技术领域
本发明涉及材料领域，具体是一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料。
背景技术
绝缘材料是以高分子聚合物为基础，在一定条件下固化成绝缘膜，一般由高分子树脂、助剂等主要材料组成。
电控固体推进剂是一种通电燃烧释放大量气体的新型含能材料，其中一边电极上附有一层绝缘层，目的是防止推进剂整体通电燃烧时脱离推进装置，同时还起到耐强酸腐蚀以及耐高温的作用。
图1为电控固体推进剂燃烧过程示意图，由图1可知该推进剂的电控燃烧是依靠推进剂燃烧推移和绝缘层横向分解，来保证推进剂始终能与裸露的电极接触进行电控燃烧。
根据以上可知：该绝缘材料首先应该具备较高的绝缘性能，以避免推进剂脱离推进装置等现象；其次有一定的耐高温性能，推进剂燃烧温度较高易使绝缘层瞬间热解完，起不到绝缘作用，但是绝缘层分解温度太高会使推进剂无法持续燃烧；同时还应有较强的耐酸腐蚀性能，该绝缘材料长期处于一个酸性环境，需要在该环境下保证不起皮，脱落影响推进剂的使用；此外，还应该有一定的附着力，一定的硬度、抗冲击能力以及工艺加工方便等特点。
然而到目前为止，国内外对能满足此类绝缘材料的报道较少。采用一般的耐高温耐强酸腐蚀的绝缘材料又不能完全的满足以上要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中，固体推动剂所用材料绝缘性差、耐高温性不足、耐酸腐蚀性不强、工艺复杂等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料，其特征在于，包括以下原料及其重量份数：
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚乙烯醇分别溶于各自的溶剂中；
所述聚苯硫醚的溶剂为水、乙醇和表面活性剂构成的混合物；
所述聚酰亚胺的溶剂为二甲基甲酰胺；
所述聚乙烯醇的溶剂为水；
所述水总量、乙醇、二甲基甲酰胺和表面活性剂的重量比范围为(4～10)︰(3～5)︰(1～2)︰(0～3)；
所述聚乙烯醇溶剂水与的二甲基甲酰胺的重量比范围为(2～5)︰(1～2)；
2)将步骤1)中得到的聚乙烯醇溶液与环氧树脂混合后，再加入聚四氟乙烯悬浮液混合20～80min后，依次加入聚苯硫醚溶液、聚酰亚胺溶液于容器A中，搅拌，得到混合液A；
所述搅拌速率范围为150～250r/min，所述搅拌时间范围为30～60min；
3)将称量好的纳米级二氧化钛、超细碳酸钙、二硫化钼、氢氧化镁同时加入到容器B中，再向容器B中加入溶剂A，搅拌研磨后过120目筛，得到混合液B；
所述溶剂A包括水和乙醇，所述水和乙醇的重量比例为(3～6)︰(4～7)；
所述溶剂A与纳米级二氧化钛的体积重量比(g︰mL)范围为(5～10)︰(1～3)
所述搅拌速率范围为300～400r/min，所述搅拌时间范围为20～60min；
4)将混合液B加入到混合液A所在的容器A中，再向容器A中依次加入钛酸酯偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、正辛醇，搅拌后过120目筛，得到过筛后的混合液C；
5)将混合液C所在的容器C转入到真空反应釜中，在常温条件下反应30～60分钟后，向容器C中依次加入称量好的流平剂和固化剂，得到耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料；
6)将步骤5)中得到的耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料调节黏度后，搅拌，倒入喷枪内；将喷枪保持在距要涂表面15～20cm处，用0.2～0.3MPa的压缩空气进行喷涂，得到经过涂覆的电极；
所述黏度范围为1500～2600cps；
7)将步骤6)中得到的经过涂覆的电极置于50～80℃条件下，曲线升温进行干燥处理，得到除去低沸点溶剂的电极基体；
将干燥后的电极基体置于马弗炉中，程序升温至180～300℃后保温10～30min，再在250～320℃条件下塑化10～30min，得到电极绝缘材料。
进一步，所述原料均为市售；所述原料中的聚四氟乙烯悬浮液浓度为60％。
进一步，所述流平剂为聚丙烯酯或聚胺酯中的一种或是两种；所述固化剂为酸酐类固化剂、三苯基膦或硼胺型环氧固化剂的一种；所述表面活性剂为木质素磺酸盐或聚氧乙烯中的一种
值得说明的是，本发明主要采用的是聚四氟乙烯为原材料，这是由于其是目前已知高分子材料中耐强酸腐蚀性最好的，具有优异的化学稳定性、非黏附性耐高低温性能，电绝缘性能、阻燃及良好的润滑性能。但是其不黏性能限制其应用范围。
本发明通过无机填料的填充改性以及与其他树脂的共混改性的方法来提高聚四氟乙烯与其它材料的黏接性能，使其得到的绝缘材料能够耐受高温，有较强的耐磨性能。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：
1)本发明制得的绝缘材料能在金属基体上形成一层致密且坚硬的涂层，由于涂层中各分子之间孔隙很小，使其具有较强的耐强酸腐蚀性；
2)本发明制得的耐高温耐强酸腐蚀的电极绝缘材料的工作温度大，其使用的环境温度可高达500～600℃，瞬时能承受1000℃。
3)本发明制备工艺简单，无污染，所选用的原材料基本无毒，符合当下绿色环保。
4)本发明制得的耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘材料除适用于电控推进剂，实现多次电点火使用外，还可以应用于其他需要耐高温耐强酸腐蚀的器具上。
附图说明
图1为电控固体推进剂燃烧过程示意图；
图2是本发明实施1制得的电控固体推进剂电极绝缘材料的TG-DTA分析曲线；
图3是本发明实施2制得的电控固体推进剂电极绝缘材料的TG-DTA分析曲线；
图4是本发明实施3制得的电控固体推进剂电极绝缘材料的TG-DTA分析曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料，其特征在于，包括如表1所示的原料及其重量份数：
表1
所述流平剂为聚丙烯酯或聚胺酯中的一种或是两种；所述固化剂为酸酐类固化剂、三苯基膦或硼胺型环氧固化剂中的一种；所述表面活性剂为木质素磺酸盐或聚氧乙烯中的一种；
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的聚苯硫醚、聚乙烯醇分别溶于各自的溶剂中；
所述聚苯硫醚的溶剂为水、乙醇和表面活性剂构成的混合物；
所述聚乙烯醇的溶剂为水；
所述水、乙醇和表面活性剂的重量比范围为：2︰3︰1；
所述聚乙烯醇溶剂水与的表面活性剂的重量比为3︰1；
2)将步骤1)中得到的聚乙烯醇溶液与环氧树脂混合后，再加入聚四氟乙烯悬浮液混合20min后，依次加入聚苯硫醚溶液、聚酰亚胺溶液于容器A中，搅拌，得到混合液A；
所述搅拌速率为200r/min，所述搅拌时间为30min；
所述聚四氟乙烯悬浮液浓度为60％；
3)将称量好的纳米级二氧化钛、超细碳酸钙、二硫化钼、氢氧化镁同时加入到容器B中，再向容器B中加入溶剂A，搅拌研磨后过120目筛，得到混合液B；
所述溶剂A包括水和乙醇，所述水和乙醇的重量比例为3︰4；
所述溶剂A与纳米级二氧化钛的体积重量比(g︰mL)范围为5︰1；
所述搅拌速率范围为300r/min，所述搅拌时间范围为30min；
4)将混合液B加入到混合液A所在的容器A中，再向容器A中依次缓慢加入钛酸酯偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、正辛醇，搅拌后过120目筛，得到过筛后的混合液C；
5)将混合液C所在的容器C转入到真空反应釜中，在常温条件下反应45分钟后，向容器C中依次加入称量好的流平剂和固化剂，得到耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料；
6)将步骤5)中得到的耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料调节黏度后，搅拌，倒入喷枪内；将喷枪保持在距要涂表面15cm处，用0.3MPa的压缩空气进行喷涂，得到经过涂覆的电极；
所述黏度为2000cps；
7)将步骤6)中得到的经过涂覆的电极置于60℃条件下，曲线升温进行干燥处理，得到除去低沸点溶剂的电极基体；
将干燥后的电极基体置于马弗炉中，程序升温至180℃后保温15min，再在280℃条件下塑化15min，得到电极绝缘材料。
实施例2：
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料，其特征在于，包括如表2所示的原料及其重量份数：
表2
原料 份数 原料 份数 聚四氟乙烯悬浮液 55份 氢氧化镁 3份 环氧树脂 30份 氧化聚乙烯蜡 1份 聚乙烯醇 5份 硬脂酸 1份 聚苯硫醚 0份 正辛醇 2份 聚酰亚胺 10份 钛酸酯偶联剂 1份 纳米级二氧化钛 1份 流平剂 0.8份 超细碳酸钙 2份 固化剂 3份 二硫化钼 2份 表面活性剂 0份
所述流平剂为聚丙烯酯或聚胺酯中的一种或是两种；所述固化剂为酸酐类固化剂、三苯基膦或硼胺型环氧固化剂中的一种；所述表面活性剂为木质素磺酸盐或聚氧乙烯中的一种；
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的聚酰亚胺、聚乙烯醇分别溶于各自的溶剂中；
所述聚酰亚胺的溶剂为二甲基甲酰胺；
所述聚乙烯醇的溶剂为水；
所述水、二甲基甲酰胺的重量比范围为：2︰1；
2)将步骤1)中得到的聚乙烯醇溶液与环氧树脂混合后，再加入聚四氟乙烯悬浮液混合40min后，依次加入聚苯硫醚溶液、聚酰亚胺溶液于容器A中，搅拌，得到混合液A；
所述搅拌速率为250r/min，所述搅拌时间为40min；
所述聚四氟乙烯悬浮液浓度为60％；
3)将称量好的纳米级二氧化钛、超细碳酸钙、二硫化钼、氢氧化镁同时加入到容器B中，再向容器B中加入溶剂A，搅拌研磨后过120目筛，得到混合液B；
所述溶剂A包括水和乙醇，所述水和乙醇的重量比例为6︰7；
所述溶剂A与纳米级二氧化钛的体积重量比(g︰mL)范围为6︰1
所述搅拌速率范围为300r/min，所述搅拌时间范围为40min；
4)将混合液B加入到混合液A所在的容器A中，再向容器A中依次缓慢加入钛酸酯偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、正辛醇，搅拌后过120目筛，得到过筛后的混合液C；
5)将混合液C所在的容器C转入到真空反应釜中，在常温条件下反应40分钟后，向容器C中依次加入称量好的流平剂和固化剂，得到耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料；
6)将步骤5)中得到的耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料调节黏度后，搅拌，倒入喷枪内；将喷枪保持在距要涂表面15cm处，用0.3MPa的压缩空气进行喷涂，得到经过涂覆的电极；
所述黏度为1800cps；
7)将步骤6)中得到的经过涂覆的电极置于60℃条件下，曲线升温进行干燥处理，得到除去低沸点溶剂的电极基体；
将干燥后的电极基体置于马弗炉中，程序升温至200℃后保温15min，再在280℃条件下塑化15min，得到电极绝缘材料。
实施例3：
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料，其特征在于，包括如表3所示的原料及其重量份数：
表3
原料 份数 原料 份数 聚四氟乙烯悬浮液 50份 氢氧化镁 3份 环氧树脂 25份 氧化聚乙烯蜡 1份 聚乙烯醇 5份 硬脂酸 1份 聚苯硫醚 10份 正辛醇 2.5份 聚酰亚胺 10份 钛酸酯偶联剂 1.5份 纳米级二氧化钛 1份 流平剂 1份 超细碳酸钙 2份 固化剂 2.5份 二硫化钼 2份 表面活性剂 0.2份
所述流平剂为聚丙烯酯或聚胺酯中的一种或是两种；所述固化剂为酸酐类固化剂、三苯基膦或硼胺型环氧固化剂中的一种；所述表面活性剂为木质素磺酸盐或聚氧乙烯中的一种；
一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将称量好的聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚乙烯醇分别溶于各自的溶剂中；
所述聚苯硫醚的溶剂为水、乙醇和表面活性剂构成的混合物；
所述聚酰亚胺的溶剂为二甲基甲酰胺；
所述聚乙烯醇的溶剂为水；
所述水、乙醇、二甲基甲酰胺和表面活性剂的重量比范围为：4︰5︰2︰3；
所述聚乙烯醇溶剂水与的二甲基甲酰胺的重量比范围为2:1；
2)将步骤1)中得到的聚乙烯醇溶液与环氧树脂混合后，再加入聚四氟乙烯悬浮液混合60min后，依次加入聚苯硫醚溶液、聚酰亚胺溶液于容器A中，搅拌，得到混合液A；
所述搅拌速率为250r/min，所述搅拌时间为60min；
所述聚四氟乙烯悬浮液浓度为60％；
3)将称量好的纳米级二氧化钛、超细碳酸钙、二硫化钼、氢氧化镁同时加入到容器B中，再向容器B中加入溶剂A，搅拌研磨后过120目筛，得到混合液B；
所述溶剂A包括水和乙醇，所述水和乙醇的重量比例为4︰5；
所述溶剂A与纳米级二氧化钛的体积重量比(g︰mL)范围为8︰1；
所述搅拌速率范围为350r/min，所述搅拌时间范围为50min；
4)将混合液B加入到混合液A所在的容器A中，再向容器A中依次缓慢加入钛酸酯偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、正辛醇，搅拌后过120目筛，得到过筛后的混合液C；
5)将混合液C所在的容器C转入到真空反应釜中，在常温条件下反应50分钟后，向容器C中依次加入称量好的流平剂和固化剂，得到耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料；
6)将步骤5)中得到的耐高温耐强酸腐蚀电极绝缘涂料调节黏度后，搅拌，倒入喷枪内；将喷枪保持在距要涂表面15cm处，用0.3MPa的压缩空气进行喷涂，得到经过涂覆的电极；
所述黏度为2200cps；
7)将步骤6)中得到的经过涂覆的电极置于60℃条件下，曲线升温进行干燥处理，得到除去低沸点溶剂的电极基体；
将干燥后的电极基体置于马弗炉中，程序升温至200℃后保温25min，再在300℃条件下塑化15min，得到电极绝缘材料。
实验例1：
将实施例1～3中制得的样品1、样品2和样品3进行测试；
图2、3、4均为耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料的TG-DTA曲线图；测试条件为在氮气气氛下，升温范围为50～800℃，升温速率为10℃/min；
从三幅图中可以看出，基本上该绝缘材料的耐温范围为400～600℃；
实施例1和2中制得的样品都是在400℃左右开始分解，对应的热差分析图解释吸热过程，对比实施例3发现由于聚苯硫醚和聚酰亚胺的含量提高，该绝缘材料的热稳定性得到了改善，可在其基础上提高100℃，因此改性树脂的加入可以提高其热稳定性，增大其分解温度。
测试结果如表4所示；
表4
从表4中的结果可知：
1)当膜厚在100～300μm之间时，绝缘层有较好的附着能力；
2)在浓度为3％的H2SO4溶液中浸泡100h，绝缘层无明显变化说明三个样品具有较强的耐酸性能；
3)由于电控固体推进剂点火燃烧过程极短对电极的绝缘层要求较为特殊，需要绝缘层要在一定的范围内觉有较好的耐高温性，所以选择几个温度对其耐高温性能进行考察；
结果中，样品1、2、3在600℃、800℃的短时间的耐高温较好，在1000℃时才会碳化开裂，说明样品的耐高温性能优异。