一種耐壓輕質背襯材料及制造方法技術

本發明專利技術公開了一種耐壓輕質背襯材料及制備方法，所述背襯材料包括以下質量份數的各組分：環氧樹脂80?100份、增塑劑8?15份、固化劑5?10份、稀釋劑5?10份、空心玻璃微珠10?30份、陶瓷粉80?100份、氧化鋁粉80?100份、硅烷偶聯劑3?8份。通過合理搭配不同屬性的填料和固化劑，提高材料的耐壓、耐水、隔聲去耦和增大帶寬的特性。所得背襯材料可應用于各類高頻水聲換能器中。

Pressure resistant lightweight backing material and manufacturing method thereof

The invention discloses a pressure-resisting light backing material and a preparation method thereof. The backing material comprises the following components: epoxy resin 80 100, plasticizer 8 15, curing agent 5 10, diluent 5 10, hollow glass beads 10 30, ceramic powder 80 100, alumina powder 80 100, silane. Coupling agent 3, 8. By properly matching different properties of fillers and curing agents, the properties of the material such as pressure resistance, water resistance, sound insulation decoupling and bandwidth increase are improved. The backing material can be applied to all kinds of high frequency underwater acoustic transducers.

【技術實現步驟摘要】
一種耐壓輕質背襯材料及制造方法
本專利技術涉及一種適用于高頻換能器的耐壓輕質背襯材料及制造方法。
技術介紹
海洋是資源和能源的寶庫，尤其在深海領域，蘊藏著豐富的各種金屬礦產資源、石油、天然氣、可燃冰以及深海生物基因資源等。目前，深海勘探、開發主要以深潛技術為基礎，利用各類潛器和水下機器人等深海進行觀察、測量和取樣。高頻聲納換能器基陣是各類潛器、水下機器人等深潛裝備的主要觀測工具，而耐壓背襯材料又是高頻聲納換能器基陣的關鍵材料，對高頻聲納換能器的耐壓極限起決定性作用。背襯材料主要有兩大類，一類是高密度的金屬為主的材料，耐壓強度高，但重量大、成本高，加工不方便。另一類是低密度的發泡材料，主要由聚氨酯泡沫、環氧泡沫或其它發泡塑料，雖然成本低，但是耐壓強度低、吸水率高、使用可靠性低。近些年出現了高強度的固體浮力材料，以環氧樹脂為粘接劑、大量填充空心玻璃微珠及添加劑復合而成的輕質浮力材料，在高靜壓使用條件下可取代普通發泡材料。這類高強度的固體浮力材料都為型材，通過機械加工后才可使用，不適用于復雜換能器形狀條件下的應用。此外高強度的固體浮力材料密度過低，限制了換能器帶寬，對固體浮力材料改性成為適用于高頻換能器的背襯材料。
技術實現思路
針對現有技術中的不足，本專利技術的目的是提供一種耐壓輕質背襯材料及制備方法，通過合理搭配不同屬性的填料和固化劑，提高材料的耐壓、耐水、隔聲去耦和增大帶寬的特性。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：本專利技術提供了一種耐壓輕質背襯材料，包括以下質量份數的各組分：優選地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物。其作用是增強環氧樹脂的韌性和抗沖擊性。更優選地，所述鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合比例為8:5。優選地，所述固化劑為甲基咪唑，可以是液態的咪唑溶液，也可以是固態的。固態咪唑使用前需加熱融化；所述的硅烷偶聯劑為KH560。優選地，所述稀釋劑為環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷苯基醚、三環氧丙烷丙基醚的至少一種。優選地，所述空心玻璃微珠的粒徑為20μm-300μm，可降低材料密度、增強背襯材料的隔聲作用。優選地，所述陶瓷粉為壓電陶瓷粉末，密度2.5g/cm3到4.0g/cm3,粒徑50μm-500μm。優選地，所述氧化鋁粉的粒徑50μm-500μm，可增強材料對聲波的吸收。本專利技術還提供了一種耐壓輕質背襯材料的制備方法，包括以下步驟：將環氧樹脂、增塑劑分別預熱半小時后，再與稀釋劑、空心玻璃微珠、陶瓷粉、氧化鋁粉和硅烷偶聯劑混合并充分攪拌5-10min，然后將所得混合物1和固化劑混合進行真空攪拌，所得混合物2置于模具中真空加熱固化制成耐壓背襯材料。優選地，所述預熱的溫度為60-80℃；所述真空攪拌采用的轉速為500r/min-1000r/min，攪拌時間為10-20min。優選地，所述加熱固化步驟中，先在溫度為40℃-50℃條件下恒溫24小時，然后溫度調至70℃-80℃恒溫4小時。本專利技術制備的耐壓輕質背襯材料主要應用于各類高頻水聲換能器中。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：本專利技術所述的耐壓輕質背襯材料，以環氧樹脂為基材，并向其中添加了增塑劑，增強了環氧樹脂的韌性和抗沖擊性，增加稀釋劑提高混合物的流動性、減少背襯材料的氣泡，增加空心玻璃微珠、陶瓷粉、氧化鋁粉以提高背襯材料的隔聲去耦效果，增加硅烷偶聯劑以提高材料的粘接強度，提高背襯材料的耐壓能力。所述制造方法中，固化首先采用40℃條件下恒溫24小時固化可有效降低材料固化時產生的氣泡，降低材料的收縮性，減少大面積材料的開裂情況，進一步80℃條件下可使得環氧樹脂得到有效完全固化，提高材料的耐壓強度。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。實施例1首先將環氧樹脂、增塑劑、固化劑分別放入60℃烘箱中預熱半小時以上待用。然后將預熱后的的環氧樹脂100份、增塑劑(鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物，混合比例為8:5)10份、稀釋劑(環氧丙烷丁基醚)5份、空心玻璃微珠(粒徑為20μm)10份、陶瓷粉(壓電陶瓷粉末，密度2.5g/cm3,粒徑50μm)100份、氧化鋁粉(粒徑100μm)100份和硅烷偶聯劑(KH560)5份置于容器中充分攪拌10min。將加熱后的甲基咪唑10份加入混合物中，并置于真空攪拌機均勻攪拌15min(轉速為800r/min)。將攪拌充分的混合物導入換能器壓電陶瓷與殼體之間的空隙部分或相應模具中，一并放入真空烘箱中抽真空消除混合物中的氣泡。再放入40℃鼓風烘箱中恒溫24小時，然后溫度調至80℃恒溫4小時后關閉烘箱加熱功能，待自然冷卻到常溫后取出。得到的材料密度1.1g/cm3，耐壓強度54MPa，吸水率0.11％。制得的材料無開裂情況，隔聲去耦效果良好。實施例2首先將環氧樹脂、增塑劑、固化劑分別放入80℃烘箱中預熱半小時以上待用。然后將預熱后的的環氧樹脂100份、增塑劑(鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物，混合比例為8:5)10份、稀釋劑(環氧丙烷苯基醚)10份、空心玻璃微珠(粒徑為300μm)20份、陶瓷粉(壓電陶瓷粉末，密度4.0g/cm3,粒徑200μm)80份、氧化鋁粉(粒徑500μm)80份和硅烷偶聯劑(KH560)8份置于容器中充分攪拌10min。將加熱后的甲基咪唑10份加入混合物中，并置于真空攪拌機均勻攪拌10min(轉速為1000r/min)。將攪拌充分的混合物導入換能器壓電陶瓷與殼體之間的空隙部分或相應模具中，一并放入真空烘箱中抽真空消除混合物中的氣泡。再放入45℃鼓風烘箱中恒溫24小時，然后溫度調至75℃恒溫4小時后關閉烘箱加熱功能，待自然冷卻到常溫后取出。得到的材料密度0.9g/cm3，耐壓強度47MPa，吸水率0.18％。制得的材料無開裂情況，隔聲去耦效果優異。實施例3首先將環氧樹脂、增塑劑、固化劑分別放入60℃烘箱中預熱半小時以上待用。然后將預熱后的的環氧樹脂80份、增塑劑(鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物，混合比例為8:5)15份、稀釋劑(三環氧丙烷丙基醚)8份、空心玻璃微珠(粒徑為100μm)30份、陶瓷粉(壓電陶瓷粉末，密度3g/cm3,粒徑500μm)90份、氧化鋁粉(粒徑50μm)90份和硅烷偶聯劑(KH560)3份置于容器中充分攪拌8min。將加熱后的甲基咪唑5份加入混合物中，并置于真空攪拌機均勻攪拌15min(轉速為500r/min)。將攪拌充分的混合物導入換能器壓電陶瓷與殼體之間的空隙部分或相應模具中，一并放入真空烘箱中抽真空消除混合物中的氣泡。再放入50℃鼓風烘箱中恒溫24小時，然后溫度調至70℃恒溫4小時后關閉烘箱加熱功能，待自然冷卻到常溫后取出。得到的材料密度0.85g/cm3，耐壓強度41MPa，吸水率0.25％。制得的材料無開裂情況，隔聲去耦效果優異。實施例4首先將環氧樹脂、增塑劑、固化劑分別放入70℃烘箱中預熱半小時以上待用。然后將預熱后的的環氧樹脂90份、增塑劑(鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物，混合比例為8:5)8份、稀釋劑(三環氧丙烷丙基醚)8份、空心玻璃微珠(粒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種耐壓輕質背襯材料，其特征在于，包括以下質量份數的各組分：

【技術特征摘要】
1.一種耐壓輕質背襯材料，其特征在于，包括以下質量份數的各組分：2.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，其特征在于，所述塑增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯與二甘醇的混合物。3.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，其特征在于，所述固化劑為甲基咪唑；所述的硅烷偶聯劑為KH560。4.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，其特征在于，所述稀釋劑為環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷苯基醚、三環氧丙烷丙基醚的至少一種。5.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒徑為20μm-300μm。6.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，其特征在于，所述陶瓷粉為壓電陶瓷粉末，密度2.5g/cm3到4.0g/cm3,粒徑50μm-500μm。7.根據權利要求1所述的耐壓輕質背襯材料，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡健輝，趙歡，王敏慧，張鴻磊，沈明杰，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七二六研究所，
類型：發明
國別省市：上海,31