[发明专利]一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料及其制备方法和应用，属于固体发动机热防护及推进剂粘结技术领域。本发明的一种用于提高绝热材料与推进剂粘接强度的方法，是通过在防热/粘接一体化复合材料中添加一种键合剂，混合均匀后使其包覆到装填药柱表面，通过一体化材料固化成型过程中键合剂一端包覆到装填药柱表面，一端参与一体化材料的固化网络成型，从而通过桥梁的作用来增强粘接作用，进而为提高固体火箭发动机可靠性提供了保障。

技术领域

本发明涉及一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料及其制备方法和应用，属于固体发动机热防护及推进剂粘结技术领域。

背景技术

固体发动机内绝热层技术直接影响宇航工程的可靠性和导弹武器的作战效能，是固体火箭发动机领域内的重要研究内容，各国一直将内绝热层技术作为固体发动机的核心技术之一予以高度重视。目前，常规的内绝热结构包括绝热层和衬层两部分，使用过程中界面脱粘也时有发生，而且制作过程要经历绝热层材料混炼、薄通、出片、硫化成型、打毛、清洗、烘干、衬层刷涂和衬层预固化等多道工序。随着对发动机产品生产效率及质量可靠性要求的不断提高，对可以具备绝热层和衬层两部分功能的防热/粘接一体化材料提出了更高的要求。

现有技术通常是通过选择与推进剂体系一致的固化网络结构来提高其与推进剂的粘接性能，粘接性能差，导致一体化材料与推进剂间容易脱粘，从而影响一体化材料的热防护功能和推进剂的稳态燃烧。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料及方法。

本发明的技术解决方案是：

一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料，该复合材料包括互穿网络聚合物、固化剂、催化剂、阻燃剂和键合剂；

所述的互穿网络聚合物包括组分A和组分B，组分A为聚氨酯，组分B为环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、乙烯基树脂、苯乙烯、硼酚醛树脂中的一种或两种以上的混合物；

所述的阻燃剂为硼酸酯、硼酸锌、氢氧化铝(Al(OH)₃)、阻燃剂Z、阻燃剂M中一种或两种以上的混合物；

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡、异辛酸锌、乙酰丙酮铁(ET)、三苯基铋(TPB)中的任意一种或两种的组合；

所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、N100、DDI中的一种或两种以上的混合物；

所述的键合剂为醇胺、醇胺衍生物类、海因类、氮丙啶类、中性聚合物类中的一种或两种以上的组合，优选醇胺类键合剂；

以该复合材料的总质量为100％计算，当键合剂为醇胺类键合剂时，各组分的质量百分比为：

一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料的制备方法，该方法的步骤包括：

在室温下，将互穿网络聚合物、催化剂、键合剂和阻燃剂进行混合，搅拌均匀，然后加入固化剂，并搅拌均匀，真空脱气15～25min，得到混合物，在50～60℃的温度下固化5-7天，得到复合材料。

一种提高固体发动机与推进剂粘接强度的复合材料的应用，步骤包括：

(1)在室温下，将互穿网络聚合物、催化剂、键合剂和阻燃剂进行混合，搅拌均匀，然后加入固化剂，并搅拌均匀，真空脱气15～25min，得到混合物；

(2)在步骤(1)得到的混合物涂覆到固体发动机壳体内表面，然后在固体发动机壳体内加入装填药柱，在50～60℃的温度下固化5-7天，完成固体发动机与推进剂粘接强度的提高。

所述的步骤(2)中，推进剂为丁羟推进剂、叠氮推进剂和聚醚推进剂中的一种。