本發(fā)明涉及化工新材料，尤其涉及一種基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、在深海探測與開發(fā)領(lǐng)域，遙控潛水器(rov)、自主式水下航行器(auv)等設(shè)備面臨復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境，需同時滿足浮力支撐、抗沖擊和減振降噪三大核心需求。傳統(tǒng)單一樹脂基浮力材料(如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯)雖能提供基礎(chǔ)浮力和抗壓強度，但其損耗因子(tanδ≤0.1)極低，無法有效耗散機械振動能量。當(dāng)設(shè)備遭遇水流沖擊(頻率10～1000hz)或自身機械振動時，易引發(fā)結(jié)構(gòu)共振，導(dǎo)致傳感器精度下降、連接部件疲勞斷裂，甚至造成設(shè)備失效。阻尼性能的核心價值在于通過材料內(nèi)部的黏彈性耗散機制，將振動能量轉(zhuǎn)化為熱能。
2、如公開專利cn118994890a披露了一種高阻尼固體浮力材料及其制備方法，采取了以聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯共混聚合物作為基體，空心玻璃微珠作為輕質(zhì)耐壓填料的技術(shù)路線，制備的高阻尼固體浮力材料密度0.7g/cm3，耐壓強度90mpa，25℃下阻尼系數(shù)為0.12。采用真空澆鑄工藝制備的固體浮力材料具有阻尼性能，但工藝相對復(fù)雜，密度偏大，提供有效浮力有限。
3、公開專利號cn114806086a披露了一種基于動態(tài)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的阻尼固體浮力材料及其制備方法，以阻尼型毫米級小球、重氮化改性空心玻璃微珠為填料，環(huán)氧樹脂為基體樹脂，真空灌注成型工藝制備的阻尼固體浮力材料，密度為0.4～0.6g/cm3，壓縮強度為20～60mpa，常溫下500hz內(nèi)最低損耗因子為0.1左右。浮力材料的阻尼性能較好，但配方中涉及到阻尼型毫米小球，工藝復(fù)雜，制備成本較高等問題。
4、公開專利cn119570200a披露了一種阻尼固體浮力材料及其制備方法，通過對微米級的空心玻璃微珠表面處理工藝改善與樹脂相容性，利用樹脂與微珠間的緩沖涂層提高阻尼性能，制備的固體浮力材料密度0.488g/cm3，壓縮強度31.1mpa，阻尼損耗因子0.10，由于沒有從樹脂體系本質(zhì)上提高阻尼性能，因此阻尼損耗因子相對較低。
5、此外，公開專利cn103709606a披露了一種高強度固體浮力材料，其采用環(huán)氧樹脂+液體聚硫橡膠+空心玻璃微珠的組合，環(huán)氧樹脂采用常規(guī)環(huán)氧樹脂(e44/e51)，固化劑采用傳統(tǒng)的順丁烯二酸酐，所采用的聚硫橡膠僅作增韌劑，未與樹脂發(fā)生化學(xué)交聯(lián)。且在制備工藝方面，其僅采用物理共混，未形成互穿網(wǎng)絡(luò)，無法解決現(xiàn)有浮力材料高強-高阻尼矛盾的問題，也并未涉及深海設(shè)備所需的振動阻尼與寬溫域穩(wěn)定性。
6、綜上，現(xiàn)在公開技術(shù)中用于提高固體浮力材料阻尼性能的方式主要是通過聚氨酯樹脂或部分添加空心玻璃微珠來實現(xiàn)，聚氨酯有柔性鏈段具有很好阻尼性能，但耐海水性差，尤其在深海環(huán)境下長期使用存在吸水率高、剛性不足等問題。因此，開發(fā)一種高強度高阻尼特性的固體浮力材料十分重要，目前相關(guān)專利均未報道采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂與液體聚硫橡膠基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料及其制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有固體浮力材料所存在的上述技術(shù)缺陷，提出一種基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料及其制備方法。
2、本發(fā)明通過優(yōu)化配方設(shè)計，樹脂基體采用環(huán)氧乙烯基酯樹脂和液體聚硫橡膠，輕質(zhì)填料采用了改性玻璃微珠和微米級有機空心微珠，配合助劑，采用真空振動澆鑄成型工藝制備高強度高阻尼固體浮力材料。
3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
4、本發(fā)明的第一個方面是提供一種基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料，包括以下重量份數(shù)的原料：
5、
6、
7、優(yōu)選地，所述的高強度高阻尼固體浮力材料，包括以下重量份數(shù)的原料：
8、
9、優(yōu)選地，所述液體聚硫橡膠采用液體聚硫橡膠jly-21；所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂為雙酚f環(huán)氧乙烯基酯樹脂，分子量mn為1200～1500。
10、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑采用kh570，所述分散劑采用byk-w908，所述消泡劑采用byk057。
11、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑采用異丙苯過氧化氫，所述促進(jìn)劑采用n,n-二甲基芐胺。
12、優(yōu)選地，所述改性空心玻璃微珠密度范圍0.125～0.380g/cm3，其改性方法是將空心玻璃微珠加入2％的偶聯(lián)劑kh570溶液中，60℃反應(yīng)2h，90℃干燥4h即可。
13、優(yōu)選地，所述微米級有機空心微珠密度范圍0.020～0.030g/cm3，直徑為30～60μm。
14、本發(fā)明的第二個方面是提供一種如上述所述的基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料的制備方法，包括如下步驟：
15、s1、稱取定量的環(huán)氧乙烯基酯樹脂、液體聚硫橡膠jly-21、偶聯(lián)劑kh570、分散劑byk-w908、消泡劑byk057和促進(jìn)劑n,n-二甲基芐胺加入真空捏合機中捏合；
16、s2、將定量的改性空心玻璃微珠和微米級有機空心微珠加入捏合機中，真空度≤-0.09mpa捏合10min；
17、s3、待輕質(zhì)填料份數(shù)均勻后，將引發(fā)劑異丙苯過氧化氫加入捏合機中，真空度≤-0.09mpa捏合5min；
18、s4、捏合均勻后，解除真空，將混合物料倒入模具中，放入真空振動脫泡機中，邊振動邊脫泡10min，解除真空后繼續(xù)振動5min；
19、s5、將振動脫泡好的混合物料放置水平臺中，常溫固化，24h后可以脫模，然后放入80℃烘箱后固化12h，即得。
20、優(yōu)選地，步驟s1中，所述真空捏合機的真空度均≤-0.09mpa，捏合時間為5min。
21、優(yōu)選地，步驟s4中，所述烘干溫度為80℃，固化時間為12h。
22、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
23、本發(fā)明提供的基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料及其制備方法，通過剛?cè)峄ゴ┚W(wǎng)絡(luò)+空心微珠多重阻尼設(shè)計，突破了傳統(tǒng)浮力材料阻尼性能不足的瓶頸，在低密度(≤0.4g/cm3)下實現(xiàn)了高抗壓強度(≥25mpa)和寬溫域高阻尼(tanδ≥0.2)的性能耦合；且所采用的真空振動澆鑄工藝有效解決了微珠分散和界面結(jié)合難題，實現(xiàn)了工藝簡單、能耗低、成本低的優(yōu)勢。
1.一種基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，所述環(huán)氧乙烯基酯樹脂為雙酚f環(huán)氧乙烯基酯樹脂，分子量mn為1200～1500。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑采用kh570，所述分散劑采用byk-w908，所述消泡劑采用byk057。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，所述引發(fā)劑采用異丙苯過氧化氫，所述促進(jìn)劑采用n,n-二甲基芐胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，所述改性空心玻璃微珠密度范圍0.125～0.380g/cm3，其改性方法是將空心玻璃微珠加入2％的偶聯(lián)劑溶液中，60℃反應(yīng)2h，90℃干燥4h即可。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強度高阻尼固體浮力材料，其特征在于，所述微米級有機空心微珠密度范圍0.020～0.030g/cm3，直徑為30～60μm。
8.一種如權(quán)利要求1至7任一項所述的基于互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高強度高阻尼固體浮力材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述真空捏合機的真空度均≤-0.09mpa，捏合時間為5min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述烘干溫度為80℃，固化時間為12h。