一种热塑性弹性体的绝热材料及成型方法与流程

1.本发明涉及固体发动机绝热耐烧蚀材料技术领域，具体涉及一种热塑性弹性体的绝热材料及成型方法。


背景技术：

2.绝热材料对其固体发动机燃烧室壳体起隔离和热防护作用，防止高温、高压气体降低壳体强度，危及其结构完整性，保障发动机能够可靠性工作。目前，国内发动机绝热材料主要以三元乙丙、丁腈橡胶为母体，添加耐烧蚀填料、硫化剂、增塑剂、补强剂等助剂通过间歇式开炼、密炼工艺制备，通过手工裁剪、粘接绝热片，热压硫化成型完成发动机内绝热层的制造。上述橡胶绝热材料生产制造工艺存在生产工序不连续、作业环境恶劣、自动化程度低、批次质量稳定性差、生产效率低等问题，特别针对小型固体发动机绝热层制造，上述问题较为突出，难以满足批量化、规模化的小型导弹、火箭弹等武器型号的绝热材料制造需求。
3.热塑性弹性体是一种具有橡胶特性(高弹性、压缩永久变形)，又具有塑料加工特征(工艺简单)的环保高分子材料。热塑性弹性体在室温和高温下能够呈现出不同的特性，室温下，热塑性弹性体表现出橡胶特性，高温受热后，能够塑化成型。具有力学性能优异、可重复加工、回收再利用的特性，可采用双螺杆混合、注塑、模压等多种成型方式。将热塑性弹性体作为绝热材料基体树脂可充分利用其性能和加工优势，采用双螺杆连续混合工艺，取代密炼、开炼混合技术，提高了绝热材料混合质量，降低绝热材料制造成本，实现绝热材料连续化、自动化生产。
4.国内暂无公开文献报道以热塑性弹性体为基体材料的绝热材料配方及成型方法。本专利公开的热塑性弹性体绝热材料配方及成型方法打破传统三元乙丙、丁腈橡胶绝热材料技术，绝热层成型无需硫化、出片裁剪、贴片等工序，绝热层制作周期大幅度缩减，为固体发动机绝热层的低成本、高效率、批量化制作提供新的解决途径。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种热塑性弹性体的绝热材料，以解决传统橡胶绝热材料存在的批次质量稳定性差、生产效率低等问题。
6.为了解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热塑性弹性体的绝热材料，各组分及重量百分比配比为：
[0007][0008][0009]
各组分总重量为100％。
[0010]
进一步地，本发明所述热塑性弹性体优选为热塑性聚烯烃弹性体(tpo)、热塑性苯乙烯弹性体(tps)和热塑性聚氨酯弹性体(tpu)中一种和几种组合。
[0011]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的增塑剂，特别地，本发明所述增塑剂优选为邻苯二甲酸二辛酯(dop)和邻苯二甲酸二丁酯(dbp)中一种或两种。
[0012]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的补强剂，特别地，本发明所述补强剂优选为气相法二氧化硅(yg)。
[0013]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的纤维填料，特别地，本发明所述纤维填料优选为芳纶纤维(ap)、聚酰亚胺浆粕(pi)、聚丙烯腈轮纤维(pan)中的一种或几种。
[0014]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的阻燃剂，特别地，本发明所述阻燃剂优选为多聚磷酸铵(app)、三氧化二锑(sb2o3)、十溴二苯乙烷(dpdpe)、氢氧化镁(mth)、甲基膦酸二甲酯(dmmp)、三聚氰胺磷酸盐(fr-np)的一种或多种组合。
[0015]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的抗氧化剂，特别地，本发明所述抗氧化剂优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇(1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳酸酯(1076)的一种或多种组合。
[0016]
一般，可根据需要选择绝热材料常用的偶联剂，特别地，本发明所述偶联剂优选为异丙基三(二辛基焦磷酸氧基)(ndz-201)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh570)的一种或多种。
[0017]
进一步地，本发明还公开了一种热塑性弹性体绝热材料的成型方法，具体步骤为：
[0018]
s1将热塑性弹性体的绝热材料的所有组分置于密炼机进行初步预混，混合温度为70℃～80℃，混合时间为5～10min；
[0019]
s2采用单螺杆将步骤s1中经过初步预混的物料输送到双螺杆混合机中进行捏炼混合造粒，混合温度为160℃～180℃；
[0020]
s3将步骤s2经过混合造粒的热塑性弹性体的绝热材料粒子置于注塑机中，设定注塑参数，进行绝热层注塑成型，注塑温度为170℃～190℃，注塑压力30～50mpa。
[0021]
有益效果
[0022]
本发明可以实现绝热材料批量化、高质量、高效率生产制造。
[0023]
本发明基于双螺杆连续混合技术，采用热塑性弹性体绝热材料，可以实现绝热材料的连续化、自动化、批量化制造，绝热材料生产成本降低50％以上。
[0024]
本发明的热塑性弹性体绝热层成型无需硫化、出片裁剪、贴片等工序，绝热层制作周期缩减至1～2h，且无需胶粘剂使用，减少因橡胶硫化或胶粘剂中小分子挥发导致的界面脱粘等问题，提高了产品质量合格率；
[0025]
本发明的热塑性弹性体绝热材料可采用模压、挤出、浇注、注塑等多种成型工艺，成型精度高，满足固体发动机不同位置绝热材料厚度要求，可以实现固体发动机绝热层的耐烧蚀梯度化绝热结构设计及成型，实现绝热层的功能/结构按需制造。
[0026]
本发明相比于传统硫化橡胶，热塑性弹性体绝热材料从流体可加工的状态到固态橡胶制品的转变过程是快速的、可逆的，同时边角料可100％直接二次重复回收使用，既提升了生产效率，又降低了加工成本。
附图说明
[0027]
图1热塑性弹性体绝热材料双螺杆混合及注塑成型装置示意图。
[0028]
图2热塑性弹性体绝热材料注塑样件示意图。
具体实施方式
[0029]
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
[0030]
实施例1：一种热塑性弹性体绝热材料及相关性能如表1所示。
[0031]
表1
[0032]
[0033][0034]
热塑性弹性体绝热材料成型方法：
[0035]
按照热塑性弹性体绝热材料配方中各组成配比称量各原材料重量，将助剂依次加入密炼机中，温度控制在75℃，密炼混合时间5min，制备绝热材料预混料；采用单螺杆将预混料输送到双螺杆混合设备中，进行混合造粒，双螺杆混合温度为170℃；将热塑性弹性体绝热材料粒子置于注塑机料筒中，设置注塑温度为190℃，注塑压力为40mpa和其他注塑参数，进行注塑成型，得到绝热层样件。
[0036]
实施例2：一种热塑性弹性体绝热材料及相关性能如表2所示。
[0037]
表2
[0038][0039][0040]
热塑性弹性体绝热材料成型方法与实施例1相同。
[0041]
实施例3：一种热塑性弹性体绝热材料及相关性能如表3所示。
[0042]
表3
[0043][0044]
热塑性弹性体绝热材料成型方法与实施例1相同。
[0045]
实施例4：一种热塑性弹性体绝热材料及相关性能如表4所示。
[0046]
表4
[0047][0048][0049]
热塑性弹性体绝热材料成型方法与实施例1相同。