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2002中国有机硅学术交流会论文集
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有机硅耐烧蚀粘接剂
颜梅关瑞芳江金强冯圣玉陈剑华
(山东大学新材料研究所,济南250100)
摘要:以有机硅氧烷聚合物为基胶,分析了基胶种类、添加填料、应用偶联剂
以及不同固化工艺对耐烧蚀粘接荆性能的彩响,制得了可应用于不同场合的有机
硅耐娆蚀粘接剂。
关键词:耐烧蚀粘接剂,硅橡胶,复合材料
近几十年来,随着火箭和宇航技术的发公司。
展和进步,对热保护材料提出了更高、更苛刻1.3测试
的要求。有机硅耐烧蚀材料在火箭推进剂然
1.3.1测拉仲率和拉仲强度
料产生的一系列高温(超过3000C)、高压、
将胶料倒人拉伸模具中流平固化。拉伸
高速冲刷气流等恶劣条件下,仍能有效地保强度和延伸率采用GB528-1982“硫化橡胶
护发动机壳体及其它部位,从而得到日益厂拉仲性能测定”标准。在论文中提到的弹性
泛的应用。
及拉伸强度都以此标准测试。
我国目前所用的耐烧蚀材料和粘结剂是
1.3.2测烧蚀性能
两种材料,施工工艺较复杂。目前可用材料
将胶料倒入烧蚀模具中,排净空气后固
的耐烧蚀率平均水平为0.7m/s,需多层粘
化,采用GB-1987“氧乙炔烧蚀率实验方
贴加厚才能保证质量,然而同时也使消极重
法”标准。在论文中提到的成碳率及烧蚀率
量增加,从而对火箭的载重量、导弹的射程等
都以此标准测试。
起不利影响。本文以有机硅氧烷聚合物为基
1.3.3测扯离强度
胶,添加填料,应用偶联剂,选择合适的固化
将钢模表面用砂纸打磨并用乙酸乙酯擦
工艺,制得了综合性能优异的耐烧蚀粘接剂。去表面杂物,凉干、涂胶固化。执行QJ2038
1实验
9“固体火箭发动机燃烧室界面粘结强
度测试方法扯离法”标准。
1基料
1.3.4耐热性
105树脂、9252硅橡胶、9050硅橡胶、SD
测热失重。
22型硅橡胶、1400硅橡胶、785硅橡胶等,
本文中所提到的所有基胶型号均为山东大学2结果与讨论
生产。
2.1基胶对耐烧蚀粘接剂性能的影响
1.2分析仪器
以几种可得到的基胶做不加填料的胶
拉力试验机:LI50O型,中华人民共和国片,对固化后的胶片进行性能测试(如表1)
微型试验仪器厂;电子式橡胶拉力机:XID
105树脂、3640、9252、9050、X-32-170、
A型,长春第二试验机厂制造;热失重分析1400、785、SD-2型硅橡胶都是以Si-0-Si
仪:TCS-2型, Rheomitric Scientific TGA,键作为分子主链,具有较好的耐高温性能。
Ranp:10K/min;Gas:N2;美国 Perkin- Elmer无论是其拉伸强度、仲长率还是扯离强度都
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能达到或接近指标的要求。然而,从加工和因此,我们以105树脂、9252/9050复合胶、SD
施工考虑,需要一定的流平性,故粘度很大和-22型硅橡胶、1400型硅橡胶、785型硅橡胶
結用大量溶剂的基胶将不在应用范围之内。为基胶进行进一步的研究。
表1基胶的性能测试
分析指标
拉伸强度/MPa伸长率/%扯离强度/IMPa300℃x3h
基胶
105树脂
脆性材料
变化不大
环氧酚醛树脂
脆性材料
变化大
3640
3,00
214.0
2.89
变化轻微
9252
206.5
2.45
变化不大
240.0
变化大
9252C胶的复合胶
178.0
变化大
92529050复合胶
215.0
2.10
变化不大
9252/3640
235,0
变化轻微
X-32-170
250.0
2.15
变化大
KE1310
34
150.0
变化轻微
SD-22硅櫲胶
2.47
170.5
2.45
变化不大
1400硅橡胶
220.8
变化轻徵
785硅橡胶
93
205.2
2.60
变化轻微
注:扯离强度为粘接剂与钢的扯离强度
2.2填料对耐烧蚀粘接剂性能的影响
低线烧蚀率,通过实验得知,加人填料对爾烧
由于单纯的基晈无法达到特别好的综合蚀粘接剂的性能提高彤响很大。基胶与填料
指标,我们必须用补强填料对基胶进行增强。以一定的配比作时蚀粘接剂,固化后测其
所谓增强系指填粹能增加橡胶对形变和破坏性能如下(表2):
的抵抗山,另外,还需要加人耐烧蚀填料以降
与未加填料的基胶测试指标相比,由表
表2性能测试
项目
拉仲强度伸长率扯离强度”扯离强度2线烧蚀率
流动性
型号
/MPA
/%
FMIPA
/Mpa
mim"s
SD-22型硅橡胶
208,5
约0.10
差
1400型硅橡胶
215.5
2.89
约0.10
不好
785硅橡胶
3,15
200.3
3,25
约0.10
不好
注:1)为粘接剂与钢的扯离强度;2)为粘接剂与丁腈橡胶的扯离强度
中数据可以看出,耐烧蚀粘接剂的各项性能材料的粘稠度,使得耐烧蚀粘接剂的流动性
指标均有极大的提高。由于硅橡胶是非结晶变差,不利于施工应用,因此需要对填料加以
性结构,分子链非常柔软,键间相互作用弱,改性处理以解决此问题。
分子间的引力非常低,故未经补强的硫化制2.3偶联剂对耐娆蚀粘接剂胶料的性能改性
品强度极低,加入补强填料后可明显提髙力
在本实验中,偶联剂对耐烧蚀粘接剂的
学性能2;另外由于大量填料的加人,增大了