三元乙丙基纤维编织绝热材料的制备与性能研究

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,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0.025 mm/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1.95 MPa。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。     

高抗老化聚合物三元乙丙

三元乙丙具有良好的耐氧化性、耐热性和耐臭氧性 ,其密度小 ,适合加入大量填充剂配炼成混炼胶 ,该混炼胶成本低 ,它与其它饱合链结构聚合物相比 ,在高达 150℃时仍具有良好的耐臭氧性。使用三元乙丙配炼成混炼胶并经硫化加工 ,已成为多数橡胶加工行业 ,特别是汽车密封产品制造行业的理想加工方法。本成果对三元乙丙混炼胶在微波、盐浴及热空气等不同硫化挤出工艺进行了研究 ,并提出了产品挤出加工时流道的设计计算方法。三元乙丙混炼胶制成的汽车密封产品的加工 ,是依靠生产线进行连续挤出硫化 ,工艺流程大致可分为挤出机复合挤出产品、超高…     

应用MPT研究国产三元乙丙胶的挤出性能

本文应用Monsanto加工性能测试仪,研究了国产三元乙丙胶的挤出性能。结果表明,在三元乙丙胶配方中增加炭黑含量,对剪切应力增加的作用不明显,但可大幅度地降低制品的挤出膨胀率;在配方中增加环烷油含量,对剪切应力降低的作用非常显著,但对制品挤出膨胀率的增加却很少。这对三元乙丙胶的挤出性能是一个非常有利的因素。同时还发现,在本实验条件下,三元乙丙胶的剪切应力与剪切速率之间的关系符合幂律方程。并且证明了随着温度的增加,三元乙丙胶的挤出膨胀率降低,是由于当温度增加时,其应力松弛时间缩短,使得胶料在毛细管内的弹性应变衰减速度加快所致。     

丁苯1502与三元乙丙并用胶的流变性能研究

本文采用孟山都加工性能测试仪,比较了国产吉化丁苯1502与三元乙丙并用胶和意大利产丁苯1502与三元乙丙并用胶的流变性能,并探讨了不同的混炼方式和混炼时间对丁苯1502与三元乙丙并用胶流变性能的影响。实验表明:吉化丁苯1502和意大利丁苯1502与三元乙丙并用胶的流变性能相近,而不同的混炼方式和混炼时间对其流变性能则有一定的影响。     

三元乙丙(EPDM)混炼胶的挤出工艺及流道设计

三元乙丙作为一种高度抗老化聚合物,它的混炼胶已被越来越广泛地应用于汽车工业上。本文对其在微波,盐浴及热空气等不同化设备上的挤出硫化加工工艺进行讨论,并提出基本流变学理论的挤出流道设计计算方法。     

燃气发生器绝热层研制

分析和提出了提高燃气发生器绝热层性能的途径,考察了工艺条件对绝热层性能的影响,研制出可满足燃气发生器使用要求的含石棉三元乙丙绝热层;含石棉丁腈绝热层和含芳纶三元乙丙绝热层。     

三元乙丙橡胶绝热层混炼胶贮存老化性能研究

绝热层混炼胶老化性能决定了绝热层使用前的贮存时间,为了掌握绝热层混炼胶贮存时间对绝热层后续使用性能的影响,以控制绝热层混炼胶贮存时间,采用热氧老化试验研究绝热层混炼胶老化不同时间后性能的变化。结果表明,随着老化时间延长,硫化剂（DCP）在高温条件下发生分解、三元乙丙橡胶（EPDM）分子链发生断裂,绝热层力学性能、硫化性能、粘接性能及凝胶分数逐渐降低,其他理化性能无明显变化。由此说明为有效提高绝热层高温贮存有效期,延长使用寿命,应严格关注贮存温度同时远离光照及紫外线照射。     

颗粒冲刷条件下三元乙丙绝热材料烧蚀特性实验

为了研究三元乙丙基础配方、抗过载配方、无SiO2配方和无纤维配方等不同配方绝热材料在颗粒冲刷条件下的烧蚀特性和机理,基于高过载地面模拟试验发动机,开展了烧蚀试验研究。分析了实验后绝热材料的表面以及断面形貌特征和宏观烧蚀率结果,探讨了三元乙丙基础配方和抗过载配方绝热材料炭化层中致密结构形成的机理,进行了不同配方材料的烧蚀模式和机理的分析。研究结果表明:相同颗粒冲刷条件下,不同配方三元乙丙材料烧蚀模式和破坏机理不同,烧蚀率从小到大依次为抗过载配方基础配方无SiO2配方无纤维配方;其中基础配方和抗过载配方三元乙丙材料在烧蚀过程中炭化层形成"致密/疏松"结构,表面形成的致密结构可以提高材料的抗烧蚀性能,无SiO2和无纤维三元乙丙材料以基体的粒状和块状剥落破坏为主;不同配方绝热层炭化层的形貌和结构与纤维、SiO2含量以及烧蚀环境密切相关。     

三元乙丙弹性体绝热层缺陷修补用胶粘剂的研制

本文报道了一种固体火箭发动机弹性体绝热层缺陷修补用环氧－聚酰胺胶粘剂的研制结果，这种胶粘剂可用于绝热层缺胶，气眼，分模面凹坑和绝热层－金属界面脱粘等缺陷的修补，尤其适用于三元乙丙弹性体绝热层的后硫化胶接修补。     

复合材料壳体固化温度场测试及共固化特性

温度场是复合材料壳体多材料体系共固化的一个重要工艺控制参数。采用预先埋植热电偶方法获得1^#、2^#两种固化制度下圆筒内部温度场数据,对F-3/EP-04缠绕层与三元乙丙(EPDM)绝热层在共固化条件下的固化度与性能进行研究。结果表明:壳体内部温度存在明显的滞后性,温度-固化时间曲线呈现近似抛物线形状;缠绕层能在1^#固化制度下固化,而EPDM绝热层不能完全硫化,在提高最高固化温度及延长保温时间的2^#固化制度下,均能实现固化,并且提高共固化温度与延长保温时间对缠绕层力学承载性能无影响;两种固化制度下,EPDM绝热层温度差小,而缠绕层温度差大,提高共固化温度及延长保温时间有助于降低缠绕层温度差。     

EPDM包覆层材料准静态压缩实验及力学模型研究

三元乙丙(Ethylene Propylene Diene Monomer,即EPDM)材料的力学性能对使用其作为包覆层的固体火箭发动机起到关键的作用。利用万能试验机进行EPDM包覆层材料常温下的准静态压缩实验,通过实验发现,EPDM包覆层材料具有明显的超弹特性和率敏感特性。提出采用超弹模型来描述材料压缩变形下的力学性能,通过比较Mooney-Rivlin模型、Ogden模型和Polynomial模型的拟合结果,发现二阶Polynomial超弹模型的精度最高,故选取Polynomial超弹模型作为EPDM包覆层材料的本构模型,并考虑其率相关特性,拟合超弹及率相关两部分的材料参数。对比实验结果,发现压缩模型能很好地预测40%应变内的EPDM材料的力学性能。     

高温氧化铝液滴沉积条件下绝热材料烧蚀特性研究

为了研究三元乙丙绝热材料在高温氧化铝液滴沉积条件下的烧蚀特性，基于模拟沉积实验装置，开展了烧蚀实验研究。利用SEM与XRD等分析了烧蚀后炭化层断面形貌特征和化学组分分布，探讨了火箭发动机工作环境中氧化铝液滴与炭化层间热化学烧蚀的主要反应机理，确定了沉积条件下的化学反应方程式。研究结果表明:(1)高温氧化铝沉积条件下，三元乙丙绝热材料材料炭化层断面呈现“致密/疏松”的多孔结构；(2)推导并建立了固体火箭发动机高温高压环境中氧化铝与炭化层的七步热化学反应方程；(3)利用热力学软件分析可知，发动机工作条件下氧化铝与炭化层反应首先生成Al4C3，随着温度的升高继而生成Al单质与碳-氧-铝化合物Al2OC并释放出还原性CO气体。     

纤维结构对EPDM 复合材料性能的影响

对比了聚酰亚胺纤维、芳砜纶、芳纶纤维的热稳定性,并分别以这三种纤维为增强体,制备了短纤
维填充的三元乙丙(EPDM)热防护复合材料,对该材料的耐烧蚀性能、碳化层结构、力学性能以及纤维在橡胶
中的分散性进行了研究,结果表明聚酰亚胺纤维具有比芳砜纶、芳纶纤维更高的热稳定性和残碳率,由其填充
的EPDM 复合材料耐烧蚀性能最好,烧蚀深度为0. 8 mm。纤维在橡胶中的分散性与纤维结构有关,进而影响
复合材料的力学性能以及碳化层结构特性。     

国外EPDM老化性能简介

三元乙丙(EPDM)绝热烧蚀材料是一种新型的柔性绝热烧蚀材料,它在固体火箭发动机上正在获得越来越多的应用.它可用作火箭发动机燃烧室内绝热层,也可用作火箭发动机喷管收敛段及火箭的外绝热层.老化性能是材料的主要性能指标之一.它决定材料使用寿命及使用这种材料的产品寿命.固体推进火箭发动机对绝热烧蚀材料提出了相当高的要求,为使三元乙丙柔性绝热烧蚀材料在固体火箭发动机上获得广泛的应用,有必要对EPDM的老化性能有一个充分的认识.本文基于这个目的,对国外在EPDM胶料的老化、固化体系的影响;卤素有机化合物、抗氧剂的影响;以及火箭发动机用绝热层的老化等方面的研究作简要介绍,以提高我们对EPDM柔性绝热烧蚀材料老化性能的了解.     

稠密粒子流作用下三元乙丙绝热材料烧蚀性能分析

为研究稠密粒子流作用下三元乙丙绝热层材料TI117的烧蚀性能,采用基于地面模拟试验发动机完成了18发烧蚀试验。通过分析试验数据,认为针对TI117绝热材料存在一个粒子冲刷速度临界值vcri=28m/s,当粒子流速度小于vcri时,粒子流状态参数对绝热层炭化烧蚀影响较小,当粒子流速度大于vcri时绝热层烧蚀率随粒子冲刷速度的增加增幅较快,粒子冲刷角度的影响也显著。通过分析颗粒浓度、冲刷速度和角度等随烧蚀试验状态的变化规律,结合试验数据进行回归分析,给出了三元乙丙绝热材料TI117在两种冲刷状态下的烧蚀率工程预示模型。通过分析芳纶纤维铺设方向对TI117绝热层烧蚀的影响,认为两种铺设方向下烧蚀结果基本一致,严酷条件下芳纶纤维垂直铺设优于平行铺设。     

集中交联硅橡胶硫化体系及其工艺

采用动态热机械分析仪RSA3代替硫化仪来测试硅橡胶的硫化特性,使用多乙烯基硅油(C胶)作为集中交联剂,分别选择DCP、BPO及两者并用硫化体系作为集中交联硅橡胶体系的硫化剂,研究了不同硫化剂对集中交联硅橡胶硫化曲线的影响,分析了硅橡胶在不同硫化体系下发生交联反应的差异,讨论了硅橡胶在不同温度下的硫化反应速率.研究结果表明:对于集中交联体系的硅橡胶,BPO硫化效果不好,DCP能有效硫化,并用硫化体系的硫化效果最好,且可以在不影响其硫化反应速率的同时使硅橡胶实现高低温分段硫化.     

EPDM薄膜橡胶包覆材料的粘-超弹本构模型研究

为了描述一种新型三元乙丙(EPDM)橡胶薄膜包覆材料的力学性能,进行了不同拉伸速率(0.1~5mm/s)下的单轴拉伸试验和多步松弛试验。研究了材料的应力-应变响应,建立了有限变形下的粘-超弹本构模型。模型由超弹与粘弹两部分组成:超弹部分基于多项式应变能函数推导获得,粘弹部分则采用Maxwell模型来描述。通过单轴拉伸试验和多步松弛试验分别获得粘弹参数和超弹参数。将所建模型预测结果与试验结果相对比。结果表明:模型能很好地描述材料在20%工程应变范围内的力学特性,预测结果与试验结果最大偏差仅为5.6%,验证了模型的可靠性。     

TiAl金属间化合物缺口断裂性能

 TiAl合金作为准脆性材料,在其服役过程中由于缺口的存在使得断裂对缺口非常敏感,严重降低了其使用性能,因此需要研究TiAl合金在缺口作用下的断裂性能。采用带缺口的组合拉伸试样研究了温度和拉伸速率对具有近全片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金缺口断裂性能的影响。结果表明,室温下TiAl合金对缺口非常敏感,随着温度的升高,TiAl合金对缺口敏感性降低,当温度为800 ℃时,TiAl合金对缺口不敏感。TiAl合金在低温区塑性变形是通过位错滑移和变形孪晶引起的,高温下是由扩散控制的位错攀移作用引起的。研究还表明,200 ℃下拉伸速率较低时TiAl合金对缺口不敏感,当拉伸速率增加到较高时,TiAl合金对缺口很敏感。     

EPDM材料热解后准静态压缩力学性能

为研究三元乙丙(EPDM)包覆层材料热解过程及其热解后的力学行为,采用热重分析(TGA)对EPDM的热稳定性进行分析,基于其TGA曲线与热降解温度,通过电阻炉设定不同的温度进行热解实验,然后利用万能实验机完成准静态单轴压缩实验.结果表明:EPDM材料的抗压性能随着热解温度的升高呈先减小再升高而后降低的趋势,可大体分为3个阶段.通过分阶段建立模型来更好地描述材料不同热解程度下的力学行为,采用2阶Polynomial超弹模型与温度相关项相结合等方式预测不同温度热解后EPDM材料的力学响应,对比实验结果发现模型拟合精度良好.      

填料对过氧化物硫化氟橡胶性能的影响

研究了纳米无机填料体系对过氧化物硫化氟橡胶硫化特性、力学性能、热空气老化性能、热传导性能以及热稳定性能的影响,结果表明:与BaSO4,BN和R930相比,三种不同结构形态的碳纳米材料明显延长了氟橡胶的正硫化时间;当硫化橡胶硬度级别相同时,多壁碳纳米管CNTs、石墨和N990对过氧化物硫化氟橡胶补强效果显著,其中CNTs的补强效率最高,添加CNTs可提高氟橡胶的撕裂强度,但严重损害其压缩永久变形性能;添加石墨和N990的氟橡胶可以获得更好的耐空气老化性能和耐高温压缩性能,添加R930耐高温压缩性能最好;石墨和BN有利于氟橡胶的导热性;添加BaSO4的氟橡胶热失重分解温度最高,且质量损失率最小.