[发明专利]一种碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料的粘接方法

说明书

技术领域  

本发明属于固体火箭发动机绝热层制造方法，具体涉及一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的粘接方法。

背景技术  

碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料是一种由丁腈橡胶、碳纤维浸渍酚醛树脂后得到的复合材料，具有优异的绝热性能和广泛的应用前景。该材料硬度大，延伸率较低，不易释放应力，因此，在发动机研发过程中，设计了发动机壳体、三元乙丙绝热材料（底层）/碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料/三元乙丙绝热材料（面层）的结构模式，采用化学粘接以完成材料之间的有效连接，通过使用三元乙丙橡胶为基体的具有高弹性的绝热材料来释放应力，从而取得良好的综合效果。这种结构界面多，材料性能各异，有效连接是非常困难的。同时，碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料含有微量的水份和溶剂，其酚醛组分，固化时会产生一定量的小分子气体，清洗和胶粘剂所使用溶剂的残存，从而会出现脱粘、层间夹气等质量问题，尤其在厚度较大的时候，问题尤为严重。

发明内容  

本发明提供一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的粘接方法，解决发动机壳体、三元乙丙绝热材料（底层）、碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料、三元乙丙绝热材料（面层）之间的粘接难题，提高其结构的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的粘接方法，包括依次粘接的发动机壳体、三元乙丙材料绝热材料、碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料及三元乙丙材料绝热材料，其具体粘接步骤为：

1）预备步骤：根据发动机绝热层结构尺寸要求，将三元乙丙绝热材料碾压成型，将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料裁剪成型；存在封头部位时，采用模具模压成型；

2）涂刷步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料清理干净，晾置1~2h；涂刷CH238胶粘剂，胶粘剂胶膜厚度控制在5μm～10μm，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；三元乙丙材料绝热材料清理干净，晾置1~2h；涂刷CH238胶，胶粘剂胶膜厚度控制在5μm～10μm，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；

3）预制步骤：将涂刷胶粘剂后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料和三元乙丙材料绝热材料对贴；放入平板硫化机或压力罐进行热压，热压压力为1MPa～2MPa，热压温度为70℃~80℃，保温保压时间为30min～60min，期间，减压排气2~3次；热压结束后，降至室温，取出预制好的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料和三元乙丙材料绝热材料组合件；

4）清理步骤：发动机壳体内表面采用工业级乙酸乙酯、三氯甲烷或丙酮中的一种清理干净，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；

5）刷胶步骤：发动机壳体内部均匀涂刷胶粘剂，胶粘剂为CH205，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；然后涂刷CH238，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；

6）置位步骤：将3）中所得的组合件放入发动机壳体内预定的位置，组合件的三元乙丙材料绝热材料的一面与发动机壳体贴合，用空气或用硅橡胶气囊加压；

7）热预压步骤：将发动机置入加热装置内，加热温度为80℃～100℃，压力0.6MPa～1.0MPa，加热、加压时间1h～3h，加热、加压完毕，将发动机从加热装置取出；

8）探伤步骤：采用数字式超声波探伤仪对三元乙丙绝热材料和发动机壳体粘贴界面探伤，检查是否出现脱粘现象，是则转步骤8），否则顺序进行；

9）固化步骤：将发动机置入加热装置内，加压完毕后，升温至110℃±5℃，保温2h，然后控温升至165℃±5℃，升温速度为15℃/h，保温1h；再控温降至100℃±5℃，降温速度为15℃/h，再降至室温；其间，压力1.1MPa±0.1MPa；将发动机从加热装置取出；

10）清洗步骤：对固化后的组合件的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行清洗，同时对三元乙丙材料清洗，晾置1h～2h或采取鼓风或加热措施；

11）涂胶步骤：在固化后的组合件的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料一面涂刷CH238，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；

12）二次置位步骤：将三元乙丙材料绝热材料放入发动机壳体内预定的位置，三元乙丙绝热材料与固化好的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料贴合，用空气或用硅橡胶气囊加压；

13）二次热预压步骤：将发动机置入加热装置内，加热温度为80℃～100℃，压力0.6MPa～1.0MPa，加热、加压时间1h～3h，加热、加压完毕，将发动机从加热装置取出；