一种低特征信号绝热层材料制造技术

本发明专利技术提供了一种低特征信号绝热层材料，其组分包括30～50质量份的甲基乙烯基硅橡胶、50～70质量份的苯基硅橡胶、5～8质量份的六甲基二硅氮烷、30～40质量份的气相白炭黑、1～3质量份的二硼化钛、5～10质量份的硼改型酚醛树脂、2～6质量份的氮化硼、3～7质量份的碳化硼、2～6质量份的硼酸三丁酯、3～8质量份的碳化硅、1～3质量份的芳纶纤维和1～1.5质量份的过氧化二异丙苯。本发明专利技术提高了绝热层的耐热、耐烧蚀性能，具备无烟、少烟的低特征信号性能，建立的绝热层的拉伸强度、粘接强度、工艺性能达到使用要求。达到使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种低特征信号绝热层材料


[0001]本专利技术涉及一种绝热材料，能够用于固体姿轨控发动机绝热。

技术介绍

[0002]目前国内固体姿轨控发动机洁净度性能为残渣含量6～8％，发展的阶段目标残渣含量降低为5％，国外燃气残渣含量已经达到≤2％。这除了采用洁净推进剂，还需要绝热材料和喷管内衬材料的无烟少烟的贡献，包括材料本身的低烟、无烟和成型工艺保证两部分。目前国内固体姿轨控发动机不仅残渣含量过高，且燃烧后大部分颗粒度超过了30μm，距离总体要求“残渣含量2％以下、2μm以下颗粒度的含量不低于98％”的差距较大。若燃气残渣含量高，特征信号明显，对红外导引头的观测会产生致命性的影响，不能满足应用需求。
[0003]目前国内同类材料一般存在固化时间长、拉伸强度低、粘接强度差、特征信号明显等不足，不适合作为高性能固体姿轨控发动机燃烧室壳体的低特征信号内绝热层材料。
[0004]作为一种低特征信号绝热层材料，在配方设计时除需要考虑绝热层材料的力学性能、成碳性能、抗烧蚀耐冲刷性能，还需要确保绝热层具有良好的粘接性能和工艺性能，从而促成和保障绝热层材料的具有良好的低特征信号特点。
[0005]因此，如何在硅橡胶的基础之上，加入耐热、耐烧蚀、含硼元素的功能填料和提高粘接性能的组分，复配出低特征信号绝热层材料和制定出制造工艺，技术难度较大，而且成果为军工等级的产品使用，在公开资料中难以查找到现成针对性的相关信息。通过互联网对国家知识产权局的国内专利和链接的国外专利机构的查询，也没有查找到相关针对性的信息。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种低特征信号绝热层材料，具有一定分子量、结构和粘度的含苯环粘稠体硅橡胶，配合含有双键的固体乙烯基硅橡胶作为基体橡胶材料，并使用耐热、耐烧蚀、含硼元素的功能填料以及含硼的提高粘接性的酯类化合物，提高了绝热层的耐热、耐烧蚀性能，具备无烟、少烟的低特征信号性能，建立的绝热层的拉伸强度、粘接强度、工艺性能达到使用要求，满足姿轨控发动机低特征信号绝热层材料和成型工艺要求。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低特征信号绝热层材料，其组分包括30～50质量份的甲基乙烯基硅橡胶、50～70质量份的苯基硅橡胶、5～8质量份的六甲基二硅氮烷、30～40质量份的气相白炭黑、1～3质量份的二硼化钛、5～10质量份的硼改型酚醛树脂、2～6质量份的氮化硼、3～7质量份的碳化硼、2～6质量份的硼酸三丁酯、3～8质量份的碳化硅、1～3质量份的芳纶纤维和1～1.5质量份的过氧化二异丙苯。
[0008]所述的甲基乙烯基硅橡胶采用规格为110-2。
[0009]所述的苯基硅橡胶苯基含量25％，挥发份0.3％。
[0010]所述的硼改型酚醛树脂采用规格为TH-800-1，其中硼含量3～5％。
[0011]所述的芳纶纤维的长度为3～5mm。
[0012]本专利技术的模压成型硫化条件为温度160℃，压强10～15MPa，硫化1小时。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]采用本专利技术所叙述的绝热层材料配方，不仅具有姿轨控发动机所需的绝热层的基本材料、粘接和工艺性能，符合实际工艺生产要求，还具有好的低特征信号特性(见表1)，性能均满足实际使用要求。
[0015]表1绝热层材料测试结果
[0016][0017]模压成型硫化条件为：温度160℃左右，压强10MPa～15MPa，硫化时间1小时。预制生胶套时不粘模，脱模容易，不腐蚀模具。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。
[0019]本专利技术涉及的绝热层材料组分和配方见表2。
[0020]表2绝热层的配方组成
[0021][0022]配方体系中加入苯基硅橡胶主要是因为它分子中含有高苯环和硅氧键，苯环有利
于烧蚀后的成碳，而分子中含有硅氧键烧蚀后，易于形成二氧化硅和碳化硅陶瓷，这两种作用均有利于绝热层的耐热、烧蚀性能的提高，甲基乙烯基硅橡胶中的乙烯基和苯基硅橡胶中乙烯基结构决定了绝热层的固化特性，其中配方中甲基乙烯基硅橡胶的含量决定了绝热层的力学性能；耐热和补强气相二氧化硅分散到体系后，易于发生团聚现象，造成体系不均匀和不稳定，相应的需要加入结构调节稳定剂六甲基二硅氮烷避免发生气相二氧化硅的团聚，得到均匀和稳定的绝热层材料体系；含硼耐热填料TiB2、氮化硼、B4C的加入主要是起耐热、消烟作用，由于硼元素是缺电子元素，轨道数多于电子数，而绝热层工作过程中的燃烧本质是自由基的产生、传递链式反应，不同高熔点(大于2000℃)的填料中的硼元素可以起到一定程度的猝灭自由基的反应，进而达到消烟的效果，而且在发动机高温情况下，硼可以氧化成三氧化二硼，可以起到密实碳层的效果，降低绝热层烧蚀时的碳层蹦块、进入燃气中的残杂的颗粒度；硼含量3～5％的硼改型酚醛树脂，保证了发动机开始工作时，低温度段的硼源的提供和形成碳层的碳源的供给，有利于形成平衡、均匀的陶瓷、玻璃、碳层，提高抗烧蚀性能，又达到阻燃消烟的目的；芳纶纤维的加入，由于本身在发动机工作时纤维碳化形成的通道以及纤维与绝热层之间界面，提供了绝热层烧蚀时形成的气体排出的通道，起到提高绝热层的耐烧蚀性能、降低绝热层工作后烟雾的掺杂含量和尺寸大小，达到无烟、少烟和低特征信号的目的。此外，配方中硼酸三丁酯的加入，起到绝热层粘接和阻燃作用也是配方的重要组分。模压成型硫化条件为：温度160℃左右，压强10MPa～15MPa，硫化时间1小时。预制生胶套时不粘模，脱模容易，不腐蚀模具。
[0023]实施实例I
[0024]所用绝热层材料组分和配方组分见表3。
[0025]表3绝热层材料组分和配方
[0026]序号组分配比1甲基乙烯基硅橡胶302苯基硅橡胶703六甲基二硅氮烷54气相白炭黑305TiB216硼改型酚醛树脂57氮化硼28B4C39硼酸三丁酯210碳化硅311芳纶纤维112DCP1
[0027]表4实施的绝热层材料产品I性能
[0028][0029]从表3可以看出甲基乙烯基硅橡胶与苯基硅橡胶的比例为3：7时，由于苯基硅橡胶含量高，相应苯环的含量也高，绝热层的耐烧蚀性能好，即线烧蚀率0.076mm比较低，有利于成碳消烟；含硼耐热填料TiB2、氮化硼、B4C的加入量分别为1份、2份、3份比较少，消烟效果相对较小，但综合考虑两方面的效果，特征信号即可见光、激光和红外透过率均大于或等于90％，可见光90％、激光93％、红外透过率95％；甲基乙烯基硅橡胶含量较小，导致反应的活性点减少，延伸率仅为218％；主要起提高粘接性的硼酸三丁酯加入量仅为2份，因此绝热层的粘接扯离强度和剪切强度相对较低，仅分别为1.64MPa，3.48MPa。
[0030]实施实例II
[0031]所用绝热层材料组分和配方见表5。
[0032]表5绝热层材料组分和配方
[0033]序号组分配比1甲基乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低特征信号绝热层材料，其特征在于，其组分包括30～50质量份的甲基乙烯基硅橡胶、50～70质量份的苯基硅橡胶、5～8质量份的六甲基二硅氮烷、30～40质量份的气相白炭黑、1～3质量份的二硼化钛、5～10质量份的硼改型酚醛树脂、2～6质量份的氮化硼、3～7质量份的碳化硼、2～6质量份的硼酸三丁酯、3～8质量份的碳化硅、1～3质量份的芳纶纤维和1～1.5质量份的过氧化二异丙苯。2.根据权利要求1所述的低特征信号绝热层材料，其特征在于，所述的甲基乙烯基硅橡胶采用规格为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇耿，王纪霞，包乐，张龙军，胡大宁，邹敏，张海鹏，严伟兴，祁本利，张权，周一博，赵奎，王璐，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：