專利名稱：深海耐壓可加工浮力材料及其生產方法
技術領域：
本發明涉及水下潛器用固體浮力材料，具體地指一種深海耐壓可加工浮力材料及
其生產方法。
背景技術：
近年來，我國海洋技術快速發展，在海洋勘探、監測等方面取得較大進步，深水高強浮力材料己經成為發展現代深潛技術的重要組成部分。低密度、高強度深水固體浮力材料得到了越來越廣泛的應用，其中尤其以可加工型浮力材料因其可加工性，擁有更寬廣的應用領域。目前國內外研制的高抗壓、低密度浮力材料主要以環氧樹脂為粘結劑，大量填充空心玻璃微珠及添加劑復合成性能優異的輕質浮力材料。中國專利CN200610043524.4介紹了一種以環氧樹脂為基體，填充空心玻璃微珠和/或陶瓷微珠，于捏合機中攪拌均勻后，將混合料放入模具中，壓實，置于壓力固化機中，加壓加溫，固化一定時間制得材料標準模塊，該類材料密度在0.5 g/cm3以下，耐壓12.5Mpa，密度0.6 g/cm3的材料能應用于5800米深水作業，其綜合性能比較優異，但其制作工藝相對復雜，物料混合攪拌后，轉于模具中壓實，再置于壓力固化機中加壓加溫，將氣泡壓縮縮小后固化。中國專利CN200810015375.X介紹了一種聚合物基輕質耐壓浮力材料的制備方法及設備。該方法中將混合攪拌均勻的物料轉入一個特殊能持續調節壓力的容器中，該容器包括金屬殼層、壓力調節層、施壓金屬蓋、緊固螺桿、定位螺桿、隔離層、進料口、空氣出口等，通過給固化中物料一個持續的壓力，并預`留一個空氣出口，使得混在物料中的氣泡被持續擠壓出物料以外。以上方法中物料脫泡需要高溫高壓條件，或特殊復雜的模具及脫模裝置，其工藝均較復雜，生產成本高、效率較低，受到較大限制。中國專利101985528A公開了一種深海耐壓可加工浮力材料及其生產方法，公為開日為2011 - 03 - 16，公開了浮力材料組份乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂中一種或兩種、固化劑、促進劑、增韌改性劑、分散劑、稀釋劑、偶聯劑和空心微珠，生產步驟為:混合攪料一真空攪拌脫泡一出料一固化與脫模，雖然達到了一定的技術效果，但在工藝上末達到最佳。
發明內容
本發明的目的就是要提供一種深海耐壓可加工浮力材料，該浮力材料具有密度低、耐壓強度高、吸水率極低以及具有可加工性等特點，可用于50(Γ7000米深海領域潛器的制造。本發明的另一個提供一種工藝簡單，成本低廉的加工方法。本發明還提供一種用于深海耐壓可加工浮力材料加工的真空震動機為實現上述目的，本發明所設計的深海耐壓可加工浮力材料，其組份包括加工步驟:1)混合攪料:按所設計的重量份組分配置物料，將物料加入真空捏合機，攪拌均勻；
2)真空攪拌脫泡:混合攪拌后，將真空捏合機密封蓋住抽真空，繼續攪拌物料；
3)出料:將真空攪拌脫泡后的物料轉入模具中定型；
4)脫模:待物料徹底固化后脫模；
其中3)步驟中所述模具中定型中的物料還包括真空震動脫泡。真空震動脫泡就是將模具連同物料一起放入真空震動機中進行真空震動脫除氣泡，真空度達99%以上后保持I 3min。組份包括乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂中一種或兩種、引發劑、促進劑、分散齊U、稀釋劑、偶聯劑和空心微珠；其中重量組分為:
乙稀基酷樹脂和不飽和聚酷樹脂中一種或兩種 100 引發劑3
促進劑I
分散劑0.5
稀釋劑5
偶聯劑2
空心微珠5 150。 引發劑優選分子量在15(Γ500的有機過氧化合物。促進劑優選環烷酸鈷溶液。分散劑優選為分子量在30(Γ2000范圍的不飽和多元羧酯聚合物與有機硅氧烷共聚物的混合物。偶聯劑優先選Y-環氧丙氧基三甲氧基硅烷。稀釋劑優選為苯乙烯。空心微珠選用玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一種或幾種?？招奈⒅榈牧娇刂圃?5 150um范圍，耐壓強度控制在0.5^70MPa范圍，堆積密度控制在在 0.02 0.5 g/cm3 范圍。一種深海耐壓可加工浮力材料的加工方法，包括步驟:
O混合攪料:按所設計的重量份組分配置物料，將物料加入真空捏合機，攪拌均勻；
2)真空攪拌脫泡:混合攪拌后，將真空捏合機密封蓋住抽真空，繼續攪拌物料；
3)出料:將真空攪拌脫泡后的物料轉入模具中定型；
4)脫模:待物料徹底固化后脫模；
其中3)步驟中所述模具中定型中的物料還包括真空震動脫泡。真空震動脫泡就是將模具連同物料一起放入真空震動機中進行真空震動脫除氣泡，真空度達99%以上后保持I 3min。一種用于制備深海耐壓可加工浮力材料的真空震動機，包括由金屬或其它剛性材料外殼組成外殼腔體，外殼腔體設有用于放入或拿出浮力材料的活動門，夕卜殼腔體有用于連接于直空泵并用于抽真空的抽氣管、顯示真空度的真空表及用于進氣的進氣閥門，腔體內部設有用于震動浮力材料的震動裝置。震動裝置為電磁震動設備，該設備有用于放置浮力材料的金屬平板。活動門通過鉸鏈連接于外殼腔體，活動門設有在關閉時將所述的活動門與腔體開口處面壓緊的螺栓，活動門處周圈貼有一層可壓縮橡膠密封帶。本發明的浮力材料生產方法中脫泡機理和操作步驟及參數限定原因如下:在具有流動性體系中存在氣泡時，氣泡表面存在表面張力，導致氣泡難以破裂，且由于氣泡相對密度比基體小得多，還會受到向上浮力，同時基體體系與氣泡接觸面存在摩擦力，當體系黏度越小時，氣泡表面與基體體系間摩擦力越小，氣泡在浮力作用下就越容易逐步上升浮至表層，所以當材料體黏度越小時，越有利于氣泡上浮，而表層氣泡與空氣相相接，氣泡更容易破裂，而浮力材料為了能達到更低的密度應盡可能加入更多份的中空微珠粉，而微珠粉的加入則會加大材料體系的黏度，所以應合理控制材料體系黏度，在滿足消除氣泡要求條件下能盡可能降低材料密度，經大量試驗，材料體系黏度控制在10000-20000cps為最佳。在10000-20000cps黏度下，氣泡自身在物料中上浮速度非常緩慢，通過加入一定量分散劑，改善物料流動性，可以一定程度減小氣泡與物料之間摩擦力，能加速氣泡上浮速度和氣泡排出，但仍無法完全排出氣泡。在自然大氣環境下,氣泡內空氣壓力為一個大氣壓，約0.1MPa,當物料所處環境壓力降低時，氣泡內部由于壓力大，內外壓力存在差異，為保持平衡，則氣泡會膨脹變大，直至達到平衡，在不考慮氣泡表層表面張力條件下，當環境真空度達到99%時，氣泡外部壓力為內部1%，理想狀態下氣泡需膨脹100倍大才能保證內外壓力平衡，而當氣泡外部壓力為零時，理論上氣泡將會無限擴大直至破裂，實際由于表面張力存在，氣泡不可能擴大那么多倍，但當真空度達到99%以上時，氣泡能數十倍擴大，整個材料體系形成像蜂窩泡沫狀，氣泡全部連接相通并破裂，在震動或攪拌條件下能進一步加速氣泡破裂，且氣泡破裂后在繼續抽真空條件下，氣泡內空氣被排出帶走，待氣泡真空攪拌或真空震動結束后，材料及材料所處環境中幾乎己不存在空氣，將材料恢復到大氣壓環境中時，材料中即便可能殘留少量小粒氣泡，由于其在99%真空度以上條件下時氣泡內氣壓值低于1%大氣壓，當外界氣壓回復到大氣壓條件時，氣泡內部壓力遠遠小于外部壓力，在外部壓力作用下，氣泡將迅速縮小直至內外氣壓保持平衡，即泡內氣壓也將回復到大氣壓水平，氣泡將需要縮小100倍以上，在真空攪拌/震動排氣條件下，即便可能存在少量殘留小粒氣泡，而殘留的小粒氣泡在縮小100倍以上后，其與中空微珠粒徑尺寸己相當，氣泡尺寸小、含量少，對材料性能影響己經可以忽略，己經不會再對材料性能產生影響。物料混合后，通過真空攪拌脫泡后，物料中氣泡己經被消除，在將混合好的物料轉入模具中時，由于物料與模具接觸面浸潤過程可能會形成氣腔，物料轉入模具中也會混入部分氣泡，為將物料中氣泡徹底消除，再將物料連同模具一起轉入真空震動機中進行真空震動脫泡，固化及脫模后即制得浮力材料。本發明通過采用空心微珠填空樹脂制備的可加工浮力材料具有低密度、高強度的特點，實踐證明，該材料還具有吸水率極低的特性，可用于50(Γ7000米深海領域潛器的制造。在工藝上通過真空攪拌和真空震動脫泡技術，采用并不十分復雜的工藝就解決了現有技術中類似材料的氣泡含量大難以脫除的問題。
圖1為真空震動機示意圖1外殼腔體 2活動門3橡膠密封帶4鉸鏈 5螺栓 6震動機7金屬平板
8控制抽真空與震動的開關 9進氣閥 10真空表 11抽氣管(連接真空泵)
下面結合附圖作進一步的說明:
真空震動機包括一個帶有進氣閥9、真空表10和控制抽真空與震動的開關8的外殼腔體1，還包括帶有一個用于放入或拿出浮力材料的并有橡膠密封帶3的活動門2，活動門2和外殼腔體I通過鉸鏈4相連，活動門2的活動端的腔體上用于在關門時固定門的螺栓5，外殼腔體I內還有震動機6和 置于震動機6上的用于放浮力材料的金屬平板7。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的浮力材料及其生產方法作進一步詳細說明。表I列舉本發明的九種不同配方或工藝浮力材料重量份組分比及工藝。表1典型配方實例配方表
權利要求
1.一種深海耐壓可加工浮力材料，其浮力材料的組份包括加工步驟: 1)混合攪料:按所述組份配置物料，將物料加入真空捏合機，攪拌均勻； 2)真空攪拌脫泡:混合攪拌后，將真空捏合機密封蓋住抽真空，繼續攪拌物料； 3)出料:將真空攪拌脫泡后的物料轉入模具中； 4)脫模:待物料徹底固化后脫模； 其特征在于:所述的3)步驟中所述模具中定型中的物料還包括真空震動脫泡。
2.按權利要求1所述的浮力材料，其特征在于:所述的真空震動脫泡就是將模具連同物料一起放入真空震動機中進行真空震動脫除氣泡，真空度達99%以上后保持f3min。
3.按權利要求1或2所述的浮力材料，其特征在于:所述組份包括乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂中一種或兩種、引發劑、促進劑、分散劑、稀釋劑、偶聯劑和空心微珠；其中重量組分為: 乙稀基酷樹脂和不飽和聚酷樹脂中一種或兩種 100 引發劑3促進劑I分散劑0.5稀釋劑5 偶聯劑2空心微珠5 150。
4.按權利要求1或2所述的浮力材料，其特征在于: 所述樹脂基體體系黏度應控制在lOOOcps以下，混合物料粘度應控制在10000-20000cpso
5.按權利要求1或2所述的浮力材料，其特征在于: 所述的引發劑分子量在15(Γ500的有機過氧化合物； 所述的促進劑為環烷酸鈷溶液； 所述的分散劑為分子量在30(Γ2000范圍的不飽和多元羧酯聚合物與有機硅氧烷共聚物的混合物； 所述的偶聯為劑選Y-環氧丙氧基三甲氧基硅烷； 所述的稀釋劑為苯乙烯； 所述的空心微珠為玻璃空心微珠、陶瓷空心微珠或聚合物空心微珠中的一種或幾種；所述的空心微珠的粒徑控制在15 150um范圍，耐壓強度控制在0.5^70MPa范圍，堆積密度控制在在0.02、.5 g/cm3范圍。
6.一種深海耐壓可加工浮力材料的加工方法，包括步驟: O混合攪料:按所設計的重量份組分配置物料，將物料加入真空捏合機，攪拌均勻； 2)真空攪拌脫泡:混合攪拌后，將真空捏合機密封蓋住抽真空，繼續攪拌物料； 3)出料:將真空攪拌脫泡后的物料轉入模具中定型； 4)脫模:待物料徹底固化后脫模； 其特征在于:所述的3)步驟中所述模具中定型中的物料還包括真空震動脫泡。
7.按權利要求7所述的方法，其特征在于:所述的真空震動脫泡就是將模具連同物料一起放入真空震動機中進行真空震動脫除氣泡，真空度達99%以上后保持f3min。
8.一種用于制備深海耐壓可加工浮力材料的真空震動機，包括由金屬或其它剛性材料外殼組成外殼腔體，所述的外殼腔體設有用于放入或取出浮力材料的活動門，所述的外殼腔體有用于連接于直空泵并用于抽真空的抽氣管、顯示真空度的真空表及用于進氣的進氣閥門，其特征在于:所述的腔體內部設有用于震動浮力材料的震動裝置。
9.按權利要求9所述的真空震動機，其特征在于:所述的震動裝置為電磁震動設備，該設備有用于放置浮力材料模具的金屬平板。
10.按權利要求9或10所述的真空震動機,其特征在于:所述活動門通過鉸鏈連接于外殼腔體，所述活動門設有在關閉時將所述的活動門與腔體開口處面壓緊的螺栓，所述的活動門處周圈貼有一層可壓縮橡膠 密封帶。
全文摘要
本發明提供一種深海耐壓可加工浮力材料，其組份包括加工步驟1)混合攪料按所述組份配置物料，將物料加入真空捏合機，攪拌均勻；2)真空攪拌脫泡混合攪拌后，將真空捏合機密封蓋住抽真空，繼續攪拌物料；3)出料將真空攪拌脫泡后的物料轉入模具中定型；4)脫模待物料徹底固化后脫模；其中3)步驟中所述模具中定型中的物料還包括真空震動脫泡。該材料還具有吸水率極低的特性，可用于500~7000米深海領域潛器的制造。在工藝上通過真空攪拌和真空震動脫泡技術，采用并不十分復雜的工藝就解決了現有技術中類似材料的氣泡含量大難以脫除的問題。
文檔編號C08K7/28GK103085191SQ20131006562
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者崔忠杰, 魯程, 李永青 申請人:咸寧海威復合材料制品有限公司