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一种碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料及其制备方法

摘要

一种碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料,材料成分包括:热硫化硅橡胶、补强剂、纤维、耐烧蚀填料、硫化剂、硅烷偶联剂、羟基硅油、聚二苯基硼硅氧烷预聚体和碳纤维布。其制备方法为1:配料;2:在双辊开炼机上加入原料进行塑炼混合;3:进行一次硫化处理;4:进行二次硫化处理;5:对碳纤维布进行浸渍;6:取出碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面;7:将热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,点压,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。8:重复步骤5~7,可制备表面附有2-5层碳纤维布的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

著录项

  • 公开/公告号CN105566919A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-05-11

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 沈阳理工大学;

    申请/专利号CN201510458493.8

  • 申请日2015-07-31

  • 分类号C08L83/07(20060101);C08L83/06(20060101);C08L83/14(20060101);C08K13/04(20060101);C08K3/36(20060101);C08K7/06(20060101);C08K3/04(20060101);C08K3/38(20060101);C08K5/54(20060101);C08K5/14(20060101);

  • 代理机构沈阳火炬专利事务所(普通合伙);

  • 代理人李福义

  • 地址 110159 辽宁省沈阳市浑南区南屏中路6号

  • 入库时间 2023-12-18 15:12:16

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2020-07-17

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C08L83/07 授权公告日:20190315 终止日期:20190731 申请日:20150731

    专利权的终止

  • 2019-03-15

    授权

    授权

  • 2016-06-08

    实质审查的生效 IPC(主分类):C08L83/07 申请日:20150731

    实质审查的生效

  • 2016-05-11

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备领域,尤其涉及一种可用在航空航天领域的耐烧蚀隔热防护材料及其制备方法。

背景技术

航天飞行器与导弹都离不开大推力火箭,固冲发动机就是一种重要的推力装置,它能有效利用空气中的氧作为固体燃料燃烧的主氧化剂,为航天器飞行提供持续的动力。固体火箭冲压发动机由燃烧室、喷管和点火器等部件组成,每部分都需要有优良的耐热性能。固冲发动机工作环境极其恶劣,燃烧室工作时推进剂燃烧产生近4000℃高温,压力高达1200个大气压、气流速度达1马赫。这就对固冲发动机的热防护性提出了极高的要求。在燃烧室与壳体之间有一层隔热层,主要作用是防止壳体在高温下发生破裂,因此耐烧蚀热防护材料是航天飞行器的重要组成部分。

绝热材料除了要求具有优良的耐烧蚀性能还应该具有一定的柔性,因此主要以橡胶类柔性耐烧蚀材料为主。但是由于丁腈橡胶耐臭氧性能差,工艺性能复杂,而三元乙丙橡胶极性差,成炭率低,种种缺陷使得这两种材料已经开始不能满足航天技术的发展。硅橡胶在耐烧蚀方面具有重大潜力,开展硅橡胶基绝热材料研究具有重要意义。

通过加入填料方法是最方便、最直接的提高橡胶烧蚀性能的方法,为提高硅基绝热材料耐烧蚀性能,学者们对耐烧蚀填料进行了研究。纤维填料在硅橡胶耐烧蚀材料中有着重要地位,一直被广泛用于硅橡胶基耐烧蚀复合材料中。橡胶基体本身无法满足超高温超高压短时间工作条件,必须借助各种耐烧蚀纤维等填料以提供材料的耐烧蚀、抗冲刷性能。新型高效耐烧蚀纤维布的使用使橡胶基体降解缓慢,但同时会明显降低材料的力学性能,使材料的扯断伸长率降低。通过对纤维、纳米无机填料、阻燃剂等研究,提高热硫化硅橡胶材料耐烧蚀性能及综合性能。

发明内容

本发明所提供的一种碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料,材料成分包括:热硫化硅橡胶、补强剂、纤维、耐烧蚀填料、硫化剂、硅烷偶联剂、羟基硅油、聚二苯基硼硅氧烷预聚体和碳纤维布,具体的质量分数配比为:热硫化硅橡胶100质量份、补强剂5~50质量份、纤维1~30质量份、耐烧蚀填料1~20质量份、硫化剂1~3质量份、硅烷偶联剂0.01~0.1质量份、羟基硅油0.01~0.5质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1~5质量份、碳纤维布1~5层。所述热硫化硅橡胶采用甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或两种。所述补强剂为气相白炭黑或沉淀白炭黑。所述无机耐烧蚀填料为硼化锆、氧化锆、氧化镁和碳化硅中的一种或两种以上,粒度为200nm~500μm。所述纤维为碳纤维、PBO纤维和芳纶纤维中的一种或两种以上。所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双己烷和过氧化二异丙苯中的一种或两种。

一种碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:按照热硫化硅橡胶100质量份、补强剂5~50质量份、纤维1~30质量份、耐烧蚀填料1~20质量份、硫化剂1~3质量份、硅烷偶联剂0.01~0.1质量份、羟基硅油0.01~0.5质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1~5质量份和碳纤维布1~5层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入热硫化硅橡胶、补强剂、羟基硅油、纤维、耐烧蚀填料、硫化剂和硅烷偶联剂,塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为5-10MPa和温度为170-190℃的条件下进行一次硫化处理10-30min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在190-210℃的条件下进行二次硫化处理1.8~2.0h,制得热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到220~260℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理1~8分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置1~10分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为180~220℃,压力为0.1~1MPa的条件下点压3~5次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤8:重复步骤5~7,可制备表面附有2-5层碳纤维布的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

本发明所提供的一种碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料及其制备方法,提高了热硫化硅橡胶基复合材料的耐烧蚀性能以及强度,增加热硫化硅橡胶复合材料的隔热性能,降低了热硫化硅橡胶复合材料的线烧蚀速率。

具体实施方案

下面结合实施例对本发明的具体实施过程作进一步说明。

对制得的热硫化硅橡胶/硼酚醛树脂基耐烧蚀材料的性能测试方法如下:

拉伸性能:按照GB/T528-2009,拉伸速度为500mm/min;

烧蚀性能:按照国军标GJB323A-1996,测得热硫化硅橡胶/硼酚醛树脂基耐烧蚀材料线烧蚀率,质量损失率和衬底温度为80℃时的绝热指数,烧蚀时间20s。试样尺寸为直径30mm,厚度为10m,装烧蚀试样的石墨模具长81mm,宽53mm,圆槽深9mm,直径30mm。

实施例1:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维10质量份、粒度为200nm的硼化锆5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维10质量份、硼化锆5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、羟基硅油、碳纤维、硼化锆、过氧化二异丙苯和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到230℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置2分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0087mm/s,质量烧蚀率0.0303g/s,最大应力值达到64.14Mpa。

实施例2:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶70质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶30质量份、沉淀白炭黑30质量份、PBO纤维8质量份、粒度为500μm的氧化镁10质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、2,5-二甲基-2,5-双己烷1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶70质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶30质量份、沉淀白炭黑30质量份、PBO纤维8质量份、氧化镁10质量份、羟基硅油0.01质量份和硅烷偶联剂0.01质量份、2,5-二甲基-2,5-双己烷1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1~5层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、沉淀白炭黑、羟基硅油、PBO纤维、氧化镁、2,5-二甲基-2,5-双己烷和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到220℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理3分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置3分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为210℃,压力为0.1MPa的条件下点压4次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0076mm/s,质量烧蚀率0.02608g/s,最大应力值达到66.38Mpa。

实施例3:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶60质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶40质量份、气相白炭黑40质量份、芳纶纤维10质量份、粒度为400nm的氧化铪10质量份、羟基硅油0.02质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布2层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶60质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶40质量份、气相白炭黑40质量份、芳纶纤维10质量份、氧化铪10质量份、羟基硅油0.02质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布2层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、芳纶纤维、氧化铪、羟基硅油、硅烷偶联剂、过氧化二异丙苯,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到220℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理3分钟;

步骤6:取出一层浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置3分钟;

步骤7:再取出一层浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置3分钟;

步骤8:将经步骤7处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为210℃,压力为0.1MPa的条件下点压4次,取出并冷却至室温后,制得表面附有2层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0073mm/smm/s,质量烧蚀率0.0258g/s,最大应力值达到72.50Mpa。

实施例4:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶50质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶50质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维和PBO纤维各5质量份、粒度为200nm的碳化硅9质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.02质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布3层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶50质量份、甲基苯基乙烯基硅橡胶50质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维和PBO纤维各5质量份、碳化硅9质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.02质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布3层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、碳纤维和PBO纤维、碳化硅、羟基硅油、硅烷偶联剂和过氧化二异丙苯,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到225℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出一层浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置4分钟;

步骤7:重复操作步骤6两次;

步骤8:将经步骤7处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有3层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0035mm/smm/s,质量烧蚀率0.0208g/s,最大应力值达到79.56Mpa。

实施例5:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基苯基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维和芳纶纤维各5质量份、粒度为200nm的硼化锆和氧化镁各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双己烷各1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基苯基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑30质量份、碳纤维和芳纶纤维各5质量份、硼化锆和氧化镁各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双己烷各1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基苯基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、羟基硅油、碳纤维和芳纶纤维、硼化锆和氧化镁、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双己烷和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到230℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置2分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0084mm/s,质量烧蚀率0.0298g/s,最大应力值达到62.82Mpa,。

实施例6:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维和芳纶纤维各5质量份、粒度为200nm的硼化锆和氧化铪各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维和芳纶纤维各5质量份、硼化锆和氧化铪各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、羟基硅油、PBO纤维和芳纶纤维、硼化锆和氧化铪、过氧化二异丙苯和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到230℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置2分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0079mm/s,质量烧蚀率0.0310g/s,最大应力值达到65.01Mpa。

实施例7:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维各5质量份、粒度为200nm的硼化锆和碳化硅各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维各5质量份、硼化锆和碳化硅各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、羟基硅油、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维、硼化锆和碳化硅、过氧化二异丙苯和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到230℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置2分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0078mm/s,质量烧蚀率0.0302g/s,最大应力值达到64.12Mpa。

实施例8:

本实施例的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料成分包括:甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维各5质量份、粒度为200nm的硼化锆、氧化镁和碳化硅各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层。

其制备方法包括以下步骤:

步骤1:按照甲基乙烯基硅橡胶100质量份、气相白炭黑40质量份、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维各5质量份、硼化锆、氧化镁和碳化硅各5质量份、羟基硅油0.01质量份、硅烷偶联剂0.01质量份、过氧化二异丙苯1质量份、聚二苯基硼硅氧烷预聚体1质量份和碳纤维布1层进行配料;

步骤2:在双辊开炼机上依次加入甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、羟基硅油、PBO纤维、芳纶纤维和碳纤维、硼化锆、氧化镁和碳化硅、过氧化二异丙苯和硅烷偶联剂,在温度为40℃的条件下塑炼混合均匀,室温放置24小时;

步骤3:将经步骤2处理的混合物置于模具中,用平板硫化机在压力为7.0MPa和温度为170℃的条件下进行一次硫化处理15min;

步骤4:经步骤3处理后置于烘箱中,在200℃的条件下进行二次硫化处理2h,制备出厚度为10mm直径为30mm的圆柱热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料;

步骤5:将聚二苯基硼硅氧烷预聚体加热到230℃至熔融状态,熔融后对碳纤维布进行浸渍处理2分钟;

步骤6:取出浸渍后的碳纤维布,将其粘附复合在热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料的表面,室温放置2分钟;

步骤7:将经步骤6处理后的热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料置于平板硫化机上,在温度为220℃,压力为0.2MPa的条件下点压3次,取出并冷却至室温后,制得表面附有1层碳布纤维的碳布复合热硫化硅橡胶基耐烧蚀材料。

测得线烧蚀0.0072mm/s,质量烧蚀率0.0300g/s,最大应力值达到63.88Mpa。

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