低表面能固体浮力材料及其制备方法

本发明涉及一种固体浮力材料及其制备方法，特别是一种具有低表面能的固体浮力材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技进步，人类不断刷新能够探测的海洋深度的记录。众所周知，在深海探测中，下潜深度增加，海水压力增大，造成了人和普通设备在无任何防护和辅助的情况下无法直接在深海工作。目前，人类对深海一系列作业工作主要依赖于水下探测作业装备的研究和制造，新型浮力材料的开发则为水下作业装备的开发和应用提供重要支撑，可解决水下作业装备的耐压性、结构稳定性等，提供足够的净浮力。

2、固体浮力材料作为一种复合材料，可长期工作在海洋高压、高腐蚀、变幻莫测的恶劣环境下，根据不同的具体工作场合，在设计和使用时主要关注浮力系数、抗压强度、吸水率、体积弹性模量、耐磨性、耐候性、刚度、机加工性等性能指标要求。而材料的表面能低，则结构稳定，带来更高的抗压强度、更好的自清洁性能、更低的吸水率等。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的之一是提供一种具有低表面能的固体浮力材料，提高材料的抗压强度、自清洁性能，降低吸水率等；本发明的目的之二是提供这种材料的制备方法。

2、技术方案：一种低表面能固体浮力材料，包含按以下质量份配比的各原料：

3、改性聚丙烯树脂40～70份、改性空心玻璃微珠30～60份、聚四氟乙烯微粉3～8份；

4、改性聚丙烯树脂为采用apao改性的聚丙烯，改性空心玻璃微珠为采用偶联剂改性的空心玻璃微珠。

5、进一步的，改性聚丙烯树脂由apao与聚丙烯按质量份5∶95～35∶65配比制成。

6、进一步的，聚丙烯的密度为0.89～0.94g/cm3，熔融指数为5～30g/10min，熔点为140～170℃，拉伸强度为10～25mpa。

7、进一步的，apao为丙烯与乙烯的共聚物。

8、进一步的，改性空心玻璃微珠由偶联剂与空心玻璃微珠按质量份0.5∶99.5～2∶98配比制成。

9、进一步的，空心玻璃微珠的真密度为0.2～0.4g/cm3，d90粒径为70～110μm，耐压强度为500～4000psi。

10、进一步的，偶联剂为硅烷偶联剂。

11、进一步的，偶联剂为kh550、kh560、kh570的其中一种或至少两种混合。

12、进一步的，聚四氟乙烯微粉的d50粒径为10～15μm。

13、一种上述的低表面能固体浮力材料的制备方法，将偶联剂和空心玻璃微珠混合均匀，得到混合料，向双螺杆挤出机中加入聚丙烯，再加入混合料、apao、聚四氟乙烯微粉，熔融挤出，经抽真空、倒模、冷却，制得固体浮力材料；双螺杆挤出机的转速为30～200r/min，挤出温度为150～220℃。

14、有益效果：本发明的优点是：采用了偶联剂改性的空心玻璃微珠，与apao改性的聚丙烯结合力好，极性相对小，加工时与空心玻璃微珠表面润湿性好，显著提高浮力材料的加工性能，聚四氟乙烯微粉的加入进一步降低浮力材料的表面能，提高浮力材料疏水性能得到超疏水浮力材料，水下生物难以在浮力材料表面粘接附着，自清洁效果好，同时由于浮力材料极性很低，降低了浮力材料的吸水率，可长时间浸泡在水中，为浮力材料应用于水下作业装备提供足够的净浮力，并且浮力材料具备良好的韧性。

技术特征：

1.一种低表面能固体浮力材料，其特征在于：包含按以下质量份配比的各原料：

2.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：改性聚丙烯树脂由apao与聚丙烯按质量份5∶95～35∶65配比制成。

3.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：聚丙烯的密度为0.89～0.94g/cm3，熔融指数为5～30g/10min，熔点为140～170℃，拉伸强度为10～25mpa。

4.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：apao为丙烯与乙烯的共聚物。

5.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：改性空心玻璃微珠由偶联剂与空心玻璃微珠按质量份0.5∶99.5～2∶98配比制成。

6.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：空心玻璃微珠的真密度为0.2～0.4g/cm3，d90粒径为70～110μm，耐压强度为500～4000psi。

7.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂。

8.根据权利要求7所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：偶联剂为kh550、kh560、kh570的其中一种或至少两种混合。

9.根据权利要求1所述的低表面能固体浮力材料，其特征在于：聚四氟乙烯微粉的d50粒径为10～15μm。

10.一种权利要求1～9任一所述的低表面能固体浮力材料的制备方法，其特征在于：将偶联剂和空心玻璃微珠混合均匀，得到混合料，向双螺杆挤出机中加入聚丙烯，再加入混合料、apao、聚四氟乙烯微粉，熔融挤出，经抽真空、倒模、冷却，制得固体浮力材料；双螺杆挤出机的转速为30～200r/min，挤出温度为150～220℃。

技术总结本发明公开了一种低表面能固体浮力材料及其制备方法，包含按以下质量份配比的各原料：改性聚丙烯树脂40～70份、改性空心玻璃微珠30～60份、聚四氟乙烯微粉3～8份；改性聚丙烯树脂为采用APAO改性的聚丙烯，改性空心玻璃微珠为采用偶联剂改性的空心玻璃微珠。本发明采用了偶联剂改性的空心玻璃微珠，与APAO改性的聚丙烯结合力好，极性相对小，加工时与空心玻璃微珠表面润湿性好，显著提高浮力材料的加工性能，聚四氟乙烯微粉的加入进一步降低浮力材料的表面能，提高浮力材料疏水性能得到超疏水浮力材料，水下生物难以在浮力材料表面粘接附着，自清洁效果好，同时由于浮力材料极性很低，吸水率低，可长时间浸泡在水中。技术研发人员：叶永林,汤继俊,李东升,李世云,师康康,彭子龙,王心悦受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4