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环氧基轻质复合材料高端应用新市场:海化院聚焦深海固体浮力材料国产化进程成果辉煌

  日前,我国自主研制的台4500米级无人遥控潜水器作业系统“海马”号遥控潜水器(ROV)通过了科技部组织的验收。“海马”号主浮体的4500米深海固体浮力材料由海洋化工研究院有限公司自主研发生产,多次成功保证其下潜及回收。据了解,海化院自主研发的深海固体浮力材料还将跟随万米级载入深潜器“彩虹鱼”号挑战11000米海沟。近年来,海化院致力新型深海固体浮力材料的研发与生产,开发出了可加工固体浮力材料,大大推动了我国深海固体浮力材料的国产化进程。该院的固体浮力材料年产达到1500立方米,其产能也在进一步扩大,以满足市场日益增长的需求。
  此前,我国使用的固体浮力材料一直从国外进口。从1992年开始,海化院着手自主研发固体浮力材料。这种材料主要用于水下,基于其密度低、耐压高的特性,能够为水下作业装备提供所需的浮力。一般来说,材料的强度越大越好,因为水越深压力就越大,但强度越大密度也就越大;对深潜器来说,浮力材料的密度越小越好,这样就可以多载几个人,或者多载些设备等。为了突破关键技术,海化院开始时,使用化学发泡法来生产固体浮力材料,这种工艺生产的浮体材料。不可加工、稳定性和耐压性差,500米水深即到极限。为了突破浮力材料的应用限制,海化院开始转向研制可加工固体浮力材料。该院使用环氧树脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通过增加浮力材料的体积,减小浮力材料的秘密,从而增加浮体的排水量,起到增大浮力的作用。
  采用空心玻璃微珠是突破技术的关键点,一颗玻璃微珠的直径只有100微米,也就是说,10颗玻璃微珠排在一起也只有1毫米,拿在手里看起来就像面粉一样,只有在显微镜下才能清晰地看到一个个玻璃球。这种“体质”使得空心玻璃微珠密度小、抗压性能强。采用这种新型工艺生产的固体浮力材料有着良好的耐候性和耐海水性。目前,海化院生产的深海固体浮力材料已形成从水面至水下11000米全海深用系列化产品,性能达到国际先进水平,技术处于国内水平。
  固体浮力材料是发展现代深潜技术的重要组成部分,对保证潜器所必须的浮力、提高潜器的有效载荷,减小其外形尺寸等起着重要的作用,尤其体现在大深度的潜器中。基余固体浮力材料密度低、耐压高的特点,可以用其为水下作业装备提供所需的浮力。同时根据具体情况,还可以对其表面进行喷刷涂层或是保护层处理,制作加工成附体、浮标等配套产品,也可以直接加料形成从水面至水下11000米全海深用系列化产品。不久,海化院为“彩虹鱼”号提供的深海固体浮力材料密度小于0.7,耐压强度超过140兆帕,安全系数可达1.27倍,技术水平已经超过了国外的司类产品。对实施海洋强国战略有着重要的作用。
  随这我国对海洋开发的范围越来越广,深海固体浮力材料不再是科考装备的“专有产品”,其正从特种专业的“小众市场”走向“大众市场”。除了深潜器,我国自主研发的深海固体浮力材料已经被成功应用于水下机器人、救生舱以及海洋石油勘探、开发等设备,市场空间不断扩大,需求量逐年增长。随着海洋工程装备的发展,深海固体浮力材料的需求将会进一步爆发。如果按金额来算,每年隔水管、输油管线等对深海固体是“天价”,售后服务还难以保证。作为国内该领域的“领头羊”,海化院的年产能达到了1500立方米,累计实现销售收入已超过2000万元,其还有进一步扩大产能的计划。去年,由哈尔滨工程大学提供技术支持,台州中浮新材料科技股份有限公司年产能达到200万立方米的深水浮力材料自动化生产线已经投产。同时,深海固体浮力材料全面国产化,不仅摆脱了我国长期依赖进口的局面,而且为我国深海装备节省了大量成本。目前,国内已有十几家企业和科研,院所在进行深海固体浮力材料的研发,仅在青岛就有4加企业。与企业数量一起呈上升趋势的还有深海固体浮力材料技术水平。国内研发的同类产品性能不断提高,与国外的差距也在逐渐缩小。据悉,海化院生产的深海固体浮力材料的需求量不止十几亿元,如一座半潜式钻井平台约需要价值3500万元的固体浮力材料。以深水半潜式钻井平台隔水管为例,“海洋石油981”号的一根隔水管需要2000立方米的深海固体浮力材料。当时,我国还不具备生产这类材料的能力,因此“981”号采用的全部是国外进口产品。而“海洋石油982”号深水半潜式钻井平台一根隔水管约需要800多立方米的深海固体浮力材料。下一步,该院将力求实现“海洋石油982”号深海固体浮力材料的国产化,并力争与先进水平保持同步,更好地服务于深海探测和海洋资源的勘探开发。
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