[发明专利]一种耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域，该复合材料以三元乙丙橡胶为基体，通过添加阻燃剂梯形聚苯基乙烯基硅倍半氧烷使得到的三元乙丙橡胶复合材料具有优异的耐烧蚀性能和力学性能。实施例实验数据表明，本发明提供的耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料的线烧蚀率可达0.116mm/s，炭化率为可达0.2321mm/s。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，特别涉及一种耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

内绝热材料是固体火箭发动机和推进剂装药的重要组成部分，位于发动机壳体与固体推进剂之间。内绝热材料的重要作用就是在固体火箭发动机内高温、高燃气流及颗粒物冲蚀环境下，不失强、不烧穿，防止发动机燃烧室壳体达到危及自身结构完整性温度，从而保证固体火箭发动机的正常工作。三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，是低不饱和橡胶，主链饱和，支链不饱和。它的密度在所有橡胶中最低，并且通过合适助剂的配合可以达到理想的力学性能和烧蚀性能。因此，自70年代以来三元乙丙橡胶绝热材料得到很大的发展，其应用范围也越来越广。由于橡胶基体材料本身无法满足固体火箭发动机燃烧室内高温、高压、高速气流冲刷的环境要求，因此在现有技术中，会加入二氧化硅、粉状酚醛树脂、聚磷酸铵等各种填料用以提高内绝热材料的抗冲刷性和耐烧蚀性。但是，随着科技的发展和更多新型推进剂的研究，燃烧室的工作温度和压力还将进一步提高，因此获得耐烧蚀性能更为优越的内绝热材料势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料及其制备方法，本发明提供的耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料具有优异地耐烧蚀性能。

本发明提供了一种耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料，由包括以下质量分数的原料制备得到：

所述阻燃剂包括具有式I所示结构的梯形聚苯基乙烯基硅倍半氧烷；

式I中，m与n的比例为10:1～100；

所述耐烧蚀填料为二氧化硅和酚醛树脂；

所述增效树脂为萜烯树脂和/或氯磺化聚乙烯。

优选地，所述阻燃剂还包括次二乙基次磷酸铝。

优选地，所述梯形聚苯基乙烯基硅倍半氧烷中苯基与乙烯基的数量比为9～1：1。

优选地，所述耐烧蚀纤维为芳纶浆粕、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维或F₁₂-芳纶纤维。

优选地，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸。

优选地，所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选地，所述促进剂为N-环己基-2.苯并噻唑次磺酰胺和/或二苯胍。

优选地，所述硫化剂为硫磺和/或过氧化二异丙苯。

本发明还提供了上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将三元乙丙橡胶依次与塑化助剂、耐烧蚀纤维、活化剂、阻燃剂、增效树脂、硅烷偶联剂、耐烧蚀填料、促进剂和硫化剂进行塑炼混合，得到塑炼胶；

将所述塑炼胶依次成坯、室温静置和硫化，得到耐烧蚀三元乙丙橡胶复合材料。

优选地，所述硫化的温度为160～170℃，硫化的时间为30～60min，硫化的压力为10～15MPa。