本發(fā)明涉及的是一種浮力材料，本發(fā)明也涉及一種浮力材料的制備方法。具體地說是一種為海洋深水探測、海洋開發(fā)及相關用途的水下裝置提供浮力的浮力材料及其制備方法。

背景技術：
隨著人們對自然資源需求的日益增長，陸地資源日漸枯竭，人們將目光投向了資源豐富的海洋領域。海洋深處廣泛分布著多種元素的大洋多金屬結(jié)核，海底石油和天然氣儲量約占世界總量的45％。要想開發(fā)和探測深水處的資源離不開海洋裝備，而深海海洋裝備需要浮力材料提供足夠的凈浮力。深水浮力材料的密度和耐壓強度的大小，直接決定了深海裝備的工作性能和工作深度。如何降低深水浮力材料的密度，提高深水浮力材料強度的研究越來越受到人們的重視。目前國內(nèi)外的深海浮力材料絕大部分都采用樹脂為基體，填充無機空心微球來降低密度，但無機空心微球的填充有最大填充比例的限制，超過最大填充比后，雖然密度可以繼續(xù)降低，但是樹脂并不能完全包裹無機空心微球，同時樹脂同無機空心微球的界面結(jié)合性能較差，最終制備的浮力材料耐壓強度很低，并有較高的吸水率。公開號為CN103665758的專利文件中，公開了一種高強度固體浮力材料的制備方法，該方法采用空心微球添加纖維小球制備浮力材料，該類材料可應用在3000米水深，但其密度大于0.5g/cm3，長期服役吸水率較高。申請?zhí)枮?00410030821.6的專利文件中介紹了一種化學發(fā)泡法制備的固體浮力材料，材料密度小于0.33g/cm3，抗壓強度僅為5.5MPa，不能應用于1000m以上水深。申請?zhí)枮?01010552911.7和201310065622.8的專利申請文件中使用玻璃微珠填充不飽和樹脂常溫制備浮力材料，但其制備的浮力材料密度小于0.45g/cm3時強度均小于13MPa，強度大于30MPa時密度均大于0.56g/cm3。以上公開文件均未報道可應用于水深2000m以上，耐壓強度大于30MPa，密度小于0.45g/cm3的常溫制備的深水浮力材料。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種密度低、強度高、可加工性能優(yōu)良的有機與無機空心微球復配的深水浮力材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種對設備要求較低、成型工藝簡單、成本低的有機與無機空心微球復配的深水浮力材料的制備方法。本發(fā)明的有機與無機空心微球復配的深水浮力材料由質(zhì)量份數(shù)比為不飽和樹脂100份、固化劑2～4份、促進劑0.5～2份、有機空心微球10～15份和無機空心微球40份構成。所述有機空心微球為中空結(jié)構，粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3的高分子有機微球。所述高分子有機微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球。所述無機空心微球是粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3的空心玻璃微球。所述空心玻璃微球的空心充有空氣或者為真空。所述不飽和樹脂是環(huán)氧乙烯基樹脂。所述固化劑選用過氧化甲乙酮作為引發(fā)劑。所述促進劑選用環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷促進劑。本發(fā)明的有機與無機空心微球復配的深水浮力材料的制備方法為：(1)以質(zhì)量份數(shù)計，取不飽和樹脂100份、固化劑2～4份、促進劑0.5～2份，加入反應釜中，用攪拌棒攪拌混合均勻，得到樹脂膠液；(2)以質(zhì)量份數(shù)計，取有機空心微球10～15份和無機空心微球40份加入真空攪拌機中，混合均勻得到混合微球；(3)將所述樹脂膠液加入到所述混合微球中，真空攪拌，攪拌速度25r/min，攪拌時間40min，混合均勻得到混合物料；(4)將所述混合物料放入真空干燥箱中，常溫真空脫泡；(5)澆注到模具中，常溫固化成型。本發(fā)明為海洋深水探測、海洋開發(fā)及相關用途的水下裝置提供了一種浮力的浮力材料，該浮力材料是一種低密度、高強度、可加工性能優(yōu)良的深水浮力材料。其主要特征是一種用有機空心微球與無機空心微球復配制備的深水浮力材料。本發(fā)明的制備方法的主要特點有：有機空心玻璃微珠與無機空心微珠低速攪拌混合法。不飽和樹脂選用環(huán)氧乙烯基樹脂；固化劑選用常溫固化型固化劑，該常溫固化型固化劑為過氧化甲乙酮；促進劑是環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷；有機空心微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球，選用的粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3；無機空心微球為空心玻璃微球，該中空玻微球選用的粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3。本發(fā)明通過各原料成分的的合理搭配，通過合適的工藝流程，制備的深水浮力材料密度較低，為0.40至0.45g/cm3；耐壓強度30至35MPa，符合深海通用型材料要求。本發(fā)明的該成型方法對設備要求較低，成型工藝簡單，成本低。具體實施方式下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述。實施例1：分別按照表1配比有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料，具體制備方法為：(1)以質(zhì)量份數(shù)計，取100份不飽和樹脂、固化劑2份、1份促進劑加入反應釜內(nèi)，混合均勻，得到樹脂膠液；(2)以質(zhì)量份數(shù)計，取10份有機空心微球、40份無機空心微球加入真空攪拌機中，混合均勻；(3)將上述步驟1中得到的樹脂膠液以及步驟2中得到混合空心微球加入真空攪拌機中，真空攪拌，攪拌速度25r/min，攪拌時間40min，混合均勻；(4)將上述步驟3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常溫下真空脫泡；(5)將上述步驟4得到的物料澆注到各種模具中，按常溫固化成型。表1有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料重量份組分環(huán)氧乙烯基樹脂固化劑引發(fā)劑有機空心微球無機空心微球?qū)嵤├?100211040在表1中：固化劑選用過氧化甲乙酮；促進劑選用環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷；有機空心微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球，選用的粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3；所述無機空心微球為空心玻璃微球，該中空玻璃微球選用的粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3。對實施例1成型的材料進行性能檢測，抗壓強度試件尺寸為50×50×50mm，吸水率試件尺寸為100×100×100mm，試驗條件為靜水壓20MPa，保壓24h。表2實施例1的相關性能由表2中可以看出，本發(fā)明涉及的有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料密度較低，密度為0.45g/cm3，耐壓強度為35MPa，能夠適用于2000m以上水深的海洋環(huán)境，特別是在等靜水壓20MPa下，保壓24h吸水率小于1％。該有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料固化成型后仍可進行鋸、刨、磨、鑲嵌等機械加工及相關后續(xù)加工處理。并可選用多種柔性防水涂料進行表面涂覆，而且其基材與面漆粘合緊密。實施例2：分別按照表3配比有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料，具體制備方法為：(1)以質(zhì)量份數(shù)計，取100份不飽和樹脂、固化劑2份、1份促進劑加入反應釜內(nèi)，混合均勻，得到樹脂膠液；(2)以質(zhì)量份數(shù)計，取12份有機空心微球、40份無機空心微球加入真空攪拌機中，混合均勻；(3)將上述步驟1中得到的樹脂膠液以及步驟2中得到混合空心微球加入真空攪拌機中，真空攪拌，攪拌速度25r/min，攪拌時間40min，混合均勻；(4)將上述步驟3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常溫下真空脫泡；(5)將上述步驟4得到的物料澆注到各種模具中，按常溫固化成型。表3海洋深水管道用輕質(zhì)保溫隔熱材料重量份組分環(huán)氧乙烯基樹脂固化劑引發(fā)劑有機空心微球無機空心微球?qū)嵤├?100211240在表3中：固化劑選用過氧化甲乙酮；促進劑選用環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷；有機空心微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球，選用的粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3；所述無機空心微球為空心玻璃微球，該中空玻璃微球選用的粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3。對實施例2成型的材料進行性能檢測，抗壓強度試件尺寸為50×50×50mm，吸水率試件尺寸為100×100×100mm，試驗條件為靜水壓20MPa，保壓24h。表4實施例2的相關性能由表4中可以看出，本發(fā)明涉及的有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料密度較低，密度為0.44g/cm3，耐壓強度為33MPa，能夠適用于2000m以上水深的海洋環(huán)境，特別是在等靜水壓20MPa下，保壓24h吸水率小于1％。該有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料固化成型后仍可進行鋸、刨、磨、鑲嵌等機械加工及相關后續(xù)加工處理。并可選用多種柔性防水涂料進行表面涂覆，而且其基材與面漆粘合緊密。實施例3：分別按照表5配比有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料，具體制備方法為：(1)以質(zhì)量份數(shù)計，取100份不飽和樹脂、固化劑2份、1份促進劑加入反應釜內(nèi)，混合均勻，得到樹脂膠液；(2)以質(zhì)量份數(shù)計，取12份有機空心微球、40份無機空心微球加入真空攪拌機中，混合均勻；(3)將上述步驟1中得到的樹脂膠液以及步驟2中得到混合空心微球加入真空攪拌機中，真空攪拌，攪拌速度25r/min，攪拌時間40min，混合均勻；(4)將上述步驟3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常溫下真空脫泡；(5)將上述步驟4得到的物料澆注到各種模具中，按常溫固化成型。表5海洋深水管道用輕質(zhì)保溫隔熱材料重量份組分環(huán)氧乙烯基樹脂固化劑引發(fā)劑有機空心微球無機空心微球?qū)嵤├?100211540在表5中：固化劑選用過氧化甲乙酮；促進劑選用環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷；有機空心微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球，選用的粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3；所述無機空心微球為空心玻璃微球，該中空玻璃微球選用的粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3。對實施例3成型的材料進行性能檢測，抗壓強度試件尺寸為50×50×50mm，吸水率試件尺寸為100×100×100mm，試驗條件為靜水壓20MPa，保壓24h。表6實施例3的相關性能由表6中可以看出，本發(fā)明涉及的有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料密度較低，密度為0.41g/cm3，耐壓強度為30MPa，能夠適用于2000m以上水深的海洋環(huán)境，特別是在等靜水壓20MPa下，保壓24h吸水率小于1％。該有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料固化成型后仍可進行鋸、刨、磨、鑲嵌等機械加工及相關后續(xù)加工處理。并可選用多種柔性防水涂料進行表面涂覆，而且其基材與面漆粘合緊密。本發(fā)明有機/無機空心微球復配制備深水浮力材料，其中有機空心玻璃微珠與無機空心微珠低速攪拌混合法。本實施例中未進行說明的內(nèi)容為現(xiàn)有技術，故不再詳細贅述。本發(fā)明有機/無機空心微球復配制備的深水浮力材料的優(yōu)點：材料配方靈活，可以根據(jù)產(chǎn)品使用水深在配方范圍內(nèi)調(diào)整各組分用量，達到與使用深度匹配的輕質(zhì)材料；通過有空心微球和無機空心微球復配，極大地降低了浮力材料的密度，同時具有較高強度；密度為0.40至0.45g/cm3，耐壓強度30至35MPa，符合深海通用型材料要求，質(zhì)量優(yōu)異，且該成型方法對設備要求較低，成型工藝簡單，成本低。本發(fā)明所述的不飽和樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂，具有粘度低、密度低、固化后強度高的特性。本發(fā)明使用的有機空心微球粒徑均勻、耐壓強度高，同基體樹脂界面結(jié)合力高。本發(fā)明使用的無機微球空心玻璃微球粒徑均勻、漂浮率較高，耐壓性能良好。本發(fā)明使用的固化劑選用常溫固化型固化劑，可以有效保護有機空心微球的機械性能，確保浮力材料質(zhì)量。使用的促進劑為鈷鹽類，能夠有效的控制反應時間，有效的控制物料混合均勻。所述有機空心微球為中空環(huán)氧樹脂微球和/或聚乙烯空心微球，選用的粒徑為20μm，密度為0.15g/cm3；所述無機空心微球為中空玻璃微球，該中空玻璃微球選用粒徑為80μm，密度為0.3g/cm3。依照復配原理，實現(xiàn)最緊密堆積，增加微球量，降低體系密度，保證材料質(zhì)量。本發(fā)明將有機空心微球、無機空心微球和不飽和樹脂合理配合、有機結(jié)合并按照科學的固化成型工藝進行制備，因此制備出的深水浮力材料具有輕質(zhì)、高強和致密性好的性能特點，且制備方法簡單高效，便于操作。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。