一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及导电塑料领域，特别涉及一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料及其制备方法，本发明专利技术芯模材料，由以下重量份的原料组成：塑料粒料100；高导电填料10

【技术实现步骤摘要】
一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及导电塑料领域，特别涉及一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体火箭发动机推进剂药柱成型主要采用贴壁浇注，首先在发动机内部固定芯模，然后贴壁浇注推进剂药浆，推进剂药浆在50～70℃下发生交联固化反应，经3～7天时间达到一定的强度后脱模而成。推进剂药柱为易燃易爆的危化品，在脱模过程中芯模与推进剂药柱之间不能产生静电积聚，要求芯模基体的电阻率(表面电阻率≤1.0
×
107Ω或体电阻率电阻值≤1.0
×
106Ω.m)范围属于静电导体。
[0003]目前，普遍采用合金材料作为芯模基体材料，鉴于发动机外形尺寸越来越大，相关芯模部件外形、重量也随之增大，即使采用密度相对较低的硬铝合金材质，但重量还是偏大，搬运和装配时极为不便，存在掉落砸伤人员或发动机的危险。再者，合金芯模一定程度上存在加工周期长、价格昂贵、加工工艺复杂等问题。为满足未来武器型号批量化、低成本、高可靠的研制需要，急需开展新型轻质高强芯模研制。
[0004]导电塑料利用树脂为基体，导电填料作为填充组成的导电复合材料，主要应用于电子产品、集成电路包装、电磁屏蔽、导电/防静电管道、导电/防静电板材、导电薄膜等。与金属材料相比较，导电材料具有重量轻、成型效率高、兼具刚性与韧性、低成本、电阻值可调的优点。导电添加剂主要有：碳纤维、金属粉末、不锈钢纤维、碳纳米管、石墨、炭黑、石墨烯、抗静电剂等，塑料基体为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯(ABS)。
[0005]迄今为止未见导电塑料用于固体火箭发动机推进剂药柱成型芯模的报道。如果将导电塑料用于芯模的制造，有诸多问题需要解决，例如问题一：普通导电塑料通常因导电填料与塑料基体的混匀程度差而采用二次造粒法进行造粒，工艺繁琐，分散均匀性不够好，导电性能不理想，参见CN101402776B《一种导电塑料及制备方法》是采用两种塑料基体，分别与不同类型的填料，分两次造粒，然后根据需要采用两种粒料配合使用，经双螺杆再次造粒；以及CN107200910A《一种耐高温导电塑料及制备方法》是选取一种粒料分两次加入填料，造粒两次；问题二：普通导电塑料的表面光滑度不够，制造的芯模不能满足脱模性能要求，制造出的芯模不便于进行后续挤出成型和加工成型，因表面光滑度不够也不满足摩擦系数的相关要求；问题三：复合固体推进剂成型工艺为在50～70℃下固化3～7天，同时复合固体推进剂中含有一定的增塑剂，存在渗透进入塑料芯模的可能，这要求芯模线膨胀系数小、耐侵蚀能力强，以满足药柱精确成型的质量要求。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于固体火箭发动机药柱成型的轻质高强芯模材料及其制备方法，采用良好的基体塑料复配使用提高基体模量、负载高导电纤维和填料增强导电性、调整填料类型与用量提高强度降低线膨胀系数等技术手段，有效解决合金芯模一定程度上存在加工周期长、价格昂贵、加工工艺复杂等问题，以满足未来武器型号批量化、低成本、高可靠的研制需要。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，该材料由以下重量份的原料组成：
[0009][0010]进一步地，所述塑料料粒基体为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚甲醛(POM)的一种。
[0011]进一步地，所述高导电填料为碳纳米管、石墨烯和抗静电剂中的一种或多种。
[0012]优选地，所述高导电填料为碳纳米管，目数为200～500目，进一步优选300目。
[0013]进一步地，所述补强填料为碳纤维、玻璃纤维和乙炔黑中的一种或多种，优选碳纤维，目数为200～500目，进一步优选200目。
[0014]进一步地，所述偶联剂为正硅酸丙酯、正硅酸乙酯、KH
‑
550、KH
‑
560和KH
‑
570中的一种或多种，加入量优选为塑料料粒质量的0.3％。
[0015]进一步地，所述固体润滑剂为石墨、氟化锂、二氧化钼和“超支化”润滑剂中的一种或多种，优选“超支化”润滑剂，所述“超支化”润滑剂产品即为武汉超支化树脂科技有限公司生产的HyPer C100、HyPer C181、HyPer C182、HBP
‑
160中的一种或两种复配，进一步优选HyPer C100、HyPer C181和HyPer C182中的一种与HBP
‑
160复配，复配比例为1：1；加入量优选为塑料料粒质量的0.3
‑
0.5％。
[0016]进一步地，所述增塑剂为癸二酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和已二酸二异辛酯中的一种或多种，加入量优选为塑料料粒质量的3％。
[0017]进一步地，所述抗氧化剂为2,4
‑
二甲基
‑6‑
叔丁基苯酚和2,6
‑
二叔丁基对甲酚中的一种或两者的组合，优选为2,6
‑
二叔丁基对甲酚，加入量优选为塑料料粒质量的0.6％。
[0018]本专利技术还提供上述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
[0019]塑料造粒：按照重量比例量取一定量的塑料粒料、高导电填料、偶联剂、增塑剂、抗氧化剂进行预混，加入至密炼机中进行密炼，将密炼均匀的物料投入双螺杆挤出机加热熔融后抽丝造粒备用。
[0020]进一步地，所用密炼机类型为塑料加压式捏炼机，加热熔融温度为195～280℃；
[0021]本专利技术还提供一种用于火箭发动机药柱成型的芯模的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
[0022]S1、挤压成型：将上述制备的芯模材料粒料经螺杆棒材挤出机加热熔融后挤压进入成型模具中冷却成型，初步得到芯模柱体；
[0023]S2、芯模车铣：将制好的柱体按照芯模加工尺寸进行车铣造型。
[0024]进一步地，所述步骤S2中的车铣加工机床类型为普通车床。
[0025]本专利技术还提供一种火箭发动机药柱成型的芯模，其特征在于，是由上述的用于火箭发动机药柱成型的芯模材料的制备方法所制得。
[0026]相较于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0027](1)针对现有导电塑料为克服导电填料与塑料基体的混匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，该材料由以下重量份的原料组成：2.根据权利要求1所述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，所述塑料料粒基体为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚醚酰亚胺和聚甲醛的一种。3.根据权利要求1所述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，所述高导电填料为碳纳米管、石墨烯和抗静电剂中的的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，所述补强填料为碳纤维、玻璃纤维和乙炔黑中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，所述固体润滑剂为石墨、氟化锂、二氧化钼和“超支化”润滑剂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种用于火箭发动机药柱成型的芯模材料，其特征在于，所述偶联剂为正硅酸丙酯、正硅酸乙酯、KH
‑
550、KH
‑
560和KH
‑
570中的一种或多种；所述增塑剂为癸二酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和已二酸二异辛酯中的一种或多种；所述抗氧化剂为2,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒凯凯，李换朝，邓安华，任世朝，严朝雄，刘海龙，周安江，柴枫，杨松安，刘佳斌，
申请(专利权)人：湖北三江航天江河橡塑有限公司江汉大学，
类型：发明
国别省市：