30克酚醛乙二胺，0.5克2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚催化劑于備有攪拌器的500mL三口瓶中攪拌均勻制得浮體材料乙組份。
[0022]以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比30-60配制，浮體材料的適用期為60分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮體材料密度0.65g/cm3,抗壓強(qiáng)度37.SMpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
[0023]實(shí)施例5
復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，40苯基縮水甘油醚活性稀釋劑，3克聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯表面活性劑(吐溫-20)，1.5克有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，3克硅烷偶聯(lián)劑，4克一氟二氯乙烷發(fā)泡劑，1.5克氣相二氧化硅，40克密度為0.38g/cm3空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得浮體材料甲組份。
[0024]乙組份的制備:
稱(chēng)取60克3，3’- 二乙基 -4，4’- 二氨基二苯基甲烷，40克異佛爾酮二胺，0.5克2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚催化劑于備有攪拌器的500mL三口瓶中攪拌均勻制得浮體材料乙組份。
[0025]以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比25-30配制，浮體材料的適用期為140分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮體材料密度0.68g/cm3，抗壓強(qiáng)度39.6Mpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
[0026]實(shí)施例6
復(fù)合泡沫浮體材料由甲乙兩組份構(gòu)成:
甲組份的制備:
稱(chēng)取100克環(huán)氧樹(shù)脂，40克甲酚縮水甘油醚稀釋劑，3克聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯表面活性劑(吐溫-80)，1.5克有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，3克硅烷偶聯(lián)劑，2.5克無(wú)水乙醇發(fā)泡劑，
1.5克氣相二氧化硅，40克密度為0.38g/cm3空心玻璃微珠置于備有攪拌器的500mL三口瓶中，攪拌均勻制得浮體材料甲組份。
[0027]乙組份的制備:
稱(chēng)取80克T-403聚醚胺，20克酚醛乙二胺，1.5克2，4，6三(二甲氨基甲基)苯酚催化劑于備有攪拌器的500mL三口瓶中攪拌均勻制得浮體材料乙組份。
[0028]以甲、乙兩組份按質(zhì)量比為100比20-25配制，浮體材料的適用期為120分鐘。室溫24小時(shí)初期固化，一周完全固化，或80°C固化4小時(shí)。浮體材料密度0.58g/cm3，抗壓強(qiáng)度29.6Mpa。氣泡孔致密均勻，空心玻璃微珠無(wú)上浮分層現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特征是:所述復(fù)合泡沫浮體材料由甲、乙兩組份構(gòu)成，甲組份包括環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑和空心玻璃微珠，乙組份包括固化劑和催化劑；甲組份的制備方法為:將計(jì)量的環(huán)氧樹(shù)月旨、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑、空心玻璃微珠混合均勻制備甲組份；乙組份的制備方法為:稱(chēng)取固化劑、催化劑、混合均勻制備乙組份； 復(fù)合泡沫浮力材料的制備:按比例稱(chēng)取甲、乙兩組份配制混合，澆注于聚乙烯模具中，室溫或加溫固化，脫模制得固體浮力材料；復(fù)合泡沫浮體材料化學(xué)組成如下:按100質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂計(jì):環(huán)氧樹(shù)脂100,環(huán)氧活性稀釋劑30-60，觸變劑1--6，硅烷偶聯(lián)劑2-5,表面活性劑6—9，發(fā)泡劑0.5—6，空心玻璃微珠45—70，固化劑25—60，催化劑0.5—5 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特征是:制備工藝為: 將計(jì)量的環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧活性稀釋劑、表面活性劑、發(fā)泡劑、硅烷偶聯(lián)劑、空心玻璃微珠、觸變劑置于備有攪拌器的三口瓶中混合均勻制備甲組份；稱(chēng)取固化劑、催化劑于備有攪拌器的三口瓶中混合均勻制備乙組份；按比例稱(chēng)取甲、乙兩組份混合均勻后澆注于聚乙烯塑料模具中，經(jīng)固化制備固體浮力材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的澆注型輕質(zhì)復(fù)合泡沫浮體材料，其特征是，上述所述的環(huán)氧樹(shù)脂為:雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂(E— 51、E— 52、E— 44 )、雙酚S環(huán)氧樹(shù)脂(830S )、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)月旨(H — 71、6201)或雜環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂(TDE — 85、712)； 上述所述的環(huán)氧活性稀釋劑為:正丁基縮水甘油醚(BGE)、苯基縮水甘油醚(PGE)、二縮水甘油醚(DGE)、二縮水甘油基苯胺(DGA)或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚(TMPGE)； 上述所述的固化劑為:聚酰 胺(300#、400#、650、651)、芳香族多元胺(DDM、MBOEA))、脂肪胺(593)、脂環(huán)族多元胺(I PDA)、聚醚胺(D—400、T—403)或酚醛乙二胺(T—31)； 上述所述的硅烷偶聯(lián)劑為:3- (2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基硅烷(KH560)、3_氨丙基三甲氧基硅烷(KH550)或r -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)； 上述所述的空心玻璃微珠密度范圍0.125—0.60g/cm3、0.22 — 0.51g/cm3或0.15—0.60g/cm3 ； 上述所述的發(fā)泡劑為:無(wú)水乙醇，甲苯，偶氮二甲酰胺，水，一氟二氯乙烷或鋁粉-氫氧化鈉水溶液； 上述所述的表面活性劑為:聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚，二甲基硅氧烷-聚氧化烯烴共聚物或環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物； 上述所述的觸變劑為:氣相二氧化硅、有機(jī)膨潤(rùn)土、硅藻土、云母粉或金屬皂粉。
【文檔編號(hào)】C08L63/00GK103709607SQ201310730297
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】孟凡明, 張樹(shù)華, 劉連河, 魏浩, 張茂偉, 石勇 申請(qǐng)人:青島海洋新材料科技有限公司