超深海输油管道材料的制备及性能研究

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本项目以低粘度环氧树脂、甲基四氢苯酐/咪唑复合固化体系及空心玻璃微珠为原料,采用模压工艺设计制备出了新型空心玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料,研究了玻璃微珠填充量对空心玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料密度、硬度、热导率、单轴压缩强度及耐等静水压强度等的影响规律,发现随着玻璃微珠填量的增加,低粘度环氧树脂复合材料的密度、硬度、热导率、单轴压缩性能和耐静水压强性能均呈下降趋势,复合材料的压缩性能主要受玻璃微珠剪切破坏、玻璃微珠受压破坏以及复合材料轴向开裂三方面的影响;当玻璃微珠填充量为36%,静水压强达到30MPa时,玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料的吸水率仅为1.5%,表现出了优异的耐静水压性能;制备的树脂基轻质隔热复合材料密度最低0.591g/cm3,当环氧树脂体系中填充粒径为40μm玻璃微珠,玻璃微珠填充量为37%的树脂基轻质隔热复合材料样品的导热率最低,达0.102W/( m·K)。 目前,国内外通常是利用空心玻璃微珠作为填充材料填充树脂基体的方法来设计和制备树脂基轻质隔热复合材料,通过改变玻璃微珠的体积分数和材料种类等因素来调节复合材料的密度和其强度。但是,大部分空心玻璃微珠因其强度太差而使得在许多领域的应用受到了限制。所以,在能够保证其强度的必要前提下, 更低的密度有助于深海输油管道的维修和装卸。本项目的深入研究为我国新型材料发展提供了一条新思路,对于进一步推动轻质树脂基复合材料在深海油气开发领域的应用具有重要意义。