技术进展 |丁吡胶乳和纤维有助于耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热材料的制备

近期，湖北航聚科技股份有限公司公开了“一种耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热材料、制备方法及应用 ”的发明专利。

该发明公开一种耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热 材料、制备方法及应用，所述耐烧蚀三元乙丙橡 胶绝热材料，以重量份数份计，包括以下质量份 数的组分：三元乙丙橡胶100份、丁吡胶乳（VPL） 改性纤维1‑20份、补强填料10‑50份、阻燃剂5‑30 份、硫化剂0.5‑5份、助交联剂0.5‑5份。

图1 （a）和（b）显示，未改性纤维在EPDM中严重团聚，纤维与基体界面清晰且存在缝隙，而（c）和（d）显示，改性后的纤维单根分散均匀，且被橡胶基体紧密包裹，界面模糊，证明丁吡胶乳有效改善了相容性。

图2 （a）为烧蚀炭层，疏松多孔，存在大尺寸孔洞。（b）的烧蚀炭层，致密均匀，孔洞细小，直接证实了均匀分散的纤维对形成稳固炭层的贡献。

图3 不同丁吡胶乳用量的复合材料其拉伸强度与线烧蚀率变化趋势示意。

该发明仅对纤维表面进行包覆处理，引入丁吡胶乳。丁吡胶乳的聚烯烃链段与EPDM具有极佳的热力学相容性，吡啶环上的N原子与纤维表面的极性基团强相互作用，在纤维与橡胶之间构建“分子桥”。丁吡胶乳包覆层在纤维表面形成物理隔离和润滑层，使纤维不再相互缠绕，而是能够以单根形式被EPDM基体快速润湿、自发分散。因此，混炼时间可从约1小时大幅缩短至20分钟左右，显著提升生产效率、降低能耗，同时避免长时间剪切对EPDM分子链和纤维本身的损伤。这种精准的界面修饰在不改变EPDM本体成分的前提下，从根本上解决了相容性问题。

该发明通 过通过界面相容剂丁吡胶乳来改性纤维，改善了纤维与三元乙丙橡胶的热力学相容性，从而得到耐烧蚀三元乙丙橡胶绝热材料。通过丁吡胶乳对纤维进行界面改性，成功制备的兼具优异耐烧蚀性和良好力学性能的EPDM绝热材料，在固体火箭发动机内绝热层等领域具有广阔的应用前景。