CN112961416A

CN112961416A - 一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112961416A
Application number: CN202110278961.9A
Authority: CN
Inventors: 王利; 蔺存国; 张金伟; 孙智勇; 郑纪勇; 隋永强
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-06-15

Abstract

本发明属于海洋工程防护技术领域，涉及一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法，深海器件包覆耐压材料由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成，深海器件包覆耐压材料制备方法的工艺过程为：称量双酚A型环氧树脂E51、聚酰胺树脂和端胺基液体丁腈橡胶混合并搅拌均匀，倒入模具，置于真空室，抽气去除气泡，取出模具，置于室温下固化，得到由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成的深海器件包覆耐压材料；基于环氧聚合物良好的粘结密封性能、橡胶材料较高的泊松比和柔性特征，设计制备橡胶改性环氧深海器件包覆耐压材料及其制备方法，并使深海器件包覆耐压材料具有深海耐压和粘结密封性能，为海洋勘探深潜设备的耐压设计提供技术支撑。

Description

一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法

技术领域：

本发明属于海洋工程防护技术领域，涉及一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法，具体为橡胶改性环氧树脂深海器件包覆耐压材料，具有显著的经济效益和行业发展推动作用。

背景技术：

海洋是世界持续发展的资源宝库，蕴藏着极为丰富的能源与矿产资源，国际海洋生物普查计划公布了约2.5万种海洋生物信息，科学家们估计，未知的海洋生物最少还有约210万种。海洋勘探是探寻海洋资源的重要手段，目前面临的主要问题之一便是勘探深潜设备及器件的耐压保护，传统的保护腔为承受巨大压力需要极厚的壳体且腔体连接处密封等代价高昂，这成为深潜器的主要障碍之一，同时硬体结构需保证降落游动过程中受力均匀即承受碰撞等能力较弱。研究表明，有机硅弹性体橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等软材料的泊松比趋于0.5，起包覆作用时不易发生损坏，并在一定程度上具有耐压保护作用。发明专利CN201811418653.6公开了一种包裹防护深海电子元器件的深海软体浮力材料的制备及方法，本发明通过向dragon skin A液与B液中分别添加聚四氟乙烯粉末及少于dragon skin体积的0.46克每立方厘米的玻璃微珠后均匀搅拌混合后倒入模具多次循环抽真空-加压步骤后烘干放置得到深海软体浮力材料，并将所得的深海软体浮力材料用于灌注电子元器件，该深海软体浮力材料包裹防护处理的深海电子元器件具有适用于深海的绝缘耐压性能。

CN201510380951.0公开了一种耐压聚丙烯保温材料及其制备方法和应用，采用聚丙烯树脂作为聚合物基体，通过填充空心玻璃微球和气相二氧化硅制备得到耐压聚丙烯保温材料，其中的气相二氧化硅能够利用其多孔结构来提升空心玻璃微球的填充效率，制备得到耐压聚丙烯保温材料较单一填充空心玻璃微球的保温材料以及传统聚氨酯材料的导热系数更低，且耐压强度更高。发明专利CN201610863424.X公开了一种深海耐压的聚合物固态锂离子动力电池，用于深海水下工程装备和水下科***进行大功率能源供给，包括硅胶囊袋的电池结构，电池外壳，单离子导体复合硅酯类耐压隔膜，三维不锈钢集流体，采用高低分子量相结合的方式做电解质。电池隔膜采用单离子导体复合锂盐和小分子量的硅酯类聚合物，将锂盐固定与隔膜和极片之间，通过单离子导体和硅酯类聚合物，实现无间隙界面接触，保证耐压和电导率。电池外壳使用高弹性模量的硅胶和聚丙烯-芳纶纤维复合，使之具有密封和耐压效果。上述专利或现有技术中的有机硅材料虽然具有良好的柔性特征，但其强度较低，通常仅有0.5-1.0MPa，与器件的粘结性能较差，易剥离变形；聚丙烯材料同样粘结性能较差且硬度较高。因此，研发设计一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法，为海洋勘探深潜设备的耐压设计提供技术支撑，用于深海环境关键零部件的包覆密封与耐压。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种深海器件包覆耐压材料及其制备方法，基于环氧聚合物良好的粘结密封性能、橡胶材料较高的泊松比和柔性特征，获取具有深海耐压和粘结密封性能的橡胶改性环氧深海器件包覆耐压材料。

为了实现上述目的，本发明涉及的深海器件包覆耐压材料由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成。

本发明涉及的环氧树脂包括通用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯环氧树脂。

本发明涉及的胺基液体橡胶的骨架结构包括遥爪型氨基液体橡胶和非遥爪型氨基液体橡胶，种类包括聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶。

本发明涉及的胺类交联剂包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺、聚醚二胺和聚酰胺。

本发明涉及的环氧树脂的环氧值与胺基液体橡胶和聚酰胺交联剂总胺值之比为0.8-1.2。

本发明涉及的深海器件包覆耐压材料可以使用甲苯或二甲苯为稀释剂，并不是必须组成，用于调整流动性，稀释剂的质量分数占环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂的总质量的0-20％。

本发明与现有技术相比，基于环氧聚合物良好的粘结密封性能、橡胶材料较高的泊松比和柔性特征，设计制备橡胶改性环氧深海器件包覆耐压材料及其制备方法，并使深海器件包覆耐压材料具有深海耐压和粘结密封性能，为海洋勘探深潜设备的耐压设计提供技术支撑，用于深海环境关键零部件的包覆密封与耐压，具有显著的经济效益和行业发展推动作用。

附图说明：

图1为本发明实施例3涉及的深海器件包覆耐压材料的耐压测试结果示意图。

具体实施方式：

下面通过实施实例并结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

本实施例涉及的深海器件包覆耐压材料制备方法的工艺过程为：分别称量38.0g双酚A型环氧树脂E51、8.1g聚酰胺树脂和100.0g端胺基液体丁腈橡胶混合并搅拌均匀，倒入模具，置于真空室，抽气去除气泡，取出模具，置于室温下固化48小时，得到由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成的深海器件包覆耐压材料；其中，双酚A型环氧树脂E51的环氧值与聚酰胺树脂和端胺基液体丁腈橡胶的胺基值比为1。

实施例2：

本实施例涉及的深海器件包覆耐压材料的材料力学性能测量，利用邵氏D硬度计测定硬度，利用材料综合性能测试仪测定拉伸强度和弹性模量，通过重量和体积计算密度，结果显示：深海器件包覆耐压材料的邵氏D硬度为41，拉伸强度为9.8MPa，弹性模量为54.2MPa，平均密度为1.01g/cm³。

实施例3：

本实施例涉及的深海器件包覆耐压材料的耐压性能评价，将深海器件包覆耐压材料放入模拟深海压力试验装置测试腔，打压至50MPa，保压6小时，泻压至常压后取出深海器件包覆耐压材料，观察和测试耐压性能变化情况，结果如图1所示：整体完整，无显著破损，拉伸强度平均值为9.7MPa，弹性模量平均值为52.9MPa，材料邵氏D硬度与密度无显著变化。

Claims

1.一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成。

2.根据权利要求1所述的一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，环氧树脂包括通用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，胺基液体橡胶的骨架结构包括遥爪型氨基液体橡胶和非遥爪型氨基液体橡胶，种类包括聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，胺类交联剂包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺、聚醚二胺和聚酰胺。

5.根据权利要求1所述的一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，环氧树脂的环氧值与胺基液体橡胶和聚酰胺交联剂总胺值之比为0.8-1.2。

6.根据权利要求1或5所述的一种深海器件包覆耐压材料，其特征在于，使用甲苯或二甲苯为稀释剂，稀释剂并不是必须组成，用于调整流动性，稀释剂的质量分数占环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂的总质量的0-20％。

7.一种深海器件包覆耐压材料制备方法，其特征在于，工艺过程为：分别称量38.0g双酚A型环氧树脂E51、8.1g聚酰胺树脂和100.0g端胺基液体丁腈橡胶混合并搅拌均匀，倒入模具，置于真空室，抽气去除气泡，取出模具，置于室温下固化48小时，得到由环氧树脂、胺基液体橡胶和胺类交联剂组成的深海器件包覆耐压材料。

8.根据权利要求1所述的深海器件包覆耐压材料制备方法，其特征在于，双酚A型环氧树脂E51的环氧值与聚酰胺树脂和端胺基液体丁腈橡胶的胺基值比为1。