固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料及其制备方法，该橡胶材料包括以下组分及重量份：100份烟片胶，2～2.5份粘合剂，4～5份氧化锌，2～3份硬脂酸，45～47份炭黑，12～14份月桂酸，2～3份固马隆树脂，2～2.5份凡士林，1.8～2份硫磺，1.6～2.1份促进剂，3.4～4份防老剂。本橡胶材料具有无喷霜、与锦纶布粘合性能优良、高强度及抗老化性强的优点，其拉伸强度高达25MPa以上，70℃×72h老化性能变化率1.04％，胶料与布料粘合强度3.84kN/m以上，不但硬度低，且经存放两年后观察表面无喷霜，表观质量高。本发明专利技术制备方法操作简单，可适用于大规模生产。

High strength anti aging rubber material for flexible plug cover of solid rocket engine and its preparation method

The invention discloses a solid rocket engine nozzle flexible cover anti aging rubber material and its preparation method with high strength, the rubber material comprises the following components and weight: 100 ~ 2.5 2 smoke sheet rubber, a binder, 4~5 Zinc Oxide, 2~3 stearic acid, 45~47 black, 12~14 laurel 2~3 copies of Malone acid, solid resin, 2 ~ 2.5 and 1.8 ~ 2 Vaseline, sulfur, 1.6 ~ 2.1 phr, 3.4 ~ 4 phr. The rubber material has no frosting, and nylon fabric excellent adhesion properties, high strength and strong anti aging, the tensile strength was as high as 25MPa, 70 DEG C * 72h aging property change rate of 1.04%, rubber and cloth bonding strength is more than 3.84kN/m, not only low hardness, and the deposit after two years of observation without injection frost surface, apparent quality. The preparation method of the invention is simple in operation and suitable for large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶材料，具体地指一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
目前，橡胶制品已广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，在仪器、设备及动力装置等的密封方面发挥着极其重要的作用。柔性堵盖为发动机喷管密封件，是烟片胶与锦纶布夹芯增强模压制品，在与发动机喷管粘接后，对发动机内装物实行有效密封，发射过程中在特定压力下柔性堵盖被爆破，保证喷管获得能量推动弹体飞行。现有的柔性堵盖主体橡胶为马来西亚产一级烟片胶(NR)，经添加硫黄、促进剂、防老剂、增塑剂以及填料混炼而成，柔性堵盖骨架材料为锦纶布，两者在高温高压下硫化模压成制品。这种柔性堵盖材料主要存在以下问题：1)拉伸强度难以达到20MPa以上；2)模压制品在存放一段时间后，表面出现喷霜现象，不仅损害胶料的性能，喷到胶料表面的物质改变了制品的表面状态，使得表面粘性下降，影响产品的抗老化性能，也使产品外观质量不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料及其制备方法，该橡胶材料具有无喷霜、与锦纶布粘合性能优良、高强度及抗老化性强的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，包括以下组分及其重量份：烟片胶：100粘合剂：2～2.5氧化锌：4～5硬脂酸：2～3炭黑：45～47月桂酸：12～14固马隆树脂：2～3凡士林：2～2.5硫磺：1.8～2促进剂：1.6～2.1防老剂：3.4～4。进一步地，所述促进剂包括0.6～0.8份促进剂CZ、0.2～0.3份促进剂DM、0.4～0.5份促进剂NOBS及0.4～0.5份促进剂906。进一步地，所述防老剂包括1.4～1.5份防老剂4010、0.4～0.5份防老剂D、0.8～1份防老剂863及0.8～1份防老剂4020。进一步地，所述烟片胶采用一级烟片胶；所述凡士林采用医用凡士林。一种上述固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)按所述配比称取烟片胶，将烘干后在开炼机上进行塑炼，得塑炼胶；2)按所述配比向塑炼胶中依次加入粘合剂，促进剂，防老剂，硬脂酸及月桂酸，然后加入氧化锌，接着将炭黑分两次加入，两次加炭黑中间交替加入固马隆树脂及凡士林混炼，最后加入硫磺，待硫磺全部混入后，用切落法补充翻炼均匀并压延出片。进一步地，所述步骤1)中，塑炼温度为40～50℃。进一步地，所述步骤2)中，在加入固马隆树脂及凡士林前，先将胶料混炼均匀，混炼温度为40～50℃。进一步地，所述步骤2)中，促进剂包括0.6～0.8份促进剂CZ、0.2～0.3份促进剂DM、0.4～0.5份促进剂NOBS及0.4～0.5份促进剂906。进一步地，所述步骤2)中，防老剂包括1.4～1.5份防老剂4010、0.4～0.5份防老剂D、0.8～1份防老剂863及0.8～1份防老剂4020。更进一步地，所述步骤1)中，所述烟片胶采用一级烟片胶；所述步骤2)中，所述凡士林采用医用凡士林。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：其一，本专利技术的高强度抗老化橡胶材料以烟片胶为主体材料，加入配合剂制备而成，具有无喷霜、与锦纶布粘合性能优良、高强度及抗老化性强的优点，解决了现有胶料拉伸强度低，制品表面喷霜的问题。利用本专利技术的高强度抗老化橡胶材料制作试样检测，其拉伸强度高达25MPa以上，70℃×72h老化性能变化率1.04％，胶料与布料粘合强度3.84kN/m以上，不但硬度低，且经存放两年后观察表面无喷霜，表观质量高，满足设计要求。其二，本专利技术配方中减少促进剂DM用量，其它促进剂和防老剂均采用多品种小剂量并用，避免单一品种添加量过多超出在橡胶中的溶解度而喷出，也避免了喷霜现象；配合剂中的活性剂氧化锌同促进剂CZ、促进剂DM、促进剂NOBS、促进剂906配合使用增加促进剂的活性，减少促进剂用量和缩短橡胶硫化时间。其三，配合剂中的防老剂D用量大也容易导致产品出现喷霜，防老剂863为酮胺反应物，对烟片胶的热老化和天候老化具有优良的防护效果，且不会出现喷霜现象，故配方中减少防老剂D用量，采用防老剂D与防老剂863并用，以减少析出可能性；本专利技术采用防老剂4020、防老剂D与防老剂863并用体系，以达到抗老化防护效果。其四，配合剂中的增塑剂硬脂酸和月桂酸使胶料软化便于加工，能将橡胶分子分开，从而降低其玻璃化转变温度、未硫化胶熔融粘度和硫化胶硬度，其在混炼初期加入；炭黑为补强填充剂，用量较大，能改善橡胶的力学性能，为获得良好的分散性，采取分批投料的方法，并与软化剂医用凡士林分开投料，以防炭黑结团；硫磺为硫化剂，硫磺融点较低，100℃以上即发生液化结团，难以分散，硫磺一般在混炼最后阶段加入，并要求操作迅速完成。其五，在胶料制备过程中，先对烟片胶进行塑炼的目的是使其满足混炼胶工艺性能和制品性能对橡胶可塑度的要求，然后再进行混炼，混炼初期加入粘合剂RS，可以有效地提高橡胶与锦纶布的粘合性能；炭黑补强，固马隆树脂增粘，促进剂和防老剂均采用多品种小剂量并用，避免单一品种添加量过多超出在橡胶中的溶解度而喷出；配合剂中的活性剂氧化锌需同硫化剂分开投料，以免发生焦烧。本专利技术制备方法操作简单，可适用于大规模生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本专利技术，但它们不对本专利技术构成限定。实施例1一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，所含主要原料为印尼产一级烟片胶，一级烟片胶质量为5kg，配合剂质量配比如下：将上述原料按如下步骤制备成固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料：1)对烟片胶进行塑炼：将破胶后的烟片胶在开炼机上先以1～2mm的小辊距通过2～3次后，将胶片扭转90°重新投入辊隙内，往复5次以上或至规定时间，每段不超过20min，控制辊温在40℃～50℃；塑炼后停放4h方可进入混炼。2)将开炼机辊距调至2～3mm，将塑炼胶投入开炼机两辊缝隙中滚压1～2min后依次加入粘合剂RS、促进剂CZ、促进剂DM、促进剂NOBS、促进剂906、防老剂4010、防老剂D、防老剂863、防老剂4020及硬脂酸、月桂酸；每段加料后打三角包通过，控制辊温在40℃～50℃。3)向混炼胶中再加入氧化锌，待小料全部吃入后，将炭黑分两批加入，中间交替加入固马隆树脂及医用凡士林混炼，待配合剂全部吃净后，加入硫磺，待硫磺全部混入后，用切落法补充翻炼均匀并压延出片，控制辊温在40℃～50℃。实施例2按实施例1的制备步骤制备一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，该材料所含主要原料烟片胶质量为5kg，其他原料配比重量除以下一项外，其他与实施例1的相同：促进剂DM0.2％×5kg＝10g。实施例3按实施例1的制备步骤制备一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，该材料所含主要原料烟片胶质量为5kg，其他原料配比重量除以下一项外，其他与实施例1的相同：防老剂8630.8％×5kg＝40g。实施例4按实施例1的制备步骤制备一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，该材料所含主要原料烟片胶质量为5kg，其他原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，其特征在于：包括以下组分及其重量份：烟片胶：100粘合剂：2～2.5氧化锌：4～5硬脂酸：2～3炭黑：45～47月桂酸：12～14固马隆树脂：2～3凡士林：2～2.5硫磺：1.8～2促进剂：1.6～2.1防老剂：3.4～4。

【技术特征摘要】
1.一种固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，其特征在于：包括以下组分及其重量份：烟片胶：100粘合剂：2～2.5氧化锌：4～5硬脂酸：2～3炭黑：45～47月桂酸：12～14固马隆树脂：2～3凡士林：2～2.5硫磺：1.8～2促进剂：1.6～2.1防老剂：3.4～4。2.根据权利要求1所述的固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，其特征在于：所述促进剂包括0.6～0.8份促进剂CZ、0.2～0.3份促进剂DM、0.4～0.5份促进剂NOBS及0.4～0.5份促进剂906。3.根据权利要求1或2所述的固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，其特征在于：所述防老剂包括1.4～1.5份防老剂4010、0.4～0.5份防老剂D、0.8～1份防老剂863及0.8～1份防老剂4020。4.根据权利要求1或2所述的固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料，其特征在于：所述烟片胶采用一级烟片胶；所述凡士林采用医用凡士林。5.一种如权利要求1所述固体火箭发动机喷管柔性堵盖用高强度抗老化橡胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)按所述配比称取烟片胶，将烘干后在开炼机上进行塑炼，得塑炼胶；2)按所述配比向塑炼胶中依次加入粘合剂，促进剂，防老剂，硬脂酸及月桂酸，然后加入氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：万德芬，余天雄，蒋帮宏，晏述亮，饶世荣，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42