CN114921208B - 用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂及其修补方法 - Google Patents

用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂及其修补方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂及其修补方法，该胶粘剂包括按质量百分比计的以下原料：基体树脂30%~40%，增韧剂3%~10%，增塑剂3%~8%，纤维填料5%~13%，补强剂5%~10%，偶联剂KH570 1%~3%，阻燃剂5%~10%，促进剂3%~6%和固化剂20%~30%。本发明采用胶粘剂作为绝热层修补材料，直接成型于绝热层修补部位，修补胶粘剂粘接强度高，解决了三元乙丙绝热材料熟片修补工艺中存在修补界面粘接力差、脱粘和三元乙丙绝热材料生片修补工艺中的绝热层过硫化、性能降低等问题，且该三元乙丙绝热层修补胶粘剂配方耐烧蚀性能优异。

Description

用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂及其修补方法
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机绝热层结构制作技术领域，具体为一种修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂配方和方法。
背景技术
固体火箭发动机绝热层在制造、加工过程中可能缺胶、龟裂、杂质、砂眼、气眼、模型伤痕、分模面凹坑以及绝热层-壳体脱粘等各种形式的缺陷。这些缺陷可能出现在发动机制造的中间产物(例如复合材料发动机金属-绝热层模压封头)中，也可能出现在已装药发动机的绝热层中，如果不采取适宜的补救措施，可能影响发动机产品的质量和可靠性。
目前，国内外固体发动机绝热层主要采用手工贴片进行制作，绝热层修补也通常采用硫化绝热片材或未硫化绝热材料刷胶进行手工贴片修补。专利申请CN108638544A、CN112223793A和CN105346108A公开了绝热层修补方法，其均采用绝热片粘接进行修补，存在修补操作工序多、质量稳定性差等问题。绝热层修补部位若采用绝热材料生片进行修补，需要再次进行高温硫化，其他位置绝热层再次经历高温硫化，可能导致过硫化，绝热层力学、界面等性能下降；若采用绝热材料熟片进行粘接修补，由于三元乙丙橡胶为非极性，表面活性较低，硫化后表面粘接力较弱，绝热层熟片修补易出现修补界面脱粘、界面粘接薄弱区等问题，发动机绝热层性能和质量不满足指标要求等。
发明内容
本发明提供了一种用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂及其修补方法，该胶粘剂能够常温固化，具有良好的耐烧蚀、力学等性能；其用于取代传统绝热材料片材刷涂胶粘剂修补缺陷绝热层，该修补方法操作简单，修补后界面粘接强度高等优点。
本发明的技术方案是，一种用于修补三元乙丙绝热层的常温固化胶粘剂，包括按质量百分比计的以下原料：基体树脂30％～40％，增韧剂3％～10％，增塑剂3％～8％，纤维填料5％～13％，补强剂5％～10％，偶联剂KH570 1％～3％，阻燃剂5％～10％，促进剂3％～6％和固化剂20％～30％。
进一步地，所述基体树脂为聚氨酯改性环氧树脂、端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂和乙烯基不饱和树脂中的一种或几种。
进一步地，所述增韧剂为液态丁腈橡胶；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二异辛酯的一种或两种。
进一步地，所述纤维填料为石棉纤维、氧化铝纤维和玄武岩纤维的一种或几种。更为优选地，纤维填料采用电化学沉积的方式在表面添加碳镀层，增加纤维的表面粗糙度和亲水性，利于纤维与环氧树脂的浸润，增加纤维在胶粘剂树脂中的分散。
进一步地，所述补强剂为气相法二氧化硅和沉淀法二氧化硅的一种或两种。
进一步地，所述阻燃剂为多聚磷酸铵、氢氧化镁、三聚氰胺聚磷酸盐、季戊四醇磷酸酯的一种或多种。
进一步地，所述促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。
进一步地，所述固化剂为甲苯-3，4-二硫醇、3，7-二硫杂-1，9-壬二硫醇和四臂聚乙二醇硫醇中的一种或几种。
本发明还涉及采用所述胶粘剂进行三元乙丙绝热层修补的方法，包括以下步骤：
S1、清洗：采用乙酸乙酯对三元乙丙绝热层缺陷部分进行清理，并晾干；
S2、混胶：将胶粘剂各原料组分按配比混合，混合时间≤30min，制备常温固化胶粘剂备用；
S3、注胶：采用注射器具将胶粘剂注射到绝热层的待修补部位；
S4、刮涂：采用硅橡胶板对胶粘剂浆体进行反复刮涂，直至胶粘剂表面光滑，无凹坑和褶皱，静置固化；即修补完毕。
进一步地，所述绝热层修补胶粘剂粘度为30000mp.s～80000mp.s，胶粘剂常温固化7～10天。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用胶粘剂作为绝热层修补材料，直接成型于绝热层修补部位，修补胶粘剂粘接强度高，解决了三元乙丙绝热材料熟片修补工艺中存在修补界面粘接力差、脱粘和三元乙丙绝热材料生片修补工艺中的绝热层过硫化、性能降低等问题。而且该三元乙丙绝热层修补胶粘剂配方耐烧蚀性能优异。
2.本发明利用胶粘剂代替三元乙丙绝热材料修补绝热层，通过清洗、胶粘剂混合、绝热层缺陷注胶和刮涂等工序即可完成，操作简单，工艺流程简洁，修补成型效率高，工装设备要求简易、固化条件要求低、适用于三元乙丙绝热层不同缺陷大小、方式的修补，应用范围广泛。
3.本发明公开的三元乙丙绝热层修补胶粘剂，通过采用无机纤维，能够有效降低材料的耐烧蚀性能。但无机纤维与基材进行混合时，存在相容性差等问题。优选方案中，可以对选用的无机纤维进行电化学表面处理。其中电化学处理方式是将碳片超声分散于水溶液中，形成1～2％浓度的碳片层剥离水溶液，无机纤维加入到碳片层混合水溶液中，在250v直流电压下让剥离碳片吸附到无机纤维表面，达到处理效果。使得纤维与环氧树脂具有良好相容性，纤维在树脂中分散更为均匀，减少对树脂力学性能的破坏；另一方面，配方中的固化剂采用硫醇类固化剂，与基体树脂固化增加胶粘剂的柔性，使其满足绝热层对修补胶粘剂的韧性要求；纤维填料是材料耐烧蚀性能的关键助剂，经表面处理的无机纤维可更多添加于胶粘剂树脂中，进一步降低材料烧蚀率，硫醇类固化剂与环氧树脂反应得到的胶粘剂具有耐高温性能，进一步增加绝热层修补胶粘剂的抗烧蚀性能，解决了胶粘剂材料的低烧蚀率和高柔难以兼容等问题。
具体实施方式
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。
实施例1：
一种修补三元乙丙绝热层常温固化胶粘剂的配方和方法，其中常温固化胶粘剂配方及相关性能如表1。
表1
具体修补方法如下：
将三元乙丙绝热层待修补部位进行标记，确定修补的地方，用乙酸乙酯清洗并晾干，根据修补地方的尺寸大小，按照表1的配方进行混胶，混合时间不超过30min，采用柱塞注射器具将胶粘剂注射到绝热层的待修补部位，进而采用硅橡胶板对胶粘剂表面进行反复刮涂，直至胶粘剂表面光滑，无凹坑和褶皱，室温晾置7天后，三元乙丙绝热层缺陷修补完成。
实施例2：
一种修补三元乙丙绝热层常温固化胶粘剂的配方和方法，其中常温固化胶粘剂配方及相关性能如表2，三元乙丙绝热层修补方法同案例1。
表2
实施例3：
一种修补三元乙丙绝热层常温固化胶粘剂的配方和方法，其中常温固化胶粘剂配方及相关性能如表3，三元乙丙绝热层修补方法同案例1。
表3
本发明还涉及以下对比案例，对比案例以实施例1进行比较。
对比案例1：配方中不加入玄武岩纤维，其他原料同实施例1，制备的三元乙丙绝热层常温固化胶粘剂抗拉强度为4.3MPa，断裂伸长率为224％，氧-乙炔线烧蚀率为0.43mm/s。
对比案例2：配方中加入不进行表面电镀处理的玄武岩纤维，其他原材料同案例1，制备的三元乙丙绝热层常温固化胶粘剂抗拉强度为5.1MPa，断裂伸长率为57％，氧-乙炔线烧蚀率为0.36mm/s。
对比案例3：固化剂选择为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚，其他原料同实施例1，制备的胶粘剂常温固化胶粘剂抗拉强度为9.4MPa，断裂伸长率为88％，氧-乙炔线烧蚀率为0.29mm/s。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.利用常温固化胶粘剂进行三元乙丙绝热层修补的方法，其特征在于；该胶粘剂包括按质量百分比计的以下原料：基体树脂30%~40%，增韧剂3%~10%，增塑剂3%~8%，纤维填料5%~13%，补强剂5%~10%，偶联剂KH570 1%~3%，阻燃剂5%~10%，促进剂3%~6%和固化剂20%~30%，其中固化剂为甲苯-3，4-二硫醇、3，7-二硫杂-1，9-壬二硫醇和四臂聚乙二醇硫醇中的一种或几种；纤维填料为石棉纤维、氧化铝纤维或玄武岩纤维的一种或几种，且对其进行电化学表面处理，具体是将碳片超声分散于水溶液中，形成 1~2%浓度的碳片层剥离水溶液，纤维加入到碳片层混合水溶液中，在 250v 直流电压下让剥离碳片吸附到纤维表面；
具体修补步骤为：
S1、清洗：采用乙酸乙酯对三元乙丙绝热层缺陷部分进行清理，并晾干；
S2、混胶：将胶粘剂各原料组分按配比混合，混合时间≤30min，制备常温固化胶粘剂备用；
S3、注胶：采用注射器具将胶粘剂注射到绝热层的待修补部位；
S4、刮涂：采用硅橡胶板对胶粘剂浆体进行反复刮涂，直至胶粘剂表面光滑，无凹坑和褶皱，静置固化；即修补完毕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基体树脂为聚氨酯改性环氧树脂、端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂或乙烯基不饱和树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述增韧剂为液态丁腈橡胶；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二异辛酯的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述补强剂为气相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阻燃剂为多聚磷酸铵、氢氧化镁、三聚氰胺聚磷酸盐、季戊四醇磷酸酯的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述促进剂为2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述绝热层修补胶粘剂粘度为30000mp.s~80000mp.s，胶粘剂常温固化7~10天。
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