固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料及成型方法技术

本发明专利技术公开了一种固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料及成型方法，一体化材料包含基体树脂、纤维填料、耐烧蚀树脂、阻燃剂等助剂，成型方法采用无溶剂喷涂工艺，将喷涂浆料直接喷涂于推进剂药柱外表面，待绝热/衬层材料凝胶10~30min后，装填放入发动机壳体中，30~50℃加温固化24~72h，实现发动机药柱绝热衬层一体化成型。本发明专利技术解决了丁腈、三元乙丙橡胶基绝热材料模压成型和丁羟衬层溶剂喷涂工艺存在的制作效率低、环境污染大、成本高昂以及橡胶绝热层与丁羟衬层界面脱粘等问题，实现了绝热和衬层快速、批量、低成本制作，为装填式固体发动机制造提供新的解决途径。式固体发动机制造提供新的解决途径。式固体发动机制造提供新的解决途径。

【技术实现步骤摘要】
固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料及成型方法


[0001]本专利技术涉及固体发动机绝热耐烧蚀材料
，具体为一种固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料及成型方法。

技术介绍

[0002]固体火箭发动机是导弹、火箭弹等飞行的推进动力装置，具有结构简单、性能优越、机动性好、成本低、易维护等特点，广泛应用于军事、航空航天及国民经济建设中。在自由装填固体火箭发动机中，发动机绝热层主要通过手工贴片工艺制作，衬层采用涂刷等方法与推进剂药柱发生粘接，控制装药燃面的变化。现有固体发动机领域采用橡胶基绝热材料人工贴片以及丁羟衬层喷涂工艺存在粘接界面两侧材料力学、化学性能差异，易产生鼓包型、层隙型、紧贴型及斑点型粘接缺陷，使得推进剂/绝热和绝热/衬层界面成为薄弱环节，在复杂载荷情况下发生界面脱粘失效，制作方法为间歇式工艺，无法实现连续化生产制造，生产周期长，成本高昂等问题。
[0003]喷涂技术因其成型涂层厚度均匀、质量一致性好、可靠性高等特点，在成型产品质量一致性和可靠性方面具有突出优势。将喷涂成型技术应用于固体发动机绝热包覆材料领域，优化喷涂浆料中助剂用量及配比，使其同时满足绝热层与衬层材料性能需求，实现发动机推进剂药柱绝热/衬层材料喷涂一体化制作，提高生产效率、降低发动机制作成本，降低人工操作影响，精确调控发动机绝热层和衬层厚度。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料，以解决传统橡胶基绝热材料与丁羟衬层界面易脱粘、生产效率低的问题；同时，提供一种固体发动机药柱喷涂绝热/衬层一体化材料的成型方法，以解决实现推进剂药柱绝热/衬层一体化制造成型的问题。
[0005]为了解决存在的技术问题，本专利技术采用的技术方案是：固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料，由基体树脂、纤维填料、耐烧蚀树脂和阻燃剂组成，其各组分及各组分质量份配比为：
[0006][0007]进一步地，本专利技术所述基体树脂优选为聚氨酯树脂、聚氨酯脲树脂或聚脲树脂中的一种或多种。
[0008]进一步地，本专利技术所述基体树脂由A组分和B组分组成，其中A组分优选为二苯甲烷二异异氰酸酯(MDI)预聚物或奈二异氰酸酯(NDI)预聚物中的一种或两种；B组分优选为聚氧丙烯二醇PPG
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400、聚四氢呋喃多元醇PTG
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1000或伯氨基聚氧化丙烯T
‑
3000的一种或多种。
[0009]进一步地，本专利技术所述基体树脂的A组分和B组分的质量份配比为：
[0010]A组分
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100～110
[0011]B组分
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80～100。
[0012]进一步地，本专利技术所述纤维填料优选为玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或两种。
[0013]进一步地，本专利技术所述耐烧蚀树脂优选为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、糠醛树脂中的一种或多种。
[0014]进一步地，本专利技术所述阻燃剂优选为氢氧化镁、季戊四醇磷酸酯、焦磷酸哌嗪中的一种或多种。
[0015]进一步地，本专利技术还公开了一种固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料的成型方法，具体步骤如下：
[0016]S1，按照各组分配比，将纤维填料加入基体树脂的A组分中，耐烧蚀树脂和阻燃剂加入基体树脂的B组分中，分别搅拌混合均匀成喷涂浆料A和喷涂浆料B；
[0017]S2将混合均匀的喷涂浆料A和喷涂浆料B分别置于喷涂装置的料桶中，喷枪置于喷涂装置的移动行走模组上，药柱置于喷涂装置中的药柱自动转台上；
[0018]S3，设定喷涂浆料的喷涂温度、喷涂压力，选定喷枪喷嘴直径，设置喷枪在移动行走模组上下移动的速率、药柱自动转台转速以及移动行走模组和药柱自动转台的距离，同步开启喷枪和药柱自动转台，将喷涂浆料喷涂于药柱表面；
[0019]S4，喷涂完成后，装填于发动机壳体中完成装药工艺，进行加热固化，实现固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化制作。
[0020]进一步地，所述喷涂浆料搅拌混合温度优选为60～80℃。
[0021]进一步地，所述浆料喷涂压力优选为1500～2500psi，喷涂温度优选为50～80℃，喷枪喷嘴直径优选为0.7～1.3mm。
[0022]进一步地，所述移动行走模组与药柱自动转台距离优选为1.0～3.0m，喷枪在移动行走模组上自动行走的速率优选为30～200mm/s，药柱自动转台转速优选为10～60r/min。
[0023]进一步地，所述固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料的固化温度优选为30～50℃，固化时间优选为24～72h。
[0024]本专利技术的药柱绝热/衬层一体化成型方法，其中材料兼具绝热层和衬层作用，能够减少发动机内部层界面，使绝热衬层成型工艺简单化，降低界面脱粘发生概率；绝热/衬层一体化喷涂制造技术可有效地解决橡胶绝热层人工贴片以及丁羟衬层喷涂工艺中存在的成型效率低，手工作业多，成型精度控制难度大，溶剂挥发影响操作人员健康等问题。
[0025]有益效果
[0026]本专利技术的绝热/衬层的一体化材料本体力学性能优良，同时满足发动机绝热层和衬层材料性能要求，采用一种材料用作绝热层和衬层，解决传统橡胶基和衬层材料因不同材料力学、化学性能差异导致出现的界面鼓包、间隙、弱粘等缺陷，避免了固体发动机中因
界面粘接不牢固等问题引起的安全隐患。
[0027]本专利技术的绝热/衬层的一体化制造方法采用喷涂成型工艺，该工艺具有物料喷涂量稳定均一，成型尺寸精度高，自动化程度高，可大幅度降低生产成本，提高绝热层的质量稳定性与可靠性。另一方面，将绝热/衬层材料直接成型于药柱外表面，成型方法简单、易操作，易满足固体发动机绝热层及衬层材料的梯度化绝热结构设计及成型，实现绝热/材料的功能/结构按需制造。
[0028]本专利技术的绝热/衬层的一体化材料采用无溶剂喷涂成型，其中涉及的工艺性能研究较为重要，相关试验研究具有较强难度和创新性。通过调控喷涂工艺中喷嘴直径、喷涂压力及温度等参数实现绝热./衬层材料连续化喷涂作业；探究药柱转台转速、模组上喷枪上下移动距离、喷涂工艺参数等三者关联性，实现发动机药柱绝热/衬层的高精度成型。
附图说明
[0029]图1为固体发动机药柱绝热/衬层材料一体化成型装备示意图，图中，1
‑
喷枪移动行走模组，2
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药柱自动转台，3
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挡板。
具体实施方式
[0030]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。
[0031]表1为不同实施案例中绝热/衬层材料的配方组分配比。
[0032]表1实施例1
‑
4的绝热/衬层材料的配方组分配比
[0033][0034][0035]实施例1：按照喷涂绝热/衬层材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.固体发动机药柱喷涂绝热/衬层的一体化材料，由基体树脂、纤维填料、耐烧蚀树脂和阻燃剂组成，其各组分及各组分质量份配比为：2.根据权利要求1所述的一体化材料，其特征在于：所述基体树脂为聚氨酯树脂、聚氨酯脲树脂或聚脲树脂中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的一体化材料，其特征在于：所述基体树脂由A组分和B组分组成，其中A组分为二苯甲烷二异异氰酸酯(MDI)预聚物或奈二异氰酸酯(NDI)预聚物中的一种或两种；B组分为聚氧丙烯二醇PPG
‑
400、聚四氢呋喃多元醇PTG
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1000或伯氨基聚氧化丙烯T
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3000的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一体化材料，其特征在于：所述基体树脂的A组分和B组分的质量份配比为，A组分
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100～110B组分
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80～100。5.根据权利要求1所述的一体化材料，其特征在于：所述纤维填料为玄武岩纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的一体化材料，其特征在于：所述耐烧蚀树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或糠醛树脂中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一体化材料，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化镁、季戊四醇磷酸酯或焦磷酸哌嗪中的一种或多种。8.根据权利要求1
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7任一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，余景景，张习龙，刘美珍，苟红鹏，张洁，范敏，向贵锋，喻尧，朱澳回，
申请(专利权)人：湖北三江航天江河化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：