本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种硅橡胶绝热复合材料的制备方法。
背景技术：
固体火箭冲压发动机(简称固冲发动机)由燃烧室、喷管和点火器等部件组成，固冲压发动机工作时，冲压空气经燃气通道进入补燃室中与富燃燃气发生反应释放能量，反应产物会膨胀做功产生推力。但其工作环境严苛，对绝热层的成炭率、耐烧蚀性、抗氧化能力都有较高的要求，因此，亟待开发新一代固冲发动机绝热层材料。绝热层材料不仅要具有很好的耐烧蚀能力，同时要兼备很好的柔性。国内外对航天器发动机用柔性耐烧蚀复合材料有很多研究，分别经历了丁腈橡胶(nbr)、三元乙丙橡胶(epdm)、硅橡胶三代橡胶基体的发展与应用。而硅橡胶使用温度范围是通用橡胶中最宽的，具有低残渣、低烟和低特征信号等特征，且具有优良的耐烧蚀性能及良好的耐候性、耐冲刷性能。但纯粹硅橡胶残留炭较低，力学性能也不高，所以本体硅橡胶不能作为耐烧蚀材料，只能以其为基体，采用适当方法以提高其综合性能。硅橡胶绝热层耐烧蚀性能和力学性能是一个问题的两个方面，二者相互联系又相互制约，选择兼有提高两种性能的填料是硅橡胶绝热层材料的研究热点。而添加酚醛及其改性树脂是提高硅橡胶绝热层耐烧蚀性能的重要途径之一。酚醛树脂作为传统的热固性树脂，却因原料易得价格低廉，合成工艺简单，同时具有良好的力学强度和耐热性能，尤其是具有突出的耐瞬时高温烧蚀性能而被广泛应用。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种硅橡胶绝热复合材料的制备方法。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶加入双辊开炼机，塑炼包辊后，依次加入白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp，薄通数次后混炼达到肉眼观测到颜色较均匀的表面即可出片待用；常温放置24h，将得到的基料于挤出机挤出，挤出机加热温度设定一区85℃，二区95℃，三区105℃，机头105℃；挤出机预热60-70min；挤出后，添加10份碳纤维和六次二甲基四胺于开炼机混炼均匀；将混炼好的硅橡胶混炼胶置于平板硫化机中，于、下硫化，取出后放入电热鼓风干燥箱中进行二次硫化2.0ｈ，完成制备。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶、白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp的配比为（质量份）：硅橡胶100份，白炭黑30-35份，dcp2-5份，羟基硅油3-5份，六次二甲基四胺(乌洛托品)0-4份，碳纤维10-20份，酚醛树脂0-40份。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶包括50份vmq＋50份pvmq。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硫化温度为180℃；硫化压力为8.0mpa；硫化时间为15min。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述二次硫化时间为2.0h。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述干燥箱的干燥温度为220℃。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，通过熔融混合的方法制备了热硫化硅橡胶/酚醛树脂绝热复合材料，酚醛树脂对硅橡胶绝热层的力学性能与烧蚀性能的影响。进行了线烧蚀率、拉伸强度、断裂伸长率和扫描电子显微镜等检测和分析。酚醛树脂能使硅橡胶绝热层的耐烧蚀性能、力学性能均有明显提高。其中含20份时线性烧蚀率低至0.07ｍｍ/ｓ，含30份酚醛树脂时力学性能最佳，抗拉强度为2.37mpa。加入相容剂可以明显改善酚醛树脂与硅橡胶的相容性，酚醛树脂的加入，使得硅橡胶绝热层烧蚀表面形成一层分布均匀的炭化层，有效提高了硅橡胶的耐烧蚀性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法进行说明。
实施例一
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶加入双辊开炼机，塑炼包辊后，依次加入白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp，薄通数次后混炼达到肉眼观测到颜色较均匀的表面即可出片待用；常温放置24h，将得到的基料于挤出机挤出，挤出机加热温度设定一区85℃，二区95℃，三区105℃，机头105℃；挤出机预热60min；挤出后，添加10份碳纤维和六次二甲基四胺于开炼机混炼均匀；将混炼好的硅橡胶混炼胶置于平板硫化机中，于、下硫化，取出后放入电热鼓风干燥箱中进行二次硫化2.0ｈ，完成制备。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶、白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp的配比为（质量份）：硅橡胶100份，白炭黑30份，dcp2份，羟基硅油3份，六次二甲基四胺(乌洛托品)0份，碳纤维10份，酚醛树脂0份。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶包括50份vmq＋50份pvmq。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硫化温度为180℃；硫化压力为8.0mpa；硫化时间为15min。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述二次硫化时间为2.0h。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述干燥箱的干燥温度为220℃。
实施例二
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶加入双辊开炼机，塑炼包辊后，依次加入白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp，薄通数次后混炼达到肉眼观测到颜色较均匀的表面即可出片待用；常温放置24h，将得到的基料于挤出机挤出，挤出机加热温度设定一区85℃，二区95℃，三区105℃，机头105℃；挤出机预热65min；挤出后，添加10份碳纤维和六次二甲基四胺于开炼机混炼均匀；将混炼好的硅橡胶混炼胶置于平板硫化机中，于、下硫化，取出后放入电热鼓风干燥箱中进行二次硫化2.0ｈ，完成制备。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶、白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp的配比为（质量份）：硅橡胶100份，白炭黑33份，dcp4份，羟基硅油4份，六次二甲基四胺(乌洛托品)3份，碳纤维15份，酚醛树脂20份。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶包括50份vmq＋50份pvmq。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硫化温度为180℃；硫化压力为8.0mpa；硫化时间为15min。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述二次硫化时间为2.0h。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述干燥箱的干燥温度为220℃。
实施例三
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅橡胶加入双辊开炼机，塑炼包辊后，依次加入白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp，薄通数次后混炼达到肉眼观测到颜色较均匀的表面即可出片待用；常温放置24h，将得到的基料于挤出机挤出，挤出机加热温度设定一区85℃，二区95℃，三区105℃，机头105℃；挤出机预热70min；挤出后，添加10份碳纤维和六次二甲基四胺于开炼机混炼均匀；将混炼好的硅橡胶混炼胶置于平板硫化机中，于、下硫化，取出后放入电热鼓风干燥箱中进行二次硫化2.0ｈ，完成制备。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶、白炭黑、羟基硅油、酚醛树脂、dcp的配比为（质量份）：硅橡胶100份，白炭黑35份，dcp5份，羟基硅油5份，六次二甲基四胺(乌洛托品)4份，碳纤维20份，酚醛树脂40份。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硅橡胶包括50份vmq＋50份pvmq。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述硫化温度为180℃；硫化压力为8.0mpa；硫化时间为15min。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述二次硫化时间为2.0h。
本发明所述硅橡胶绝热复合材料的制备方法，所述干燥箱的干燥温度为220℃。
为使复合材料的成型性良好，混炼好的复合材料静置24ｈ后需压成薄片放置烘箱120℃中进行烘气泡预处理40min，在一次硫化过程要经过梯度增温，120℃停留30min，150℃停留30min，180℃停留30min，二次硫化过程温度在220℃停留２h，这样得到试样内部结构良好。制备成结构分别经过二次硫化成型制备出颜色不同、表面光滑外观未见气孔的试样，表明酚醛树脂与硅橡胶都发生了充分交联(固化)固化反应，脱气预处理工艺是十分必要的。
在固体火箭冲压发动机的绝热层不仅要求具有极好的隔热保温作用，同时也必须要有优异的力学性能和弹性，能够缓冲壳体的应力传递，避免发动机壳体不被烧穿。因此要求绝热层材料不仅要有好的耐烧蚀性能，也必须要有好的弹性、较大的抗张强度。随着酚醛树脂添加量的增加，材料的抗拉强度先升后降，酚醛树脂添加量在40份以内时，材料的抗拉强度都会高于纯硅橡胶的抗拉强度(1.4mpa)，因此说明酚醛含量在此范围内酚醛树脂将不会对材料的力学性能产生不利影响。为了能更明晰地说明酚醛树脂对硅橡胶绝热层力学性能的影响特点，对拉伸断面进行了光学显微镜观察形貌及扫描电子显微镜检测。
酚醛树脂在硅橡胶中的分布并不均匀，而且二者之间存在明显的相界面，这是因为二者极性的差异，难以直接相容，在聚合物基共混复合材料中，如果聚合物之间的极性相差较大，最常用的方法是采用相容剂的方法来改善其相容性。
随着酚醛树脂用量的增加，硅橡胶绝热层的线烧蚀率逐渐降低。当未添加酚醛树脂时，硅橡胶绝热层的线烧蚀率为0.11ｍｍ/ｓ，而当添加酚醛树脂时，硅橡胶绝热层的线烧蚀率急剧下降，当硼酚醛树脂用量为20份时，线烧蚀率降低到0.078ｍｍ/ｓ，下降幅度为35.6％，耐烧蚀性能提高明显。这是因为酚醛树脂具有高含碳量，耐烧蚀性能良好，尤其具有较好的耐冲刷性和突出的瞬时耐高温烧蚀性能。通过熔融共混而均匀分布在硅橡胶中，在氧－乙炔焰的烧蚀作用下，与硅橡胶一同形成均匀和致密的成炭层，能够有效地抵抗气流以及颗粒物的冲刷，对未炭化的基体部分起到保护作用。随着酚醛树脂添加量的增加，线烧蚀率降低幅度逐渐趋于稳定，当酚醛树脂用量增加到30份和40份时，线烧蚀率分别变为0.071ｍｍ/ｓ和0.0725ｍｍ/ｓ，说明酚醛树脂对线烧蚀率的影响作用趋于稳定。综合考虑，在硅橡胶基绝热层中酚醛树脂的适宜添加量为20-30份。
酚醛树脂热分解温度高，高温残炭率大，在硅橡胶绝热层中添加酚醛树脂，不仅能大幅度降低线烧蚀率，也增强了炭化层的强度，从而提高了材料的抗冲蚀性能，酚醛树脂的适宜添加量为20-30份，添加20份酚醛树脂时线性烧蚀率低至0.07ｍｍ/ｓ。