[发明专利]一种多面体低聚倍半硅氧烷填充耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热层

说明书

本发明公开了一种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)填充耐烧蚀三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层，其组成(质量份)为三元乙丙橡胶60～85份，氯丁橡胶15～40份，补强剂15～25份，有机纤维6～15份，耐高温树脂20～30份，耐高温POSS 25～35份，改性剂8～40份，金属氧化物5～8份，硫化剂4份，硬脂酸2份。本发明利用POSS改性剂实现POSS在EPDM橡胶基材上的接枝改性，同时添加耐高温性能优异的POSS、补强剂、树脂和有机纤维，显著提高EPDM绝热层的耐烧蚀性能，产品耐烧蚀性能优异，适用于要求耐高温烧蚀的热防护领域，特别适用于固体火箭发动机的热防护技术领域。

技术领域

本发明涉及耐烧蚀材料技术领域，具体是一种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)填充耐烧蚀三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层。

背景技术

三元乙丙(EPDM)绝热材料主要以EPDM橡胶为基体掺入阻燃剂、纤维和无机填料等助剂，具有密度低、耐老化、耐烧蚀、良好的隔热性能和优异的力学性能特点，因而作为固体火箭发动机内绝热层得到了广泛应用。但新一代战略、战术导弹更加突出高速度、高精度、高生存和高可靠性，这就要求EPDM绝热层具有更高的耐烧蚀性能来应对导弹武器的高突防性和高机动性。

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种新型的有机-无机纳米杂化材料，具有结构可设计性、高的热稳定性及阻燃性、纳米尺寸效应和良好的溶解性等优异的特性。可以替换目前绝热层中的聚磷酸铵、十溴联苯醚等常用阻燃剂，同时可以改性硅树脂、PBO纤维和EPDM橡胶等，由于其特殊的笼型Si-O结构，在烧蚀过程中形成可瓷化层，有效降低绝热层烧蚀率，提高绝热层综合性能。

北京理工大学的何吉宇通过加入聚磷酸胺和梯形聚苯基硅倍半氧烷以及两者含量的优化，使得到的EPDM橡胶材料达到低烧蚀的效果且其力学性能良好，并申请了专利201010606018.8，但该报道只涉及了一种惰性多面体低聚倍半硅氧烷，将其作为阻燃剂，且炭化率在0.13～0.17mm/s。

目前现有EPDM绝热层具有一定的耐烧蚀性能，氧乙炔烧蚀率基本在0.08～0.20mm/s，无法满足新型高过载和高机动性能发动机要求的耐性烧蚀性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有EPDM绝热层无法满足高过载和高机动性能发动机要求的现有技术不足，提供一种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)填充耐烧蚀EPDM绝热层，该绝热层具有优异的耐烧蚀性能，可以满足高过载和高机动性能发动机要求。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)填充耐烧蚀EPDM绝热层，由下述质量份的组分构成：

进一步的，上述三元乙丙橡胶的第三单体为乙叉降冰片烯，三元乙丙橡胶中乙叉降冰片烯的含量为5.0％-12.0％、乙烯的含量为53.0％～59.0％。

进一步的，上述氯丁橡胶为非硫调型氯丁橡胶。

进一步的，上述补强剂为碳纳米管、碳纳米纤维、炭黑和白炭黑中的一种或它们的混合体系。

进一步的，上述有机纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA)、芳砜纶纤维(PSA)、聚对苯撑苯并双恶唑纤维(PBO)、聚丙烯腈纤维(PAN)等中的一种或它们的混合体系。

进一步的，上述耐高温树脂为硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或它们的混合体系。

进一步的，上述耐高温POSS为梯形苯基低聚倍半硅氧烷、八苯基笼型低聚倍半硅氧烷和含磷笼型低聚倍半硅氧烷及其他耐高温多面体低聚倍半硅氧烷化合物中的一种或它们的混合体系；