三元乙丙基纤维编织绝热材料的制备与性能研究

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1、第２３卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．２２０１７年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１７三元乙丙基纤维编织绝热材料的制备与性能研究吴江涛，胡润芝，郭飞鸽，伏玲，张密娥（西安航天化学动力厂，西安７１００２５）摘要：针对混炼型绝热材料耐烧蚀性能较差的问题，采用编织碳纤维作为耐烧蚀骨架，改性三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）作为基体，制备了三元乙丙基编织绝热材料。研究表明，增粘剂ＨＹ⁃２０７能够明显提高三元乙丙混炼胶的粘接强度，添加量为５％时，粘接强度提高３９.２５％；苯并噁嗪添加量为２０％时，三元乙丙混炼胶的综合性能最好；疏水二氧化硅对三元乙丙胶液粘度影响最低

2、，且制备的纤维编织绝热材料氧⁃乙炔烧蚀性能最优，氧⁃乙炔线烧蚀率为０.０２５ｍｍ／ｓ；三元乙丙纤维编织绝热材料与三元乙丙绝热层粘接强度为１.９５ＭＰａ。本研究能够减少发动机燃烧室消极质量，提高固体火箭发动机性能。关键词：ＥＰＤＭ；绝热材料；耐烧蚀；碳纤维；编织中图分类号：Ｖ１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１７）０２⁃０２１７⁃０５ＰｒｅpａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｔｕｄｙｏｆＦｉｂｅｒ⁃ｗｏｖｅｎＥＰＤＭＩｎｓｕｌａｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌＷＵＪｉａｎｇｔａｏ，ＨＵＲｕｎｚｈｉ，ＧＵＯＦｅｉｇｅ，ＦＵＬｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＭｉ’

3、ｅ（Ｘｉ’ａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＦａｃｔｏｒｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｌｌａｂｌｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｐｏｏｒａｂｌａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｉｂｅｒ⁃ｗｏｖ⁃ｅｎＥＰＤＭｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｗｏｖｅｎｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｓｔｈｅａｂｌａｔｉｏｎｓｋｅｌｅｔｏｎａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄＥＰＤＭａｓｔｈｅｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔａｃｋｉｆｉｅ

4、ｒｏｆＨＹ⁃２０７ｃｏｕｌｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎ⁃ｃｒｅａｓｅｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍｉｘｉｎｇｒｕｂｂｅｒｏｆＥＰＤＭ．Ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ３９.２５％ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｕｎｔｏｆＨＹ⁃２０７ｗａｓ５ｗｔ％．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｘｉｎｇｒｕｂ⁃ｂｅｒＥＰＤＭｗａｓｔｈｅｂｅｓｔｗｉｔｈ２０％ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｂｅｎｚｏｘａｚｉｎｅ．Ｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｉｌｉｃａｈａｄｔｈｅｌｏｗ⁃ｅｓｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆＥ

5、ＰＤＭａｄｈｅｓｉｖｅａｎｄｔｈｅｏｘｙａｃｅｔｙｌｅｎｅａｂｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｗａｓｏｐｔｉｍａｌ，ｗｈｉｃｈｗａｓ０．０２ｍｍ／ｓ．Ｔｈｅｆｉｂｅｒ⁃ｗｏｖｅｎＥＰＤＭｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｕｌｄｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｉｎｓｕｌａｔｏｒａｎｄｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓ１．９５ＭＰａ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔ

6、ｈｅｓｔｕｄｙｃａｎｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＭｏｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＰＤＭ；ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌ；ａｂｌａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ；ｗｅａｖｅ局部严重过载，传统的绝热材料无法满足其抗烧１引言蚀的要求，因此新型的耐烧蚀绝热材料亟待研究。绝热层是固体火箭发动机的重要组成部分，目前，国内外固体火箭发动机用内绝热材料［４⁃５］［６⁃１１］起着防止发动机燃烧室壳体内温度达到危及自身仍

7、然以丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡［１２⁃１３］结构完整性及抵抗推进剂高燃气流及颗粒物冲蚀胶等软质绝热材料和酚醛／高硅氧等硬质绝［１⁃３］的作用。随着固体火箭发动机工作压强、高铝热材料为主，前者在高过载条件下耐烧蚀性能较含量和高能推进剂的推广应用及导弹机动性能的差，后者密度大、工艺性能较差。提高，导弹的飞行速度不断提高，机动路线需要不三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）是乙烯、丙烯和少量断变化以规避雷达的捕捉，导致发动机绝热材料的非共轭二烯烃的共聚物，主链是由化学稳定的收稿日期：２０１５⁃１２⁃２２；修回日期：２０１７⁃０２⁃２７第一作者：吴江涛，男，硕士，工程师，研究方向为固

8、体火箭发动