全海深浮力材料性能分析

由环氧树脂、甲基四氢苯酐和KH550处理的空心玻璃微珠制得浮力材料,采用全海深环境模拟装置,参考美国军用标准MIL-S-24154A,研究了110 MPa全方位静水压下浮力材料的密度对其吸水性的影响,并对静水压测试前后浮力材料的力学性能作了测试。结果表明,随着浮力材料密度的降低,其吸水率升高。测试前后材料的压缩强度和弹性模量未发生明显变化。同一静水压下,表面喷涂聚脲弹性体的浮力材料吸水率更低。极限破坏压力试验表明,142 MPa的静水压下浮力材料完整无破损,能够满足全海深环境的应用要求。     

深海环境下浮力材料的力学性能研究

浮力材料凭借其优异的机械性能和低密度,在深海装备、航空航天及生活用品中的应用越来越广泛。将空心玻璃微珠填充环氧树脂基体中采用模压的方法制备了三种密度浮力材料,对产品全方位静水压(12.5MPa)作用后的力学性能、尺寸稳定性、吸水率等进行了测试。结果表明,浮力材料经过全方位静水压作用后,压缩性能基本没有变化,剪切强度保留率在95%以上,拉伸强度和冲击强度都有所提高,尺寸稳定性好,吸水率随着静水压作用时间的延长先快速升高后趋于稳定。     

环氧树脂/空心玻璃微珠复合浮力材料制备及性能

采用硅烷偶联剂KH–550改性空心玻璃微珠(S38HS),并通过旋转脱泡–浇注–模压成型法制备了环氧树脂/空心玻璃微珠复合浮力材料。研究了空心玻璃微珠表面处理、体积分数对复合浮力材料压缩强度和密度的影响。结果表明,表面处理有利于改善环氧树脂和空心玻璃微珠之间的界面,从而提高复合浮力材料的压缩强度。添加高体积分数的空心玻璃微珠有利于降低复合浮力材料的密度,而材料的压缩强度随着空心玻璃微珠体积分数的增加而降低,应该综合考虑空心玻璃微微珠的含量,以获取所需的密度和压缩强度。当空心玻璃微珠体积分数为60%时,复合浮力材料的压缩强度和密度分别为61.41 MPa和0.66 g/cm³。     

碳纳米管增强固体浮力材料性能研究

采用超声分散和模具浇注成型法制备环氧树脂/多壁碳纳米管/空心玻璃微珠固体浮力材料。研究了碳纳米管用量对固体浮力材料密度、压缩性能及吸水性的影响。结果表明:当空心玻璃微珠体积分数为60%时,随着碳纳米管用量的增加,复合材料的压缩强度先提高后降低;当碳纳米管用量为0.1%时,复合材料的压缩强度最高(44.03 MPa),密度为0.572 g/cm3,吸水率低于1.0%;随着碳纳米管用量的增加,固体浮力材料的压缩强度和密度降低,吸水率提高。     

三相轻质复合泡沫浮力材料的制备及性能研究

采用滚球法制备了二氧化硅气凝胶超细粉体(SAR)强化的厘米级轻质环氧树脂空心球(SAR-EHS),利用真空搅拌-模压成型法将SAR-EHS、空心玻璃微珠(HGMS)与环氧树脂(EP)复合制备了EP/SAR-EHS/HGMS三相复合轻质浮力材料,并对其密度、压缩强度以及微观结构等性能进行了表征。结果表明:SAR-EHS和HGMS能够在EP中混合使用,并使得基体与微球结合更加紧密,极大地减小了浮力材料密度。制备得到的超低密度复合浮力材料的密度≤0.40 g/cm~3,压缩强度为7～15 MPa,适用于深度为700～1 500 m海域内的较大载荷作业。     

EP/HGMS-EHS/HGMS复合浮力材料的制备及性能

通过滚球法制备了空心玻璃微珠(HGMS)增强环氧树脂(EP)空心球(HGMS-EHS),并将其作为轻质填料与EP,HGMS复合,然后再通过模压法制备了EP/HGMS-EHS/HGMS三相复合浮力材料,对其抗压缩强度、密度、微观形貌等性能进行了研究。结果表明:HGMS-EHS可以明显降低三相复合浮力材料的密度,同时使其保持一定的抗压缩强度。当HGMS-EHS密度为0.125 g/cm~3且质量分数为60%时,三相复合浮力材料的密度为0.387 g/cm~3,抗压缩强度为9.3 MPa,适合于930 m海域中工作。     

一种新型三相复合环氧基泡沫材料的制备

采用滚球法制备了玻璃纤维增强环氧树脂空心球(GFR-EHS),并将GFR-EHS与空心玻璃微珠(HGMS)加入到环氧树脂(EP)中制备了EP/GFR-EHS/HGMS三相复合泡沫材料。利用万能试验机、扫描电子显微镜、电子数码扫描仪等对复合泡沫材料的密度、压缩强度、宏观及微观形貌进行了表征。结果表明:HGMS及GFREHS在EP中分散均匀,界面结合紧密,所制得复合泡沫材料的密度为0.51 g/cm3,压缩强度为27.3 MPa,制备的复合泡沫材料可用作深海浮力材料。     

环氧树脂基固体浮力材料的研制及表征

采用空心玻璃微珠填充环氧树脂研制固体浮力材料。间苯二胺 (MPD)、顺丁烯二酸酐 (MA)、二氨基二苯砜(DDS)及 593四种固化剂对比研究表明,MPD和DDS环氧树脂固化体系轴向压缩强度可达 210MPa。γ 氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)偶联剂在无机玻璃微珠与有机环氧树脂的复合过程中,可增加环氧树脂与微珠之间的亲合,电镜照片观察到微珠与环氧树脂间无界面沟隙,粘结界面均匀。空心玻璃微珠质量填充量为 25%时,复合材料密度降低至 0. 61g/cm3,轴向压缩强度仍能保持在 40MPa以上。     

国内空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料研究进展

从提高压缩强度、降低吸水率、降低密度三个方面对国内空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料的研究进展进行综述,并对空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料的未来发展方向进行了展望。     

深海浮力材料的研制

以环氧树脂为基体,选用低分子聚酰胺树脂为固化剂,液体聚硫橡胶为增韧剂,并填充经表面活化处理的空心玻璃微珠,制得高强度、低密度、低吸水率的深海浮力材料。结果表明,随着空心玻璃微珠用量的增加,深海浮力材料的密度、压缩强度和冲击强度均逐渐降低,而吸水率上升。当固化剂TY–203的质量分数为环氧树脂的1/2、增韧剂液体聚硫橡胶的质量分数为10%、改性空心玻璃微珠的质量分数为35%时,制得深海浮力材料的综合性能较好,密度为0.633 g/cm3、压缩强度为45.21 MPa、冲击强度为36.39 J/m、吸水率为0.67%。     

环氧树脂/空心玻璃微珠泡沫材料性能研究

以高强度环氧树脂为基体,表面改性处理的空心玻璃微珠(HGB)为填料,经高温固化制备了环氧树脂/HGB泡沫材料,并研究了HGB类型、HGB含量和固化剂用量对泡沫材料压缩性能的影响。研究发现,随着HGB填充量的增大,泡沫材料的密度和压缩强度均下降。当固化剂与环氧树脂物质的量比为0.85时,泡沫材料的抗压性能最好,压缩强度为40.19 MPa。偶联剂改性HGB可以有效改善HGB和基体树脂的粘合效果。当改性HGB质量分数为80%时,与未改性环氧树脂相比,环氧树脂/改性HGB泡沫材料压缩强度提高了5.0%,吸水率下降40.6%。     

发泡EP固体浮力材料的制备及性能

以环氧树脂E-4221为基体,甲基四氢苯酐(MTHPA)和十二烯基琥珀酸酐(DDSA)为固化剂,偶氮二甲酰胺/二亚硝基五次甲基四胺(ACP-W)、Si—C键非水解型聚醚硅油(GT-693)和纳米SiO₂分别作为发泡剂、稳泡剂和成核剂制备了发泡环氧树脂材料。研究了预固化时间、发泡温度、ACP-W和GT-693添加量对发泡材料性能的影响。结果表明:采用70℃预固化1.5 h,125℃发泡2.0 h的固化发泡制度,在纳米SiO₂、ACP-W、GT-693质量分数分别为1.5%,5.0%,5.0%的条件下所制备材料的密度为0.33 g/cm³,压缩强度为8.01 MPa,满足了800 m深度的固体浮力材料的力学性能要求。     

环氧树脂复合泡沫材料的制备及压缩性能研究

以空心玻璃微珠填充环氧树脂制备高强复合泡沫材料,在选取不同种类室温固化剂的基础上,研究了空心玻璃微珠含量对复合泡沫材料压缩性能的影响。研究表明当空心玻璃微珠质量分数为105%时,复合泡沫材料的比强度达最大值,此时压缩强度为62.91MPa,密度为0.55g/cm3。     

空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料制备及其性能研究

研究了空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料制备工艺、配方设计,并对材料的密度、力学性能、表面改性剂、粒径匹配、热性能、介电性能和微观形貌进行了实验研究.结果表明:空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料密度在0.28～0.8g/cm3之间可调,抗压缩强度达到4.5MPa～120MPa,空心玻璃微珠表面改性剂的加入,明显提高了复合材料的机械性能,在600～9000MHz频率条件下,其介电性能基本不随频率而变化,介电常数为2.01～2.05,介电损耗角正切为2.57×10-3-2.80×10-3,空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料具有较高的使用温度,扫描电镜表明表面改性剂改善玻璃微珠的浸润性,并且验证了空心玻璃微珠级配理论.     

无机非金属固体浮力材料的研制

以偏高岭土、矿渣与钠水玻璃反应生成的地聚物为基体材料,通过填充大量空心玻璃微珠制备了密度低、强度高的无机非金属固体浮力材料,研究了反应体系液固比、矿渣加入量、固化温度及时间对材料密度和抗压强度的影响,并对其吸水性和耐高温性能进行了测试.研究结果表明:当体系液固比为1.5,矿渣加入量为20％,固化温度及时间分别为60℃和24 h时,制得的无机非金属固体浮力材料的综合性能较好,密度和抗压强度分别为0.78 g/cm3和17.0 MPa,且材料具有较低的吸水率及较好的耐高温性能,可达到550℃.     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络半硬泡沫的压缩力学性能

采用同步法制备了聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络(IPN)半硬泡沫。研究了IPN泡沫密度及环氧树脂用量对压缩力学性能的影响。研究表明,在所研究的泡沫密度范围内,压缩模量、屈服强度均与泡沫材料密度成指数关系,并且这种指数关系可以根据数学模型用泡沫材料的相对密度表示,且理论曲线与实验曲线吻合较好。因此,利用该模型可以对泡沫的压缩性能进行预测。IPN泡沫的压缩模量和屈服强度与环氧树脂用量成指数式增长关系,当环氧树脂的质量分数超过20%时压缩模量和屈服强度显著提高。     

空心玻璃微珠种类及加入量对无机非金属固体浮力材料性能的影响

以偏高岭土、钠水玻璃与空心玻璃微珠(HGB)为主要原料制备无机非金属固体浮力材料.研究了四种不同型号HGB对材料密度和抗压强度的影响,以及HGB加入量对材料成型性、密度、孔隙率、抗压强度、吸水性和冲击断面微观形貌的影响,并对材料的耐高温性能进行了测试.研究结果表明:综合考虑不同型号HGB的自身参数及对材料密度和抗压强度的影响,型号为S38HS的微珠效果最佳;随着HGB-S38HS加入量的增加,材料密度和抗压强度逐渐降低,而孔隙率和吸水率逐渐增大;当HGB-S38HS加入量为30％ ～ 35％时,制得的无机非金属固体浮力材料具有相对较低的密度和相对较高的抗压强度,分别为0.82 ～0.90 g/cm3和8.4 ～9.2 MPa,且耐高温性能较好,可达到550℃.     

空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料压缩性能研究

制备了空心玻璃微珠 (HGM )填充环氧树脂复合材料 ,对材料进行了单轴静态压缩实验。研究了HGM的粒径和体积分数 (Vf)对材料压缩性能的影响 ,研究发现 ,Vf增大 ,材料中HGM外部空气泡的含量增大 ;材料的压缩强度和压缩模量可在 5 0～ 10 0MPa和 1.5 0～ 1.80GPa之间调节 ;材料断裂应变较小 ,用扫描电镜观察了其结构形态和破坏形式 ,断裂面与应力方向约成 45°角 ,破坏主要由HGM的破裂引起 ;HGM粒径减小 ,材料压缩强度增大 ;Vf 增大 ,压缩强度减小 ,压缩模量先增大后减小 ,断裂应变减小。用改进Turcsanyi方程对压缩强度进行了模拟计算 ,材料的密度与计算值基本一致     

固体浮力材料的等静压成型工艺及性能

以脂环族环氧树脂为基体，空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料，分别采用真空辅助等静压成型工艺和模压成型工艺制备了固体浮力材料，并对其性能进行了研究。结果表明：相较于模压成型工艺，采用真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料可以有效降低材料密度，提高最大可使用深度。在不断提高HGMS体积分数以得到更低密度深海固体浮力材料时，真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料比模压成型工艺制备的固体浮力材料的最大HGMS体积分数可提高1%,密度降低了4.86%,最大可使用深度提高了50%,可达3 000 m。     

环氧树脂复合泡沫材料的制备研究

以缩水甘油酯环氧树脂(EP)、酸酐固化剂和空心玻璃微珠为主要原料,通过添加一定的活性稀释剂,高温固化制备了EP复合泡沫材料。研究了空心玻璃微珠的表面改性对复合泡沫材料性能的影响。结果表明,复合泡沫材料性能与空心玻璃微珠的表面性能密切相关,当EP/固化剂/稀释剂的质量比为100/120/15、KH-560改性的空心玻璃微珠用量为30份时,所制备的复合泡沫材料密度为0.826 g/cm3,压缩强度达115.8 MPa,比强度为140.2。