[发明专利]一种橡胶热防护材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体公开一种橡胶热防护材料，包括以下重量份数的原料组分：三元乙丙橡胶100份，酚醛纤维5‑30份，阻燃剂5‑15份和硫化剂0.5‑2份。采用混炼工艺将酚醛纤维和阻燃剂填充到三元乙丙橡胶中，薄通出片，硫化成型制备得热防护材料，制备工艺简单。本发明制备的橡胶热防护材料耐烧蚀性能、隔热性能和力学性能优异，且工艺简单、易于实现产业化。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种橡胶热防护材料。

背景技术

固体火箭发动机工作的时候，发动机内部会形成高温、高压以及高燃速气流的环境，而绝大多数发动机壳体在这种环境下其结构很容易受到破坏，从而影响发动机的性能。因此，为了保护发动机壳体，需要在固体火箭发动机内部铺设一层耐火焰冲刷的材料，即热防护材料。

三元乙丙橡胶(EPDM)因其具有密度小、热分解温度高、与多种推进剂之间具有良好的相容性，填充系数大等特点，是较为理想的内绝热材料的选择。目前，常用的EPDM绝热材料大多由有机纤维、阻燃剂、增粘剂、补强剂 (多为二氧化硅)及其它功能助剂组成，在发动机高温燃气流的烧蚀及冲刷作用下，极易受热裂解成小分子气体，残留下裂解碳层和无机填充物。但是，由于裂解碳层与填充物之间不能形成致密结构，在内部裂解气体和外部推进剂燃气流的冲击作用下，易导致烧蚀残余物发生机械剥蚀，呈块状脱落，进而导致热防护材料的热防护性能显著下降。因此，寻找一种耐烧蚀和抗冲刷性能优异的热防护材料对于提高发动机壳体的使用寿命具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有三元乙丙橡胶机械性能不好，耐烧蚀性差，隔热性能差等问题，本发明提供一种橡胶热防护材料。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种橡胶热防护材料，包括以下重量份数的原料组分：三元乙丙橡胶100 份，酚醛纤维5-30份，阻燃剂5-15份，硫化剂0.5-2份；其中，所述阻燃剂包括黑磷烯和氮磷阻燃剂，所述氮磷阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺硼酸盐或三聚氰胺磷酸酯中的至少一种。

相对于现有技术，本发明提供的橡胶热防护材料，组分简单，充分利用酚醛纤维残炭量高，极限氧指数高等特性，与阻燃剂共同填充到三元乙丙橡胶中，在高温烧蚀过程中阻燃剂受热后和酚醛纤维共同作用在橡胶表面形成完整、坚固的覆盖层，使表面炭层不易脱落，大幅提高了防热材料耐烧蚀性能；此外，酚醛纤维导热系数低、密度小、与基体之间相容性好，因此，制得的橡胶热防护材料具有优异的耐烧蚀性能、隔热性能和力学性能。

进一步地，本发明还提供所述橡胶热防护材料的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：

步骤(1)，按设计配比称取各组分，将三元乙丙橡胶、酚醛纤维和阻燃剂混合均匀，于搅拌条件下，20-60℃温度下混炼15-20min，加入硫化剂，薄通，出片，得混炼胶；

步骤(2)，将所述混炼胶放置16-24h后进行硫化，最终得到所述橡胶热防护材料。

相对于现有技术，本发明提供的橡胶热防护材料的制备方法，工艺简单、易于实现产业化。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种橡胶热防护材料，该橡胶热防护材料包括以下重量份数的原料组分：三元乙丙橡胶100份，酚醛纤维5-30份，阻燃剂5-15份，硫化剂0.5-2份；其中，所述阻燃剂包括黑磷烯和氮磷阻燃剂，所述氮磷阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺硼酸盐或三聚氰胺磷酸酯中的至少一种。

优选地，所述橡胶热防护材料包括以下重量份数的原料组分：三元乙丙橡胶100份，酚醛纤维10-20份，阻燃剂8-10份和硫化剂0.6-1.5份。