[发明专利]固体火箭发动机内绝热材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固体火箭发动机内绝热材料及其制备方法和应用，该内绝热材料包含下述重量份数的组分：硅橡胶95‑108份，补强填料10‑50份，耐烧蚀填料8‑48份，交联剂5‑10份，催化剂0.5‑1份。本发明选用的硅橡胶具有环境适应性更强、耐腐蚀和耐老化更佳的优点；通过添加补强填料、耐烧蚀填料、抗氧化剂及减轻剂，得到具有良好的力学性能、粘接性能和耐高温烧蚀性能的内绝热材料，选用胺基硅烷偶联剂改性碳化硅纳米粉作为耐烧蚀填料，其耐高温烧蚀性能佳，稳定性好，力学性能优良，选用质量比为1.8‑2.4：1的气相法白炭黑和沉淀法白炭黑的混合物作为补强剂，能有效增强其附着力。

技术领域

本发明涉及绝热耐烧蚀材料技术领域，更具体地，涉及一种固体火箭发动机内绝热材料及其制备方法和应用。

背景技术

固体火箭发动机内绝热材料位于推进剂与发动机壳体之间，可对发动机壳体起到良好热防护作用，保证航天器的安全运行。目前，固体火箭发动机内绝热层所用的材料主要有丁腈橡胶和三元乙丙橡胶，该内绝热材料的成型工艺有模压成型、贴片成型和气囊加压成型，这些成型工艺工序繁多，劳动强度大，难以保证内绝热材料的质量一致性，工艺性能有待改善。另外，丁腈橡胶和三元乙丙橡胶材料在高温富氧环境下烧蚀较为严重，越来越难以满足现代固体火箭发动机发动机的绝热要求。

硅橡胶是线形聚有机硅氧烷经硫化后得到的弹性体，主链为Si-O-Si结构，其硅原子可以连接甲基、苯基、乙烯基等有机基团，表现出有机和无机性质。硅橡胶基绝热热材料具有很大的应用前景，但目前的硅橡胶材料力学性能和粘接性能较差，这对硅橡胶材料在固体火箭技术上的应用来说，是一个具有挑战性的难题。

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一种固体火箭发动机内绝热材料，同时提供其制备方法，可以方便地采用刮涂或喷涂的方式进行成型，还具有优异的力学性能、粘接性能和耐烧蚀性能，能够满足固体火箭发动机发动机工作时苛刻的环境要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种固体火箭发动机内绝热材料，包含下述重量份数的组分：硅橡胶95-108份，补强填料10-50份，耐烧蚀填料8-48份，交联剂5-10份，催化剂0.5-1份。

在本发明一个优选实施方式中，所述耐烧蚀填料为云母粉、硅藻土粉、高岭土、氧化硼粉、玻璃粉、硅石灰粉、改性碳化硅纳米粉、氧化锆粉、氧化铝粉等中的一种或多种，所述耐烧蚀填料的粒度小于600目，进一步优选为小于400目。

在本发明的一个具体实施方式中，所述耐烧蚀填料为氧化硼粉或改性碳化硅纳米粉。

具体地，上述改性碳化硅纳米粉为胺基硅烷偶联剂改性的碳化硅纳米粉，其粒径为50-80nm。

在本发明一个优选实施方式中，所述补强填料为碳酸钙、白炭黑、硅微粉、钛白粉、玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等中的一种或多种。

在本发明的一个具体实施方式中，所述补强剂为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑的混合物，进一步优选为质量比为1.8-2.4：1的气相法白炭黑和沉淀法白炭黑的混合物。

在上述技术方案中，所述固体火箭发动机内绝热材料还包括如下重量份的组分：抗氧化剂1-5份和/或减轻剂10-50份。

在本发明一个优选实施方式中，所述抗氧化剂为2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基对甲酚或者2，6-二叔丁基苯酚中的一种或多种。

在本发明一个优选实施方式中，所述减轻剂为软木粉、玻璃微珠、酚醛微球、氧化铝微球、轻质氧化镁中一种或多种，所述减轻剂的粒度为200-800目，进一步优选为600目。