一種碳纖維增強(qiáng)三元乙丙橡膠抗燒蝕材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)三元乙丙橡膠抗燒蝕材料及制備方法，該抗燒蝕材料，采用按重量份計(jì)的以下材料制成：三元乙丙橡膠基體材料15~30份，碳纖維為45~50份，酚醛樹脂為20~32份。制備時(shí)，先將基體材料破碎成小塊，采用溶劑溶解，制成膠液；然后在膠液中按配比加入酚醛樹脂，充分?jǐn)嚢璐茫蛔詈髮⒌玫降哪z液均勻分布于碳纖維材料的各部位，晾干即可。該碳纖維增強(qiáng)三元乙丙橡膠抗燒蝕材料能夠解決相容性與遷移難題、達(dá)到提高質(zhì)量與使用壽命的目的。
【專利說明】
-種碳纖維増強(qiáng)H元乙丙橡膠抗燒蝕材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種碳纖維增強(qiáng)=元乙 丙橡膠抗燒蝕材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體火箭發(fā)動機(jī)通常多采用傳統(tǒng)的橡膠基絕熱材料，為了解決材料邊分解邊剝 落、無法形成材料碳化層的問題，開發(fā)了定長碳纖維(平鋪)增強(qiáng)酪醒改性下臘橡膠絕熱材 料W及編織碳纖維增強(qiáng)酪醒改性下臘橡膠絕熱材料。該類材料性能優(yōu)越，但其基體材料為 極性體系，雖采用過渡型樹脂等可實(shí)現(xiàn)與碳纖維與之間的粘接，但始終存在不相容的化學(xué) 界面，其內(nèi)部游離物質(zhì)易遷移至界面，形成富聚現(xiàn)象，對界面造成破壞。從而影響了產(chǎn)品的 質(zhì)量和使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的提供一種碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料及制備方法，W解決 相容性與遷移難題、達(dá)到提高其質(zhì)量與使用壽命的目的。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡 膠抗燒蝕材料，采用按重量份計(jì)的W下材料制成元乙丙橡膠基體材料15~30份，碳纖維 為45~50份，酪醒樹脂為20~32份。
[0005] 其中=元乙丙橡膠基體材料25份，碳纖維為47份，酪醒樹脂為28份。
[0006] 所述=元乙丙橡膠基體材料按重量份計(jì)，采用=元乙丙橡膠100份、白炭黑5~8 份、硬脂酸0.5~1份、=乙醇胺1份、促進(jìn)劑M 1~3份、促進(jìn)劑TMTD 1~2份、熱塑性酪醒樹脂 1~10份、沉降硫橫1~2份制成。
[0007] 所述=元乙丙橡膠基體材料按重量份計(jì)，采用=元乙丙橡膠100份、白炭黑5~8 份、硬脂酸0.5~1份、=乙醇胺1份、促進(jìn)劑M 1~3份、促進(jìn)劑TMTD 1~2份、熱塑性酪醒樹脂 1~10份、DCPl~4份；
[000引=元乙丙橡膠基體材料通過煉膠工藝完成制備，然后取樣硫化，測試其性能，需符 合表1中的相關(guān)要求，再作為基體材料用于后續(xù)制備過程。
[0010] 表1
[0011] 所述的碳纖維為碳纖維編織布或碳纖維針織布，可形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)強(qiáng)作用 和骨架效果。
[0012] 所述的酪醒樹脂為熱塑性酪醒樹脂、領(lǐng)酪醒樹脂或棚酪醒樹脂中的一種或多種； 其中領(lǐng)酪醒樹脂和棚酪醒樹脂具有更好地耐燒蝕性能，可形成致密碳化結(jié)構(gòu)層。
[0013 ]制備所述的材料的方法，具體步驟為：
[0014] 1)基體材料制備:按配比稱取制備基體材料的原料，經(jīng)塑煉和混煉制成基體材料， 然后測試其性能，滿足相關(guān)要求后備用；
[0015] 2)基體材料溶解:將基體材料破碎成小塊，采用溶劑溶解，制成膠液；
[0016] 3)酪醒樹脂溶解:在膠液中按配比加入酪醒樹脂，充分?jǐn)埌韬竺荛]膽存待用；
[0017] 4)增強(qiáng)材料浸膠:將步驟3)得到的膠液均勻分布于碳纖維材料的各部位，驚干即 可得到碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料。
[0018] 步驟2)中的溶劑為混合溶劑，采用甲苯、乙酸乙醋和溶劑油配成的混合物，混合溶 劑可加快溶解，而且膠液的穩(wěn)定性好。
[0019] 步驟2)中，膠液的固體重量含量控制在18%~22%;步驟3)中膠液的固體重量含 量控制在35%~40%。逐步溶解基體材料與酪醒樹脂，控制一定的濃度，可W確保溶液的均 勻、穩(wěn)定，有利于浸膠所用。
[0020] 步驟4)中，采用真空浸膠或漉壓浸膠使膠液均勻分布于碳纖維材料的各部位，浸 膠效果好。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] 1、=元乙丙橡膠為非極性橡膠體系，采用碳纖維增強(qiáng)，具有相容性，在保持優(yōu)良耐 燒蝕性能的基礎(chǔ)上，能夠顯著提升了質(zhì)量和使用壽命。
[0023] 2、可采用熱塑性和熱固性兩種酪醒樹脂進(jìn)行改性，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，提升了應(yīng) 用過程中的工藝匹配性。
[0024] 3、碳纖維編織布或碳纖維針織布的應(yīng)用，確保在不同使用條件下，能夠最大程度 發(fā)揮其性能優(yōu)勢。
[0025] 4、=元乙丙橡膠的極性較差，不容易溶解在溶劑中，采用混合溶劑法，可有效溶 解，形成穩(wěn)定的橡膠溶液，確保了浸膠的完成。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施 例表述的范圍。
[0027] 一種碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料，其配方組分規(guī)格見表2，單位為重量 份。
[002引
[0029] 表2
[0030] 本發(fā)明中所述的=元乙丙橡膠基體材料采用=元乙丙橡膠、白炭黑、硬脂酸、=乙 醇胺、促進(jìn)劑M、促進(jìn)劑TMTD、熱塑性酪醒樹脂、沉降硫橫或DCP制成，制得的S元乙丙橡膠基 體材料硫化后的常規(guī)性能指標(biāo)需符合相關(guān)要求。其中硫化溫度為150°C，時(shí)間化，壓強(qiáng)IMPa。
[0031] 一種碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料的制備方法，具體步驟為：
[0032] 1)基體材料制備:按配比稱取制備基體材料的原料，經(jīng)塑煉和混煉制成基體材料， 然后硫化測試其性能，滿足相關(guān)要求后備用；
[0033] 2)基體材料溶解:將基體材料破碎成小塊，采用溶劑溶解，制成膠液；
[0034] 3)酪醒樹脂溶解:在膠液中按配比加入酪醒樹脂，充分?jǐn)埌韬竺荛]膽存待用；
[0035] 4)增強(qiáng)材料浸膠:將步驟3)得到的膠液均勻分布于碳纖維材料的各部位，驚干即 可得到碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料。
[0036] 進(jìn)一步的，步驟2)中的溶劑為混合溶劑，采用甲苯、乙酸乙醋和溶劑油配成的混合 物。
[0037] 進(jìn)一步的，步驟2)中，膠液的固體重量含量控制在18%~22%;步驟3)中膠液的固 體重量含量控制在35 %~40 %。
[0038] 進(jìn)一步的，步驟4)中，采用真空浸膠或漉壓浸膠使膠液均勻分布于碳纖維材料的 各部位。
[0039] 制得的一種碳纖維增強(qiáng)=元乙丙橡膠抗燒蝕材料的常規(guī)性能指標(biāo)見表3。
[0040]
[0041]
[0042] 表 3
[0043] 采用混合溶劑法與浸膠法，可W很好解決了相容性與制備難題，采用碳纖維增強(qiáng) =元乙丙橡膠為基體材料抗燒蝕材料具有良好的力學(xué)性能和較低的線燒蝕率，具有良好的 使用性能W及質(zhì)量穩(wěn)定，可W滿足實(shí)際研發(fā)與生產(chǎn)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳纖維增強(qiáng)三元乙丙橡膠抗燒蝕材料，其特征在于，采用按重量份計(jì)的以下材 料制成:三元乙丙橡膠基體材料15~30份，碳纖維為45~50份，酚醛樹脂為20~32份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：其中三元乙丙橡膠基體材料25份，碳纖維 為47份，酚醛樹脂為28份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述三元乙丙橡膠基體材料在硫化后的常 規(guī)性能指標(biāo)滿足:抗拉強(qiáng)度2 3.5MPa，斷裂伸長率2 300 %，密度< 1.05g/cm3，線燒蝕率< 0.13mm/s 〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的材料，其特征在于:所述三元乙丙橡膠基體材料按 重量份計(jì)，采用三元乙丙橡膠100份、白炭黑5~8份、硬脂酸0.5~1份、三乙醇胺1份、促進(jìn)劑 Μ 1~3份、促進(jìn)劑TMTD1~2份、熱塑性酚醛樹脂1~10份、沉降硫磺1~2份制成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的材料，其特征在于:所述三元乙丙橡膠基體材料按 重量份計(jì)，采用三元乙丙橡膠100份、白炭黑5~8份、硬脂酸0.5~1份、三乙醇胺1份、促進(jìn)劑 Μ 1~3份、促進(jìn)劑TMTD 1~2份、熱塑性酚醛樹脂1~10份、DCP1~4份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的材料，其特征在于:所述的碳纖維為碳纖維編織布 或碳纖維針織布。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的材料，其特征在于:所述的酚醛樹脂為熱塑性酚醛 樹脂、鋇酚醛樹脂或硼酚醛樹脂中的一種或多種。8. 制備權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述材料的方法，其特征在于，具體步驟為： 1) 基體材料制備:按配比稱取制備基體材料的原料，經(jīng)塑煉和混煉制成基體材料，然后 硫化測試其性能，滿足相關(guān)要求后備用； 2) 基體材料溶解:將基體材料破碎成小塊，采用溶劑溶解，制成膠液； 3) 酚醛樹脂溶解:在膠液中按配比加入酚醛樹脂，充分?jǐn)嚢韬竺荛]貯存待用； 4) 增強(qiáng)材料浸膠:將步驟3)得到的膠液均勻分布于碳纖維材料的各部位，晾干即可得 到碳纖維增強(qiáng)三元乙丙橡膠抗燒蝕材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟2)中的溶劑為混合溶劑，采用甲苯、乙 酸乙酯和溶劑油配成的混合物;膠液的固體重量含量控制在18%~22%;步驟3)中膠液的 固體重量含量控制在35 %~40 %。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟4)中，采用真空浸膠或輥壓浸膠使膠 液均勾分布于碳纖維材料的各部位。
【文檔編號】C08K7/06GK105837956SQ201610227359
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】朱稼麟, 劉美珍, 李方朔, 陳永釗, 曾慶江, 賈冬梅
【申請人】湖北三江航天江河化工科技有限公司