本發明屬于固體火箭發動機絕熱材料
技術領域：
，具體涉及一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料及制備方法。
背景技術：
：固體火箭發動機通常多采用傳統的橡膠基絕熱材料，為了解決材料邊分解邊剝落、無法形成材料碳化層的問題，開發了定長碳纖維(平鋪)增強酚醛改性丁腈橡膠絕熱材料以及編織碳纖維增強酚醛改性丁腈橡膠絕熱材料。該類材料性能優越，但隨著發動機性能的提高，尤其在富氧環境的工作，碳纖維容易氧化和燃燒，降低了其耐燒蝕性能。技術實現要素：本發明的目的提供一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料及制備方法，以解決其在富氧環境下容易氧化和燃燒的難題、達到提高其耐燒蝕性能的目的。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、陶瓷纖維為20～30份，白炭黑為20～40份、硬脂酸為0.5～1份、促進劑tmtd為1～2份、kh550為1份、dcp為1～2份。優選的方案中，三元乙丙橡膠為100份、陶瓷纖維為25-28份，白炭黑為25-35份、硬脂酸為0.5～1份、促進劑tmtd為1～2份、kh550為1份、dcp為1～2份。進一步地，所述陶瓷纖維為硅酸鋁纖維，且含富氧化鋯。進一步地，所述陶瓷纖維的直徑控制在20～30um。本發明還涉及所述材料的制備方法，具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；最后得到該材料。進一步地，步驟1)中生膠的煉制溫度為50～70℃。進一步地，步驟1)中加入白炭黑、硬脂酸后的煉制溫度為50～60℃。進一步地，步驟1)中陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp后的煉制溫度為40～50℃。進一步地，步驟2)中的真空混煉時，控制密煉機內真空度≤2.67kpa。在煉制過程中，通過控制溫度，可以防止由于過熱產生焦燒，同時有利于在加熱狀態下混合均勻。另外，發明人通過分析，在制備過程中增加真空煉制的過程，可以進一步提高煉制效率與質量，提高組份的均勻度和組分之間的結合度。通過存放24h-48h，可以促進組份之間的融合，尤其是確保小分子組份的遷移，提高其均勻性。通過該方法制備出的膠料性能穩定。本發明的有益效果：在三元乙丙橡膠性橡膠體中添加了陶瓷纖維，有效降低了材料中的含碳量，增加了其他非金屬材料的比例，因此，在富氧環境下，可以大幅度地提高其耐燒蝕性能，有利于火箭發動機的正常工作。kh-550的加入，有利于陶瓷纖維與白炭黑、三元乙丙橡膠之間的相容性。采用陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料具有良好的力學性能和較低的線燒蝕率，具有良好的使用性能以及質量穩定，可以滿足實際研發與生產要求。傳統三元乙丙橡膠煉制時通過雙輥煉膠機完成的，雙輥間的剪切力非常大，容易導致纖維的斷裂，降低其長度，從而影響其耐燒蝕性能，本發明中通過采用密煉機和擠出機的制造工藝，確保陶瓷纖維保持一定的長度，提高其耐燒蝕性能。為了確保其密煉效果，還進行了多次煉制。具體實施方式下面結合實施例來進一步說明本發明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。實施例1：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、陶瓷纖維為20份，白炭黑為20份、硬脂酸為0.5份、促進劑tmtd為1份、kh550為1份、dcp為1份制成。具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；然后，得到該材料。材料在150℃，2mpa壓強下，硫化1h后的性能數據見表1。實施例2：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、陶瓷纖維為30份，白炭黑為40份、硬脂酸為1份、促進劑tmtd為2份、kh550為1份、dcp為2份制成；具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；然后，得到該材料。材料在150℃，2mpa壓強下，硫化1h后的性能數據見表1。實施例3：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、硅酸鋁纖維為30份，白炭黑為40份、硬脂酸為1份、促進劑tmtd為2份、kh550為1份、dcp為2份制成；具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；然后，得到該材料。材料在150℃，2mpa壓強下，硫化1h后的性能數據見表1。實施例4：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、硅酸鋁纖維為30份，白炭黑為40份、硬脂酸為1份、促進劑tmtd為2份、kh550為1份、dcp為2份制成；纖維的直徑控制在30um。具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；然后，得到該材料。材料在150℃，2mpa壓強下，硫化1h后的性能數據見表1。實施例5：一種陶瓷纖維增強三元乙丙橡膠材料，采用按重量份計的以下材料制成：三元乙丙橡膠為100份、硅酸鋁纖維為30份，白炭黑為40份、硬脂酸為1份、促進劑tmtd為2份、kh550為1份、dcp為2份制成；纖維的直徑控制在20um。具體步驟為：1)采用開練機對三元乙丙橡膠進行混煉，先加入生膠，煉制1-3min，然后加入白炭黑、硬脂酸，煉制40-60min，最后加入陶瓷纖維、促進劑、kh550、dcp，煉制20～25min；2)混煉結束后，將膠料在密煉機內存放24h-48h，然后進行真空混煉，煉制時間20-30min，溫度≤40℃；然后，得到該材料。材料在150℃，2mpa壓強下，硫化1h后的性能數據見表1。表1中的常規材料為碳纖維增強三元乙丙橡膠材料。表1抗拉強度斷裂伸長率線燒蝕率(富氧狀態)單位mpa％mm/s常規材料83001.2實施例172000.2實施例283400.1實施例383800.1實施例48.54000.07實施例58.54000.06當前第1頁12