[发明专利]一种低密度抗烧蚀的绝热材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及绝热技术领域，更具体地，涉及一种低密度抗烧蚀的绝热材料及其应用。

背景技术

三元乙丙橡胶具有密度低、耐候性好、耐老化、耐热等优点，与多种推进剂及壳体复合材料的相容性良好，是较为理想的发动机壳体内绝热材料。目前，常用的EPDM绝热材料大多由有机纤维、阻燃剂、增粘剂、增塑剂、补强剂(多为二氧化硅)及其它功能助剂组成，如专利号为CN104448576A的中国发明专利于2015年3月25日公开的一种烧蚀碳层可瓷化的三元乙丙橡胶绝热材料，通过在EPDM绝热材料的配方中引入低熔点硅酸盐物质，如蒙脱土、云母粉等，利用其高温可熔融的特性，生成粘稠性液体将裂解的碳化层通过物理交联作用粘接在一起，形成较大的固体颗粒网络结构，提高了碳层抵抗裂解气体的挥发内应力和燃气流的冲刷外应力的能力，减少了碳层的剥蚀脱落。对于用于航天的绝热材料来说，低烧蚀率、低密度同时保持着力学性能优良，目前的技术中，低密度、低烧蚀率下其力学性能得不到保证，三元乙丙橡胶本身的优良性能受到抑制，影响材料的使用。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的低密度抗烧蚀的绝热材料，以三元乙丙橡胶和两种树脂聚合物为主成分，再结合新的辅料成分，提高了绝热材料的综合性能。

本发明的低密度抗烧蚀的绝热材料，包括主料和辅料，二者的重量比为80-90:10-20；其中，主料中包括占主料总重量87.5-96％的三元乙丙橡胶、占主料总重量0.5-1.5％的乙烯-醋酸乙烯树脂和占主料总重量5.5-12％的聚碳酸酯树脂；

辅料包括如下重量份的组分：芳纶纤维3-20份、白炭黑10-30份、氧化锌0.5-5份、促进剂0.5-2份、硫磺1-5份、阻燃剂5-20份、三乙醇胺1-5份和增塑剂1-5份。

三元乙丙橡胶具有良好的耐化学品、低密度、耐热、高填充性等优异性能，但是单一的三元乙丙橡胶作为绝热材料的主成分，其存在着不耐油、粘合性差、硫化速度慢等缺陷，在三元乙丙橡胶加入少量的乙烯-醋酸乙烯树脂和聚碳酸酯树脂，可以有效改善单一三元乙丙橡胶的缺陷，还有利于进一步加强材料的耐磨性和耐腐蚀性；在辅料的作用下，绝热材料密度低、抗烧蚀性好，性能更稳定。

本发明创新地将三元乙丙橡胶与乙烯-醋酸乙烯树脂和聚碳酸酯树脂作为主料，配以含有劳纶纤维、白炭黑、氧化锌、促进剂、硫磺、阻燃剂、三乙醇胺和增塑剂的辅料，制备得到的绝热材料具有密度低、抗烧蚀强的特点，龙其是抗氧乙炔烧蚀。

在本发明中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。

为了进一步加强材料的耐磨性和耐腐蚀性，且能更好地与辅料相结合，主料中包括占主料总重量88.8-91％的三元乙丙橡胶、占主料总重量1.0-1.2％的乙烯-醋酸乙烯树脂和占主料总重量8-10％的聚碳酸酯树脂，进一步优选地是，主料由上述三种材料组成。

为了使得到的绝热材料的性能更稳定，辅料优选包括如下重量份的组分：芳纶纤维10-16份、白炭黑18-25份、氧化锌2-3.5份、促进剂1-1.6份、硫磺2-3.5份、阻燃剂8-18份、三乙醇胺3-4份和增塑剂2-4份。

在本发明中，促进剂可以为本领域中常用的橡胶促进剂，如橡胶促进剂EG-3，在本发明一个优选实施方式中，为了缩短硫化时间、提高材料的交联密度，使材料的性能更优，促进剂优选包括促进剂DM、促进剂EG-3和促进剂TMTD，三者的质量比为1-3:1:1。在反应中，三种促进剂协同作用。

在本发明中，增塑剂可以为本领域中常用的橡胶增塑剂，为了使材料的性能更优，增塑剂包括石蜡油和癸二酸二辛酯，二者的体积比为5:0.5-2.5。

在本发明一个优选实施方式中，辅料还包括二硅化钼0.05-0.08份、石墨粉0.1-1.0份、碳化硅0.01-0.1份和改性膨润土2-8份，这几种与白炭黑共同作用，能够加强彼此与有机高分子热解生成的碳层和其它固体颗粒之间的浸润，尤其是二硅化钼，可以有效改善辅料的分散性，利于各辅料功能的发挥。更优选地是，所述辅料还包括二硅化钼0.06-0.07份、石墨粉0.5-0.7份、碳化硅0.02-0.06份和改性膨润土4-5份。