整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于整體式固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室熱防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種整體式固沖 發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 與其它類型的發(fā)動機(jī)相比，整體式固沖發(fā)動機(jī)在超聲速乃至高超聲速情況下具有 最佳的性能和無可比擬的優(yōu)勢，且具有比沖高、結(jié)構(gòu)簡單、全程可控等優(yōu)點(diǎn)。整體式固沖發(fā) 動機(jī)的補(bǔ)燃室是一個(gè)雙用途燃燒室，不僅是助推發(fā)動機(jī)的燃燒室，還是沖壓發(fā)動機(jī)工作的 補(bǔ)燃室，工作環(huán)境極為苛刻，同時(shí)富氧、嚴(yán)重的粒子沖刷對材料性能的要求非?？量?。因此， 補(bǔ)燃室的熱防護(hù)就顯得尤為重要。
[0003] 當(dāng)前，固體火箭發(fā)動機(jī)常用的三元乙丙絕熱材料由于抗氧化能力差，難以在富氧 環(huán)境下使用；而硬質(zhì)絕熱層材料雖然耐燒蝕性能較好，但彈性較差，在高溫高壓和粒子沖刷 工作環(huán)境下，容易出現(xiàn)裂紋而被燒穿。而硅橡膠絕熱材料在燒蝕過程中可形成高熔點(diǎn)的類 陶瓷層，具有耐高溫和阻燃性能好、抗氧化性能好、抗小分子迀移能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在整體式 固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室絕熱層具有較好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要提供一種在富氧環(huán)境下耐燒蝕、抗沖刷、絕熱性能良好的整 體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料及其制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材 料，所述硅橡膠絕熱材料的組分重量份數(shù)比如下：
[0006]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述硅橡膠絕熱材料的組 分重量份數(shù)比如下： 甲基乙烯基硅橡膠 20~80份； 甲基乙烯基苯基硅橡膠 20~80份； 促進(jìn)劑 1~3份; 白炭黑 15~40份； 短切碳纖維 5~15份； 石墨烯 3~10份； 二氧化鉿 3~10份； 硫化劑 0 5~2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述組分 重量份數(shù)比如下： 甲基乙烯基桂橡膠 30~50份； 甲基乙烯基苯基硅橡膠 50~70份； 促進(jìn)劑 1.5~2.5份； 白炭黑 20~30份; 短切碳纖維 6~10份； 石墨烯 4~8份； 二氧化鉿 4~8份； 硫化劑 0.8~1.5份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述 甲基乙烯基硅橡膠中乙烯基質(zhì)量百分比含量為0.1%~0. 2%，甲基乙烯基苯基硅橡膠中 苯基質(zhì)量百分比含量為10%~13%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述 白炭黑為表面經(jīng)過Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅氧烷處理的氣相白炭黑。
5. 根據(jù)權(quán)利1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述短切 碳纖維長度為6~7mm，表面經(jīng)過Y_環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅氧烷處理。
6. 根據(jù)權(quán)利1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述石墨 烯表面經(jīng)過y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅氧烷處理。
7. 根據(jù)權(quán)利1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述二氧 化鉿為納米級別，并經(jīng)過表面經(jīng)過Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅氧烷處理。
8. 根據(jù)權(quán)利1或2所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其特征在于：所述促進(jìn) 劑為二月桂酸丁基錫，所述硫化劑為2, 5-二甲基-2, 5-雙己烷或2,4-二甲基-2,4-雙己 烷。
9. 一種權(quán)利要求1所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料的制備方法，其特征在 于：包括以下步驟： 1) 按照所述重量份數(shù)比稱取甲基硅橡膠、甲基乙烯基苯基硅橡膠、促進(jìn)劑，加入混煉機(jī) 中進(jìn)行混煉至透明狀態(tài)，制備出硅橡膠基體； 2) 按照所述重量份數(shù)比稱取均經(jīng)過表面處理的氣相白炭黑、短切碳纖維及二氧化鋯， 然后加入步驟1)得到的硅橡膠基體中，混煉至混合均勻； 3) 按照所述重量份數(shù)比稱取經(jīng)表面處理過的石墨烯，加入步驟2)中得到的硅橡膠基 體中，混煉至混合均勻； 4) 按照所述重量份數(shù)比稱取硫化劑，加入步驟3)中得到的硅橡膠基體中，混煉至混合 均勻； 5) 根據(jù)產(chǎn)品的需求，利用開煉機(jī)碾出所需厚度和形狀的膠片，然后對其進(jìn)行兩段硫化， 即可得到整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱層材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料的制備方法，其特征 在于：所述步驟5)中，硫化劑為2, 5-二甲基-2, 5-雙己烷時(shí)，第一段硫化條件：溫度為 160°C~180°C、時(shí)間為15min~25min;第二段硫化條件：溫度為200°C~220°C、時(shí)間為 4h~5h; 或者硫化劑為2,4_二甲基-2,4-雙己烷時(shí)，第一段硫化條件：溫度為110°C~130°C、 時(shí)間為lOmin~20min;第二段硫化條件：溫度為190°C~210°C、時(shí)間為4h~5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料及其制備方法，所述硅橡膠絕熱材料的組分重量份數(shù)比如下：20～80份的甲基乙烯基硅橡膠、20～80份的甲基乙烯基苯基硅橡膠、1～3份的促進(jìn)劑、15～40份的白炭黑、5～15份的短切碳纖維、3～10份的石墨烯、3～10份的二氧化鉿、0.5～2份的硫化劑。本發(fā)明制備的整體式固沖發(fā)動機(jī)用硅橡膠絕熱材料，其在燒蝕過程中能夠形成高熔點(diǎn)的類陶瓷層，具有耐高溫、耐燒蝕、彈性好、抗小分子遷移能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足富氧和高溫高速氣流、粒子沖刷的使用環(huán)境。
【IPC分類】C08L83-07, B29C35-02, C08K3-36, C08K7-06, C08K9-06, C08K3-22, C08K5-57, C08K13-06, C08K3-04
【公開號】CN104845380
【申請?zhí)枴緾N201510277574
【發(fā)明人】尹正帥, 佘平江, 王芬, 雷寧, 高李帥, 張軍
【申請人】湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月27日