本发明涉及耐烧蚀材料技术领域，具体是一种多面体低聚倍半硅氧烷(poss)填充耐烧蚀三元乙丙橡胶(epdm)绝热层。
背景技术：
三元乙丙(epdm)绝热材料主要以epdm橡胶为基体掺入阻燃剂、纤维和无机填料等助剂，具有密度低、耐老化、耐烧蚀、良好的隔热性能和优异的力学性能特点，因而作为固体火箭发动机内绝热层得到了广泛应用。但新一代战略、战术导弹更加突出高速度、高精度、高生存和高可靠性，这就要求epdm绝热层具有更高的耐烧蚀性能来应对导弹武器的高突防性和高机动性。
多面体低聚倍半硅氧烷(poss)是一种新型的有机-无机纳米杂化材料，具有结构可设计性、高的热稳定性及阻燃性、纳米尺寸效应和良好的溶解性等优异的特性。可以替换目前绝热层中的聚磷酸铵、十溴联苯醚等常用阻燃剂，同时可以改性硅树脂、pbo纤维和epdm橡胶等，由于其特殊的笼型si-o结构，在烧蚀过程中形成可瓷化层，有效降低绝热层烧蚀率，提高绝热层综合性能。
北京理工大学的何吉宇通过加入聚磷酸胺和梯形聚苯基硅倍半氧烷以及两者含量的优化，使得到的epdm橡胶材料达到低烧蚀的效果且其力学性能良好，并申请了专利201010606018.8，但该报道只涉及了一种惰性多面体低聚倍半硅氧烷，将其作为阻燃剂，且炭化率在0.13～0.17mm/s。
目前现有epdm绝热层具有一定的耐烧蚀性能，氧乙炔烧蚀率基本在0.08～0.20mm/s，无法满足新型高过载和高机动性能发动机要求的耐性烧蚀性能要求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有epdm绝热层无法满足高过载和高机动性能发动机要求的现有技术不足，提供一种多面体低聚倍半硅氧烷(poss)填充耐烧蚀epdm绝热层，该绝热层具有优异的耐烧蚀性能，可以满足高过载和高机动性能发动机要求。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种多面体低聚倍半硅氧烷(poss)填充耐烧蚀epdm绝热层，由下述质量份的组分构成：
进一步的，上述三元乙丙橡胶的第三单体为乙叉降冰片烯，三元乙丙橡胶中乙叉降冰片烯的含量为5.0％-12.0％、乙烯的含量为53.0％～59.0％。
进一步的，上述氯丁橡胶为非硫调型氯丁橡胶。
进一步的，上述补强剂为碳纳米管、碳纳米纤维、炭黑和白炭黑中的一种或它们的混合体系。
进一步的，上述有机纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(ppta)、芳砜纶纤维(psa)、聚对苯撑苯并双恶唑纤维(pbo)、聚丙烯腈纤维(pan)等中的一种或它们的混合体系。
进一步的，上述耐高温树脂为硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或它们的混合体系。
进一步的，上述耐高温poss为梯形苯基低聚倍半硅氧烷、八苯基笼型低聚倍半硅氧烷和含磷笼型低聚倍半硅氧烷及其他耐高温多面体低聚倍半硅氧烷化合物中的一种或它们的混合体系；
进一步的，上述改性剂为单乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、双乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、四乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、苯基乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、异丁基乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷及其他含碳碳双键基团的多面体低聚倍半硅氧烷；
进一步的，上述金属氧化物为氧化镁和氧化锌中的一种或它们的混合体系。
进一步的，上述交联剂为过氧化二异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二过氧化苯甲酯己烷、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-双叔丁基过氧基己烷、2，5-二甲基-2，5-双叔丁基过氧基-3-己炔、过氧化苯甲酰、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯、1，1-双叔丁基过氧基环己烷、1，1-二叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷及其它有机过氧化物硫化剂中的一种或它们的混合体系。
进一步的，上述硬脂酸为市售通用硬脂酸。
本发明在通过研究表明乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、苯基乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷、异丁基乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷及其他含碳碳双键基团等活性多面体低聚倍半硅氧烷可以通过过氧化物引发剂在高温下接枝到epdm橡胶分子链上，显著改性epdm橡胶热稳定性的基础上，进一步引入耐高温多面体低聚倍半硅氧烷、耐高温树脂和耐高温补强剂和耐高温纤维，实现epdm橡胶的耐烧蚀性能提高。
本发明利用poss改性剂实现poss在epdm橡胶基材上的接枝改性，同时添加耐高温性能优异的poss、补强剂、树脂和有机纤维，显著提高epdm绝热层的耐烧蚀性能。多面体低聚倍半硅氧烷(poss)填充耐烧蚀epdm绝热层耐烧蚀性能优异，适用于要求耐高温烧蚀的热防护领域，特别适用于固体火箭发动机的热防护技术领域。
本发明与现有目前epdm绝热层相比，具有的有益效果是：
1、本发明epdm绝热层的耐烧蚀性能相比于现有技术得到显著提高；
2、本发明epdm绝热层烧蚀后炭化层完整、致密。
附图说明
图1是本发明实施例样品经过氧乙炔烧蚀后的形貌照片；
图2是本发明对比实施例样品经过氧乙炔烧蚀后的形貌照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
注：实施例中不做特别说明的份量均为质量份。
实施例1
在25℃双辊开炼机中依次加入三元乙丙橡胶80份、氯丁橡胶20份、芳纶纤维10份、碳纳米纤维22份、硬脂酸2份、氧化锌3份、氧化镁4份、硅树脂10份、酚醛树脂20份、梯形苯基低聚倍半硅氧烷30份、八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷25份开炼至均匀混合，最后加入过氧化二异丙苯4份，混炼，薄通均匀，出片。于平板硫化机160℃下硫化40分钟成型，得到本发明涉及的多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀epdm绝热层。
获得的多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀epdm绝热层如图1所示，其氧乙炔线烧蚀率：0.025mm/s。
对比实施例
在25℃双辊开炼机中依次加入三元乙丙橡胶80份、氯丁橡胶20份、芳纶纤维10份、碳纳米纤维22份、硬脂酸2份、氧化锌3份、氧化镁4份、硅树脂10份、酚醛树脂20份、梯形苯基低聚倍半硅氧烷30份开炼至均匀混合，最后加入过氧化二异丙苯4份，混炼，薄通均匀，出片。于平板硫化机160℃下硫化40分钟成型，得到本发明涉及的多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀epdm绝热层。得到对比样品。
获得的多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀epdm绝热层如图2所示，其氧乙炔线烧蚀率：0.078mm/s。
由上述实施例1和对比实施例1可以看出，本发明产品利用poss改性剂实现poss在epdm橡胶基材上的接枝改性，同时添加耐高温性能优异的poss、补强剂、树脂和有机纤维，显著提高epdm绝热层的耐烧蚀性能。且相比仅采用惰性多面体低聚倍半硅氧烷的绝热层，本发明产品耐烧蚀性能大幅度降低，且碳层更加致密。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。