本发明涉及的是一种固体浮力材料的制备方法，本发明也涉及的是一种固体浮力材料的应用方法。
背景技术
深海蕴含着丰富的矿藏和生物资源，深海勘探开发已成为21世纪海洋科技发展的重要前沿和关注的重点。深海海洋开发离不开深海装备，对于深海装备来讲，作为浮力补偿用的高强度环氧基固体浮力材料是最重要的通用性材料之一。浮力材料的耐高压、低密度和低吸水性是目前深海技术的关键。目前传统固体浮力材料制备方法为：基体树脂与轻质填料混合后，倒入模具中，加热固化，在浮力材料固化后脱模，形成浮力块。这种应用方式，固体浮力材料在固化过程中不可避免发生体积收缩，整体尺寸变小，收缩率一般在0.1％～2％之间，影响应用效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可实现固体浮力材料体积膨胀变大的体积可膨胀固体浮力材料的制备方法。本发明的目的还在于提供一种体积可膨胀固体浮力材料的应用方法。
本发明体积可膨胀固体浮力材料的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将环氧树脂、固化剂、催化剂、触变剂、硅烷偶联剂，按照100份：10～80份：1～5份：1～20份：0.5～2份的质量份数比加入高速搅拌釜中，进行高速分散，搅拌均匀；
步骤二：分5～10批次加入轻质填料，使用高速分散机分散，并通过轻质填料种类及用量调整体积膨胀程度；
步骤三：将分散均匀的浇注料倒入真空除泡桶中，打开真空泵，真空除泡桶中真空度达到-0.1mpa，保持5～10min。
步骤四：将步骤三得到的材料置于模具或填充部位，进行加热固化。
本发明的的体积可膨胀固体浮力材料的制备方法还可以包括：
1、所述通过轻质填料种类及用量调整体积膨胀程度具体包括：所述轻质填料选择密度为0.125g/cm3～0.60g/cm3的空心玻璃微球、密度为0.025g/cm3～0.20g/cm3的中空聚合物微球或者其混合物，轻质填料用量在10～100质量份之间。
2、所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、tde-85环氧树脂中的一种或几种。
3、所述固化剂为六氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷中的一种或几种。
4、所述催化剂为dmp-30、dmp-10、二异丙胺、壬胺、巯基乙醇苄基二胺或哌啶中的一种或几种。
5、所述触变剂为炭黑、高岭土、膨润土中的一种或几种。
6、步骤一中还包括活性稀释剂，所述活性稀释剂为2,2’-双环氧乙烷、乙烯基环己烯二氧化物、n-缩水甘油二乙胺中的一种或几种，活性稀释剂质量数为0.5～30份。
本发明中的中空聚合物微球或称之为聚合物中空微球，是一类尺寸在纳米至微米之间的具有特殊结构的功能聚合物填料，其聚合物为空心体，中空部分为气体、可挥发的小分子物质，外层为聚合物壳。由于这类材料具有密度低、比表面积大、稳定性好、表面渗透能力等性能，使它作为低密度添加剂。
采用本发明的体积可膨胀固体浮力材料的制备方法制备的体积可膨胀固体浮力材料的应用方法为：将体积可膨胀固体浮力材料置于模具或填充部位，进行加热固化；所述加热固化为低温固化、中温固化或高温固化中的一种，低温固化条件为：50℃～120℃，1h～48h；中温加热条件为80℃～160℃，1h～48h；高温加热条件为120℃～220℃，1h～48h；加热固化后，待模具自然冷却，脱模取出成型的固体浮力材料。
发明针对传统固体浮力材料应用范围的限制，针对海洋装备或潜器用体积可膨胀固体浮力材料的需求，提供了一种可现场浇注成型在固化过程中体积可膨胀、膨胀程度可控的固体浮力材料的生产方法。制备了一种具体积可膨胀、膨胀程度可控固体浮力材料。此材料在浇注于应用部位后，在加热条件下，固化过程中会发生体积膨胀变大。该方法制备的浮力材料：具有密度可控、吸水率低、可填充传统固体浮力材料无法填充的密闭结构、固化过程中体积膨胀可控，可应用于0～5000米深海潜器等一些结构复杂填充困难的海洋装备制造，而且生产方法简单、成本低廉。
本发明制备的体积可膨胀固体浮力材料，体积膨胀程度取决于有机中空聚合物微球使用种类和用量，以及材料整体固化温度。可实现固体浮力材料体积膨胀变大，膨胀程度可控。这大大扩展了固体浮力材料的应用范围。
中空聚合物微球膨胀机理：中空聚合物微球是以高分子聚合物为壳体，内含液态低沸点可挥发性有机物。其在受热后，高分子聚合物壳体软化，同时其中的低沸点液态有机物受热汽化，高分子聚合物壳体内部压力变大，高分子聚合物壳体膨胀，直到内外压力平衡为止。从体积变化上看，中空聚合物微球可膨胀至原体积的几倍或几十倍。通过物理化学方法，可通过控制聚合物壳体分子量、厚度及内部液态可挥发性有机物种类和用量制备出不同膨胀温度、膨胀体积的中空聚合物微球。
本发明的体积可膨胀固体浮力材料，膨胀体积可控，体积膨胀率在1％～100％。相比传统固体浮力材料固化收缩率0.1％～2％。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
实施例1
称取e51环氧树脂100g，n-氨乙基哌嗪和三亚乙基四胺固化剂10g，n-缩水甘油二乙胺活性稀释剂2g，dmp-10催化剂0.1g，byk-a530消泡剂0.1g，炭黑触变剂0.1g，空心玻璃微珠(3m公司k1)和中空聚合物微球(松本公司f-20)轻质填料5g，于反应釜中混合，高速搅拌20min后，真空脱泡，保持真空度-0.1mpa，脱泡10min后倒入某一次性塑料杯中，加热条件90℃，12h后完全固化，最终体积可膨胀至加热固化前体积的1.5倍。
实施例2
称取tde-85和e44环氧树脂10g，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷和3-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷固化剂6kg，2,2’-双环氧乙烷活性稀释剂1g，dmp-30催化剂0.1g，消泡剂0.1kg，气相二氧化硅触变剂0.1kg，中空聚合物微球(松本公司f-82)4g，于反应釜中混合，高速搅拌20min后，真空脱泡，保持真空度-0.1mpa，脱泡10min后倒入模具中，160℃，加热3h，最终体积可膨胀至加热固化前体积的2倍。
实施例3
称取cydf-170环氧树脂100g，聚醚胺固化剂d400和三亚乙基四胺固化剂50g，n-缩水甘油二乙胺活性稀释剂2g，壬基酚催化剂1g，byk-a530消泡剂0.1g，气象有机膨润土变剂1g，空心玻璃微珠(3m公司xld3000)和中空聚合物微球(松本公司f-78k)轻质填料20g，于反应釜中混合，高速搅拌20min后，真空脱泡，保持真空度-0.1mpa，脱泡10min后倒入某一次性塑料杯中，加热条件120℃，12h后完全固化，最终体积可膨胀至加热固化前体积的3倍。
实施例4
称取st3000氢化双酚a环氧树脂100g，聚醚胺固化剂d2000和甲基四氢苯酐固化剂80g，n-缩水甘油二乙胺活性稀释剂4g，巯基乙醇苄基二胺催化剂1g，byk-a530消泡剂0.1g，高岭土触变剂1g，空心玻璃微珠(中钢马鞍山公司h32)和中空聚合物微球(松本公司f-170)轻质填料20g，于反应釜中混合，高速搅拌20min后，真空脱泡，保持真空度-0.1mpa，脱泡10min后倒入某一次性塑料杯中，加热条件170℃，12h后完全固化，最终体积可膨胀至加热固化前体积的6倍。