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。     

固体浮力材料的制备工艺及性能

以深海固体浮力材料的完全国产化为目标,利用中科雅丽科技有限公司生产的牌号为H25HS的空心玻璃微珠(HGMs)为核心原材料,采用自主研发的浇注成型、模压成型、带压固化成型、真空捣打成型和等静压成型方法分别制备了HGMs体积分数为60%～75%的环氧树脂(EP)/HGMs复合材料,并对其密度、抗压强度和耐水静压性能进行了综合测试和对比分析。研究结果表明,H25HS体积分数在68%以下时,适合的成型方法是浇注成型,可以获得安全使用深度大于6 000 m,密度不大于0.58 g/cm³的固体浮力材料;H25HS体积分数为68%～70%时,真空捣打成型和等静压成型方法最优,能够获得安全使用深度为2 000～4 000 m,密度0.48～0.52 g/cm³的固体浮力材料。     

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。     

深海固体浮力材料挤出成型工艺及性能

借鉴陶瓷坯体挤出成型工艺,提出了固体浮力材料挤出成型方法,优化了固体浮力材料挤出成型工艺参数.以环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料,采用挤出成型自由固化方法制备高HGMS含量的固体浮力材料,并对其性能进行了研究.结果 表明:挤出成型自由固化方法适用于HGMS体积分数为66％～68％固体浮力材料的制备.工...     

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。     

轻质填料种类对固体浮力材料性能的影响

以环氧树脂、复合固化剂与轻质填料为主要原料制备固体浮力材料。研究了轻质填料种类对材料密度、抗压强度、吸水性和冲击断面微观形貌的影响。结果表明:综合考虑不同种类轻质填料对材料密度和抗压强度的影响,可膨胀微球发泡剂WS606的综合性能良好,复合轻质填料中少量WS606的掺杂有利于减少空心玻璃微珠(HGB)加入量,且对样品性能无明显负面影响;AC发泡剂CCR-20对材料抗压强度的负面影响较大,但对材料密度的降低作用明显;以10%HGB-S15+3%WS606作为复合轻质填料制得的样品具有相对较低的密度和相对较高的抗压强度,分别为0.42g·cm~(-3)和14.06 MPa。     

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%。     

高强度浮力材料的研制

以高强度液态不饱和聚酯树脂(UPR)为基体,经表面活化处理的空心玻璃微珠为填充剂,经混合、浇注、固化,制得高强度深海浮力材料。介绍了降低浮力材料密度的途径,研究了浮力材料密度与抗静水外压、浮力材料密度与空心微珠填充量的关系以及浮力材料结构对性能的影响。结果表明:空心微珠的填充量越高,浮力材料的密度越低,同时也会降低浮力材料的抗静水外压强度;采用同种空心微珠制备的浮力材料,其密度越高,抗静水外压强度越好;通过对空心微珠的表面活化处理,可以提高浮力材料的抗静水外压强度。     

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。     

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。     

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。     

6000米用高强度低密度固体浮力材料的制备及性能研究

选用双酚A型环氧树脂和酸酐固化剂,采用真空法制备了低密度、高强度的空心玻璃微珠/环氧树脂固体浮力材料。通过密度测试、耐全方位静水压测试和压缩性能测试等手段对浮力材料进行了表征。结果表明,制备的浮力材料密度为(0. 58±0. 02) g/cm3,66MPa、24h全方位静水压下的吸水率小于0. 4%,平均压缩强度大于69. 93MPa,完全达到使用要求。     

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℃.     

深潜用固体浮力材料的研究进展

简要介绍了化学泡沫复合材料、微球复合泡沫材料和轻质复合材料三种固体浮力材料及国内外固体浮力材料的技术发展概况。化学泡沫材料由于压缩强度低,应用受到限制;轻质复合材料由于随着浮力材料制备技术的进步,已逐渐被微球复合材料取代;微球复合材料由于填充刚性的空心微球,可以应用于水深超过4000 m或环境较为恶劣的情况。     

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。     

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料.采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3.结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm.     

全材料聚丁烯-1的性能及应用

聚丁烯-1(PB-1)具有突出的耐热抗蠕变性、优异的韧性、耐环境应力开裂性、耐磨性、耐燃性和优良的可加工性、环保性等,特别适合于制备管材,具有较好的消费需求。研究开发聚丁烯-1系列材料具有重要研究和应用前景。     

聚氨酯弹性体在固体浮力材料上的应用

固体浮力材料是一种低密度、高强度多孔结构材料。将聚氨酯弹性体喷涂在材料表面作为阻水层使用,能有效降低材料吸水率和体积变形率,对提高固体浮力材料水下使用安全性和可靠性具有重要意义。     

深海装备用环氧基复合浮力材料综述

环氧复合泡沫材料(ESF)具有密度低、压缩强度高、吸水率低等优点,广泛应用于海洋探测系统、深海潜水设备、海洋石油勘探等深海勘探设备中。对ESF的研究背景和国内外的研究现状、应用、ESF分类及影响因素、产品性能、存在的问题及发展趋势进行了综述,旨在为环氧浮力材料在深海的应用和发展提供参考。