靜密封膩子作為一種橡膠密封材料,常用于密封固體火箭發動機的各連接部件,能保護發動機密封圈不被火焰沖蝕,其應用于固體火箭發動機時可起到密封、耐溫及耐燒蝕等作用。靜密封膩子以苯撐硅膩子膠為主體材料,通過加入具有補強、耐熱和耐燒蝕作用的材料混煉而成,屬于高黏態半流體。苯撐硅膩子膠分子鏈柔順性好,但物理性能、耐酸堿性能較差,因此必須加入補強材料才能使用。白炭黑是一種極其重要的高科技超微細無機新材料,其作為優良的補強填料已經廣泛應用于橡膠行業。三氧化二鐵(Fe2O3)
作為耐熱添加劑,通過抑制聚硅氧烷側鏈氧化降解來提高苯撐硅膩子膠的耐熱性。Fe2O3是由草酸鹽高溫煅燒制成的,如果Fe2O3產品中帶入酸性物質會攻擊苯撐硅膩子膠的主鏈,生產較多小分子物,導致靜密封膩子的揮發分增大,甚至出現異常流掛的現象。靜密封膩子如果發生異常流掛將會堵塞固體火箭發動機點火器頂蓋絕熱層上的測壓孔,影響發動機后續儲存中壓力測試,同時還會影響點火器鋁合金筒段熱防護,存在一定的安全隱患,因此亟需針對靜密封膩子原材料對其性能的影響進行分析研究。
靜密封膩子的煉制涉及多種原材料,本研究主要針對白炭黑和Fe2O3性能進行了研究,探究了不同性能的白炭黑和Fe2O3對靜密封膩子的針入度、揮發分和平板流動性能的影響,以期為靜密封膩子質量穩定性的提升提供參考。
1 試驗部分
1.1 試驗原料
三氧化二鐵(Fe2O3),工業級,天津風船化學試劑科技有限公司;白炭黑A,工業級,沈陽化工股份有限公司;白炭黑 B,工業級,廣州吉必盛科技實業有限公司。
1.2 試驗儀器
XK-250型開放式煉膠機,上海橡膠機械一廠;DHG-9145A型多用途干燥箱,上海一恒科學儀器有限公司;SX2-4-10型箱式電阻爐,上海博迅醫療生物儀器股份有限公司;SYD-2801E 型針入度試驗器,上海昌吉地質儀器有限公司;JSM-6460LV 型掃描電子顯微鏡,日本電子株式會社。
1.3 試驗制備
制備主要包括原材料混煉、熱處理和返煉3部分。混煉時將原材料按一定順序投至開放式煉膠機中,借助煉膠機的機械剪切力將各原材料混合均勻,再經過熱處理將膠料在高溫下處理一定時間,最后通過返煉將高溫處理后的膠料返回煉膠機進行薄通。
1.4 測定或表征
(1)微觀形貌:采用掃描電鏡(SEM)進行觀察。
(2)白炭黑性能:按照 GB/T 2002—2013 標準進行測定。
(3)pH:按照GB/T 1717—1986標準進行測定。
(4)灼燒減量:按照 GB/T 6730.68—2009 標準進行測定。
(5)草酸鹽含量:按照 GB/T 9730—2007 標準進行測定。
(6)針入度:采用針入度試驗器進行測定。
(7)平板流動性能:在平板的劃線區域內涂抹靜密封膩子試樣,在專用試樣架放置48h后測量最大下滑尺寸。
2 結 語
(1)不同的Fe2O3或白炭黑對靜密封膩子的揮發分影響較小。
(2)比表面積越大的白炭黑對苯撐硅膩子膠的補強作用越好。
(3)經過處理的Fe2O3煉制的靜密封膩子的平板流動性能更能滿足其性能要求。
(4)比表面積較大的白炭黑不僅補強作用良好,還可以減弱Fe2O3對靜密封膩子流動性能的影響程度。