一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法
【專利說明】一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機內絕熱材料預處理技術領域，具體地說是涉及一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]固體火箭發(fā)動機裝藥的推進劑/襯層/絕熱層三種材料間的界面粘接質量直接影響發(fā)動機結構的完整性和工作的可靠性，界面脫粘易造成殼體過熱、失強而導致發(fā)動機失效甚至解體。據(jù)報道，國外試驗失敗的固體火箭發(fā)動機中有三分之一是由于界面脫粘所引起，其中推進劑/襯層界面脫粘又是最主要的失效模式。
[0005]固體火箭發(fā)動機裝藥界面粘接相比傳統(tǒng)的粘接模式更為復雜，在其粘接過程中，固體推進劑和襯層均由多組分料漿固化反應而形成。此外，為滿足各自性能的要求，推進劑、襯層和絕熱層的高分子網(wǎng)絡骨架中含有多種功能助劑以及制備過程中帶入的水分等小分子，在基體網(wǎng)絡之間以結合或游離的方式共存，發(fā)動機裝藥后，各組件材料中游離的小分子物質將在化學勢的驅動下發(fā)生遷移，特別是在推進劑和襯層固化反應過程中伴隨的活性組分遷移，可導致固化體系偏離設計，甚至無法正常固化，結果表現(xiàn)為界面粘接失效。
[0006]研究表明，丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層粘接體系中近界面推進劑弱強度層的形成機制是:固化劑異氰酸酯分子因從推進劑向襯層遷移，以及絕熱層中水分等含活潑氫小分子“穿越”襯層向推進劑遷移并與近界面推進劑中的異氰酸根發(fā)生副反應，均使近界面推進劑中的固化劑異氰酸酯被額外損耗，進而導致其固化參數(shù)低于推進劑本體的設計值，未能達到較高的固化交聯(lián)程度，強度降低，成為弱強度層。發(fā)動機裝藥在固化成型過程中，當界面區(qū)域，特別是近界面推進劑因固化交聯(lián)建立的強度不能抵御其固化收縮產(chǎn)生的應力時，則易出現(xiàn)微裂紋甚至脫粘。
[0007]

【發(fā)明內容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種工藝簡單、能顯著提高固體火箭發(fā)動機裝藥界面粘接強度、保證裝藥結構完整的三元乙丙絕熱材料表面處理方法。
[0009]為實現(xiàn)上述技術方案，本發(fā)明所提供的三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其步驟包括:
步驟一、將硫化成型的三元乙丙絕熱材料經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至5~50°C ；步驟二、將表面處理劑均勻涂刷或噴涂于三元乙丙絕熱材料表面，使用溶劑時在6(T10(TC下烘干除去溶劑，形成異氰酸根富集層，從而改善固體推進劑/襯層/絕熱層界面粘接性能。
[0010]進一步，上述表面處理劑的成份按重量配比由以下組份組成:異氰酸酯，100份；固化催化劑，(T0.2份；增塑劑，(TlO份；溶劑，(Γ2000份。
[0011]進一步，表面處理劑的用量按三元乙丙絕熱材料單位投影面積上異氰酸根-NCO摩爾數(shù)控制，其范圍為0.1moI/m2?0.6mol/m2。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:
1.表面處理工藝簡單，易實施；
2.能夠消除近界面推進劑弱強度層，提高固體火箭發(fā)動機裝藥界面的粘接強度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所提供的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【附圖說明】本發(fā)明的使用進行說明。參見示出本發(fā)明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。
[0015]實施例1
預先將二月桂酸二丁基錫與癸二酸二辛酯按重量比5:95配制成溶液。在室溫下，分別將10g改性六次甲基多異氰酸酯、Ig 二月桂酸二丁基錫-癸二酸二辛酯溶液、100g醋酸乙酯加入混合容器中，攪拌均勻，即制成表面處理劑。
[0016]將硫化成型的三元乙丙絕熱材料試件經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至25V，然后將上述表面處理劑按異氰酸根-NCO在三元乙丙絕熱材料單位投影面積上的摩爾數(shù)為
0.3mol/m2的用量均勻涂刷于三元乙丙絕熱材料表面，然后置于80°C下烘干I小時除去溶劑，制作丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層裝藥界面粘接試件，測得推進劑本體抗拉強度為979kPa，聯(lián)合扯離強度為941kPa，較未處理試件的聯(lián)合扯離強度提高了 478kPa。
[0017]實施例2
在室溫下，分別將10g改性六次甲基多異氰酸酯、500g醋酸乙酯加入混合容器中，攪拌均勻，即制成表面處理劑。
[0018]將硫化成型的三元乙丙絕熱材料試件經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至25V，然后將上述表面處理劑按異氰酸根-NCO在三元乙丙絕熱材料單位投影面積上的摩爾數(shù)為
0.5mol/m2的用量均勻涂刷于三元乙丙絕熱材料表面，然后置于80°C下烘干I小時除去溶劑，制作丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層裝藥界面粘接試件，測得推進劑本體抗拉強度為977kPa，聯(lián)合扯離強度為978kPa，較未處理試件的聯(lián)合扯離強度提高了 471kPa。
[0019]實施例3
預先將乙酰丙酮鐵與鄰苯二甲酸二丁酯按重量比2:98配制成溶液。在室溫下，分別將10g異佛爾酮二異氰酸酯、2g乙酰丙酮鐵-鄰苯二甲酸二丁酯溶液加入混合容器中，攪拌均勻，即制成表面處理劑。
[0020]將硫化成型的三元乙丙絕熱材料試件經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至25V，然后將上述表面處理劑按異氰酸根-NCO在三元乙丙絕熱材料單位投影面積上的摩爾數(shù)為
0.4mol/m2的用量均勻涂刷于三元乙丙絕熱材料表面，制作丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層裝藥界面粘接試件，測得推進劑本體抗拉強度為979 kPa，聯(lián)合扯離強度為951kPa，較未處理試件的聯(lián)合扯離強度提高了 488kPa。
[0021]實施例4
以異佛爾酮二異氰酸酯直接作為表面處理劑。
[0022]將硫化成型的三元乙丙絕熱材料試件經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至25V，然后將上述表面處理劑按異氰酸根-NCO在三元乙丙絕熱材料單位投影面積上的摩爾數(shù)為
0.4mol/m2的用量均勻涂刷于三元乙丙絕熱材料表面，制作丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層裝藥界面粘接試件，測得推進劑本體抗拉強度為945kPa，聯(lián)合扯離強度為976kPa，較未處理試件的聯(lián)合扯離強度提高了 499kPa。
[0023]實施例5
預先將乙酰丙酮鐵與鄰苯二甲酸二丁酯按重量比2:98配制成溶液。在室溫下，分別將10g甲苯二異氰酸酯、2g乙酰丙酮鐵-鄰苯二甲酸二丁酯溶液加入混合容器中，攪拌均勻，即制成表面處理劑。
[0024]將硫化成型的三元乙丙絕熱材料試件經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至25V，然后將上述表面處理劑按異氰酸根-NCO在三元乙丙絕熱材料單位投影面積上的摩爾數(shù)為
0.45mol/m2的用量均勻涂刷于三元乙丙絕熱材料表面，制作丁羥推進劑/三元乙丙絕熱層裝藥界面粘接試件，測得推進劑本體抗拉強度為979kPa，聯(lián)合扯離強度為935kPa，較未處理試件的聯(lián)合扯離強度提高了 472kPa。
[0025]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，包括: 步驟一、將硫化成型的三元乙丙絕熱材料經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至5~50°c ； 步驟二、將表面處理劑均勻涂刷或噴涂于三元乙丙絕熱材料表面，使用溶劑時在6(T10(TC下烘干除去溶劑，形成異氰酸根富集層，從而改善固體推進劑/襯層/絕熱層界面粘接性能。2.依據(jù)權利要求1所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述表面處理劑的成份按重量配比由以下組份組成:異氰酸酯，100份；固化催化劑，(T0.2份；增塑劑，0~10份；溶劑，(Γ2000份。3.依據(jù)權利要求2所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述異氰酸酯為改性六次甲基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4，4' - 二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4' - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯中的一種。4.依據(jù)權利要求2所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述固化催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸鋅、乙酰丙酮鐵、三苯基鉍系列中的一種。5.依據(jù)權利要求2所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述增塑劑為癸二酸二丁酯，鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的一種。6.依據(jù)權利要求2所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述溶劑是醋酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、四氫呋喃、環(huán)己烷中的任意一種。7.依據(jù)權利要求1或2所述的一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述表面處理劑的用量按三元乙丙絕熱材料單位投影面積上異氰酸根-NCO摩爾數(shù)控制，其范圍為 0.lmol/m2 ?0.6mol/m2。8.依據(jù)權利要求2?7所述的任意一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其特征在于，所述表面處理劑的制備步驟如下: 步驟一、將固化催化劑與增塑劑按重量比配制成溶液； 步驟二、在室溫下，依次按重量配比將異氰酸酯、固化催化劑與增塑劑的溶液、溶劑加入混合容器中，攪拌均勻，即制成表面處理劑。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種三元乙丙絕熱材料表面處理方法，其步驟包括：首先將硫化成型的三元乙丙絕熱材料經(jīng)過打磨、清洗和烘干后，降溫至5~50℃；其次將表面處理劑均勻涂刷或噴涂于三元乙丙絕熱材料表面，使用溶劑時在60~100℃下烘干除去溶劑，形成異氰酸根富集層。上述表面處理劑的成份按重量配比由以下組份組成：異氰酸酯，100份；固化催化劑，0~0.2份；增塑劑，0~10份；溶劑，0~2000份。表面處理劑的用量按三元乙丙絕熱材料單位投影面積上異氰酸根-NCO摩爾數(shù)控制，其范圍為0.1mol/m2~0.6mol/m2。本發(fā)明的有益效果在于可消除近界面推進劑弱強度層，提高界面粘接強度。
【IPC分類】C08J7/06, C08L23/16
【公開號】CN105585727
【申請?zhí)枴緾N201410564809
【發(fā)明人】詹國柱, 樓陽, 黃洪勇, 吳祝駿, 左海麗, 邱磊
【申請人】上海新力動力設備研究所
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月22日