[发明专利]一种绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料及其制备方法。以重量份数计算，该绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料包括以下组分：丁腈橡胶95～115份，塑炼油10～25份，补强填料10～20份，硬脂酸1～5份，氧化锌2～10份，硫磺1～5份，DM促进剂1～5份，耐烧蚀填料10～50份，低导热填料10～20份，防老剂1～5份。上述材料经过预处理、开炼、陈放、硫化等工艺处理，制备得到的绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料不仅具有密度低、拉伸强度高、扯断伸长率高等特点，而且耐烧蚀、热导率低，硬度适中，非常适合导弹和飞行器发动机部位的绝热防护。

技术领域

本发明涉及绝热耐烧蚀材料技术领域，更具体地，涉及一种绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料及其制备方法。

背景技术

伴随世界各国对空间技术和国家安全的重视，航天和国防工业的发展显得尤为重要。固体火箭和导弹都需要发动机作为动力工具，而发动机燃烧室内的药柱燃烧会产生3000℃的高温和超过107Pa的高压。内绝热材料位于发动机燃烧室和推进剂药柱之间，为保证发动机正常工作，内绝热材料必须可耐高温烧蚀，具备良好的力学性能。另一方面，当前火箭、飞行器正朝着轻质化方向发展，需要尽量降低内绝热材料的密度。

如今，被广泛使用的是两大类弹性体内绝热材料：丁腈橡胶基和三元乙丙基。丁腈橡胶常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。由于航天和国防工业的特殊性，科研生产对丁腈橡胶材料提出了更高的要求，不仅需要其耐高温，耐烧蚀，具备较高的强度，而且需要其具备较低的硬度和密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于航天和国防工业，适合导弹和飞行器发动机部位绝热防护的丁腈橡胶材料。

为达到上述目的，本发明提供了一种绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料，该绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料包含下述重量份数的组分：丁腈橡胶95～115份，塑炼油10～25份，补强填料10～20份，硬脂酸1～5份，氧化锌2～10份，硫磺1～5份，DM促进剂1～5份，耐烧蚀填料10～50份，低导热填料10～25份，防老剂1～5份。

优选的，本发明所述耐烧蚀填料可以为碳化硅纤维、莫来石纤维、石棉纤维、硅灰石纤维和高硅氧纤维中的一种或多种。

优选的，本发明所述低导热填料可以为二氧化硅气凝胶、硅酸铝纤维、玻璃纤维和微孔硅酸钙中的一种或多种。

本发明所述耐烧蚀填料和低导热填料的组合方式可以为莫来石纤维和二氧化硅气凝胶、石棉纤维和硅酸铝纤维、碳化硅纤维和玻璃纤维或高硅氧纤维和微孔硅酸钙。

本发明所述耐烧蚀填料的纤维直径可以为5～20μm，长径比可以为5：1～15：1，例如，直径为13～17μm，长径比为4:1。

本发明所述补强填料为白炭黑、硼酸铝晶须、硫酸钙晶须和氧化铝纤维中的一种或多种。

优选地，本发明所述补强填料为白炭黑，例如燃烧法白炭黑、气相法白炭黑和沉淀法白炭黑中的一种或多种，且平均粒径＜100nm。

优选地，本发明所述硬脂酸纯度≥99.9％，所述硫磺纯度≥99.5％，所述氧化锌纯度≥99.5％。

本发明还提供了一种绝热耐烧蚀丁腈橡胶材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)原料预处理：将补强填料、氧化锌、耐烧蚀填料和低导热填料置于105～120℃烘箱内烘烤超过24h，再置于温度≤35℃，湿度≤65％环境中保存待用；

(2)开炼：向开炼机中加入丁腈橡胶、塑炼油，混合均匀后，再依次加入补强填料、耐烧蚀填料、低导热填料、硬脂酸、氧化锌、防老剂、硫磺和DM促进剂，其中，每加入一种原料，混炼至薄通均匀后压制成片，再加入下一种原料，重复上述操作至混炼均匀，最后压制成片；