一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其组分包括基体树脂、固化剂、促进剂、阻尼型毫米级小球、重氮化改性空心玻璃微珠；其制备方法包括：一、采用空心玻璃微珠和空心玻璃微珠重氮化改性剂制备重氮化改性空心玻璃微珠；二、称取基体树脂、固化剂、促进剂加入搅拌机中，混合均匀并真空脱泡后得到树脂胶液；三、将重氮化改性空心玻璃微珠和阻尼型毫米级小球在搅拌机中混合均匀后加入到已涂脱模剂的钢质模具内；四、将树脂胶液采用真空灌注工艺注入到模具中；五、将注有胶液的钢质模具在烘箱中60℃

A damping solid buoyancy material based on dynamic crosslinking structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于海洋环境用固体浮力材料
，具体的说是一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体浮力材料具有比重小、强度高、水中可承压等特点，常作为海洋开发装备结构用材。国内外目前应用于海洋开发装备中的固体浮力材料，主要由高含量的空心玻璃微珠和环氧树脂混合后经模压加热固化成型，其中环氧树脂为承压主体，中空玻璃微珠用来调节浮力并降低材料整体密度。随着固体浮力材料在海洋开发领域的广泛应用，海洋开发装备在水下复杂地质环境作业时，极易因外部的冲击和碰撞对内部的固体浮力材料造成结构损伤。因此，要求固体浮力材料具备一定的阻尼性能，使其在海洋开发装备作业时可以经受外部冲击和碰撞实现能量的有效耗散从而确保装备水下作业时的结构安全。
[0003]现有的阻尼固体浮力材料多采用含有弹性体阻尼材料的多层复合结构。现有技术中有将聚醚型聚氨酯弹性体作为阻尼涂层，涂覆在浮力材料模块上下表面并敷贴玻璃钢面材后形成夹芯阻尼复合结构。该方法制备的复合结构其阻尼性能来源于层状的聚醚型聚氨酯弹性体，并没有针对浮力材料模块自身的阻尼性能进行改进；还有将填充有弹性体的橡胶阻尼支撑层封装于浮力材料之间，共固化成型后形成高阻尼复合结构。该方法制备的复合结构其阻尼性能来源于内部的橡胶阻尼支撑层及填充的弹性体，浮力材料自身并未进行阻尼性能的相关改进。同时，上述两项专利制备的复合结构其阻尼性能有明显的方向性，即阻尼各向异性，材料在受到其它方向的冲击和碰撞时不会表现出良好的阻尼性能。
[0004]目前涉及阻尼固体浮力材料相关的专利以及论文均未报道采用动态共价交联结构制备各向同性阻尼固体浮力材料的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题，提供了一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料及其制备方法，本专利技术通过配方设计，制备出一种以阻尼型毫米级小球、重氮化改性空心玻璃微珠为填料，环氧树脂为基体树脂，真空灌注成型工艺制备的阻尼固体浮力材料，可应用于水下海洋开发装备的材料。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，包括以下重量份数的组分：100份基体树脂，80
‑
120份固化剂，0
‑
1份促进剂，25
‑
50份阻尼型毫米级小球，50
‑
90份重氮化改性空心玻璃微珠；所述阻尼型毫米级小球为平均粒径为5
‑
25mm的多层空心结构，由内到外分别为玻纤增强树脂层、动态共价交联聚二甲氧基硅烷层、碳纤增强树脂层；所述重氮化改性空心玻璃微珠为空心玻璃微珠经空心玻璃微珠重氮化改性剂改
性后制得。
[0007]进一步的，所述空心玻璃微珠平均粒径为45
‑
60微米、密度为0.15
‑
0.37g/cm3、耐压强度为2
‑
25Mpa。
[0008]进一步的，所述空心玻璃微珠重氮化改性剂为对氨基苯甲酸与亚硝酸丁酯、对氨基苯甲酸与亚硝酸异戊酯两种组合的其中一种。
[0009]进一步的，所述基体树脂为双酚A型环氧树脂，可以采用牌号为E44、E51、E54中的其中一种。
[0010]进一步的，所述固化剂是与环氧树脂配套使用的酸酐类固化剂，所述酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐MeTHPA、甲基纳迪克酸酐MNA、十二烯基丁二酸酐DDSA的其中一种。
[0011]进一步的，所述促进剂是与酸酐类固化剂相配套使用的咪唑类或胺类促进剂，为2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、2
‑
甲基咪唑、DMP
‑
30的其中一种。
[0012]一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、制备重氮化改性空心玻璃微珠，备用；步骤二、称取定量的基体树脂、固化剂、促进剂加入搅拌机中，混合均匀并真空脱泡后得到树脂胶液，备用；步骤三、将步骤一制备的重氮化改性空心玻璃微珠和阻尼型毫米级小球在搅拌机中低速混合均匀后加入到已涂脱模剂的钢质模具内，对模具进行密封后检查模具的气密性，若模具在关闭真空泵10分钟后仍能保持
‑
0.09MPa的压力即为合格；步骤四、将步骤三制备的树脂胶液采用真空灌注工艺注入到模具中，当模具的出料口有树脂胶液均匀渗出时，关闭真空泵，封闭模具上的注料口和出料口；步骤五、将注有胶液的钢质模具在烘箱中60℃
‑
100℃的温度下固化不低于48h，而后脱模得到料坯，备用；步骤六、将步骤五得到的料坯在110℃
‑
130℃的温度下再次固化不低于24h，固化后自然冷却即得到阻尼固体浮力材料产品。
[0013]进一步的，制备重氮化改性空心玻璃微珠的具体方法为：S1、称取定量的空心玻璃微珠加入到装有去离子水的三口烧瓶中，开启搅拌桨并充分机械搅拌确保空心玻璃微珠均匀分散在去离子水中；S2、再向三口烧瓶中加入0.5
‑
1份空心玻璃微珠重氮化改性剂，70℃下继续搅拌并冷凝回流反应16h，待三口烧瓶中的反应物冷却到室温后，在布氏漏斗中用DMF和去离子水洗涤改性后的空心玻璃微珠；S3、将改性后的空心玻璃微珠放入装有去离子水的烧杯中，超声分散30min后抽滤并在60℃的真空干燥箱中干燥48h后得到重氮化改性空心玻璃微珠。
[0014]本专利技术的有益效果在于：（1）在具备较优阻尼性能的前提下，实现了阻尼性能的各向同性；（2）采用阻尼型毫米级小球代替传统的阻尼橡胶球，在降低密度的前提下实现了阻尼性能的不下降；（3）空心玻璃微珠经重氮化改性后，不仅空心玻璃微珠与树脂界面的结合力有所提高，结合力提高带来的摩擦特性还会进一步提高整体的阻尼性能；
（4）、本专利技术制备的阻尼固体浮力材料，密度为0.4
‑
0.6g/cm3，压缩强度为20
‑
60MPa，吸水率不大于1%，常温下500Hz内最低损耗因子为0.1左右。
附图说明
[0015]图1是本专利技术阻尼型毫米级小球的结构示意图；附图标记：1、玻纤增强树脂层；2、动态共价交联聚二甲氧基硅烷层；3、碳纤增强树脂层。
具体实施方式
[0016]一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，包括以下重量份数的组分：100份基体树脂，80
‑
120份固化剂，0
‑
1份促进剂，25
‑
50份阻尼型毫米级小球，50
‑
90份重氮化改性空心玻璃微珠；所述阻尼型毫米级小球为平均粒径为5
‑
25mm的多层空心结构，由内到外分别为玻纤增强树脂层、动态共价交联聚二甲氧基硅烷层、碳纤增强树脂层；所述重氮化改性空心玻璃微珠为空心玻璃微珠经空心玻璃微珠重氮化改性剂改性后制得。
[0017]进一步的，所述空心玻璃微珠平均粒径为45
‑
60微米、密度为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：100份基体树脂，80
‑
120份固化剂，0
‑
1份促进剂，25
‑
50份阻尼型毫米级小球，50
‑
90份重氮化改性空心玻璃微珠；所述阻尼型毫米级小球为平均粒径为5
‑
25mm的多层空心结构，由内到外分别为玻纤增强树脂层、动态共价交联聚二甲氧基硅烷层、碳纤增强树脂层；所述重氮化改性空心玻璃微珠为空心玻璃微珠经空心玻璃微珠重氮化改性剂改性后制得。2.根据权利要求1所述的一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠平均粒径为45
‑
60微米、密度为0.15
‑
0.37g/cm3、耐压强度为2
‑
25Mpa。3.根据权利要求1所述的一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠重氮化改性剂为对氨基苯甲酸与亚硝酸丁酯、对氨基苯甲酸与亚硝酸异戊酯两种组合的其中一种。4.根据权利要求1所述的一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：所述基体树脂为双酚A型环氧树脂，可以采用牌号为E44、E51、E54中的其中一种。5.根据权利要求1所述的一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：所述固化剂是与环氧树脂配套使用的酸酐类固化剂，所述酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐MeTHPA、甲基纳迪克酸酐MNA、十二烯基丁二酸酐DDSA的其中一种。6.根据权利要求1所述的一种基于动态交联结构的阻尼固体浮力材料，其特征在于：所述促进剂是与酸酐类固化剂相配套使用的咪唑类或胺类促进剂，为2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、2
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，徐姗姗，康逢辉，杨东杰，罗琦，白师豪，郑劲东，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：