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防护涂层对固体浮力材料耐静水压性能的影响

材料开发与应用 2024年第2期39卷 106-110页

作者：刘志王效军海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室山东青岛266071

潜器上的浮力材料在涂装防护涂层后,在海洋环境试验中经常会出现凹陷开裂等问题,因此对涂装不同种类涂层的浮力材料的耐全方位静水压性能进行了研究。结果表明:涂层种类对材料的影响较小;包覆涂层后,浮力材料的耐静水压性能下降,使用水... 详细信息

潜器上的浮力材料在涂装防护涂层后,在海洋环境试验中经常会出现凹陷开裂等问题,因此对涂装不同种类涂层的浮力材料的耐全方位静水压性能进行了研究。结果表明:涂层种类对材料的影响较小;包覆涂层后,浮力材料的耐静水压性能下降,使用水深变浅;提出了表面涂装防护涂层的固体浮力材料在静水压作用下的破坏机理。

关键词：固体浮力材料静水压涂层破坏机理

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固体浮力材料用复合泡沫的研究进展

材料工程 2022年第6期50卷 86-96页

作者：任素娥王雅娜杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

浮力材料作为深海装置中一种重要的配重材料,能够对水下作业的设备起到浮力补偿的作用。固体浮力材料因密度低、强度高、吸水率低等特性近年来在深海测量、石油勘测、深海开发等领域受到广泛关注。本文首先简述了固体浮力材料及其应用背... 详细信息

浮力材料作为深海装置中一种重要的配重材料,能够对水下作业的设备起到浮力补偿的作用。固体浮力材料因密度低、强度高、吸水率低等特性近年来在深海测量、石油勘测、深海开发等领域受到广泛关注。本文首先简述了固体浮力材料及其应用背景,围绕其分类主要阐述了化学泡沫材料和复合泡沫材料的特点,并基于未来发展方向和应用前景,重点介绍了复合泡沫材料。以复合泡沫类型的固体浮力材料为核心,根据其基本组成,分别介绍了金属基、陶瓷基、树脂基及其他类型复合泡沫材料,综述了其组成、表界面微结构、外界加载速率等影响因素对物理性能、力学性能的影响规律,借助扫描断层显微技术和有限元方法分析破坏模式,揭示材料在不同加载速率下的力学行为和失效机理。本文在提高复合泡沫材料整体力学性能及先进实验表征方法方面提出展望:可通过修饰填料和树脂基体官能团的方法或加入第二增强相,提高材料整体力学性能;借助μ-CT和扫描电子显微镜,表征材料微观结构,揭示破坏机理。

关键词：固体浮力材料复合泡沫材料基体填料断裂机理

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真空振动法制备固体浮力材料工艺与性能研究

复合材料科学与工程 2023年第5期 53-58页

作者：冀幼平张作朝杨文涛中铁国际集团有限公司北京100039 北京玻钢院复合材料有限公司北京102101 京津冀国家技术创新中心北京100094

开发了一种真空振动法制备固体浮力材料的工艺方案,制备了以环氧树脂为基体,两种空心玻璃微珠混配为轻质填料的固体浮力材料,研究了在一定振动频率下,振动时间对空心玻璃微珠/环氧树脂物料凝胶温度的影响,以及对固体浮力材料气泡缺陷、... 详细信息

开发了一种真空振动法制备固体浮力材料的工艺方案,制备了以环氧树脂为基体,两种空心玻璃微珠混配为轻质填料的固体浮力材料,研究了在一定振动频率下,振动时间对空心玻璃微珠/环氧树脂物料凝胶温度的影响,以及对固体浮力材料气泡缺陷、密度、吸水率和力学性能的影响,确定了最优工艺参数。结果表明:振动时间是影响固体浮力材料品质和性能的重要因素,振动时间过长,物料中心温度升高快,出现爆聚现象;振动时间短,物料混合不均匀,出现孔隙多、密度分布不均匀等问题;试验确定了最优化的振动时间为90 min,在此条件下制备的固体浮力材料具有密度低(0.51 g/cm^(3))、吸水率低(0.37%)、力学性能优异(压缩强度为31.6 MPa,冲击强度为5.29 kJ/m^(2))和分布均匀等特性。该工艺方法适用于大尺寸固体浮力材料的制备,能够满足水下1 000 m内海洋设备及水上平台等基础建设对固体浮力材料的要求。

关键词：固体浮力材料真空振动浇注环氧树脂/胺类固化剂空心玻璃微珠振动时间复合材料

成型方法对高HGMS体积分数固体浮力材料性能的影响

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复合材料科学与工程 2022年第12期 75-78,123页

作者：黄纬衣亚东吴平伟戴金辉中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266100

以环氧树脂E-4221为基体,空心玻璃微珠(hollow glass microsphere, HGMS)做填充材料,分别采用模压、挤出和真空捣打成型方法制备了高HGMS体积分数的复合材料。研究了成型方法对复合材料密度、抗压强度和不同静水压力下吸水率的影响,确... 详细信息

以环氧树脂E-4221为基体,空心玻璃微珠(hollow glass microsphere, HGMS)做填充材料,分别采用模压、挤出和真空捣打成型方法制备了高HGMS体积分数的复合材料。研究了成型方法对复合材料密度、抗压强度和不同静水压力下吸水率的影响,确定了不同成型方法的适用范围。结果表明:挤出成型和真空捣打成型方法适用于制备高HGMS体积分数的固体浮力材料;挤出成型方法可以获得密度不小于0.62 g/cm^(3)且安全使用深度不小于8 000 m的固体浮力材料;真空捣打成型方法可以获得密度低于0.57 g/cm^(3)且安全使用深度达4 000 m的固体浮力材料。

关键词：固体浮力材料环氧树脂空心玻璃微珠挤出成型

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表面积比对固体浮力材料吸水率的影响

复合材料科学与工程 2023年第10期 32-36页

作者：林守强杨转刘刚黄辉陈妙谋黄鑫陈大江郝静中海油深圳海洋工程技术服务有限公司深圳518000 台州中浮新材料科技股份有限公司临海317005 中海油有限湛江分公司湛江524000

不同形状和尺寸的固体浮力材料在相同水压环境下的吸水率不同,其表面积与体积的比值,即表面积比,是影响吸水率的主要因素之一。为研究固体浮力材料表面积比与其吸水率的关系,对不同表面积比的固体浮力材料试样在10 MPa和20 MPa水压环境... 详细信息

不同形状和尺寸的固体浮力材料在相同水压环境下的吸水率不同,其表面积与体积的比值,即表面积比,是影响吸水率的主要因素之一。为研究固体浮力材料表面积比与其吸水率的关系,对不同表面积比的固体浮力材料试样在10 MPa和20 MPa水压环境下进行了累计30 d的水压试验,得到了累计吸水率随表面积比增加而增加的对应趋势。基于菲克定律,推导了水在浮力材料内部扩散的动力学方程,得到了吸水率与组合参数(S/V)√t的线性关系,并通过与试验数据对比进行了验证。结果表明在相同水压环境和保压时间下,固体浮力材料的吸水率与其表面积比成正比。该结论对工程设计和分析具有指导意义。

关键词：固体浮力材料吸水率表面积比水压复合材料

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固体浮力材料海洋生物污损及其防护研究进展

海洋技术学报 2023年第3期42卷 88-100页

作者：杨转陈妙谋王文研刘刚深圳海油工程水下技术有限公司广东深圳518057 台州中浮新材料科技股份有限公司浙江临海317005

固体浮力材料为水下设备设施提供必要的浮力,是海洋开发和作业不可缺少的重要材料,其长期在海洋环境中使用,容易受到海洋生物污损的影响。海洋污损生物附着在固体浮力材料表面,会对浮力材料本身和使用浮力材料的设备产生严重的危害,导... 详细信息

固体浮力材料为水下设备设施提供必要的浮力,是海洋开发和作业不可缺少的重要材料,其长期在海洋环境中使用,容易受到海洋生物污损的影响。海洋污损生物附着在固体浮力材料表面,会对浮力材料本身和使用浮力材料的设备产生严重的危害,导致浮力材料性能下降、功能受损,严重影响了水下设施设备的使用寿命及经济价值。本文通过检索近阶段固体浮力材料及海洋生物污损领域的研究进展,总结了固体浮力材料的特性、海洋生物污损原理和污损防护技术。重点分析和比较了各类防护技术的作用机理、适用范围及优缺点,评估了复合防护法和新型防护法的发展及应用前景,基于工程实践经验针对固体浮力材料防污技术的未来发展趋势进行了探讨并提出了建议。

关键词：固体浮力材料复合泡沫材料海洋生物污损污损防护技术

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固体浮力材料的等静压成型工艺及性能

现代塑料加工应用 2023年第4期35卷 1-4页

作者：邢贺李涛吴平伟戴金辉中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266100

以脂环族环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料,分别采用真空辅助等静压成型工艺和模压成型工艺制备了固体浮力材料,并对其性能进行了研究。结果表明:相较于模压成型工艺,采用真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料可以有... 详细信息

以脂环族环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料,分别采用真空辅助等静压成型工艺和模压成型工艺制备了固体浮力材料,并对其性能进行了研究。结果表明:相较于模压成型工艺,采用真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料可以有效降低材料密度,提高最大可使用深度。在不断提高HGMS体积分数以得到更低密度深海固体浮力材料时,真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料比模压成型工艺制备的固体浮力材料的最大HGMS体积分数可提高1%,密度降低了4.86%,最大可使用深度提高了50%,可达3000 m。

关键词：固体浮力材料脂环族环氧树脂空心玻璃微珠等静压成型

不同高径比固体浮力材料的单轴压缩变形机制和能量耗散特征

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材料研究学报 2018年第8期32卷 591-598页

作者：梅志远周晓松吴梵海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100071

将试验测试与数值模拟相结合,研究了不同高径比固体浮力材料在单轴压缩载荷作用下的变形机制和能量耗散特征。先使用MTS-45型万能材料试验机对五种不同高径比固体浮力材料试件进行单轴压缩试验,分析其力学响应特征和破坏模式;然后基于... 详细信息

将试验测试与数值模拟相结合,研究了不同高径比固体浮力材料在单轴压缩载荷作用下的变形机制和能量耗散特征。先使用MTS-45型万能材料试验机对五种不同高径比固体浮力材料试件进行单轴压缩试验,分析其力学响应特征和破坏模式;然后基于单轴压缩试验结果并使用ABAQUS有限元软件建立反映固体浮力材料宏观力学性能的数值分析模型,对比分析了不同高径比固体浮力材料在单轴压缩载荷作用下的变形演变机制和能量耗散历程。结果表明:固体浮力材料核心承载应力圆的扩展是压缩过程进入塑性平台阶段的一个标志,塑性平台阶段的变形特征以压缩膨胀为主。进入致密压实阶段后,随着高径比的增大试件变形由对称式双凹圆盘变形特征转变为非对称式滑移变形特征。高径比越小的固体浮力材料试件其破坏吸收的能量增加越快、峰值应力后的破坏越呈现出塑性剪切破坏特征。高径比越大,越呈现出压缩断裂破坏特征。

关键词：复合材料固体浮力材料高径比变形机制能量耗散

AFG-90基固体浮力材料的固化动力学与性能研究

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北京理工大学学报 2018年第11期38卷 1205-1210页

作者：于丝竹李晓东邹美帅郭晓燕金信北京理工大学材料学院北京100081

为了确定N,N-二缩水甘油对氨基苯酚缩水甘油醚环氧树脂(AFG-90)/四氢邻苯二甲酸酐(THPA)的固化工艺,采用非等温DSC法研究了固化反应动力学,制备了添加空心玻璃微珠(HGM)的固体浮力材料.结果表明,mAFG-90∶mTHPA=1∶1为最佳配比;Kissinge... 详细信息

为了确定N,N-二缩水甘油对氨基苯酚缩水甘油醚环氧树脂(AFG-90)/四氢邻苯二甲酸酐(THPA)的固化工艺,采用非等温DSC法研究了固化反应动力学,制备了添加空心玻璃微珠(HGM)的固体浮力材料.结果表明,mAFG-90∶mTHPA=1∶1为最佳配比;Kissinger法计算的表观活化能E为67.72kJ·mol-1,指前因子lg A为8.20s-1;最概然机理函数为Avrami-Erofeev方程;固化工艺为100℃,1.0h,125℃,2.5h;添加HGM的固体浮力材料的密度为0.90g·cm-3,压缩强度为113MPa.

关键词：固体浮力材料环氧树脂差示扫描量热法固化动力学