[发明专利]一种硅橡胶及其制备方法、硅橡胶弹性件

说明书

本发明提供硅橡胶及其制备方法、硅橡胶弹性件，所述硅橡胶对碳纤维/环氧树脂复合材料具有特定粘结性，制备方法包括以下步骤:Q1.增粘剂的制备；Q2.液体硅橡胶基胶的制备；Q3.交联剂的制备；Q4.粘结性的液体硅橡胶的制备：用正交试验的方法调整增粘剂和交联剂在液体硅橡胶基胶中的用量，使得对碳纤维/环氧树脂复合材料具有最佳的粘结效果。通过采用本发明方法得到加成型液体硅橡胶制作硅橡胶弹性件，拓宽了固体火箭发动机柔性接头的适用温域范围，提高了其使用的可靠性。本发明的硅橡胶弹性件上述各项良好的性能综合，表现出其制成的柔性接头具有适应宽温(‑60℃‑+60℃)环境使用的优异性能。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机领域，尤其涉及一种硅橡胶弹性件及其制备方法。

背景技术

固体火箭发动机具有使用安全性好，可靠性高，储存性能好，密度比冲高及勤务处理方便等优点，使其在导弹领域内成为主要的动力装置，在航天领域也有广泛应用。

柔性喷管是固体火箭发动机的关键部件之一，是发动机能量转换和实现推力失量控制的装置，它通常由活动体、固定体，柔性接头及作动器组成的。柔性接头作为柔性喷管的核心部件，通过柔性接头的变形，达到喷管摆动的目的。

柔性接头结构是由前法兰、后法兰、增强件和弹性件四部分组成的推力矢量控制执行部件。所述前法兰与固定体连接，所述后法兰与活动体连接，所述前法兰、后法兰之间通过增强件和弹性件相连，增强件和弹性件一般为多层交替粘接而成的球环状弹性件组和增强件组同心球。其中增强件为柔性接头提供了抵抗发动机压强的刚度，在工作过程中主要承受由燃烧室压强、摆动角度引起的内侧环向压缩应力。弹性件为柔性接头提供了摆动所需的自由度，其利用橡胶材料剪切模量远小于压缩模量极易发生剪切变形的特性，使得柔性接头在收到侧向力时发生扭转，带动喷管型面按要求摆动。

发动机在工作过程中，柔性喷管有一理论摆心，所述理论摆心在发动机(喷管)的轴线上，理论上是固定不动的，是球环状弹性件组和增强件组同心球球心，弹性件组是一种粘弹性材料，在受压情况下，会发生较大的应变，增强件组也会产生变形，导致柔性喷管在摆动过程中摆心的变化，影响发动机的推力轴线摆动方向的变化即影响发动机的工作性能稳定性。通常，由于弹性件是超弹性材料，因超弹性材料的特性(不可压缩性、内部存在前兆体)，所以在工作时容易产生疲劳破坏(弹性件易发生裂纹扩展性破坏，增强件易产生高频圆周波屈曲及体积压缩破坏)。由弹性件和增强件粘合起来的柔性接头其工作环境恶劣，在工作过程承受发动机内部高压、高温载荷，因此，柔性接头必须具备较高的结构强度、优异的抗高温烧蚀性能以及良好的环境适应性。尤其目前还没有适应宽温(-60℃-+60℃)环境使用的柔性接头，主要是亟待研发出宽温使用的增强件和弹性件。

尤其要说明的是，目前传统的硅橡胶弹性材料在宽温域范围内剪切性能稳定，具有优异的耐高低温(-60℃-+60℃)和耐辐射、臭氧、溶剂等性能，优于许多传统的弹性材料，非常适合柔性接头较苛刻的工作环境要求，但硅橡胶作为弹性件材料存在粘接较难等不足，因为分子链极性不强，反应活性较低以及不兼容的化学表面，很难与增强件材料(金属或者复合材料，尤其是复合材料)之间形成有效的粘接，降低了其使用的可靠性。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种对碳纤维/环氧树脂复合材料具有特定粘结性的加成型液体硅橡胶及其制备方法、弹性件及柔性接头，能有效解决现有的加成型液体硅橡胶弹性件与碳纤维/环氧树脂复合材料增强件粘结性差的问题，满足宽温环境使用要求。为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种硅橡胶制备方法，其特征在于包括以下步骤:

Q1.增粘剂的制备：

在有机溶剂中，加入高含氢(含氢量≥1.5％)硅油、KH570、KH560，加入铂系催化剂，加入一滴二丁基锡二月桂酸酯催化剂，恒温90-105℃共7小时。将反应完成后的液体在温度160℃下减压蒸馏8小时，取剩余液体(底物)；

反应方程式如下：