一種樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼體同步熱固化粘結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼體同步熱固化粘結(jié)方法，屬于固體 火箭發(fā)動機(jī)熱防護(hù)材料成型工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體火箭發(fā)動機(jī)為保證在工作中防止高溫燃?xì)馄茐幕鸺l(fā)動機(jī)殼體結(jié)構(gòu)完整性， 需要在火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面粘結(jié)一定厚度的絕熱層，常用的絕熱層為橡膠彈性體材料， 但對于吸氣式火箭發(fā)動機(jī)，由于燃?xì)饬Ｗ記_刷嚴(yán)重，純粹的橡膠類絕熱層無法滿足熱防護(hù) 要求，需要一種高抗燒蝕、抗沖刷的材料，樹脂浸漬的纖維織物材料或樹脂浸漬的耐燒蝕纖 維和無機(jī)耐高溫填料常用于火箭發(fā)動機(jī)燒蝕嚴(yán)重部位如吸氣發(fā)動機(jī)二次燃燒室和發(fā)動機(jī) 噴管等。目前樹脂基預(yù)混料在火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)成型步驟分兩步：第一步是將預(yù)混料放在模具 內(nèi)按照樹脂固化條件進(jìn)行固化成型，脫模整形成為預(yù)制件。第二步是用溶劑清洗預(yù)制件的 待粘表面及發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī)殼體待粘表面，并分別在待粘表面涂刷粘結(jié)劑，將預(yù)制件放 入發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī)殼體待粘結(jié)劑固化后實(shí)現(xiàn)由樹脂基預(yù)混料在發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī)殼體 內(nèi)的成型。該成型方法弊端有三個：一是樹脂基預(yù)混料先固化再與火箭發(fā)動機(jī)殼體粘結(jié)， 成型與粘結(jié)分為兩步或多步，生產(chǎn)效率較低；二是樹脂基預(yù)混料固化后形成的預(yù)制件延伸 率一般不足10%，與火箭發(fā)動機(jī)殼體直接粘結(jié)的不利后果是產(chǎn)生較大的粘結(jié)應(yīng)力，給火箭發(fā) 動機(jī)正常工作帶來風(fēng)險。三是樹脂基預(yù)混料固化而成的預(yù)制件熱導(dǎo)率高于橡膠類絕熱層， 直接與火箭發(fā)動機(jī)殼體粘結(jié)將會加快燃?xì)鉄崃肯蚧鸺l(fā)動機(jī)殼體壁面?zhèn)鲗?dǎo)，火箭發(fā)動機(jī)殼 體被燒穿的風(fēng)險加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼體同步熱 固化粘結(jié)方法，本發(fā)明采用熱硫化橡膠作為樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼體的過渡層，實(shí) 現(xiàn)以樹脂為基體材料填加有機(jī)或無機(jī)填料制成的預(yù)混料同火箭發(fā)動機(jī)殼體同步一次熱固 化成型，能夠減小樹脂基材料與火箭發(fā)動機(jī)殼體直接粘結(jié)而產(chǎn)生的較大粘結(jié)應(yīng)力，增加發(fā) 動機(jī)的可靠性。
[0004] 除有說明外，本發(fā)明中采用的比例為重量比。
[0005] 本發(fā)明的待粘結(jié)材料為（1)固體火箭發(fā)動機(jī)殼體，（2)經(jīng)熱固性樹脂浸漬的耐燒蝕 纖維和無機(jī)耐高溫固體填料制成的樹脂基預(yù)混料。制備方法可以是：將市售的熱固性樹脂 用乙酸乙酯配置成濃度50-60%的膠液100份，然后將耐燒蝕纖維5-10份如碳纖維、芳纟侖纖 維、高硅氧纖維等以及耐高溫固體填料10-30份如氧化鈣、氧化鎂、蛭石等加入熱固性樹脂 膠液中，充分?jǐn)嚢?，使之混合均勻，待用?br>[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括以下工序：α將熱硫化型混煉橡膠在煉膠機(jī)上出片成 熱硫化型混煉橡膠膠片，出片厚度2-5mm ; g將粘結(jié)劑分別涂刷在火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面及 熱硫化型混煉橡膠膠片表面，晾置30-50min 將樹脂基預(yù)混料在40_50°C下壓成片狀；C 將涂有粘結(jié)劑的熱硫化型混煉橡膠膠片置于火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)部展開使之與火箭發(fā)動機(jī)殼 體貼合，熱硫化型混煉橡膠膠片涂粘結(jié)劑的一面朝火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面方向；再將已壓成 片的樹脂基預(yù)混料置于火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)部展開使之與熱硫化型混煉橡膠膠片貼合;(Σ將加 壓工裝與火箭發(fā)動機(jī)殼體裝配完畢后放入成型設(shè)備在高溫140-180°C下加壓0. 3-15MPa，固化 0. 5h-7h，待材料固化成型后，將氣囊或模具從火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)取出。
[0007] 所述粘結(jié)劑為熱硫化型橡膠用粘結(jié)劑，如列克鈉粘結(jié)劑、開姆洛克粘結(jié)劑或信越 P-Il-EF粘結(jié)劑。
[0008] 所述粘結(jié)劑為100重量份熱硫化型橡膠用粘結(jié)劑與10-30重量份生膠配制而成， 生膠為三元乙丙橡膠、丁腈橡膠或硅橡膠；熱硫化型橡膠用粘結(jié)劑為列克鈉粘結(jié)劑、開姆洛 克粘結(jié)劑或信越P-Il-EF粘結(jié)劑。
[0009] 所述熱硫化型混煉橡膠為：將生膠100重量份在開煉機(jī)上塑煉4-5遍，然后將炭黑 1-5重量份、白炭黑10-40重量份、耐燒蝕填料碳纖維5-10重量份、過氧化二異丙苯1-3重 量份、硬脂酸1-3重量份、氧化鋅2-5重量份與已塑煉的橡膠中進(jìn)行混煉而得，生膠為三元 乙丙橡膠、丁腈橡膠或硅橡膠。
[0010] 所述熱硫化型混煉橡膠為將生膠100重量份在開煉機(jī)上塑煉4-5遍，然后將炭黑 5-10重量份、白炭黑10-20重量份、芳綸纖維5-7重量份、過氧化二異丙苯3-5重量份與已 塑煉的橡膠在開煉機(jī)上進(jìn)行混煉而得；生膠為三元乙丙橡膠、丁腈橡膠或硅橡膠。
[0011] 所述熱硫化型混煉橡膠為將生膠100重量份在開煉機(jī)上塑煉4-5遍，然后將炭黑 5-10重量份、白炭黑15-30重量份、芳綸漿柏3-5重量份、硫磺2-3重量份、硬脂酸1-3重量 份、氧化鋅2-5重量份、二硫化四甲基秋蘭姆1-3重量份、2-硫醇基苯并噻唑1-2重量份與 已塑煉的橡膠在開煉機(jī)上進(jìn)行混煉而得。
[0012] 所述樹脂基預(yù)混料是由熱固性樹脂浸漬耐燒蝕纖維和無機(jī)耐高溫固體填料經(jīng)溶劑揮 發(fā)后制成的復(fù)合材料。所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、改性酚醛樹脂或有機(jī)硅樹脂。
[0013] 所述工序=:Γ中的加壓工裝為氣囊或硫化模具。
[0014] 所述工序(2:中的成型設(shè)備為熱壓釜或平板硫化機(jī)。
[0015] 本發(fā)明所述的火箭發(fā)動機(jī)殼體材質(zhì)為鋼、鋁或樹脂基材料均可。
[0016] 本發(fā)明克服傳統(tǒng)樹脂基材料成型方法弊端，實(shí)現(xiàn)樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼體 一次粘結(jié)成型，提高了生產(chǎn)效率；通過在樹脂基材料與火箭發(fā)動機(jī)殼體間增加橡膠材料作 為過渡層，一方面減小了樹脂基材料與火箭發(fā)動機(jī)殼體直接粘結(jié)的應(yīng)力，另一方面減緩燃 氣熱量向火箭發(fā)動機(jī)殼體壁面?zhèn)鲗?dǎo)速度，起到良好的隔熱作用，并且界面粘結(jié)可靠。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果： (1)本發(fā)明粘結(jié)牢固可靠，強(qiáng)度高，工藝易實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)樹脂基預(yù)混料與火箭發(fā)動機(jī)殼 體一次同步熱固化成型，避免了通常樹脂材料需要固化后再與發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī)殼體粘結(jié) 的二次成型方法，提高生產(chǎn)效率。
[0018] (2)本發(fā)明采用熱硫化型橡膠混煉膠作為過渡層可以減小金屬火箭發(fā)動機(jī)殼體與 樹脂基材料因直接粘結(jié)而產(chǎn)生的較大的應(yīng)力。
[0019] (3)本發(fā)明采用橡膠混煉膠作為過渡層可以起到隔熱的作用，有效降低發(fā)動機(jī)工 作過程中火箭發(fā)動機(jī)殼體壁面溫升速率,對保護(hù)發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī)殼體結(jié)構(gòu)完整性有益。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
[0021] 實(shí)施例1 待粘結(jié)材料為（1)固體火箭發(fā)動機(jī)鋼殼體；（2)經(jīng)樹脂浸漬的耐燒蝕纖維和無機(jī)耐高 溫固體填料制成的樹脂基預(yù)混料，制備方法如下：將市售的熱固性樹脂用乙酸乙酯配置成 濃度50-60%的膠液100份，然后將耐燒蝕纖維5-10份如碳纖維、芳綸纖維、高硅氧纖維等 以及耐高溫固體填料10-30份如氧化鈣、氧化鎂、蛭石等加入熱固性樹脂膠液中，充分?jǐn)?拌，使之混合均勻，待用。
[0022] 粘結(jié)材料為熱硫化型開姆洛克238粘結(jié)劑、熱硫化型EPDM橡膠混煉膠，制備方法 如下：將EPDM生膠100份在開煉機(jī)上塑煉4-5遍，然后將炭黑1-5份、白炭黑10-40份、耐 燒蝕填料碳纖維5-10份、過氧化二異丙苯1-3份、硬脂酸1-3份、氧化鋅2-5份與已塑煉的 EPDM橡膠中進(jìn)行混煉，得熱硫化型EPDM橡膠混煉膠。（與樹脂基材料和鋼均能有效粘接)。
[0023] 將火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面油污用乙酸乙酯清洗干凈，晾置5-10min，待用。
[0024] 將熱硫化型EPDM混煉橡膠在煉膠機(jī)上出片，出片厚度2_5mm，待用。
[0025] 將熱硫化型開姆洛克238粘結(jié)劑分別涂刷在火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面及橡膠混煉 膠膠片表面，晾置30-50min，待用。
[0026] 將樹脂基預(yù)混料在40_50°C下壓制成片狀，待用。
[0027] 將涂有熱硫化型開姆洛克238粘結(jié)劑的熱硫化橡膠混煉膠膠片置于發(fā)動機(jī)火箭 發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)部展開使之與火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面貼合，混煉膠片涂熱硫化型開姆洛克 238粘結(jié)劑的一面朝火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面方向。
[0028] 再將已壓成片狀的樹脂基預(yù)混料置于火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)部展開使之與熱硫化型 EPDM橡膠混煉膠膠片貼合。
[0029] 最后將氣囊放入火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)部，放入硫化罐在160-170°C下加壓至 0. 6-0. 8MPa，固化2-3h，待該材料固化成型后，將氣囊從火箭發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)取出。
[0030] 實(shí)施例2 待粘結(jié)材料為（1)固體火箭發(fā)動機(jī)鋁殼體，（2)經(jīng)樹脂浸漬的耐燒蝕纖維和無機(jī)耐高溫 固體填料制成的樹脂基預(yù)混料，制備方法如下：將市售的熱固性樹脂用乙酸乙酯配置成濃 度50-