專利名稱：丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用熱防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指ー種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
柔性噴管是ー種借助柔性接頭實(shí)施火箭 發(fā)動(dòng)機(jī)噴管擺動(dòng)以達(dá)到推力方向控制目的的擺動(dòng)噴管。柔性接頭由若干同心環(huán)狀球體的弾性件和增強(qiáng)件相互交替地粘接在一起。柔性接頭的彈性件采用橡膠類材料制作，柔性接頭的增強(qiáng)件采用導(dǎo)熱性能較好的金屬材料制作。一般橡膠類材料只能在1(T30°C溫度范圍內(nèi)工作，而固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃?xì)鉁囟瘸^(guò)3000°C，會(huì)使金屬增強(qiáng)件的溫度升高，從而導(dǎo)致與橡膠制作的弾性件粘接面脫粘，使柔性接頭失效。因此需要使用防熱套將柔性接頭包裹起來(lái)，使其與高溫燃?xì)飧糸_(kāi)。防熱套設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在最大擺角下的延伸量，并且在防熱套上開(kāi)有若干小孔，使防熱套內(nèi)、外達(dá)到壓強(qiáng)平衡，在防熱套與柔性接頭之間的空隙中充填硅脂，以起到隔熱作用。現(xiàn)有的防熱套所采用的普通復(fù)合橡膠材料制備，其抗拉強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率指標(biāo)不高，不能滿足日益提高的產(chǎn)品性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠及其制備方法，該橡膠耐老化、抗燒蝕、力學(xué)性能優(yōu)良，同時(shí)，其制備方法操作簡(jiǎn)單，可適用于大規(guī)模生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠，其特殊之處在于，它由丁苯橡膠、溫石棉纖維和配合劑作為原材料制備而成，其中，所述丁苯橡膠按質(zhì)量為m計(jì)時(shí)，所述溫石棉纖維質(zhì)量為25 32%m，所述配合劑包括質(zhì)量為4 6%m的氧化鋅、質(zhì)量為I. 8 2. 2%m的硬脂酸、質(zhì)量為16 20%m的鄰苯ニ甲酸ニ丁脂、質(zhì)量為I. 8^2. 2%m的N-苯基-a -萘胺、質(zhì)量為15 20%m的氣相白炭黒、質(zhì)量為0. 6 0. 8%m的2-硫醇基苯并噻唑、質(zhì)量為2. 5 3. 5%m的ニ硫化ニ苯并噻唑和質(zhì)量為I. 9 2. l%m的硫磺。進(jìn)ー步地，所述丁苯橡膠按質(zhì)量為m計(jì)時(shí)，所述溫石棉纖維質(zhì)量為28 30%m，所述配合劑包括質(zhì)量為5 6%m的氧化鋅、質(zhì)量為2 2. l%m的硬脂酸、質(zhì)量為17 19%m的鄰苯ニ甲酸ニ丁脂、質(zhì)量為2 2. l%m的N-苯基- a -萘胺、質(zhì)量為17 19%m的氣相白炭黑、質(zhì)量為0. 7 0. 8%m的2-硫醇基苯并噻唑、質(zhì)量為3 3. 5%m的ニ硫化ニ苯并噻唑和質(zhì)量為2 2. l%m的硫磺。所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特殊之處在于，它依次包括以下步驟I)向丁苯橡膠中依次加入2-硫醇基苯并噻唑、ニ硫化ニ苯并噻唑進(jìn)行塑煉；2)向塑煉膠中依次加入氧化鋅、硬脂酸(C 18H 360 2)、N-苯基-a -萘胺、鄰苯ニ甲酸ニ丁脂、溫石棉纖維、氣相白碳黑、硫磺進(jìn)行混煉，壓延出片即可獲得丁苯石棉放熱復(fù)合橡膠；
進(jìn)一步地，所述步驟2)中，在加入溫石棉纖維與鄰苯二甲酸二丁脂之前，先將兩者混合均勻，使鄰苯二甲酸二丁脂充分浸透溫石棉纖維，制成溫石棉纖維預(yù)混合物后再加入。再進(jìn)一步地，所述步驟I)中，塑煉時(shí)控制開(kāi)煉機(jī)輥溫在3(T40°C ；還進(jìn)一步地，所述步驟2)中，混煉時(shí)控制開(kāi)煉機(jī)輥溫在5(T60°C。本發(fā)明的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠，采用丁苯橡膠為主體材料，丁苯橡膠的耐熱性、耐老化性能比天然橡膠好，硫化速度慢，硫化曲線平坦；溫石棉纖維是為橡膠中的骨架材料，能有效提高橡膠制品的強(qiáng)度和提高橡膠防熱性能的作用。溫石棉纖維拉伸強(qiáng)度高達(dá)29. 4MPa，高于鋼絲的強(qiáng)度22MPa，不燃燒，可耐50(T550°C的高溫，而且其導(dǎo)熱系數(shù)小，具有優(yōu)良的保溫隔熱性能。配合劑中的2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑作為促進(jìn)劑，硫化特性好，抗焦燒性能較好，對(duì)橡膠有塑解功效，加入丁苯橡膠生膠塑煉制成塑煉膠，在煉膠初期加入，而且需同硫化劑分開(kāi)投料。配合劑中的活性劑氧化鋅同2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑配合使用增加促進(jìn)劑的活性，減少促進(jìn)劑用量和縮短橡膠硫化時(shí)間，在混煉中首先加入。N-苯基-a -苯胺為防老劑，有防止膠凝的作用，一般分散快，常在混煉初期較前順序中加入。鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)為增塑劑，它們能使橡膠料軟化便于加工，能將橡膠分子分開(kāi)，從而降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、未硫化膠熔融粘度和硫化膠硬度，可于混煉時(shí)直接加入膠料中使用。優(yōu)選地，在加入之前，先將溫石棉纖維和鄰苯二甲酸二丁脂混合均勻，使鄰苯二甲酸二丁脂充分浸透溫石棉纖維，制成溫石棉纖維預(yù)混合物后再加入，有利于溫石棉纖維同橡膠的混煉。氣相白碳黑(SiO 2)為補(bǔ)強(qiáng)填充劑，用量較大，能改善橡膠的力學(xué)性能，如提高拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等。硫磺為硫化劑，硫磺融點(diǎn)較低，100°C以上即發(fā)生液化結(jié)團(tuán)，難以分散。硫磺一般在混煉最后階段加入，并要求操作迅速完成。在制備時(shí)，先對(duì)丁苯橡膠進(jìn)行塑煉的目的是使其滿足混煉膠工藝性能和制品性能對(duì)橡膠可塑度的要求，然后再進(jìn)行混煉，混煉時(shí)優(yōu)選將溫石棉纖維先與增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)混合浸透制成混合物后再加入進(jìn)行混煉，這樣可以有效地使增塑劑在溫石棉纖維中均勻分散，并提高溫石棉纖維和橡膠分子的粘合性，顯著提高復(fù)合橡膠的抗拉強(qiáng)度和扯斷永久變形。實(shí)踐證明，利用本發(fā)明的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠制作的防熱套可以實(shí)現(xiàn)柔性接頭的熱防護(hù)，其材料力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求的在最大擺角下的延伸量，且耐老化、在儲(chǔ)存期七年內(nèi)性能和結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠及其制備方法做進(jìn)一步地說(shuō)明。實(shí)施例I一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠,所含主要材料丁苯橡膠質(zhì)量為5kg，其他原料配比質(zhì)、量計(jì)算如下
①溫石棉纖維30%x5kg=1500g
②活性劑氧化鋅5%x5kg=250 g
③增塑劑硬脂酸(C18H36O2)2%x5kg=100g
④防老劑A(N-苯基-a-萘胺)2%x5kg=100g
⑤增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)18%x5kg=900g
⑥4號(hào)氣相白碳黑(SiO2)17%x5kg=850g
⑦促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑)0.7%x5kg=35g
⑧促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻唑)3%x5kg= 150g
⑨硫化劑硫磺2%x5kg= I OOg將上述材料制備成丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法依次包括以下步驟I)對(duì)丁苯橡膠進(jìn)行塑煉將破膠后的丁苯橡膠在開(kāi)煉機(jī)上先以0. 5^1. Omm的小輥距通過(guò)4飛次后，依次加入2-硫醇基苯并噻唑和二硫化二苯并噻唑，每段加料后打三角包通過(guò)，控制輥溫在3(T40°C ；2)將鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)與溫石棉纖維混合均勻，使其充分浸透溫石棉纖維，制成溫石棉纖維預(yù)混合物；再次將開(kāi)煉機(jī)輥距調(diào)至0. 5^1. Omm，在塑煉膠中依次加入活性劑氧化鋅、增塑劑硬脂酸(C 18H 360 2)、防老劑A (N-苯基-a-萘胺)、溫石棉纖維預(yù)混合物、補(bǔ)強(qiáng)填充劑4號(hào)氣相白碳黑(SiO 2)、硫化劑硫磺，每段加料后打三角包通過(guò)，壓延試樣用膠片，待試樣各檢測(cè)數(shù)據(jù)合格后，根據(jù)防熱套膠片厚度要求壓延出片，控制輥溫在50 60。。。實(shí)施例2一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠,所含主要材料丁苯橡膠質(zhì)量為5kg，其他原料配比質(zhì)
量計(jì)算如下①溫石棉纖維32%x5kg=1600g
②活性劑氧化鋅4%x5kg=200 g
③增塑劑硬脂酸(CisH36O2)2.1%x5kg=105g
④防老劑A(N-苯基-a-萘胺)2.1%x5kg=105g
⑤增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)20%x5kg=1000g
⑥4號(hào)氣相白碳黑(SiO2)20%x5kg=1000g
⑦促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑)0.6%x5kg=30g
⑧促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻唑)3.5%x5kg=175g
⑨硫化劑硫磺2.1 %x 5kg=105g將上述材料制備成丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法同實(shí)施例I。實(shí)施例3一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠,所含主要材料丁苯橡膠質(zhì)量為5kg，其他原料配比質(zhì)量除以下項(xiàng)外，其他與實(shí)施例I的相同
①溫石棉纖維28%x5kg=1400g
②活性劑氧化鋅6%x5kg=300 g
③增塑劑硬脂酸(C18H36O2)2.2%x5kg=110g
④防老劑A(N-苯基-a-萘胺)1.8%x5kg=90g
⑤增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)16%x5kg=900g
⑥4號(hào)氣相白碳黑(SiO2)19%x5kg=950g
⑦促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑)0.8%x5kg=40g
⑧促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻唑)2.5%x5kg=125g
⑨硫化劑硫磺2%x5kg=100g將上述材料制備成丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法同實(shí)施例I。實(shí)施例4一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠,所含主要材料丁苯橡膠質(zhì)量為5kg，其他原料配比質(zhì)量除以下項(xiàng)外，其他與實(shí)施例I的相同①溫石棉纖維25%><5kg=丨250g
②活性劑氧化鋅6%x5kg=300 g
③增塑劑硬脂酸(CisH36O2)1.8%x5kg=120g
④防老劑A(N-苯基-a-萘胺)2.2%x5kg=110g
⑤增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)19%x5kg=950g
⑥4號(hào)氣相白碳黑(SiO2)20%x5kg=1000g
⑦促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑)0.7%x5kg=35g
⑧促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻唑)2.5%x5kg=125g
⑨硫化劑硫磺1.9%x5kg=95g將上述材料制備成丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法同實(shí)施例I。實(shí)施例5
①溫石棉纖維25%x5kg=1250g
②活性劑氧化鋅4%x5kg=200 g
③增塑劑硬脂酸(C18H36O2)1.8%4kg=120g
④防老劑A(N-苯基-a-萘胺)2%><5kg=丨OOg
⑤增塑劑鄰苯二甲酸二丁脂(DEP)19%x5kg=950g
⑥4號(hào)氣相白碳黑(SiO2)15%x5kg=750g
⑦促進(jìn)劑M(2-硫醇基苯并噻唑)0.6%x5kg=30g
⑧促進(jìn)劑DM(二硫化二苯并噻唑)2.5%x5kg=125g
⑨硫化劑硫磺1.9%x5kg=95g將上述材料制備成丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法同實(shí)施例I。對(duì)上述實(shí)施例所制備得到的產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)下表
權(quán)利要求
1.一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠，其特征在于它由丁苯橡膠、溫石棉纖維和配合劑作為原材料制備而成，其中，所述丁苯橡膠按質(zhì)量為m計(jì)時(shí)，所述溫石棉纖維質(zhì)量為25 32%m，所述配合劑包括質(zhì)量為4 6%m的氧化鋅、質(zhì)量為I. 8 2. 2%m的硬脂酸、質(zhì)量為16 20%m的鄰苯二甲酸二丁脂、質(zhì)量為I. 8^2. 2%m的N-苯基-α -萘胺、質(zhì)量為15 20%m的氣相白炭黑、質(zhì)量為O. 6^0. 8%m的2-硫醇基苯并噻唑、質(zhì)量為2. 5^3. 5%m的二硫化二苯并噻唑和質(zhì)量為I.9 2. l%m的硫磺。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠，其特征在于所述丁苯橡膠按質(zhì)量為m計(jì)時(shí),所述溫石棉纖維質(zhì)量為28 30%m,所述配合劑包括質(zhì)量為5 6%m的氧化鋅、質(zhì)量為2 2. l%m的硬脂酸、質(zhì)量為17 19%m的鄰苯二甲酸二丁脂、質(zhì)量為2 2. l%m的N-苯基- α -萘胺、質(zhì)量為17 19%m的氣相白炭黑、質(zhì)量為O. 7^0. 8%m的2-硫醇基苯并噻唑、質(zhì)量為3 3. 5%m的二硫化二苯并噻唑和質(zhì)量為2 2. l%m的硫磺。
3.—種權(quán)利要求I所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特征在于它依次包括以下步驟 O向丁苯橡膠中依次加入2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑進(jìn)行塑煉； 2)向塑煉膠中依次加入氧化鋅、硬脂酸、N-苯基-α-萘胺、溫石棉纖維、鄰苯二甲酸二丁脂、氣相白碳黑、硫磺進(jìn)行混煉，壓延出片即可獲得丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，在加入溫石棉纖維與鄰苯二甲酸二丁脂之前，先將兩者混合均勻，使鄰苯二甲酸二丁脂充分浸透溫石棉纖維，制成溫石棉纖維預(yù)混合物后再加入。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特征在于所述步驟I)中，塑煉時(shí)控制開(kāi)煉機(jī)輥溫在3(T40°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，混煉時(shí)控制開(kāi)煉機(jī)輥溫在5(T60°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠的制備方法，其特征在于所述步驟2)中，混煉時(shí)控制開(kāi)煉機(jī)輥溫在5(T60°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠及其制備方法。該丁苯石棉防熱復(fù)合橡膠由丁苯橡膠、溫石棉纖維和配合劑作為原材料制備而成，其中，所述丁苯橡膠按質(zhì)量為m計(jì)時(shí)，所述溫石棉纖維質(zhì)量為25～32%m，所述配合劑包括質(zhì)量為4～6%m的氧化鋅、質(zhì)量為1.8～2.2%m的硬脂酸、質(zhì)量為16～20%m的鄰苯二甲酸二丁脂、質(zhì)量為1.8～2.2%m的N-苯基-α-萘胺、質(zhì)量為15～20%m的氣相白炭黑、質(zhì)量為0.6～0.8%m的2-硫醇基苯并噻唑、質(zhì)量為2.5～3.5%m的二硫化二苯并噻唑和質(zhì)量為1.9～2.1%m的硫磺。上述原材料經(jīng)過(guò)塑煉和混煉等操作之后即可得丁苯石棉放熱復(fù)合橡膠。該橡膠耐老化、抗燒蝕、力學(xué)性能優(yōu)良，同時(shí)，其制備方法操作簡(jiǎn)單，可適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08K5/47GK102702589SQ20121016216
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者萬(wàn)德芬, 晏述亮, 朱興濤, 汪力鳳 申請(qǐng)人:湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司