【摘要】：聚硅氧烷材料具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,在燒蝕材料領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。本文以端羥基聚硅氧烷為基礎(chǔ)聚合物,分別以白炭黑、碳酸鈣和功能填料H為聚合物填料,制備聚硅氧烷基燒蝕材料;以三乙氧基硅基封端聚硅氧烷聚合物為基礎(chǔ)聚合物,通過(guò)共聚改性,制備改性聚硅氧烷基燒蝕材料,并對(duì)兩種燒蝕材料的燒蝕性能進(jìn)行研究。用端羥基聚硅氧烷與4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)進(jìn)行端基反應(yīng),得到異氰酸酯基聚硅氧烷預(yù)聚物,然后用氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)與異氰酸酯基聚硅氧烷預(yù)聚物反應(yīng),制備三乙氧基硅基封端聚硅氧烷。通過(guò)紅外光譜(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H NMR)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征,成功合成了三乙氧基硅基封端聚硅氧烷,符合預(yù)期結(jié)構(gòu);GPC數(shù)據(jù)表明所得到的三乙氧基硅基封端聚硅氧烷符合預(yù)期分子量;制備的產(chǎn)物本體黏度為9.42 Pa s(10 r/min,25℃)。以端羥基聚硅氧烷為基礎(chǔ)聚合物,分別以白炭黑、碳酸鈣和功能填料H為聚合物填料,制備聚硅氧烷基燒蝕材料。采用熱重分析(TGA)、煤氣-氧氣火焰、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和紅外光譜(FT-IR)等方法對(duì)制備的聚硅氧烷基燒蝕材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、燒蝕性能、燒蝕后的炭層結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征�；诠δ芴盍螲和白炭黑,制備了燒蝕速率為7.44 mm/min,拉伸強(qiáng)度為2.56 MPa,伸長(zhǎng)率為117%的聚硅氧烷基燒蝕材料。以功能填料H為填料制備的聚硅氧烷基可控?zé)g材料(CAPS-H)的熱穩(wěn)定性降低,CAPS-H熱失重5%時(shí)溫度為320℃(氮?dú)夥?,相比于不加功能填料H的純聚硅氧烷燒蝕材料下降了 20℃。分別以白炭黑、碳酸鈣、功能填料H為填料制備的聚硅氧烷基燒蝕材料,在煤氣-氧氣火焰溫度960℃條件下,白炭黑和碳酸鈣的加入均會(huì)降低聚硅氧烷基燒蝕材料的燒蝕速率。當(dāng)碳酸鈣作為填料時(shí),制備的聚硅氧烷燒蝕材料CAPS-Ca的燒蝕速率下降明顯,在添加量為40 phr時(shí)為3.12 mm/min,與純聚硅氧烷燒蝕材料相比下降了 43%。當(dāng)功能填料H作為填料時(shí),所制備的聚硅氧烷基燒蝕材料的燒蝕速率加快,隨著功能填料H添加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)添加量為20phr時(shí)達(dá)到最大值11.88 mm/min,與純聚硅氧烷燒蝕材料相比提高了 114%。白炭黑和碳酸鈣為填料制備的聚硅氧烷基燒蝕材料經(jīng)火焰燒蝕后,形成了含片層狀或纖維狀結(jié)構(gòu)的炭層,覆蓋在未燒蝕材料表面,起到隔熱和阻擋火焰的作用;以功能填料H制備的聚硅氧烷基燒蝕材料燒蝕的炭層疏松,材料的燒蝕速率增加。基于三乙氧基硅基封端聚硅氧烷聚合物制備了改性聚硅氧烷基燒蝕材料,采用TGA、煤氣-氧氣火焰、XRD和FT-IR等方法對(duì)制備的聚硅氧烷基燒蝕材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、燒蝕性能、燒蝕后的炭層結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。隨著改性劑比例的增加,所制備的改性聚硅氧烷基燒蝕材料的燒蝕速率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),當(dāng)改性劑的加入量為10 wt%時(shí),所制備的改性聚硅氧烷燒蝕材料的燒蝕速率達(dá)到最大值為10.0 mm/min,形成的炭層疏松多孔。改性聚硅氧烷燒蝕材料燒蝕速率受組份配方的影響大,白炭黑的加入會(huì)降低該燒蝕材料的燒蝕速率;研究的兩種助劑能增加燒蝕材料的燒蝕速率;少量的改性劑增加燒蝕材料的燒蝕速率,增加改性劑則會(huì)降低該燒蝕材料的燒蝕速率。
【圖文】：

相互轉(zhuǎn)化且熱能和質(zhì)量有規(guī)則的傳遞過(guò)程。在發(fā)生物理和化學(xué)變化，如材料的相變（熔化、、燃燒等，而被消耗掉的的材料，稱(chēng)為燒蝕材行為可分為燒蝕材料和耐燒蝕材料。可燒蝕材燃藥筒等領(lǐng)域；耐燒蝕材料可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。逡逑熱層材料逡逑絕熱層是位于殼體內(nèi)表面與推進(jìn)劑之間的熱防燒壞燃燒室殼體，或因過(guò)熱而降低殼體的強(qiáng)度正常工作Ｗ。內(nèi)絕熱層材料一般由聚合物基體

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的點(diǎn)火器殼體一般是鋼、鋁合金、玻璃鋼等材料，對(duì)于小逡逑型和工作時(shí)間較短的發(fā)動(dòng)機(jī)，點(diǎn)火器殼體燒蝕的殘骸隨氣流經(jīng)喉道排出，可能會(huì)逡逑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件或其它設(shè)備造成損害【２］。新型可燃點(diǎn)火器（如圖１．４）由于在發(fā)逡逑動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作完成后，其殼體能夠自行燃燒，燃燒殘?jiān)�，基本呈粉狀碎末�?jīng)發(fā)逡逑動(dòng)機(jī)噴口噴出，不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件或其他設(shè)備造成危害，因此新型可燃點(diǎn)火器逡逑在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中受到越來(lái)越多的重視［３］。屠小昌［２１將可燃材料應(yīng)用到以丁羥復(fù)合逡逑推進(jìn)劑裝藥的某型號(hào)固體發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火器中，并與傳統(tǒng)的鋁質(zhì)點(diǎn)火器進(jìn)行了比逡逑較，結(jié)果顯示，，鋁質(zhì)點(diǎn)火器在高溫下未完全熔化，被高溫氣流從喉道吹出，影響逡逑了喉道面積變化，引起發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)異常。而可燃點(diǎn)火器在工作后全部被燒掉，對(duì)逡逑發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道和結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響。逡逑圖１．２可燃點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ邋ｉｇｎｉｔｅｒ．逡逑火箭噴管和火箭殼體使用可燒蝕材料，其特點(diǎn)是在火箭完成發(fā)射運(yùn)載任務(wù)逡逑后，落回地面之前，能夠全部燃燒自毀，化為極輕小的灰燼和碎片，從而有效地逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V25;O634.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 薛華飛;姚秀榮;程海明;張幸紅;劉兆晶;;熱防護(hù)用輕質(zhì)燒蝕材料現(xiàn)狀與發(fā)展[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2017年01期

2 曲明哲;;有機(jī)硅耐燒蝕材料的研究進(jìn)展[J];化學(xué)工程與裝備;2012年11期

3 馮樂(lè)鍵 ,吳心平;燒蝕反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定[J];推進(jìn)技術(shù);1988年02期

4 羅永康,彭維舟,王為民;燒蝕復(fù)合材料用酚醛樹(shù)脂研究[J];宇航材料工藝;1988年05期

5 姜宗林,劉杰克,許嘉玉;再入端頭燒蝕外形照片量化處理方法的研究[J];氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量控制;1988年02期

6 孫維鈞;固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用高性能有機(jī)硅燒蝕材料研究[J];兵工學(xué)報(bào);1989年03期

7 何洪慶;噴管內(nèi)襯燒蝕研究的進(jìn)展[J];兵工學(xué)報(bào);1989年04期

8 吳曉宏;陸小龍;李濤;易忠;;輕質(zhì)燒蝕材料研究綜述[J];航天器環(huán)境工程;2011年04期

9 張開(kāi);代模欄;張琳;;火箭噴管用燒蝕材料(摘要)[J];成都科技大學(xué)學(xué)報(bào);1980年01期

10 鄭順興;燒蝕材料與耐燒蝕酚醛樹(shù)脂[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1996年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張多太;張曦;;阻火、阻燃與聚氨酯硬泡的防火技術(shù)航天燒蝕材料的民用化[A];第十四次全國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)暨學(xué)會(huì)長(zhǎng)三角地區(qū)分會(huì)第一屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2010年

2 趙波;;非燒蝕材料中的氧擴(kuò)散研究[A];第十二屆全國(guó)物理力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 唐紅艷;王繼輝;馮武;張莉;;耐燒蝕材料的研究進(jìn)展[A];第十五屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 唐紅艷;王繼輝;馮武;張莉;;耐燒蝕材料的研究進(jìn)展[A];第十五屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

5 劉初平;石義雷;杜百合;王國(guó)林;吳禮恒;;非燒蝕材料服役環(huán)境及其地面試驗(yàn)初步分析[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

6 唐紅艷;王繼輝;馮武;張莉;;耐燒蝕材料的研究進(jìn)展[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

7 閆聯(lián)生;陳增解;;表面處理提高碳／酚醛燒蝕材料的性能[A];第十三屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1999年

8 李奇;練兵;范常紅;韓濤;;彈射火箭復(fù)合噴管的燒蝕影響與優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];2019年（第四屆）中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集[C];2019年

9 李瑋潔;葛敬冉;梁軍;;基于孔隙結(jié)構(gòu)控制的炭化燒蝕材料設(shè)計(jì)方法及其性能評(píng)估[A];2018年全國(guó)固體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集（上）[C];2018年

10 王蘇;崔季平;范秉誠(chéng);何宇中;;聚丙烯高溫?zé)峤饩蹌?dòng)力學(xué)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 竇光宇;功能奇特的復(fù)合材料[N];山東科技報(bào);2001年

2 本報(bào)記者 黃琦　通訊員 宋曙光;返回艙“減肥”8.7公斤背后的故事[N];中國(guó)航天報(bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 徐彬彬;Z箍縮動(dòng)態(tài)黑腔內(nèi)輻射溫度與均勻性以及燒蝕層界面不穩(wěn)定性研究[D];國(guó)防科技大學(xué);2017年

2 羅磊;C/SiC及其改性復(fù)合材料在等離子風(fēng)洞中的燒蝕行為研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2018年

3 王重海;CBCF/RF氣凝膠復(fù)合材料的性能優(yōu)化與燒蝕行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 程海明;新型超輕質(zhì)碳/酚醛燒蝕復(fù)合材料的制備與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 張光武;耐燒蝕硅橡膠基復(fù)合材料的制備及性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

6 丁杰;耐高溫抗燒蝕無(wú)機(jī)顆粒改性碳/酚醛復(fù)合材料的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

7 王烽屹;耐燒蝕酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

8 薛海峰;碳/酚醛燃?xì)舛鎮(zhèn)鳠釤g數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2018年

9 徐榮青;高功率激光與材料相互作用力學(xué)效應(yīng)的測(cè)試與分析[D];南京理工大學(xué);2004年

10 譚暢;強(qiáng)脈沖離子束產(chǎn)生的燒蝕等離子體特性的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周耀強(qiáng);不同密度混雜連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料燒蝕及高溫壓縮行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 牛德闖;聚硅氧烷基燒蝕材料制備及其性能研究[D];山東大學(xué);2019年

3 秦凱;超快激光作用下銅膜燒蝕動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2019年

4 熊彪;飛秒激光成型燒蝕加工單晶金剛石微結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2018年

5 孫家琪;C/C-AlSiB耗散防熱復(fù)合材料的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 王超聰;燒蝕問(wèn)題的近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論和數(shù)值分析[D];武漢理工大學(xué);2017年

7 章廣祥;二維燒蝕表面熱流模型預(yù)測(cè)反演及燒蝕邊界重構(gòu)[D];重慶大學(xué);2018年

8 盧勤;BPFR基耐燒蝕復(fù)合材料的制備及其熱裂解行為研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

9 任國(guó)光;酚醛浸漬多孔碳纖維復(fù)合材料的燒蝕行為模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

10 王曉婕;飛行器沿彈道氣動(dòng)燒蝕過(guò)程數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2638432