本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料及制備方法。

背景技術(shù)：

隨著武器系統(tǒng)和飛行器對固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的要求不斷提高，對絕熱層綜合性能的要求相應(yīng)提高至前所未有的高度，常規(guī)的橡膠型絕熱材料也無法滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，因此高抗沖性能的材料應(yīng)運(yùn)而生。主要有纖維編織增強(qiáng)的橡膠基復(fù)合材料，表面陶瓷化材料等，雖然材料性能提高到一個(gè)新的層次，但材料成本也隨之提高了一個(gè)數(shù)量級。因此，在提高性能的同時(shí)，進(jìn)一步降低成本，成為目前重要的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料及制備方法，以達(dá)到確保性能的同時(shí)降低成本的目的。

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?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料，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、酚醛樹脂10-30份及碳?xì)?5-60份；其中碳?xì)譃樵z碳?xì)?、碳絲碳?xì)只蝾A(yù)氧絲碳?xì)?。其中原絲碳?xì)质怯杀╇嬖z織成氈，再進(jìn)行碳化而成。碳絲碳?xì)质菍⑻祭w維直接織成的碳?xì)帧ｎA(yù)氧絲碳?xì)质菍⒈╇嬖z經(jīng)高溫氧化，然后編織成氈，最后碳化為碳?xì)帧?/p>

優(yōu)選的配比為：三元乙丙橡膠基體材料25份、酚醛樹脂25份及碳?xì)?0份。

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幾種。

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M 1~3份、促進(jìn)劑TMTD1~2份、熱塑性酚醛樹脂1~10份、沉降硫磺2-3份制成。

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M 1~3份、促進(jìn)劑TMTD 1~2份、熱塑性酚醛樹脂1~10份、DCP1~4份。

制備所述的絕熱材料的方法，包括以下步驟：

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）膠料溶解：將基體膠料裁剪或破碎成小塊薄片狀，在反應(yīng)釜中采用混合溶劑體系進(jìn)行溶解，膠液的固體含量控制在18%~22%；

3）樹脂溶解：在基體材料完全溶解后，在膠液中按配比加入酚醛樹脂，膠液的固體含量控制在35%~40%，充分?jǐn)嚢韬竺荛]貯存待用，使用期小于等于7天；

4）浸膠：將碳?xì)植牧戏湃攵喽屋伳z流水線中，通過調(diào)節(jié)輥距控制浸膠量，第一段為擠壓浸膠，使膠液迅速滲透至碳?xì)植牧蟽?nèi)部；第二段為擠膠段，在材料含膠量超出配比要求時(shí)，擠出多余的膠液，第三段為補(bǔ)膠段，在材料含膠量小于配比要求時(shí)，在材料表面補(bǔ)充所缺膠量；

5）后處理：浸膠完成后在60℃±5℃下烘干60 min以上，冷卻即可得到碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料。

步驟2）中的混合溶劑是采用甲苯、乙酸乙酯和溶劑油配成的混合物；

步驟5）中浸膠完成后根據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行裁剪，然后進(jìn)行烘干，冷卻后置于陰涼干燥處待用。

所述碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料使用期限小于等于2年。

本發(fā)明的有益效果：

（1）采用碳?xì)纸Y(jié)構(gòu)碳纖維增強(qiáng)體系，可在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層的大部分部位作為抗沖層材料使用，其性能與連續(xù)編織的碳纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)，材料成本可降低50%左右。

（2）采用三段輥壓浸膠工藝，經(jīng)過多次輥壓，在輥壓作用下，膠能夠滲透均勻，確保了材質(zhì)的均勻性，以獲得材料整體性能的穩(wěn)定性?？蓪?shí)現(xiàn)同規(guī)格材料的連續(xù)生產(chǎn)，與真空浸膠工藝相比，生產(chǎn)效率提高數(shù)倍，同時(shí)，材料的含膠量均勻性明顯提高。經(jīng)檢測材料密度和硬度，其數(shù)據(jù)一致性遠(yuǎn)優(yōu)于真空浸膠。

（3）目前碳纖維市場供貨波動(dòng)較大，三種不同工藝制備的碳?xì)植牧希阅芟喈?dāng)，可相互替代使用，有助于穩(wěn)定原材料供貨，進(jìn)一步降低材料成本。

具體實(shí)施方式

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。

一種碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料，其配方組分規(guī)格見表1，單位為重量份。

表1

所述的原絲碳?xì)?、碳絲碳?xì)只蝾A(yù)氧絲碳?xì)志芍锌圃荷轿髅禾炕瘜W(xué)研究所提供。

本發(fā)明中所述的三元乙丙橡膠基體材料采用三元乙丙橡膠、白炭黑、硬脂酸、三乙醇胺、促進(jìn)劑M、促進(jìn)劑TMTD、熱塑性酚醛樹脂、沉降硫磺或DCP制成，配方規(guī)格見表2；三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3中的相關(guān)要求，再作為基體材料用于后續(xù)制備過程。

表2

表3

所述碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料的制備方法，包括以下步驟：

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）膠料溶解：將基體膠料裁剪或破碎成小塊薄片狀，在反應(yīng)釜中采用混合溶劑體系進(jìn)行溶解，膠液的固體含量控制在18%~22%；

3）樹脂溶解：在基體材料完全溶解后，在膠液中按配比加入酚醛樹脂，膠液的固體含量控制在35%~40%，充分?jǐn)嚢韬竺荛]貯存待用，使用期小于等于7天；

4）浸膠：將碳?xì)植牧戏湃攵喽屋伳z流水線中，通過調(diào)節(jié)輥距控制浸膠量，第一段為擠壓浸膠，使膠液迅速滲透至碳?xì)植牧蟽?nèi)部；第二段為擠膠段，在材料含膠量超出配比要求時(shí)，擠出多余的膠液，第三段為補(bǔ)膠段，在材料含膠量小于配比要求時(shí)，在材料表面補(bǔ)充所缺膠量；

5）后處理：浸膠完成后在60℃±5℃下烘干60 min以上，冷卻即可得到碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料。

進(jìn)一步地，步驟2）中的混合溶劑是采用甲苯、乙酸乙酯和溶劑油配成的混合物；

進(jìn)一步地，步驟5）中浸膠完成后根據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行裁剪，然后進(jìn)行烘干，冷卻后置于陰涼干燥處待用。

進(jìn)一步地，所述碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料使用期限小于等于2年。

制得的碳?xì)衷鰪?qiáng)酚醛三元乙丙橡膠基絕熱材料的常規(guī)性能指標(biāo)見表4，其能夠在確保性能的同時(shí)降低成本的目的。

表4。