[发明专利]一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法

说明书

本发明提供了一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法。本发明将绝热层预制为耐烧蚀层和隔热层交替复合，其中，耐烧蚀层作为与推进剂直接接触的功能层，能够承受2000℃以上的高温，并能有效抵抗热氧侵蚀和高速固相粒子冲刷；采用隔热层与耐烧蚀层进行交替层叠，一方面通过增加交替层数降低单层厚度，使大长径比纤维在耐烧蚀层内取向产生纤维致密化效应，从而提高耐烧蚀胶料的抗冲刷性能，另一方面，将隔热层与耐烧蚀层交替排布可以截断高导热纤维沿着绝热层厚度方向形成的导热通路，同时，增加交替层数还可增加界面热阻，从而提高材料的隔热性能。

技术领域

本发明涉及耐烧蚀低导热复合材料，具体涉及一种耐烧蚀低导热复合材料的制备方法及设备。

背景技术

随着战争模式的转变，新型武器装备对远程、高速打击提出了迫切需求，从而对发动机的比冲和工作时间提出了较高的要求。随着发动机性能的提高，其燃烧室的热环境极其恶劣，迫切需要发展高性能绝热材料，以保证发动机壳体的结构完整性。

目前，发动机燃烧室及补燃室热防护材料通常采用单一均质的橡胶基绝热层，其耐烧蚀性能和隔热性能存在此消彼长、相互制约的矛盾。耐烧蚀抗冲刷性能优异的绝热层，其导热率普遍较高；隔热性能良好的绝热层其抗热氧侵蚀和粒子冲刷性能不足。目前，常采用增加绝热层厚度方法解决耐烧蚀和隔热性能相互制约的问题，但是增加材料厚度意味着发动机的消极质量增加，装药空间减小，严重影响发动机的性能。

目前，实现材料耐烧蚀低导热功能一体化的常规途径包括：以涂覆热反射涂层的陶瓷箔/耐热纤维增强聚合物树脂为代表的有机/无机复合材料[Multilayered thermalinsulation material,United States Patent,Peter Jones,792378,Nov.9,1971,]；以硬质耐烧蚀材料和柔性低导热材料模压功能梯度复合材料[冲压火箭冲压发动机补燃室梯度热防护体系研究，弹箭与制导学报，2009,02,049]。常规层状绝热层制备方法普遍存在手工操作多、质量一致性差、界面粘接不可靠的问题，严重影响发动机工作的可靠性和安全性。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种耐烧蚀低导热复合材料制备方法。

为此，本发明所提供的方法包括：

耐烧蚀胶料和低导热胶料分别经挤出机挤出经在汇流器进行汇合形成具有双层结构的胶片，胶片再经过加压硫化后得到耐烧蚀低导热复合材料；

所述耐烧蚀胶料选用氧-乙炔线烧蚀率小于0.05mm/s的橡胶基复合材料，所述耐烧蚀胶料包括第一橡胶基体80-100份、纤维填充料3-20份、第一耐烧蚀填料10-60份、第一硫化助剂1-10份和第一硫化剂1-10份，所述第一橡胶基体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述纤维填充料选自有机纤维填充料或无机纤维填充料；所述第一耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物；所述第一硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物，所述第一硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂；所述低导热胶料选用导热系数小于0.15W/m·k的橡胶基复合材料；

所述低导热胶料包括第二橡胶基体80-100份、轻质空心填料5-30份或发泡剂1-15份，第二耐烧蚀填料10-30份、第二硫化助剂1-10份和第二硫化剂1-10份，所述第二橡胶基体选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶和聚磷腈中的一种或两种的混合物，所述轻质空心填料选自空心玻璃微球、酚醛微球和氧化锆中空纤维中的一种；所述的发泡剂为4,4-氧代双苯磺酰肼(OBSH)、偶氮二甲酰胺(AC)和二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H)中一种或几种的复合物，所述第二耐烧蚀填料选自白炭黑和硼酚醛颗粒填充料中的一种或两种的混合物，所述第二硫化助剂选自氧化锌、硬脂酸和噻唑促进剂中的一种或两种以上的混合物；所述第二硫化剂选自硫磺或过氧化二异丙苯助剂。

一些方案中，还包括，所述胶片经过层倍增器一次叠合或多次叠合形成交替多层复合胶片，复合胶片再经过加压硫化得到耐烧蚀低导热复合材料；