CN113843930A - 一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锦丝绸‑天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体为：将模具放入硫化机内，使模具预热，打开模具，将1～4层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模，合模完成后，对模具进行模压加热，之后待模压机自然冷却，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；最后对喷管堵盖粘接面进行表面处理。利用天然橡胶与航空汽油所配制的胶液处理锦丝绸，同时利用浓硫酸碳化喷管堵盖粘结面，这极大提升了喷管堵盖的***压强。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法。
背景技术
喷管堵盖是整体式固体火箭冲压发动机的关键部件之一，在储存及战备挂飞时，起到密封防潮的作用，在发动机点火的瞬间，能够使燃烧室压强迅速建立，使发动机正常点火。喷管堵盖的主要作用决定了其承压能力，如果承压能力过低，有可能在存储及挂飞时破裂，导致发动机装药受潮或者其他损害；另外，过低的承压能力将导致发动机点火压强峰值降低，延长发动机点火时间，严重时会造成点火失败。如果承压能力过高，将导致发动机点火压强峰值偏高，对发动机装药及壳体结构造成损害，严重时引起发动机***。另外，堵盖抛出时产生的碎片还有可能对载机或者编队友机造成伤害，因此要求堵盖产生的破片不至于损害战机。
整体式固体火箭冲压发动机中，助推器与冲压发动机串联工作，公用一个燃烧室。为提高冲压发动机的性能并降低结构复杂性，一般采用无喷管助推器，其特点是喷管出口直径大，可粘接面积小，而且只能粘接在为喷管位置，使得其在较小的设计压力下，也会承受很大的压力。此外，为保证载机或者编队友机的安全，需要堵盖破碎时不能产生过大的碎片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，极大的提升了堵盖的***压强。
本发明所采用的技术方案是，一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将模具放入硫化机内，使模具在40～80℃的条件下预热30-60min；打开模具，将1～4层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模；
步骤2，合模完成后，对模具进行模压加热，之后待模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理。
本发明的特点还在于，
步骤1中，锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸2-3分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔4-8小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸。
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h。
步骤2中，模压加热的过程为：以0.33℃/min的升温速率进行升温，同时给予模具2-4Mpa的压力，继而当模具温度上升到85℃-102℃时，给予模具9-11Mpa的压力，保温30min，其后以1℃/min的升温速率升温到145℃-155℃，保温30min。
步骤3中，具体为：用工业丙酮将喷管堵盖表面清洗干净，之后用毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面。
本发明的有益效果是，利用天然橡胶与航空汽油所配制的胶液处理锦丝绸，同时利用浓硫酸碳化喷管堵盖粘结面，这极大提升了喷管堵盖的***压强。制备工艺简单且成本低廉，具有广泛的实用性和推广价值；本发明制备方法制备的喷管堵盖能够满足航空航天领域中整体式固体火箭冲压发动机的应用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动平板硫化机，将模具放入硫化机内，使模具在40～80℃的条件下预热30-60min；打开模具，将φ150mm-φ200mm的1～4层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模。
锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸2-3分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔4-8小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸；
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，使天然橡胶充分溶解，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h；
步骤2，合模完成后，继续启动平板硫化机对模具进行模压加热，升温速率为0.33℃/min，同时给予模具2-4Mpa的压力，继而当模具温度上升到85℃-102℃时，给予模具9-11Mpa的压力，保温30min，其后将以1℃/min的升温速率升温到145℃-155℃，保温30min，随后关闭加热电源，随模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
喷管堵盖是整体式固体火箭冲压发动机关键的零件之一，所成型的产品用于喷管堵盖将有利于其代替喷管铝堵盖，同时能进一步推动喷管堵盖的发展，亦随之拓宽了锦丝绸-天然橡胶复合材料的应用。
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理；
具体为：先用工业丙酮将喷管堵盖表面进行去油污、杂质处理，之后用小毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，将其均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用大量流动的清水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂分别均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面和喷管粘接面，用于粘结喷管和喷管堵盖。
实施例1
本发明一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动平板硫化机，将模具放入硫化机内，使模具在40℃的条件下预热30min；打开模具，将φ150mm的1层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模。
锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸2分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔4小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸；
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，使天然橡胶充分溶解，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h；
步骤2，合模完成后，继续启动平板硫化机对模具进行模压加热，升温速率为0.33℃/min，同时给予模具2Mpa的压力，继而当模具温度上升到85℃时，给予模具9Mpa的压力，保温30min，其后将以1℃/min的升温速率升温到145℃，保温30min，随后关闭加热电源，随模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理；
具体为：先用工业丙酮将喷管堵盖表面进行去油污、杂质处理，之后用小毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，将其均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用大量流动的清水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面和喷管粘接面，用于粘结喷管和喷管堵盖。
将本发明的方法制备的喷管堵盖与喷管进行粘接，随后使其在160N的压力下进行固化成型，将固化成型后的产品进行承压破坏试验。将产品组装在气密装置上，向气密装置中填充不同压强的高纯度N2，压强从0.15Mpa到0.95Mpa，观察喷管堵盖的破裂情况。
实施例2
本发明一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动平板硫化机，将模具放入硫化机内，使模具在50℃的条件下预热40min；打开模具，将φ160mm的2层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模。
锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸3分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔5小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸；
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，使天然橡胶充分溶解，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h；
步骤2，合模完成后，继续启动平板硫化机对模具进行模压加热，升温速率为0.33℃/min，同时给予模具2Mpa的压力，继而当模具温度上升到90℃时，给予模具9Mpa的压力，保温30min，其后将以1℃/min的升温速率升温到145℃，保温30min，随后关闭加热电源，随模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理；
具体为：先用工业丙酮将喷管堵盖表面进行去油污、杂质处理，之后用小毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，将其均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用大量流动的清水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂分别均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面和喷管粘接面，用于粘结喷管和喷管堵盖。
将本发明的方法制备的喷管堵盖与喷管进行粘接，随后使其在160N的压力下进行固化成型，将固化成型后的产品进行承压破坏试验。将产品组装在气密装置上，向气密装置中填充不同压强的高纯度N2，压强从0.15Mpa到1.7Mpa，观察喷管堵盖的破裂情况。
实施例3
本发明一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动平板硫化机，将模具放入硫化机内，使模具在65℃的条件下预热50min；打开模具，将φ175mm的3层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模。
锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸3分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔7小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸；
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，使天然橡胶充分溶解，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h；
步骤2，合模完成后，继续启动平板硫化机对模具进行模压加热，升温速率为0.33℃/min，同时给予模具3Mpa的压力，继而当模具温度上升到96℃时，给予模具10Mpa的压力，保温30min，其后将以1℃/min的升温速率升温到150℃，保温30min，随后关闭加热电源，随模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理；
具体为：先用工业丙酮将喷管堵盖表面进行去油污、杂质处理，之后用小毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，将其均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用大量流动的清水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂分别均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面和喷管粘接面，用于粘结喷管和喷管堵盖。
将本发明的方法制备的喷管堵盖与喷管进行粘接，随后使其在160N的压力下进行固化成型，将固化成型后的产品进行承压破坏试验。将产品组装在气密装置上，向气密装置中填充不同压强的高纯度N2，压强从0.15Mpa到2.8Mpa，观察喷管堵盖的破裂情况。
实施例4
本发明一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，启动平板硫化机，将模具放入硫化机内，使模具在80℃的条件下预热60min；打开模具，将φ200mm的4层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模。
锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸2分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔8小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸；
胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，使天然橡胶充分溶解，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h；
步骤2，合模完成后，继续启动平板硫化机对模具进行模压加热，升温速率为0.33℃/min，同时给予模具4Mpa的压力，继而当模具温度上升到102℃时，给予模具11Mpa的压力，保温30min，其后将以1℃/min的升温速率升温到155℃，保温30min，随后关闭加热电源，随模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理；
具体为：先用工业丙酮将喷管堵盖表面进行去油污、杂质处理，之后用小毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，将其均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用大量流动的清水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂分别均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面和喷管粘接面，用于粘结喷管和喷管堵盖。
将本发明的方法制备的喷管堵盖与喷管进行粘接，随后使其在160N的压力下进行固化成型，将固化成型后的产品进行承压破坏试验。将产品组装在气密装置上，向气密装置中填充不同压强的高纯度N2，压强从0.15Mpa到3.8Mpa，观察喷管堵盖的破裂情况。
本发明实施例1-4制备的不同锦丝绸-天然橡胶复合材料用于喷管堵盖的制作，并对其进行相应的承压破坏试验，结果如表1所示，从表1可以看出，其所能承受的最高***压强随着预处理锦丝绸层数的增加而显著提高。同时，进一步用浓硫酸处理喷管堵盖粘接面，可以很好地增强喷管堵盖和喷管表面复合材料的粘接力，从而提高其承压能力。
表1不同层数的预处理锦丝绸所对应喷管堵盖的承压***压强
| 层数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 压强(Mpa) | 0.95 | 1.7 | 2.8 | 3.8 |
本发明的方法制备的喷管堵盖，通过天然橡胶与航空汽油所配制成的胶液对锦丝绸的处理以及浓硫酸对所成型喷管堵盖粘接面的碳化处理后，其承压能力可以得到极大的提升。预处理锦丝绸层数为4层时，其所制备的喷管堵盖可以承受3.8MPa的***压强。这为制作性能优异的喷管堵盖提供了可行方案。
Claims (5)
1.一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将模具放入硫化机内，使模具在40～80℃的条件下预热30-60min；打开模具，将1～4层预处理的锦丝绸夹在两块天然橡胶之间，并将其放置在凹凸模正中央，同时进行合模；
步骤2，合模完成后，对模具进行模压加热，之后待模压机自然冷却到100℃，打开模压机，取出模具，进行产品脱模，同时进行飞边毛刺处理，得到喷管堵盖；
步骤3，对喷管堵盖粘接面进行表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，其特征在于，所述步骤1中，锦丝绸的处理方式为：用清水冲洗锦丝绸2-3分钟，去除杂质，晾干，之后将胶液均匀的涂抹在锦丝绸上，每隔4-8小时涂抹一次，共涂抹2次，放置晾干；最后，将涂抹胶液的锦丝绸裁剪，并在锦丝绸相互靠近的两个面刷上胶液，并用压力块进行施压，使其受力均匀，即可得到预处理后的锦丝绸。
3.根据权利要求2所述的一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，其特征在于，所述胶液的制备过程为：将天然橡胶浸泡在航空汽油中，并搅拌，得到胶液；天然橡胶与航空汽油的质量比为1：7；浸泡时间为48h。
4.根据权利要求1所述的一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，其特征在于，所述步骤2中，模压加热的过程为：以0.33℃/min的升温速率进行升温，同时给予模具2-4Mpa的压力，继而当模具温度上升到85℃-102℃时，给予模具9-11Mpa的压力，保温30min，其后以1℃/min的升温速率升温到145℃-155℃，保温30min。
5.根据权利要求1所述的一种锦丝绸-天然橡胶复合材料制备喷管堵盖的方法，其特征在于，所述步骤3中，具体为：用工业丙酮将喷管堵盖表面清洗干净，之后用毛刷蘸取质量分数为98％的浓硫酸，均匀的涂抹在喷管堵盖粘接面处，随后将喷管堵盖静置3min；重复3次；之后将喷管堵盖用水进行冲洗，去除表面的浓硫酸，在60℃的条件下干燥1h，最后将粘结剂均匀地涂抹在喷管堵盖粘接面。
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