一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的粘接方法

摘要

一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的粘接方法，属于固体火箭发动机绝热层制造领域，用以解决发动机壳体、三元乙丙绝热材料、碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料、三元乙丙绝热材料之间的粘接难题，提高其结构的可靠性。本发明主要包括预备、涂刷、预制、清理、刷胶、置位、热预压、探伤和固化等步骤。采用二次粘接、二次固化模式、预制成型以及阶梯式升温与降温模式等方法确保了发动机壳体、三元乙丙绝热材料、碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料、三元乙丙绝热材料之间的结构完整，无脱粘、夹气气孔等质量问题，完全能够满足设计要求，确保了系统的安全性和可靠性。

主权项

一种碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料的粘接方法，其特征在于，包括依次粘接的发动机壳体、三元乙丙材料绝热材料、碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料及三元乙丙材料绝热材料，其具体粘接步骤为：1）预备步骤：根据发动机绝热层结构尺寸要求，将三元乙丙绝热材料碾压成型，将碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料裁剪成型；存在封头部位时，采用模具模压成型；2）涂刷步骤：将碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料清理干净，晾置1~2h；涂刷CH238胶粘剂，胶粘剂胶膜厚度控制在5μm～10μm，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；三元乙丙材料绝热材料清理干净，晾置1~2h；涂刷CH238胶，胶粘剂胶膜厚度控制在5μm～10μm，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；3）预制步骤：将涂刷胶粘剂后的碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料和三元乙丙材料绝热材料对贴；放入平板硫化机或压力罐进行热压，热压压力为1MPa～2MPa，热压温度为70℃~80℃，保温保压时间为30min～60min，期间，减压排气2~3次；热压结束后，降至室温，取出预制好的碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料和三元乙丙材料绝热材料组合件；4）清理步骤：发动机壳体内表面采用工业级乙酸乙酯、三氯甲烷或丙酮中的一种清理干净，晾置1~2h或采取鼓风或加热措施；5）刷胶步骤：发动机壳体内部均匀涂刷胶粘剂，胶粘剂为CH205，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；然后涂刷CH238，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；6）置位步骤：将3）中所得的组合件放入发动机壳体内预定的位置，组合件的三元乙丙材料绝热材料的一面与发动机壳体贴合，用空气或用硅橡胶气囊加压；7）热预压步骤：将发动机置入加热装置内，加热温度为80℃～100℃，压力0.6MPa～1.0MPa，加热、加压时间1h～3h，加热、加压完毕，将发动机从加热装置取出；8）探伤步骤：采用数字式超声波探伤仪对三元乙丙绝热材料和发动机壳体粘贴界面探伤，检查是否出现脱粘现象，是则转步骤8），否则顺序进行；9）固化步骤：将发动机置入加热装置内，加压完毕后，升温至110℃±5℃，保温2h，然后控温升至165℃±5℃，升温速度为15℃/h，保温1h；再控温降至100℃±5℃，降温速度为15℃/h，再降至室温；其间，压力1.1MPa±0.1MPa；将发动机从加热装置取出；10）清洗步骤：对固化后的组合件的碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料进行清洗，同时对三元乙丙材料清洗，晾置1h～2h或采取鼓风或加热措施；11）涂胶步骤：在固化后的组合件的碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料一面涂刷CH238，胶粘剂胶膜厚度为5μm～10μm，晾置1h～2h；12）二次置位步骤：将三元乙丙材料绝热材料放入发动机壳体内预定的位置，三元乙丙绝热材料与固化好的碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料贴合，用空气或用硅橡胶气囊加压；13）二次热预压步骤：将发动机置入加热装置内，加热温度为80℃～100℃，压力0.6MPa～1.0MPa，加热、加压时间1h～3h，加热、加压完毕，将发动机从加热装置取出；14）检查步骤：检查三元乙丙绝热材料表面是否出现气泡，存在则采用针扎、斜割方式除气，然后转步骤13），否则进行后续处理；15）二次固化步骤：将发动机置入加热装置内，加压至1.1MPa±0.1MPa后，升温至110℃±5℃，保温2h，然后控温升至165℃±5℃，升温速度为15℃/h，保温1h；再控温降至100℃±5℃，降温速度为15℃/h，最后降至室温，取出发动机即完成碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料作为绝热材料的粘接处理。