一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法。本发明专利技术将绝热层预制为耐烧蚀层和隔热层交替复合，其中，耐烧蚀层作为与推进剂直接接触的功能层，能够承受2000℃以上的高温，并能有效抵抗热氧侵蚀和高速固相粒子冲刷；采用隔热层与耐烧蚀层进行交替层叠，一方面通过增加交替层数降低单层厚度，使大长径比纤维在耐烧蚀层内取向产生纤维致密化效应，从而提高耐烧蚀胶料的抗冲刷性能，另一方面，将隔热层与耐烧蚀层交替排布可以截断高导热纤维沿着绝热层厚度方向形成的导热通路，同时，增加交替层数还可增加界面热阻，从而提高材料的隔热性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法


[0001]本专利技术涉及耐烧蚀低导热复合材料，具体涉及一种耐烧蚀低导热复合材料的制备方法及设备。

技术介绍

[0002]随着战争模式的转变，新型武器装备对远程、高速打击提出了迫切需求，从而对发动机的比冲和工作时间提出了较高的要求。随着发动机性能的提高，其燃烧室的热环境极其恶劣，迫切需要发展高性能绝热材料，以保证发动机壳体的结构完整性。
[0003]目前，发动机燃烧室及补燃室热防护材料通常采用单一均质的橡胶基绝热层，其耐烧蚀性能和隔热性能存在此消彼长、相互制约的矛盾。耐烧蚀抗冲刷性能优异的绝热层，其导热率普遍较高；隔热性能良好的绝热层其抗热氧侵蚀和粒子冲刷性能不足。目前，常采用增加绝热层厚度方法解决耐烧蚀和隔热性能相互制约的问题，但是增加材料厚度意味着发动机的消极质量增加，装药空间减小，严重影响发动机的性能。
[0004]目前，实现材料耐烧蚀低导热功能一体化的常规途径包括：以涂覆热反射涂层的陶瓷箔/ 耐热纤维增强聚合物树脂为代表的有机/无机复合材料[Multilayered thermal insulationmaterial,United States Patent,Peter Jones,792378,Nov.9,1971,]；以硬质耐烧蚀材料和柔性低导热材料模压功能梯度复合材料[冲压火箭冲压发动机补燃室梯度热防护体系研究，弹箭与制导学报，2009,02,049]。常规层状绝热层制备方法普遍存在手工操作多、质量一致性差、界面粘接不可靠的问题，严重影响发动机工作的可靠性和安全性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术提供了一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法。
[0006]为此，本专利技术所提供的方法包括：
[0007]耐烧蚀胶料和低导热胶料分别经挤出机挤出经在汇流器进行汇合形成具有双层结构的胶片，胶片再经过加压硫化后得到耐烧蚀低导热复合材料；
[0008]所述耐烧蚀胶料选用氧
‑
乙炔线烧蚀率小于0.05mm/s的橡胶基复合材料，所述耐烧蚀胶料包括第一橡胶基体80
‑
100份、纤维填充料3
‑
20份、第一耐烧蚀填料10
‑
60份、第一硫化助剂1
‑
10份和第一硫化剂1
‑
10份，所述第一橡胶基体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述纤维填充料选自有机纤维填充料或无机纤维填充料；所述第一耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物；所述第一硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物，所述第一硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂；所述低导热胶料选用导热系数小于0.15W/m
·
k的橡胶基复合材料；
[0009]所述低导热胶料包括第二橡胶基体80
‑
100份、轻质空心填料5
‑
30份或发泡剂1
‑
15份，第二耐烧蚀填料10
‑
30份、第二硫化助剂1
‑
10份和第二硫化剂1
‑
10份，所述第二橡胶基
体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述轻质空心填料选自空心玻璃微球、酚醛微球和氧化锆中空纤维中的一种；所述的发泡剂为4,4
‑
氧代双苯磺酰肼(OBSH)、偶氮二甲酰胺(AC)和二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H)中一种或几种的复合物，所述第二耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物，所述第二硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物；所述第二硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂。
[0010]一些方案中，还包括，所述胶片经过层倍增器一次叠合或多次叠合形成交替多层复合胶片，复合胶片再经过加压硫化得到耐烧蚀低导热复合材料；
[0011]所述层倍增器包括至少两条流道；每条流道设有入口和出口，所述入口和出口均为矩形，且出口的内部宽度大于进口的内部宽度、出口的内部高度小于进口的内部高度；每条流道从入口至出口，均由进口段、倾斜段、过渡段和挤压段构成，从入口至出口垂直方向为垂直流向，所述倾斜段相对于垂直流向倾斜，所述进口段内的宽度和高度分别与入口的内部宽度和内部高度相同，所述倾斜段内的宽度和高度分别与入口的内部宽度和内部高度相同，所述过渡段内的宽度和高度分别与入口的内部宽度和内部高度相同，所述挤压段内的宽度逐渐变大、高度逐渐变小；且进口段、倾斜段、过渡段和挤压段中相邻段之间的连接处采用圆弧倒角连接；
[0012]各流道并列且交叠设置，各流道的入口在所述宽度方向上并列设置，同时各流道的出口在所述高度方向上由上至下依次设置；
[0013]所述层倍增器内的两个相邻入口相交部位设有分流挡块；所述的分流挡块为三棱柱，且所述板状的分流挡块薄边迎着流体的流动方向；所述多棱柱形的分流挡块的轴线与流体流动方向垂直，同时多棱柱的一侧棱迎着流体方向；所述三棱柱的横截面为等腰三角形，且等腰三角形顶角所在侧棱迎着流体方向。
[0014]一些方案中，所述倾斜段相对于所述流道垂直流向的倾斜角度为30
°‑
60
°
。
[0015]一些方案中，所述挤压段长度占流道长度的50％
‑
70％。
[0016]一些方案中，各流道入口宽高比范围为10:1到20:1，出口宽高比范围为20:1到40:1。
[0017]一些方案中，流道长度范围为400mm
‑
1000mm。
[0018]一些方案中，包括2
‑
5条流道。
[0019]一些方案中，以所述三棱柱的迎着流体方向的侧棱为顶角，三棱柱横截面三角顶角为 10
‑
20
°
、高度为2
‑
8mm。
[0020]一些方案中，所述两台挤出机的挤出温度相同，且两台挤出机的挤出温度范围分别为： 20
‑
100℃。
[0021]一些方案中，所述加压硫化是采用平板硫化机将胶片在145
‑
155℃、8
‑
12MPa下加压硫化加压硫化，硫化剂选用氧化二异丙苯。
[0022]本专利技术将绝热层预制为耐烧蚀层和隔热层交替复合，其中，耐烧蚀层作为与推进剂直接接触的功能层，能够承受2000℃以上的高温，并能有效抵抗热氧侵蚀和高速固相粒子冲刷；采用隔热层与耐烧蚀层进行交替层叠，一方面通过增加交替层数降低单层厚度，使大长径比纤维在耐烧蚀层内取向产生纤维致密化效应，从而提高耐烧蚀胶料的抗冲刷性能，另一方面，将隔热层与耐烧蚀层交替排布可以截断高导热纤维沿着绝热层厚度方向形
成的导热通路，同时，增加交替层数还可增加界面热阻，从而提高材料的隔热性能。
[0023]本专利技术提供的耐烧蚀/低导热交替多层复合结构绝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法，其特征在于，所述方法包括：耐烧蚀胶料和低导热胶料分别经挤出机挤出经在汇流器进行汇合形成具有双层结构的胶片，胶片再经过加压硫化后得到耐烧蚀低导热复合材料；所述耐烧蚀胶料选用氧
‑
乙炔线烧蚀率小于0.05mm/s的橡胶基复合材料，所述耐烧蚀胶料包括第一橡胶基体80
‑
100份、纤维填充料3
‑
20份、第一耐烧蚀填料10
‑
60份、第一硫化助剂1
‑
10份和第一硫化剂1
‑
10份，所述第一橡胶基体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述纤维填充料选自有机纤维填充料或无机纤维填充料；所述第一耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物；所述第一硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物，所述第一硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂；所述低导热胶料选用导热系数小于0.15W/m
·
k的橡胶基复合材料；所述低导热胶料包括第二橡胶基体80
‑
100份、轻质空心填料5
‑
30份或发泡剂1
‑
15份，第二耐烧蚀填料10
‑
30份、第二硫化助剂1
‑
10份和第二硫化剂1
‑
10份，所述第二橡胶基体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述轻质空心填料选自空心玻璃微球、酚醛微球和氧化锆中空纤维中的一种；所述的发泡剂为4,4
‑
氧代双苯磺酰肼(OBSH)、偶氮二甲酰胺(AC)和二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H)中一种或几种的复合物，所述第二耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物，所述第二硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物；所述第二硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂。2.权利要求1所述的耐烧蚀低导热复合材料制备方法，其特征在于，还包括，所述胶片经过层倍增器一次叠合或多次叠合形成交替多层复合胶片，复合胶片再经过加压硫化得到耐烧蚀低导热复合材料；所述层倍增器包括至少两条流道；每条流道设有入口和出口，所述入口和出口均为矩形，且出口的内部宽度大于进口的内部宽度、出口的内部高度小于进口的内部高度；每条流道从入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫宁，屈鸿建，吴宏，边城，栾涛，关轶文，李宏岩，杨燕京，朱国伟，惠昆，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：