本发明涉及橡胶制造技术领域，具体涉及一种低密度、环保型耐烧蚀乙丙橡胶及其制备方法。
背景技术：
随着国防技术的不断发展，一些飞行器的飞行速度、距离越来越高，所面临的耐热环境也越来越严苛，低密度、环保型耐烧蚀材料在这类发动机内绝热层的防热结构中具有十分重要的作用，一些特殊和关键部位的耐热防护必须满足设计上功能性要求，部分产品要求绝热层材料起到环保、低密度和热防护的作用，即该材料在满足正常功能前提下必须具备低密度，从而降低整体系统的重量，增加系统的装药量，提高飞行距离。
现有丁腈橡胶绝热材料可满足耐烧蚀性能要求，但密度较高、耐低温性差、天候老化不足，不适应新型飞行装备的功能要求。三元乙丙橡胶(epdm)具备低密度、低气味、使用温域较宽且综合性能好等优点，同时epdm还具有一定的防辐射功能，是良好的绝热层基体材料，以epdm为基材的绝热层，密度低、延伸率高，具有良好的抗烧蚀性能和隔热性能，与推进剂、钢(铝)、玻璃纤维或有机纤维增强的复合材料有很好的化学相容性。如何在三元乙丙橡胶的基材基础之上对橡胶配方和制备方法进行优化，从而达到更优秀的应用效果，是飞行器领域橡胶产品亟待解决的问题。
技术实现要素：
为解决现有存在的技术问题，本发明的目的是提供一种低密度、环保型耐烧蚀乙丙橡胶及其制备方法，该橡胶产品具有优异的耐烧蚀性能、低密度、环保性。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
低密度、环保型耐烧蚀乙丙橡胶，所述橡胶的组分和各组分的质量百分比范围如下：
基材45％-55％；
阻燃剂材料25％-35％；
补强剂5％-15％；
耐烧蚀功能材料5％-10％；
其他助剂1％-5％；
上述组分的百分比之和为100％；
所述基材为三元乙丙橡胶；所述补强剂包括氧化锌、帖稀树脂；所述耐烧蚀功能材料包括芳纶浆粕、芳纶短纤维；所述阻燃剂材料包括聚苯硫醚、氮磷系环保阻燃剂；所述其他助剂包括硬脂酸、过氧化二异丙苯、促进剂、助剂。
进一步的，所述橡胶的组分和配比方案如下：
上述橡胶的混炼胶材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、使用双辊开炼机，将辊距调到所需值，加入基材；
步骤二、双辊开炼机依次加入阻燃剂、补强剂、硫化剂及其他助剂，通过冷却水来调整控制辊温在40～50℃，直到所有原材料容入生胶，混炼均匀待用；
步骤三、将步骤二的胶料包辊，加入芳纶浆粕、芳纶短切纤维、帖稀树脂，待材料全加入后打卷5次下片；该过程中，帖稀树脂与芳纶交替加入，辊温控制在30～40℃；
步骤四、将步骤三的胶片在三辊研磨机上研磨10～15次，辊距控制0.5～1mm，以确保芳纶短切纤维和芳纶浆粕在胶料中分散均匀；
步骤五、将研磨后的胶料在双辊开炼机上混炼均匀、下片；
步骤六、下片停放24小时后，用平板硫化机硫化制样测试性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明制得的橡胶材料具有气味低，密度低、成型率高，具备良好的抗烧蚀性能和隔热性能，胶料可长期贮存(常温下放置1～1.5年不会变质)；硫化后的产品在模拟工作状态下具有较好的防火性能，在3000k×20s火焰冲刷时，芳纶浆粕和芳纶短切纤维会形成碳化保护层，试样表面碳化层致密完整，具备足够抗耐性；橡胶层受到火焰冲刷、烧蚀过程中不会释放对大气层有毒、有害的物质。
2.本发明制得的橡胶材料进一步扩大了三元乙丙橡胶(epdm)应用范围，橡胶材料同时满足不同发动机燃烧室内绝热层的低密度、环保、耐烧蚀要求，在标准试验条件下线烧蚀率＜0.12mm/s。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。
本发明提供一种低密度、环保型耐烧蚀乙丙橡胶，该橡胶材料的组分和各组分的质量百分比范围如下：
基材45％-55％；
阻燃剂材料25％-35％；
补强剂5％-15％；
耐烧蚀功能材料5％-10％；
其他助剂1％-5％；
上述组分的百分比之和为100％；
所述基材为三元乙丙橡胶；所述补强剂包括氧化锌、帖稀树脂；所述耐烧蚀功能材料包括芳纶浆粕、芳纶短纤维；所述阻燃剂材料包括聚苯硫醚、氮磷系环保阻燃剂；所述其他助剂包括硬脂酸、过氧化二异丙苯、促进剂、助剂；本发明所制得的橡胶材料特别适用于适用于航空、航天兵器内绝热层防护及耐火焰冲刷部位。
实施例1:
上述橡胶的组分和配比方案如下表1所示：
表1。
上述橡胶的混炼胶材料的制备方法包括以下步骤：
使用双辊开炼机进行材料混炼，将辊距调整到1～2mm，辊温0～50℃条件下加入epdm生胶；待生胶压至连续成片、半透明状后，调整开炼机辊距至3～4mm，依次加入氧化锌5克、氮磷系环保阻燃剂50克、硬脂酸1克、过氧化二异丙苯2克、促进剂和助剂1.6克、聚苯硫醚15克，芳纶浆粕6克、帖稀树脂10克、芳纶短纤维5克，加料结束后打卷5遍下片；将打卷结束的胶片使用三辊研磨机研磨10～15遍，辊距控制0.5～1mm，以确保芳纶短切纤维和芳纶浆粕在胶料中分散均匀；将研磨后的胶料在双辊开炼机上混炼均匀、下片；停放24小时后，用平板硫化机硫化制样，设备温度160℃，压力10～15mpa，硫化时间20分钟。
对本实施例制得的橡胶材料进行如下试验：
常规试验包括：邵氏a硬度，测试方法为gb/t531；拉断强度、拉断伸长率，测试方法为gb/t528；硫化橡胶密度，测试方法为gb/t1463，该系列试验所用试样为厚度(2±0.2)mm标准试片。
耐烧蚀试验和环保试验为本发明的功能性试验，经上述方法制得的样品在以下试验条件下进行耐烧蚀试验，(1)试验条件：3000k×20s；(2)试验方法：gjb323a；(3)试验设备：氧乙炔烧蚀试验台；(4)试样规格：φ30×10。
其中环保试验为送专门检测机构进行试验，最终报告结果显示该橡胶材料满足最新rohs2.0要求。
本试验部分主要用于考虑橡胶材料在后续应用中的粘合问题，主要包括epdm与金属(钢/铝)粘合强度和epdm与金属(钢/铝)拉伸剪切强度，其中90°粘合强度的测试方法为gb/t11211，拉伸剪切强度测试方法为gb/t13936。
经上述方法制得的低密度、环保型耐烧蚀乙丙橡胶性能指标及实测数据如下表2所示。
表2。
上述制得的橡胶材料制样工艺及产品成型工艺包括如下步骤：
步骤一：半成品准备
将胶料在双辊开炼机上压成所需厚度的胶片(2～2.2mm)，然后按照型腔尺寸裁剪半成品，用厚0.2mm聚四氟乙烯薄膜或喷涂氟系脱膜剂进行隔离保护、待用。
步骤二：半成品预处理
将半成品放置到85～90℃烘箱内，烘烤、预热20分钟。
步骤三：硫化
a.将模具预热至(160±5)℃，在模具型腔内均匀喷涂两遍氟系脱模剂，将脱模剂在160℃环境下分别固化15分钟后待用；
b.将预热准备好的半成品装入模腔内，合模打压进行硫化；
c.设定平板硫化机温度和压力，硫化条件如下：
硫化温度为(160±5)℃
硫化压力为(10～15)mpa
硫化时间为(20±1)min
d.硫化结束后，泄压，打开模具，取出样品。
实施例1为本发明的最佳实施例。
实施例2:
本实施例的橡胶的组分和配比方案如下表3所示：
表3。
本实施例中，其他制备步骤均与实施例1中一致。
实施例3:
本实施例的橡胶的组分和配比方案如下表4所示：
表4。
本实施例中，其他制备步骤均与实施例1中一致。
实施例4:
本实施例的橡胶的组分和配比方案如下表5所示：
表5。
本实施例中，其他制备步骤均与实施例1中一致。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。