本发明涉及绝缘材料领域，特别涉及一种酚醛树脂制备电控固体推进剂电极绝缘材料的工艺方法。
背景技术：
电控固体推进剂是一种只能通过电点火方式才能维持燃烧的新型含能材料，在通电情况下，推进剂启动电解燃烧，中心绝缘层随之燃烧，其分解速度略高于推进剂的燃速，如此可保证推进剂与裸露的电极接触继续推进燃烧，从而实现层烧。
因此对于电控固体推进剂中绝缘材料的来说与一般的绝缘材料要求的性能除了满足优良的绝缘性能、阻燃性能和稳定性能外，还需要满足耐强酸腐蚀，有一定的耐受温度范围，良好的金属附着力，同时还要满足环保的要求。
然而到目前为止，能满足电控固体推进剂电极绝缘材料的报道较少。
酚醛树脂因其耐热性好、机械强度高、电绝缘性和耐高温蠕变性优良，被广泛用于烧蚀材料。
但是脆性比较大、收缩率高、易吸潮、电学性能差，不能单独用作于电控固体推进剂电极绝缘材料。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中，一般的绝缘材料耐强酸腐蚀能力差、耐受温度范围小，不具有良好的金属附着力，容易污染环境等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，酚醛树脂制备电控固体推进剂电极绝缘材料的工艺方法，其特征在于，包括以下原料及其重量份数：
将称量好的上述原料进行以下步骤：
1)填充材料的活化处理
1.1)将填充材料粉碎后，过150目筛；
1.2)将1～5份偶联剂和蒸馏水、乙醇溶液配制成溶剂A，所述蒸馏水和乙醇的配比为(1～3)︰(2～5)；
1.3)将步骤1.2)中配制出的溶液A喷洒在步骤1.1)中得到的粉碎后的填充材料上，2～5小时后，过滤、水洗、加热至40～70℃，混炼干燥，得到经过活化处理后的填充材料；
2)改性酚醛树脂涂料的配制
2.1)将酚醛树脂和改性树脂在50～80℃条件下进行烘干，分别过150目筛；
2.2)将步骤2.1)中得到的过筛后的酚醛树脂，加入增塑剂后，再加入溶剂中，搅拌至均一溶液，得到混合物A；
所述溶剂为乙醇或乙醇与丙酮的混合液；所述增塑剂和溶剂的重量比范围为(1～2)︰(5～10)；
将步骤2.1)中得到的过筛后的改性树脂加入到溶剂B中，搅拌至均一溶液，得到混合物B；
2.3)将步骤1.3)中得到的活化处理后的填充材料、步骤2.2)中得到的混合物A、混合物B在常温条件下，均匀混合，得到混合物C；
2.4)在混合物C中添加分散剂，在常温条件下混合均匀后，过100目筛后转入真空状态下，进行搅拌至无明显气泡，依次加入助剂：消泡剂、流平剂，搅拌，得到混合均匀的涂料；
3)电极基材的预处理
3.1)将金属电极基体用150目的砂纸进行打磨后，置于浓度为3％的碱性溶液中，5～30min后，水洗；
3.2)将步骤3.1)中得到的处理过的金属电极基体置于浓度为3％的硫酸溶液中，15分钟后，使用浓度为0.1％的碱性溶液进行中和；
3.3)将步骤3.2)中得到的处理过的金属电极基体，放入70℃的蒸馏水中清洗干净，干燥后置于无水乙醇中备用；
4)涂装、塑化
将步骤3.3)中得到的电极基体浸入步骤2.4)中得到的涂料中，1～60秒后提拉电极，得到电极绝缘材料。
进一步，所述步骤1.1)中的填充材料为市售的改性高岭土、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、二硫化钼、超细滑石粉、超细碳酸钙粉末、煅烧陶土、氢氧化镁、氢氧化铝或硅油中的一种或几种。
进一步，所述步骤1.2)中的偶联剂为市售的硅烷KH-550、硅烷KH-560或NDZ-311w钛酸偶联剂中的一种或几种。
进一步，所述步骤2.1)中的酚醛树脂为市售的热塑性酚醛树脂；
所述步骤2.1)中的改性树脂为市售的聚苯硫醚、聚酰胺、氟碳树脂、聚乙烯醇或聚四氟乙烯中的一种或几种。
进一步，所述步骤2.2)中的溶剂B为蒸馏水、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；
所述步骤2.2)中的增塑剂为邻苯二甲酸酯类、柠檬酸酯类、油酸酯类、磷酸酯类、偏苯三酸酯类、多元醇衍生物、环氧化合物、烷基磺酸蜡类中的一种或几种；
所述步骤2.2)中的搅拌过程中，搅拌速率范围为150～300r/min；搅拌时间范围为30～120min。
进一步，所述步骤2.4)中的分散剂为市售的水玻璃、六偏磷酸钠、硬脂酸、HZ-3020、聚乙烯蜡或丙烯酸酯中的一种或是几种；
所述步骤2.4)所述消泡剂为市售的有机硅类Airase5100、Airase5500或BYK028的一种或几种；
所述流平剂为市售的耐高温BYK310和BD-3310的一种或几种；
所述步骤2.4)中的真空度为0.1～0.4MPa，搅拌时间为10～60min。
进一步，所述步骤4)除直接浸渍提拉法外还包括分散液喷涂法，所述分散液喷涂法包括以下步骤：
4.1)调节步骤2.4)中得到的涂料的粘度为1200～2000cps，搅拌均匀后倒入喷枪内，用0.2～0.3MPa压缩空气进行喷涂，将喷枪保持在距要涂表面15～20cm之处；
4.2)将步骤4.1)中得到的涂覆好的电极置于烘箱中，在50～80℃条件下，除去低沸点溶剂，保持1～4h；再在110℃下蒸发除去其他溶剂；
4.3)将步骤4.2)中得到的干燥好的电极基体放置于马弗炉中，在200～350℃条件下进行塑化，10～30min后得到电极绝缘材料。
进一步，所述步骤4.1)中涂覆电极时，根据电极基体的大小和所需涂层的厚度进行多次涂覆；所述马弗炉的升温过程为程序升温。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：
1)采用上述方法制备的电极绝缘材料，通过添加改性树脂使得其耐高温性能大大的增加，能满足电控推进剂的工作温度的需求。
2)采用酚醛树脂能有效提高涂料对金属基材的黏结性；
3)通过对填料的活化处理，提高与有机树脂的相容性，同时由于填料的加入能有效地减小绝缘材料的脆性以及收缩率，显著提高绝缘材料的耐热性能。
4)通过本发明的技术方案，使得该绝缘材料具有很强的抗强酸腐蚀性能，可牢牢的附着于金属基体表面，从而具有很好的防腐性能；
5)该绝缘材料可在常温下制备，工艺流程简单，操作方便，制作成本低廉、制备方法简单、安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
酚醛树脂制备电控固体推进剂电极绝缘材料的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
1)填料活化处理工艺：
将5份改性高岭土，纳米二氧化硅，二硫化钼，超细滑石粉，超细碳酸钙粉末填充材料混合150目过筛后，加入到溶剂A：1份硅烷KH-5505加入20份去离子水和乙醇的混合液中，其重量比为1︰3，在70℃水浴中磁力搅拌3h。
制成的溶剂喷洒在填充材料上，30min后抽滤用去离子水洗3次，经110℃加热混炼干燥后待使用。
2)改性酚醛树脂涂料配制工艺：
将90份酚醛树脂60℃下烘干，150目过筛处理，先加入9份增塑剂，再倒入70份乙醇中，高速搅拌至均一溶液；
将10份聚苯硫醚150目过筛处理后，取溶剂B：30份加入水、乙醇、十二烷基苯磺酸混合溶剂中，其重量为：10︰19.8︰0.2至充分分散。
将上述材料常温下高速混合均匀后，再添加1份HZ-3020分散剂常温混合均匀，过100目筛，再转入0.1MPa真空状态下搅拌至无明显气泡，加入2份消泡剂有机硅类Airase5100，1份流平剂BYK310，得到混合均匀的涂料；
3)电极预处理工艺：
将金属电极基体用150目的砂纸打磨后，置于3％的碱性溶液中放置15min后，用蒸馏水冲洗干净后，放入3％硫酸溶液中放置15min后，用0.1％的碱性溶液中和调整后，放入70℃的蒸馏水中清洗干净，干燥后置于无水乙醇中备用。
4)涂装、塑化工艺：
直接浸渍提拉法，将电极基体直接浸入配制的溶液中，保持5秒，后缓慢提拉，静置一段时间后；
将涂覆的电极置于烘箱中50℃下除去低沸点溶剂保持4h，再在110℃下4h。
将干燥好的电极基体放置于马弗炉中240℃下塑化15min，即得电极绝缘材料。
将本实施例中所制备的绝缘材料按相应的国标所规定的方法，进行性能测试，其测试结果见下表：
表1
实施例2：
酚醛树脂制备电控固体推进剂电极绝缘材料的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
1)填料活化处理工艺：
将5份纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，二硫化钼，超细滑石粉，超细碳酸钙粉末填充材料混合150目过筛后，加入到溶剂A：1.5份硅烷KH-5505加入30份蒸馏水和乙醇的混合液中，其重量比为1︰4，在70℃水浴中磁力搅拌3h。
制成的溶剂喷洒在填充材料上，30min后抽滤用去离子水洗3次，经110℃加热混炼干燥后待使用。
2)改性酚醛树脂涂料配制工艺：
将90份酚醛树脂60℃下烘干，150目过筛处理，先加入9份增塑剂，再加入70份乙醇和丙酮，其重量比为3︰2，高速搅拌至均一溶液；
将10份聚酰亚胺150目过筛处理后，取溶剂B：20份乙醇和二甲基二酰胺混合溶剂中，其重量比为4︰1，至充分分散。
将上述材料常温下高速混合均匀后，再添加2份聚乙烯蜡分散剂常温混合均匀，过100目筛，再转入0.1MPa真空状态下搅拌至无明显气泡，加入2份消泡剂BYK028，1份流平剂BYK310，得到混合均匀的涂料；
3)电极预处理工艺：
将金属电极基体用150目的砂纸打磨后，置于3％的碱性溶液中放置15min后，用蒸馏水冲洗干净后，放入3％硫酸溶液中放置15min后，用0.1％的碱性溶液中和调整后，放入70℃的蒸馏水中清洗干净，干燥后置于无水乙醇中备用。
4)涂装、塑化工艺：
分散液喷涂法，将制得的涂料倒入喷枪内，用0.2-0.3MPa压缩空气进行喷涂，将喷枪保持在距要涂表面15cm之处。
将以上涂覆的电极置于烘箱中60℃下除去低沸点溶剂保持3h。将干燥好的电极基体放置于马弗炉中260℃下塑化15min，即得电极绝缘材料。
将本实施例中所制备的绝缘材料按相应的国标所规定的方法，进行性能测试，其测试结果见下表：
表2
实施例3：
酚醛树脂制备电控固体推进剂电极绝缘材料的工艺方法，其特征在于，包括步骤：
1)填料活化处理工艺：
将5份纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，二硫化钼，氢氧化镁，超细碳酸钙粉末填充材料混合150目过筛后。加入到溶剂A：2份NDZ-311w钛酸偶联剂加入40份蒸馏水和乙醇的混合液中，其重量比为1︰5，在70℃水浴中磁力搅拌3h。
制成的溶剂喷洒在填充材料上，30min后抽滤用去离子水洗3次，经110℃加热混炼干燥后待使用。
2)改性酚醛树脂涂料配制工艺：
将80份酚醛树脂60℃下烘干，150目过筛处理，加入8份增塑剂，再加入60份乙醇溶液中，高速搅拌至均一溶液；
各取10份聚苯硫醚和聚酰亚胺150目过筛处理后，加入溶剂B：40份水、乙醇、二甲基二酰胺和十二烷基苯磺酸钠混合溶剂中，其重量比为30︰59.8︰10︰0.2，，至充分分散。
将上述材料常温下高速混合均匀后，再添加1份硬脂酸常温混合均匀，过100目筛，再转入0.1MPa真空状态下搅拌至无明显气泡，加入2份消泡剂BYK028，1份流平剂BD-3310得到混合均匀的涂料；
3)电极预处理工艺：
将金属电极基体用150目的砂纸打磨后，置于3％的碱性溶液中放置15min后，用蒸馏水冲洗干净后，放入3％硫酸溶液中放置15min后，用0.1％的碱性溶液中和调整后，放入70℃的蒸馏水中清洗干净，干燥后置于无水乙醇中备用。
4)涂装、塑化工艺：
分散液喷涂法，将制得的涂料倒入喷枪内，用0.2-0.3MPa压缩空气进行喷涂，将喷枪保持在距要涂表面15cm之处。
将以上涂覆的电极置于烘箱中60℃下除去低沸点溶剂保持4h。
将干燥好的电极基体放置于马弗炉中260℃下塑化15min，即得电极绝缘材料。
将本实施例中所制备的绝缘材料按相应的国标所规定的方法，进行性能测试，其测试结果见下表：
表3