海洋在当今社会发挥着越来越重要的作用,特别是现在政府对于海洋战略的进一步调整和明确,对于高性能的轻质材料的需求和应用领域也越来越广。但是现阶段在浮力材料领域,国外的技术要远远领先于中国,拥有自主研发高端浮力材料的能力对于我国将来发展有着重要作用。环氧树脂是最重要的工程聚合物之一,它具有良好的耐化学性,优异的隔热和电绝缘性能,以及高抗拉强度,因此具有广泛的工业应用。介孔二氧化硅与其他无机填料相比,在提升材料强度方面具有明显的优势。空心玻璃微珠和聚丙烯均具有较低的密度和优异的强度。所以本文采用表面改性的空心玻璃微珠和聚丙烯与填充了介孔氧化硅的环氧树脂复合,来探究环氧树脂基轻质浮力材料的密度和综合性能。实验证明,当材料的尺寸接近纳米尺度时,其机械性能将大大提高。因此本文采用介孔二氧化硅填充环氧树脂以提高材料的机械性能。我们制备了具有不同介孔二氧化硅含量的介孔二氧化硅/环氧树脂复合材料。发现随着填充率的增加,材料的机械性能先上升后减小。纯环氧树脂材料表现出脆性破坏,在填充介孔二氧化硅后表现为韧性断裂。研究发现,介孔氧化硅在增加了材料强度的同时改善了材料的韧性。并且由复合材料的透射电镜、红外谱图和氮气吸脱附曲线可以表明材料的力学性能提升的机理是由于介孔二氧化硅的孔道边缘处与环氧树脂发生了吸附作用。与此同时,环氧树脂与介孔二氧化硅孔道内剩余的少量模板剂之间有着良好的界面作用,因此在具有强度和韧性的同时改善了机械性能。空心玻璃微珠不仅拥有较高的强度,还具有较低的密度,因此被广泛用于制备固体浮力材料。本文采用不同结构的偶联剂与玻璃微珠上的羟基反应,以在微珠上接枝不同结构的有机长链和官能团。采用溶剂法改性玻璃微珠,通过对玻璃微珠进行接触角、表面元素分析等测试,证明通过溶剂法可以将偶联剂上的有机长链接在玻璃微珠上。通过对复合材料的断面进行扫描电镜测试,发现加入介孔二氧化硅对环氧树脂与空心玻璃微珠的空隙有很大改善作用。从复合材料断面可以看出,未改性玻璃微珠表面光滑,接枝后的玻璃微珠表面包裹了一层树脂,说明改性后的玻璃微珠与树脂粘接的更加牢固,几乎没有缝隙。改性后的玻璃微珠可以通过有机链段的相互缠结使得玻璃微珠和树脂的粘结力大大增加,所以复合材料的拉伸、弯曲、冲击等性能都得到了提升。聚丙烯的密度较低,同时也具有较好的强度和韧性,最重要的是聚丙烯的价格便宜,在工业制造生产中,具有很大的竞争优势。因此本文采用聚丙烯、空心玻璃微珠、介孔氧化硅复合环氧树脂制备浮力材料。通过对玻璃微珠和聚丙烯接枝改性,以提升无机粒子与树脂的相容性。通过热重、表面元素分析、接触角测试,证明了改性后的空心玻璃微珠和聚丙烯表面成功接枝了聚合物。通过对复合材料的断面扫描电镜和力学性能进行测试分析,发现与改性聚丙烯相比,由于玻璃微珠所占体积较大,与环氧树脂接触更多,玻璃微珠的改性对于材料机械性能的影响最大。不同含量聚丙烯对于材料机械性能的影响也与中空玻璃微球和聚丙烯所占体积有关。其中对玻璃微珠和聚丙烯同时改性制备得到的材料的拉伸、冲击和压缩强度提升最明显。