先进高分子材料在航天工业领域的应用VIP专享VIP免费

先进高分子材料在航天工业领域的应用摘要:对主要的一些先进高分子材料，包括橡胶、工程塑料、胶黏剂及密封剂等在航天工业领域的应用现状进行了评述。关键词:高分子材料；橡胶；工程塑料；胶黏剂；密封剂；航天；应用Abstract:Thepresentsituationoftheapplicationofthemajoradvancedpolymermaterialsinthefieldofaerospaceindustryarereviewed，Includingelastomer,engineeringplastics，adhensive，sealant.Keywords:Polymer;Elastomer;Engineeringplastics;Coating;Adhesive;Sealant;Aerospace；Application前言新材料是航天技术发展的重要物资基础，一代新型航天产品的诞生往往建立在一大批先进新型材料研制成功的基础上，同时也可以带动许多新材料项目的快速启动和应用。新中国成立以来，以两弹一星为代表的航天产品的研制促进了我国许多关键新材料项目的启动和开展。改革开放以来，随着我国国民经济的迅速发展和经济实力的增强，载人航天、探月工程等重点工程的开展需要众多新材料的支撑，也带动了我国许多关键新材料研制取得突破。高分子材料是我国航天工业赖以支撑的重要配套材料，主要包括橡胶、工程塑料、胶黏剂及密封剂等，本文概要介绍了先进高分子材料在我国航天产品上的应用现状。1.橡胶橡胶一种作为理想的密封及阻尼材料，得到人们的重视。我国航天工业建立伊始，为了满足当时的迫切需求，我国开展了大量特种橡胶材料的研制攻关工作；随着我国工业的发展，高性能橡胶材料及应用技术也取得了长足进步。在国民经济中应用的橡胶制品数量庞大，品种繁多；在航天领域使用的橡胶主要有天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶等。本文主要选择羧基亚硝基氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶作介绍。1.1羧基亚硝基氟橡胶羧基亚硝基氟橡胶（CNR）是从20世纪50年代发展起来的一种氟弹性体，由于其独特的耐强氧化剂和耐低温性能，引起了国内外宇航工业界的广泛关注，美国、英国和前苏联多家公司和大学都开展过相关研究。1963年，美国3M公司合成了具有羧基侧链的亚硝基三元共聚物翌年，随后又发现γ－亚硝基全氟丁酸为硫化点单体的羧基亚硝基氟橡胶，随后羧基亚硝基氟橡胶开始在运载火箭和阿波罗飞船的N2O4贮箱、输送系统、飞行器内壁及高压氧箱上得到应。羧基亚硝基氟橡胶，包括2类：二元类——四氟乙烯与三氟亚硝基甲烷共聚弹性体、三元类——引进第三单体亚硝基全氟丁酸。羧基亚硝基氟橡胶分子主链一半为—C—C—键，另一半为—N—O—键，且与碳原子相连的皆为氟原子，因此具有很好的化学稳定性；主链大量的氮氧链节赋予橡胶优异的耐低温性能，玻璃化转变温度为－45℃；CNR氟含量高，又不含C—H键，高温裂解时放出的气体能熄灭火焰，因此即使在纯氧中也不会燃烧；由于CNR主链中N—O键的键能较低，易高温裂解，其耐热性不如一般氟橡胶，长期使用最高温度为180～200℃。CNR主要用于低温环境下各种有机和无机溶剂特别是强氧化剂系统的密封，还可作为固体推进剂燃料的粘合剂及耐化学介质的不燃涂层等。作为火箭发动机的推进剂，N2O4由于其贮存稳定性好、综合性能优良获得了广泛应用，目前仍然应用于我国的运载火箭和卫星等。由于N2O4具有强烈的氧化性，迄今为止国内外研制成功与其相容的橡胶密封材料只有羧基亚硝基氟橡和氟醚橡胶。近年来，为了满足我国运载火箭新的需求，研制了新型羧基亚硝基氟橡胶及其胶料7113，其硫化胶性能见表1。[1]表1新型羧基亚硝基氟橡胶硫化胶在液态N2O4介质中力学性能及质量变化介质中浸泡时间（d）拉伸强度（MPa）扯断伸长率（%）扯断永久变形（%）硬度值（ShoreA）质量变化率（%）0115612283/71060128696.45151060428695.48309.554230703.9909.357238656.271801060035667.12试验结果表明，研制的新型羧基亚硝基氟橡胶硫化胶具有良好的物理机械性能、耐N2O4介质性能和耐高低温性能。其密封件通过了-40℃、常温、50℃和250℃的密封模拟实验、N2O4介质浸泡6个月密封模拟试验和加速老化试验等一系列考核验证，可作为耐N2O4介质的密封材料使用。1.2硅橡胶硅橡胶是指主链以Si-O单元为主，以甲基及少量乙烯基等有机基团为侧基的...