一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法

文档序号:10483054
一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法,该抗烧蚀材料,采用按重量份计的以下材料制成:三元乙丙橡胶基体材料15~30份,碳纤维为45~50份,酚醛树脂为20~32份。制备时,先将基体材料破碎成小块,采用溶剂溶解,制成胶液;然后在胶液中按配比加入酚醛树脂,充分搅拌待用;最后将得到的胶液均匀分布于碳纤维材料的各部位,晾干即可。该碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料能够解决相容性与迁移难题、达到提高质量与使用寿命的目的。
【专利说明】
-种碳纤维増强H元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于固体火箭发动机绝热材料技术领域,具体设及一种碳纤维增强=元乙 丙橡胶抗烧蚀材料。
【背景技术】
[0002] 固体火箭发动机通常多采用传统的橡胶基绝热材料,为了解决材料边分解边剥 落、无法形成材料碳化层的问题,开发了定长碳纤维(平铺)增强酪醒改性下腊橡胶绝热材 料W及编织碳纤维增强酪醒改性下腊橡胶绝热材料。该类材料性能优越,但其基体材料为 极性体系,虽采用过渡型树脂等可实现与碳纤维与之间的粘接,但始终存在不相容的化学 界面,其内部游离物质易迁移至界面,形成富聚现象,对界面造成破坏。从而影响了产品的 质量和使用寿命。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的提供一种碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法,W解决 相容性与迁移难题、达到提高其质量与使用寿命的目的。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种碳纤维增强=元乙丙橡 胶抗烧蚀材料,采用按重量份计的W下材料制成元乙丙橡胶基体材料15~30份,碳纤维 为45~50份,酪醒树脂为20~32份。
[0005] 其中=元乙丙橡胶基体材料25份,碳纤维为47份,酪醒树脂为28份。
[0006] 所述=元乙丙橡胶基体材料按重量份计,采用=元乙丙橡胶100份、白炭黑5~8 份、硬脂酸0.5~1份、=乙醇胺1份、促进剂M 1~3份、促进剂TMTD 1~2份、热塑性酪醒树脂 1~10份、沉降硫横1~2份制成。
[0007] 所述=元乙丙橡胶基体材料按重量份计,采用=元乙丙橡胶100份、白炭黑5~8 份、硬脂酸0.5~1份、=乙醇胺1份、促进剂M 1~3份、促进剂TMTD 1~2份、热塑性酪醒树脂 1~10份、DCPl~4份;
[000引=元乙丙橡胶基体材料通过炼胶工艺完成制备,然后取样硫化,测试其性能,需符 合表1中的相关要求,再作为基体材料用于后续制备过程。
[0010] 表1
[0011] 所述的碳纤维为碳纤维编织布或碳纤维针织布,可形成网络结构,起到补强作用 和骨架效果。
[0012] 所述的酪醒树脂为热塑性酪醒树脂、领酪醒树脂或棚酪醒树脂中的一种或多种; 其中领酪醒树脂和棚酪醒树脂具有更好地耐烧蚀性能,可形成致密碳化结构层。
[0013 ]制备所述的材料的方法,具体步骤为:
[0014] 1)基体材料制备:按配比称取制备基体材料的原料,经塑炼和混炼制成基体材料, 然后测试其性能,满足相关要求后备用;
[0015] 2)基体材料溶解:将基体材料破碎成小块,采用溶剂溶解,制成胶液;
[0016] 3)酪醒树脂溶解:在胶液中按配比加入酪醒树脂,充分揽拌后密闭胆存待用;
[0017] 4)增强材料浸胶:将步骤3)得到的胶液均匀分布于碳纤维材料的各部位,惊干即 可得到碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料。
[0018] 步骤2)中的溶剂为混合溶剂,采用甲苯、乙酸乙醋和溶剂油配成的混合物,混合溶 剂可加快溶解,而且胶液的稳定性好。
[0019] 步骤2)中,胶液的固体重量含量控制在18%~22%;步骤3)中胶液的固体重量含 量控制在35%~40%。逐步溶解基体材料与酪醒树脂,控制一定的浓度,可W确保溶液的均 匀、稳定,有利于浸胶所用。
[0020] 步骤4)中,采用真空浸胶或漉压浸胶使胶液均匀分布于碳纤维材料的各部位,浸 胶效果好。
[0021] 本发明的有益效果:
[0022] 1、=元乙丙橡胶为非极性橡胶体系,采用碳纤维增强,具有相容性,在保持优良耐 烧蚀性能的基础上,能够显著提升了质量和使用寿命。
[0023] 2、可采用热塑性和热固性两种酪醒树脂进行改性,拓展了其应用领域,提升了应 用过程中的工艺匹配性。
[0024] 3、碳纤维编织布或碳纤维针织布的应用,确保在不同使用条件下,能够最大程度 发挥其性能优势。
[0025] 4、=元乙丙橡胶的极性较差,不容易溶解在溶剂中,采用混合溶剂法,可有效溶 解,形成稳定的橡胶溶液,确保了浸胶的完成。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例来进一步说明本发明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施 例表述的范围。
[0027] 一种碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料,其配方组分规格见表2,单位为重量 份。
[002引
[0029] 表2
[0030] 本发明中所述的=元乙丙橡胶基体材料采用=元乙丙橡胶、白炭黑、硬脂酸、=乙 醇胺、促进剂M、促进剂TMTD、热塑性酪醒树脂、沉降硫横或DCP制成,制得的S元乙丙橡胶基 体材料硫化后的常规性能指标需符合相关要求。其中硫化溫度为150°C,时间化,压强IMPa。
[0031] 一种碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料的制备方法,具体步骤为:
[0032] 1)基体材料制备:按配比称取制备基体材料的原料,经塑炼和混炼制成基体材料, 然后硫化测试其性能,满足相关要求后备用;
[0033] 2)基体材料溶解:将基体材料破碎成小块,采用溶剂溶解,制成胶液;
[0034] 3)酪醒树脂溶解:在胶液中按配比加入酪醒树脂,充分揽拌后密闭胆存待用;
[0035] 4)增强材料浸胶:将步骤3)得到的胶液均匀分布于碳纤维材料的各部位,惊干即 可得到碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料。
[0036] 进一步的,步骤2)中的溶剂为混合溶剂,采用甲苯、乙酸乙醋和溶剂油配成的混合 物。
[0037] 进一步的,步骤2)中,胶液的固体重量含量控制在18%~22%;步骤3)中胶液的固 体重量含量控制在35 %~40 %。
[0038] 进一步的,步骤4)中,采用真空浸胶或漉压浸胶使胶液均匀分布于碳纤维材料的 各部位。
[0039] 制得的一种碳纤维增强=元乙丙橡胶抗烧蚀材料的常规性能指标见表3。
[0040]
[0041]
[0042] 表 3
[0043] 采用混合溶剂法与浸胶法,可W很好解决了相容性与制备难题,采用碳纤维增强 =元乙丙橡胶为基体材料抗烧蚀材料具有良好的力学性能和较低的线烧蚀率,具有良好的 使用性能W及质量稳定,可W满足实际研发与生产要求。
【主权项】
1. 一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料,其特征在于,采用按重量份计的以下材 料制成:三元乙丙橡胶基体材料15~30份,碳纤维为45~50份,酚醛树脂为20~32份。2. 根据权利要求1所述的材料,其特征在于:其中三元乙丙橡胶基体材料25份,碳纤维 为47份,酚醛树脂为28份。3. 根据权利要求1所述的材料,其特征在于:所述三元乙丙橡胶基体材料在硫化后的常 规性能指标满足:抗拉强度2 3.5MPa,断裂伸长率2 300 %,密度< 1.05g/cm3,线烧蚀率< 0.13mm/s 〇4. 根据权利要求1-3任意一项所述的材料,其特征在于:所述三元乙丙橡胶基体材料按 重量份计,采用三元乙丙橡胶100份、白炭黑5~8份、硬脂酸0.5~1份、三乙醇胺1份、促进剂 Μ 1~3份、促进剂TMTD1~2份、热塑性酚醛树脂1~10份、沉降硫磺1~2份制成。5. 根据权利要求1-3任意一项所述的材料,其特征在于:所述三元乙丙橡胶基体材料按 重量份计,采用三元乙丙橡胶100份、白炭黑5~8份、硬脂酸0.5~1份、三乙醇胺1份、促进剂 Μ 1~3份、促进剂TMTD 1~2份、热塑性酚醛树脂1~10份、DCP1~4份。6. 根据权利要求1-3任意一项所述的材料,其特征在于:所述的碳纤维为碳纤维编织布 或碳纤维针织布。7. 根据权利要求1-3任意一项所述的材料,其特征在于:所述的酚醛树脂为热塑性酚醛 树脂、钡酚醛树脂或硼酚醛树脂中的一种或多种。8. 制备权利要求1-7任意一项所述材料的方法,其特征在于,具体步骤为: 1) 基体材料制备:按配比称取制备基体材料的原料,经塑炼和混炼制成基体材料,然后 硫化测试其性能,满足相关要求后备用; 2) 基体材料溶解:将基体材料破碎成小块,采用溶剂溶解,制成胶液; 3) 酚醛树脂溶解:在胶液中按配比加入酚醛树脂,充分搅拌后密闭贮存待用; 4) 增强材料浸胶:将步骤3)得到的胶液均匀分布于碳纤维材料的各部位,晾干即可得 到碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料。9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤2)中的溶剂为混合溶剂,采用甲苯、乙 酸乙酯和溶剂油配成的混合物;胶液的固体重量含量控制在18%~22%;步骤3)中胶液的 固体重量含量控制在35 %~40 %。10. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤4)中,采用真空浸胶或辊压浸胶使胶 液均勾分布于碳纤维材料的各部位。
【文档编号】C08K7/06GK105837956SQ201610227359
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】朱稼麟, 刘美珍, 李方朔, 陈永钊, 曾庆江, 贾冬梅
【申请人】湖北三江航天江河化工科技有限公司
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